JP2001217290A

JP2001217290A - プローブ装置及びプロービング方法

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Publication number: JP2001217290A
Application number: JP2000028894A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Umemura; 馨梅村; Satoshi Tomimatsu; 聡富松
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2001-08-10
Anticipated expiration: 2020-02-01
Also published as: JP4090657B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】大口径ウエハでも回路測定できるプローブ装置
を提供する。【解決手段】荷電粒子ビーム照射光学系３からの集束イ
オンビーム１６でウェハ等の試料２上を走査し、試料２
表面から放出される二次電子を検出器４で検出し、得ら
れる二次電子像を観察して、試料２上に形成された集積
回路等の不良部(断線部等)を検出する。その際、３軸方
向に移動できるプローブ６を用いて、試料２表面上の任
意部分に電位を与えて二次電子像の電位コントラストを
高め、不良部の検出を容易とする。不良部が検出された
ら、該不良部を含む試料領域をマイクロサンプリング法
により摘出し、この摘出試料片を薄片化加工してＴＥＭ
観察用サンプルとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路の欠陥を
検出するためのプローブ装置およびプロービング方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程における各プロセ
ス毎の検査・計測は、プロセスの進捗をモニタし、か
つ、重大欠陥を早期に発見するための重要な役割を持
つ。また、新規半導体装置の製造に際して新規プロセス
を採用する場合、事前にテストチップ（Test Element G
roup: 以下ＴＥＧと略す）を用いて幾種類もの条件下で
製造し、最適形状や最適プロセス条件を決定していく。
このＴＥＧによる早期の最適条件の絞り込みがプロセス
確立を早め、歩留りの早期向上に繋がり、良品が大量に
製造できるようになる。つまり、ＴＥＧの的確な評価は
プロセス確立に重要な意味を持つ。

【０００３】検査や計測には種々の計測機器が用いられ
るが、特に、配線の断線，短絡にはメカニカルプローブ
の接触による方法が良く知られている。従来は、測定す
べき回路に予め複数個のパッドを設置しておき、光学顕
微鏡下で２個のパッドに触針して両者間の電気抵抗を測
定して、断線や短絡をの有無を判断している。

【０００４】さらに微細な回路配線の断線や短絡を検査
する装置として、集束電子ビームを用いた走査電子顕微
鏡（以下、ＳＥＭと略す）や集束イオンビームを用いた
走査イオン顕微鏡（以下ＳＩＭと略す）における二次粒
子像（例えば、二次電子像）の電位コントラストを利用
した検査装置がある。この電位コントラスト像利用の方
法は、配線の断線や短絡判定の他に、半導体基板上を覆
っている絶縁層を貫通して上記基板と接続されるべき導
電性プラグ列の上記基板との接触状態、つまり接触か非
接触かの判断や、不良部の場所特定にも適用することが
できる。

【０００５】ＳＥＭやＳＩＭなどの荷電粒子ビーム装置
の電位コントラスト像においては、その画像を形成して
いる構成体（例えば、配線や金属プラグ）の電位が、画
像におけるその構成体の輝度に反映する。これら構成体
への電位の供給方法として、メカニカルプローブの接触
による電位印加法や、荷電粒子ビーム走査による電荷付
与法がある。電荷付与法の場合は、フローティング導体
（例えば、配線や金属プラグ）への荷電粒子ビーム照射
が該フローティング導体を幾分正に帯電させるため、荷
電粒子ビーム照射部から放出される二次電子は、この帯
電部に引き付けられ、最適化された検査装置では、走査
二次電子像上でその部分が暗いか、くすんだように観察
される。一方、導体が接地されている場合は電荷が蓄積
できないため、放出される二次電子はそのまま二次電子
検出器へと向かうため、走査二次電子像上でその部分は
明るく観察される。これにより、荷電粒子ビーム照射部
が接地状態にあるのか、非接地状態にあるのかを判定す
ることができる。

【０００６】集束電子ビームあるいは集束イオンビーム
を用いた電位コントラスト像による検査装置の従来例と
して、特開平６−６１３２４号，特開平１０−３１３０
２７号，特開平１１−１２１５５９号公報等に開示のも
のを挙げることができる。

【０００７】荷電粒子ビーム装置のうち、特に、集束イ
オンビーム装置内にメカニカルプローブおよびプローブ
駆動機構を設置して、試料に電位を供給する装置は知ら
れている。例えば、 T. Lundquist らが、ＬＳＩテステ
ィング・シンポジウム会議録(1997,12.11-12, pp.154-1
56)に「Case Study of Micro-Probing within a FIB」と
題して報告している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の光学顕微鏡及び
メカニカルプローブによる触針での回路測定では、注目
する回路の短絡，断線の判断はできても、その短絡，断
線の場所の特定が困難であった。つまり、断線，短絡の
判断できれば、その発生原因を追及せねばならないが、
メカニカルプローブのパッドへの触針法では、欠陥位置
特定はできない。回路の線幅が１μｍ以下では、光学顕
微鏡下では、精度的にプロービングができない。集束電
子ビーム装置や集束イオンビーム装置の試料室内にメカ
ニカルプローブ及びプローブ駆動機構を設置して、試料
の抵抗や導通状態を計測する装置は上述の如く知られて
はいるものの、計測対象とする試料は半導体チップ等の
小片である。つまり、プローブの移動ストークが小さい
ため、計測範囲が１０〜２０ｍｍ程度と限度があるため
である。しかしながら、最近の半導体装置製造において
はウェハを分断せずに回路測定を行ないたいというニー
ズが増大しているものの、従来装置ではこれらのニーズ
を満足できない。

【０００９】従って、本発明が解決しようとする第１の
課題は、測定対象試料が直径３００ｍｍや４００ｍｍに
も及ぶ大口径ウェハの場合でも回路測定できるプローブ
装置を提供することにある。

【００１０】また、従来の集束イオンビーム装置の試料
室内にプロービング機構を搭載した装置では、プローブ
が不意に破損した場合、プローブが試料室（真空容器）
内に設置されているがため、プローブ交換時に試料室内
の大気開放が必要となる。例えば、プローブ機構が複数
のプローブを組にしたプローブセットでは、プローブセ
ットごと大気中に取り出して交換せざるを得ないため、
たとえ複数プローブのうち１本のプローブが破損した場
合でも測定作業を中断せざるを得ず、プローブ交換が終
了して試料室内が所定の真空度に達するまでは測定作業
にかかれない等の問題点を有している。

【００１１】従って、本発明が解決しようとする第２の
課題は、試料室内の真空を維持しながら、簡便にプロー
ブ交換を行なうことが可能なプローブ装置を提供するこ
とである。

【００１２】さらに、本発明が解決しようとする第３の
課題は、上記の第１，第２の課題を解決し得るプローブ
装置を用いて、試料内の回路不良部を検出するプロービ
ング方法及び回路不良部解析方法を提供することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記第１および上記第２
の課題を解決するために、本発明によれば、 (１)試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照
射光学系と、上記荷電粒子ビームの照射によって上記試
料から放出され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、上記試料に必
要に応じて接触できるプローブと、上記プローブを移動
させるプローブ移動制御部と、上記プローブを保持する
プローブホルダをサイドエントリー式に挿入して上記プ
ローブ先端を移動させるプローブホルダステージとを少
なくとも有してなるプローブ装置が提供される。かかる
装置構成により、プローブを試料表面上の広範囲の領域
にわたり相対的に移動させて、任意の位置に接触させる
ことができる。

【００１４】(２)上記(１)記載のプローブ装置におい
て、上記試料ステージは、上記試料として半導体ウェハ
を載置するステージとすることができる。これにより、
大口径ウェハに対しても、容易に回路計測が可能とな
る。

【００１５】(３)上記(１)または(２)に記載のプローブ
装置において、上記プローブホルダステージは、これを
複数個設けることができる。これにより、回路の導通検
査が可能となる。

【００１６】(４)上記(１)〜(３)のいずれかに記載のプ
ローブ装置において、上記プローブホルダステージは、
上記試料ステージを内蔵する試料室の真空容器壁に設置
することができる。これによって、上記プローブを上記
試料ステージの動作とは独立して動作させることができ
る。

【００１７】(５)上記(１)〜(４)のいずれかに記載のプ
ローブ装置において、上記プローブホルダステージ上に
設置されたプローブホルダは、水平面に対し２０°〜７
０°の範囲内の傾斜角度を成しているものとすることが
できる。これにより、上記プローブホルダ及び上記プロ
ーブホルダステージが、試料や試料ステージ等の他の試
料室内部材と接触することなくして、回路計測を行なえ
る。

【００１８】(６)上記(１)〜(５)のいずれかに記載のプ
ローブ装置において、上記プローブには独自の電位を与
え得るように構成することができ、上記プローブのうち
の少なくとも１個のプローブは電圧電源に連結されてい
るものとすることができる。これにより、フローティン
グ状態の回路部分に電位を付与することができ、二次電
子像のコントラストを調整することができるため、断線
部を容易に見つけ出すことができる。

【００１９】(７)上記(１)〜(６)のいずれかに記載のプ
ローブ装置において、上記荷電粒子ビーム照射光学系
は、特に集束イオンビームもしくは集束電子ビームのう
ちの少なくともいずれかであるものとすることができ
る。これにより、高分解能の電位コントラスト画像によ
る回路不良部の高精度検出が可能となる。

【００２０】(８)上記(１)〜(７)のいずれかに記載のプ
ローブ装置において、上記試料表面上にデポジション膜
形成用のガスを供給するためのガス供給源をさらに備え
させることができる。これにより、配線形成が可能にな
り、回路断線部の結線が可能となる。

【００２１】(９)上記(１)〜(８)のいずれかに記載のプ
ローブ装置において、上記プローブホルダステージは上
記プローブの先端が上記荷電粒子ビーム照射光学系の光
学軸に平行な直線を１軸とする直交３軸方向に移動でき
る構造とすることができる。これにより、ウェハ表面上
でのプローブの動きをモニタ表示画面上で違和感無く観
察することができる。

【００２２】また、上記第３の課題を解決するために、
本発明によれば、 (１０)試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム
照射光学系と、上記荷電粒子ビームの照射によって上記
試料から放出され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、上記試料に必
要に応じて接触できるプローブと、上記プローブを移動
させるプローブ移動制御部と、上記プローブを保持する
プローブホルダをサイドエントリー式に挿入して上記プ
ローブ先端を移動させるプローブホルダステージとを有
するプローブ装置を用いて、上記プローブを上記試料の
一部に接触させ、上記試料の一部に電位を与えて、上記
試料表面の電位コントラスト像を観察して、上記試料の
不良部を検出するプロービング方法が提供される。これ
により、得られる高コントラスト画像によって回路不良
部の検出が短時間で実現する。

【００２３】(１１)上記(１０)に記載のプロービング方
法において、上記試料の一部に接触させた上記プローブ
に与える電位は、特に、−５０Ｖ〜＋５０Ｖの範囲内の
値とすることができる。これにより、上記電位コントラ
スト像の最適コントラストを選ぶことができる。

【００２４】(１２)上記(１０)記載のプロービング方法
において、上記プローブを上記試料の一部に接触させ
て、上記試料表面上にマークを付けることができる。こ
れにより、検出した不良部をその場でマーキングでき、
後の各種の分析や計測時の目印とすることができ、不良
部を見失うことがない。

【００２５】(１３)上記(１０)または(１１)に記載のプ
ロービング方法において、上記荷電粒子ビームによって
上記試料表面上に不良部識別用のマークを形成すること
ができる。これにより、検出した不良部をその場でマー
キングでき、後の各種の分析や計測時の目印とすること
ができ、不良部を見失うことがない。

【００２６】また、上記第３の課題を解決するために、
本発明によれば、さらに、 (１４)試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム
照射光学系と、上記荷電粒子ビームの照射によって上記
試料から放出され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、上記試料に必
要に応じて接触させることのできる複数本のプローブ
と、上記複数本のプローブを移動させるプローブ移動制
御部と、上記プローブを保持するプローブホルダをサイ
ドエントリ式に挿入して上記プローブ先端を移動させる
プローブホルダステージとを有するプローブ装置を用い
て、上記複数本のプローブのうち２本のプローブを上記
試料表面上の２点にそれぞれ接触させて、上記２本のプ
ローブ間の電気抵抗を測定して、上記試料内の導通状態
を検査するプロービング方法が提供される。これによ
り、試料(ウェハ)上の回路の電気抵抗，導通状態等を計
測することができる。

【００２７】さらにまた、本発明によれば、 (１５)試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム
照射光学系と、上記荷電粒子ビームの照射によって上記
試料から放出され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、上記試料に必
要に応じて接触させることのできる少なくとも４本のプ
ローブと、上記４本のプローブを移動させるプローブ移
動制御部と、上記プローブを保持するプローブホルダを
サイドエントリ式に挿入して上記プローブ先端を移動さ
せるプローブホルダステージとを有するプローブ装置を
用いて、上記４本のプローブを上記試料表面上の４点に
それぞれ接触させて、上記試料内に形成されたトランジ
スタの特性を検査するプロービング方法が提供される。
この方法により、試料(ウェハ)上のトタンジスタの特性
を容易かつ精度良く計測することができる。

【００２８】さらにまた、本発明によれば、 (１６)試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム
照射光学系と、上記荷電粒子ビームの照射によって上記
試料から放出され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、上記試料に必
要に応じて接触させることのできる第１及び第２プロー
ブと、上記第１及び第２プローブを移動させるプローブ
移動制御部と、上記プローブを保持するプローブホルダ
をサイドエントリ式に挿入して上記プローブ先端を移動
させるプローブホルダステージとを有するプローブ装置
を用いて、上記試料表面上に上記第１のプローブを接触
させ、荷電粒子ビームの照射による電位コントラスト二
次電子像によって不良部を検出する工程と、集束イオン
ビーム照射によって上記不良部を含む領域の周囲に溝加
工を施す工程と、上記不良部を含む領域内の一部に上記
第２のプローブの先端を接続する接続工程とを少なくと
も含んでなる試料作製方法が提供される。これによっ
て、大口径ウェハから微小試料片を摘出して、該微小試
料片の分析，観察，計測等を行なうことができ、上記試
料の不良部解析を容易，かつ精度良く行なうことがで
き、また、上記微小試料片をその場で透過型電子顕微鏡
（ＴＥＭ）による観察用のサンプルに加工することがで
きる。

【００２９】本発明の上記以外の目的，構成，並びにそ
れにより得られる作用・効果については、以下の実施例
を挙げての詳細な説明の中で順次明らかにされよう。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。

【００３１】本発明によるプローブ装置は、例えば、試
料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射光学
系と、この荷電粒子ビームの照射によって上記試料から
放出され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、上記試料に必要に応じ
て接触させることのできるプローブと、このプローブを
移動させるプローブ移動制御部とを少なくとも含んでな
り、さらに、上記プローブを保持するプローブホルダを
サイドエントリ式に試料室内に導入できる構造とされ、
上記プローブの先端を試料表面上の所望の位置に移動さ
せるプローブホルダステージを備えて構成される。

【００３２】また、本発明によるプロービング方法は、
試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射光
学系と、上記荷電粒子ビームの照射によって上記試料か
ら放出され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、上記試料に必要に応
じて接触させることのできるプローブと、上記プローブ
を移動させるプローブ移動制御部と、上記プローブを保
持するプローブホルダをサイドエントリー式に挿入して
上記プローブ先端を移動させるプローブホルダステージ
とを有するプローブ装置を用いて、上記プローブを上記
試料の一部に接触させて上記試料の一部に電位を与え
て、上記試料表面の電位コントラスト像を観察し、上記
試料の不良部を検出する方法である。

【００３３】以下、本発明によるプローブ装置の具体的
実施例につき、図面を参照して詳細に説明する。

【００３４】〈実施例１〉本実施例１による装置は、特
に、ウェハ上に搭載された半導体集積回路の欠陥箇所を
特定するプローブ装置である。このプローブ装置には、
２本のサイドエントリ式のプローブが搭載されており、
１本のプローブを回路に接触させて回路に電位を与え、
得られる電位コントラストから回路の断線部を検出した
り、２本のプローブを独立に移動させて、半導体デバイ
スやＴＥＧなどの配線の両端に接触させ、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検出
する装置である。

【００３５】図１は、本発明による最も基本的な装置構
成を有するプローブ装置の概略構成図である。このプロ
ーブ装置１は、半導体ウェハやＴＥＧ等の試料２の表面
観察や加工をするための荷電粒子ビーム照射光学系３
と、この荷電粒子ビーム照射によって照射部から放出さ
れる二次粒子(二次電子や二次イオン等)を検出する二次
粒子検出器４と、試料２を載置する試料ステージ５と、
試料２との電気的接触をとるための先端を尖鋭化された
２本の導電性のプローブ６などを含んで構成されてい
る。

【００３６】荷電粒子ビーム照射光学系３は、本実施例
では、集束イオンビーム（FocusedIon Beam: 以下、Ｆ
ＩＢと略記する）装置である。ＦＩＢ装置では、例えば
液体金属イオン源や電界電離ガスイオン源から放出され
たイオンをビーム制限アパーチャ，集束レンズ，対物レ
ンズ等から構成されるＦＩＢ照射光学系を用いて直径１
０ｎｍから１μｍ程度の微細なイオンビーム(ＦＩＢ)１
６に形成できる。このＦＩＢ１６を偏向器を用いて試料
２表面上で走査し、試料２表面から放出される二次粒子
(二次電子や二次イオン)を二次粒子検出器４に取り込ん
で、走査領域の二次粒子像(二次電子像や二次イオン像)
を形成でき、この二次粒子像により試料２表面やプロー
ブ６先端の動きを観察できる。なお、本実施例中では、
二次電子像に注目して説明する。また、ＦＩＢ１６は、
試料２表面をスパッタさせることができるので、その走
査パターン形状に対応して深さがサブμｍから数１０μ
ｍのレベルの凹部加工を行なうことができる。また、有
機金属ガスを導入しながらＦＩＢ照射することで、この
有機金属ガスを分解させてＦＩＢ照射領域に金属膜をデ
ポジション形成することができる。この膜形成方法は、
ＦＩＢアシストデポジション法（以下、ＦＩＢＡＤ法と
略記する）と呼ばれる。

【００３７】図２に、プローブ機構の詳細を示す。プロ
ーブ６は、プローブホルダ７先端のプローブ固定部１８
に固定され、このプローブホルダ７は真空容器外からサ
イドエントリ機構であるプローブホルダステージ９内を
通して、試料室２１内に導入できる。本実施例では、プ
ローブホルダステージ９を２組設置して、２本のプロー
ブをそれぞれ独立に移動させて、試料２表面上の所望の
位置に接触させることができる。なお、本実施例では、
プローブ６の移動機構の一例として、プローブホルダス
テージ９を微移動させることによりプローブ６先端を微
移動させる構成を採用している。すなわち、本実施例で
は、前述のプローブ移動制御部として、プローブホルダ
ステージ制御部１１を用いている。

【００３８】本プローブ装置１の他の構成要素として、
試料ステージ５の位置を制御するためのステージ制御部
１０、プローブ６をＸＹＺ方向に微移動させるためにプ
ローブホルダステージ９を正確に微移動させるプローブ
ホルダステージ制御部１１、二次粒子検出器制御部１
２、荷電粒子ビーム制御部１３等も含み、その他に上記
ステージ制御部１０，プローブホルダステージ制御部１
１，二次粒子検出器制御部１２，荷電粒子ビーム制御部
１３等を制御するための演算処理部１４が設けられてい
る。演算処理部１４は、さらに、二次粒子画像情報，回
路パターン情報の記憶や処理にも用いられる。また、試
料２やプローブ６等の二次粒子像や、試料２の座標、プ
ローブ動作条件、プローブ６への印加電圧、２本のプロ
ーブ間の抵抗値、プローブ６からの取得信号などの各種
の情報を表示するディスプレイ１５も設けられている。
さらに、ＦＩＢアシストデポジション用のガス供給源
（図示省略）も設けられており、プローブ動作により例
えば回路配線の断線部分が検出されれば、必要に応じて
その部分にデポジション膜を形成して配線を繋ぎ、導通
状態にすることもできる。試料であるウェハは、ロード
ロック室２０から試料室２１内の真空度を維持しながら
導入できる。

【００３９】本プローブ装置１では、プローブ機構部
は、本発明に関わる重要な箇所であるため、図２と図３
を用いて詳述する。なお、図３の(ａ)はプローブホルダ
７部分を、図３の(ｂ)はプローブホルダステージ９部分
をそれぞれ示す。プローブ６は導電性材料で構成され、
先端の曲率半径は０．１μｍ程度で、先端から数μｍの
長さの所での直径は１μｍ以下、基部でも直径数１０μ
ｍから数１００μｍと云う繊細な針である。プローブホ
ルダ７の先端付近は絶縁物１７で構成され、プローブ６
はプローブホルダ７本体とは電気的に絶縁されている。
プローブホルダ７をプローブホルダステージ９に挿入す
ると、プローブ固定部１８がプローブホルダステージ９
に設けられた接触端子２６に接続されて、接触端子２６
はケーブル８，端子２７に接続されて大気中の電源２８
等に接続されているため、プローブ６には真空容器壁２
３外から独立して電圧を供給したり、プローブ６から信
号を取得したりすることができる。本実施例では、プロ
ーブ６は、接触端子２６とケーブル８との連結で、試料
室２１外の正負両極性の電圧を供給できる電源（図示せ
ず）に繋がっている。プローブが複数本有る場合、それ
ぞれ独立に電源を設置することにより、それぞれのプロ
ーブに別々の電圧を印加できる。

【００４０】２本のプローブ６のうち少なくとも一方か
ら得た信号は、ＡＤ変換されて演算処理部１４に入力さ
れる。一方のプローブのみを配線パターンの端部に接触
させて、当該配線パターンに電位を与え、二次電子像の
コントラストを強調して観察することもできる。また、
２本のプローブを試料表面の別々の箇所に同時に接触さ
せて、両プローブ間の試料内電気抵抗を計測することも
できる。

【００４１】プローブ６の試料２表面上での移動範囲は
±２ｍｍで、最小の移動ステップは０．０５μｍ，プロ
ーブ移動速度は切り替え可能で１μｍ／秒，１０μｍ／
秒，１００μｍ／秒，１ｍｍ／秒の４段階としてある。

【００４２】プローブホルダステージ９と試料室２１と
の間の真空封じは、Ｏリング２４，ジャバラ２５を用い
て行なわれている。エントリ機構部には、真空バルブ２
９が設けられており、プローブホルダ７を挿し込むと、
試料室２１内の真空を維持しながら真空バルブ２９が開
いて、プローブ６を試料室２１内に導入できる。このサ
イドエントリ機構は、従来、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）
のサンプルステージやアパーチャステージのエントリ用
に用いられている。

【００４３】プローブホルダ７は、本実施例では、図
１，図２に示すように、斜め下向きに設置されるが、プ
ローブホルダステージ９が、荷電粒子ビーム光学軸（Ｚ
軸）に平行方向、水平面内で装置正面に対して垂直（Ｘ
軸）方向，平行（Ｙ軸）方向の３軸方向にモータ２２
Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚにより移動され得るように構成され
ている。このため、プローブ６の先端は、図中のＸ，
Ｙ，Ｚ方向に移動でき、二次電子像の観察の際にも違和
感を感じない構成となっている。

【００４４】本実施例のプローブ装置１は、以下のよう
な作用効果を有する。まず、プローブ６を試料ステージ
５とは独立に移動動作させ得るため、ウェハのような大
面積試料に対しても、その任意位置へのプロービングが
容易に可能である。また、プローブホルダステージ９が
サイドエントリ式であるため、プローブ６が損傷した時
でも、試料室２１内の真空度を悪化させることなく、プ
ローブ６の交換ができる。この結果、試料の測定や観察
を滞ることなく実行できる。

【００４５】さらに、本実施例の場合、プローブホルダ
７は斜め下向きに設置されるが、プローブ６は、荷電粒
子ビーム照射光学系３の光学軸に平行方向，水平面内で
装置正面に対し垂直，平行方向の３軸方向に移動するよ
うになっているため、ディスプレイ１５上では、プロー
ブ６が試料表面に平行面内の移動と垂直方向の移動をす
るため、見た目の上での違和感がないことが特徴であ
る。このような特徴を総合して、高効率での試料の計
測，観察を可能にした。なお、本実施例１ではプローブ
が２本の場合について説明したが、同じように３本、４
本を搭載しても良く、特に４本の場合、ウェハ上に高密
度に集積されているトランジスタ群のうちの１個１個の
トランジスタの特性を直接計測することができる。

【００４６】〈実施例２〉本実施例２は、２本のサイド
エントリ式の電気計測用プローブと１本のサイドエント
リ式のマイクロサンプリングプローブとを搭載したプロ
ーブ装置に関するもので、２本のプローブにより検出し
た電気的不良部の原因を形状解析するために、不良部を
その場でマイクロサンプリングして電子顕微鏡観察用の
試料に加工することのできるプローブ装置である。装置
構成は、図１のプローブ装置構成を基本にして、先の２
組のプローブホルダステージとは別に、更にもう１組の
プローブホルダステージを、先の２組のプローブホルダ
ステージとは直交方向に配置したものであるが、ここで
は図示は省略する。

【００４７】以下、本発明によるマイクロサンプリング
法について説明する。本発明によるマイクロサンプリン
グ法は、半導体チップやウェハなどの試料からその欠陥
部等の注目部分を摘出して、透過電子顕微鏡(ＴＥＭ)で
観察するためのサンプルに加工する方法であり、従来の
劈開やダイシング，研磨などの方法を用いずに、ＦＩＢ
の溝加工による微小試料加工，プローブと微小試料との
ＦＩＢＡＤ膜による接着加工，プローブ動作による上記
微小試料の摘出，ＴＥＭ観察用メッシュ上への微小試料
の搬送作業，ＦＩＢＡＤ膜によるＴＥＭ観察用メッシュ
への固定加工，ＴＥＭ観察領域のＦＩＢによる薄片化加
工などの作業によって、元の試料を割段や機械加工する
ことなくして、ＦＩＢ装置内でＴＥＭ観察用試料に加工
できる方法である。このマイクロサンプリング法による
ＴＥＭ観察用試料の作製手順につき、図７を用いて説明
する。

【００４８】図７の(ａ)：まず、ＴＥＭ観察位置を明確
化するためのマーキングを行なう。試料がウェハやチッ
プの状態では、ＣＡＤデータ等からの位置割り出しや、
光学顕微鏡像，ＦＩＢによるＳＩＭ像上での位置確認が
可能であるため、最初に試料薄片の形成位置にマーキン
グをする。マーキングは、例えば観察断面を形成する領
域の両端部にマーク６０をＦＩＢ加工やレーザ加工等に
より施す。本例では、観察領域を挟んで１０μｍ間隔で
プラス(＋)マーク６０を２個施した。この２個のマーク
６０を結ぶ直線の延長線上で、２個のマーク６０の両外
側にＦＩＢ６１によって２個の矩形開孔６２を設ける。
開孔寸法は、例えば１０μｍ×７μｍ，深さ１５μｍ程
度で、両矩形開孔間の間隔は３２μｍとした。

【００４９】図７の(ｂ)：次いで、両マーク６０間を結
ぶ直線から約２μｍを隔てて、上記直線と平行に、一方
の矩形開口には達するが他方の矩形開口には達しないよ
うにして、幅約２μｍ，長さ約３０μｍ，深さ約１０μ
ｍの細長い垂直溝６３を形成する。この垂直溝６３が達
していない方の矩形開口６２と垂直溝６３との間に残さ
れた微小領域（長さ約２μｍ）は、後に、摘出すべき試
料片を保持するための支持部６４となる。図７の(ｃ)：
図７の(ａ)，(ｂ)の工程の後に、試料面を小さく傾斜
（本実施例では１５°）させる。その状態で、上記マー
ク６０を結ぶ直線から先の溝６３とは反対の側に約２μ
ｍを隔てて、両矩形開口６２間を結ぶように、幅約２μ
ｍ，長さ約３２μｍ，深さ約１５μｍの細長い斜め溝６
５をＦＩＢで形成する。試料基板面に対して斜め方向か
ら入射するＦＩＢ６１により斜め溝６５が形成され、先
に形成した垂直溝６３と試料内で交わる。図７の(ａ)か
ら(ｃ)の工程により、マーク６０を含み頂角が１５°の
直角三角形断面のクサビ型摘出試料片６６が、支持部６
４により片持ち支持されている状態となる。なお、ここ
では試料ステージの傾斜角が１５°の例について説明し
たが、それに限定されるものではない。

【００５０】図７の(ｄ)，(ｅ)：次に、試料ステージを
再び水平に戻し、摘出すべき試料片６６の支持部６４と
は反対側の端部に移送手段(図示省略)により保持された
プローブ６７の先端部を接触させる。次に、試料片６６
にプローブ６７先端部を固定するために、プローブ６７
先端部を含む約２μｍ平方の試料表面領域に、ＦＩＢＡ
Ｄ膜形成用のガスを供給しながら、この領域をＦＩＢ６
１で照射・走査する。このようにして、ＦＩＢ照射領域
にＦＩＢＡＤ膜６８が形成され、プローブ６７先端部と
摘出すべき試料片６６とが固定接続される。

【００５１】図７の(ｅ)，(ｆ)：摘出試料片６６を試料
基板上から摘出するために、支持部６４にＦＩＢ６１を
照射して支持部６４をスパッタ加工して除去する。これ
で、試料片６６は試料上への支持状態から開放され、プ
ローブ６７先端部に固定保持されて、試料から分離摘出
される。

【００５２】図７の(ｇ)，(ｈ)：プローブ６７の先端部
に固定保持されて摘出された摘出試料片６９は、ＴＥＭ
観察用のメッシュ７０上に移動させるが、実際には、試
料ステージを移動させてＦＩＢ走査領域内にＴＥＭ観察
用メッシュを移動させる。ＴＥＭ観察用メッシュ７０は
ウェハを載置しているウェハホルダの一部に設置されて
いる。ＦＩＢ走査領域内にＴＥＭメッシュ７０が入る
と、試料ステージ移動を停止し、プローブ６７を試料台
方向に移動させ、ＴＥＭメッシュ７０に接近させて、摘
出試料片６９がＴＥＭメッシュ７０上に接触した時に、
摘出試料片６９とＴＥＭメッシュ７０との接触部（例え
ば、長手方向の端面）にＦＩＢＡＤ膜７２を形成して摘
出試料片６９をＴＥＭメッシュ７０上に固定する。

【００５３】図７の(ｉ)：ＦＩＢＡＤ膜形成用ガスの導
入を停止した後に、プローブ６７と摘出試料片６９とを
接続しているＦＩＢＡＤ膜６８にＦＩＢを照射してスパ
ッタ除去することで、プローブ６７を摘出試料片６９か
ら分離でき、摘出試料片６９はＴＥＭメッシュ７０上に
自立する。

【００５４】図７の(ｊ)：最後に、ＦＩＢ６１の照射に
よって、最終的に観察領域を厚さが１００ｎｍ程度以下
のウォール７３となるように薄壁状に仕上げて、ＴＥＭ
試料とする。

【００５５】以上のマーキングからウォール加工までの
ＴＥＭ観察用試料作製の全工程を約１時間３０分で完了
することができた。また、摘出試料片６９の大きさは、
幅：２〜４μｍ，長さ：１５〜３０μｍ，高さ：１５〜
２０μｍ程度の微細なものとすることができた。

【００５６】次に、摘出試料片６９を固定したＴＥＭメ
ッシュ７０をＴＥＭホルダ上に搭載して、ＴＥＭの試料
室に導入する。

【００５７】このように、プローブ６７は電気測定以外
にも、ウェハ等の試料から微小試料片をマイクロサンプ
リングするのにも重要な役割を果たしている。

【００５８】本発明によるプローブ装置では、導通検査
や電位供給，抵抗測定等電気的計測の役割を行なうプロ
ーブと、マイクロサンプリングを行なうプローブとが、
各々同じ形状のプローブホルダ，プローブホルダステー
ジににより動作されることが最大の特徴であり、３本の
プローブの設置位置は随時変更可能であり、しかも、試
料室の真空度を維持しながら変更できるため、計測作業
に中断を与えることがない。

【００５９】〈実施例３〉本実施例３は、先の実施例２
で示したプローブ装置を用いて配線ＴＥＧサンプルの断
線部の検出及び断線原因の解析を行なうプロービング方
法及び不良部解析方法についてのものである。以下、図
を参照して説明する。

【００６０】図４は試料の断面図(ａ)と上面図(ｂ)であ
る。試料４０として用いるのは配線用ＴＥＧであり、半
導体基板４５上にデュアルダマシン技術を用いて形成さ
れたＣｕの上層配線４１と下層配線４２との間をプラグ
４３を介して往復するように配置構成された配線構造体
である。上記のデュアルダマシン技術は、垂直方向の結
線に用いるプラグ４３と上層配線４１とを金属材料の埋
め込み技術を用いて、プラグ形成工程と上層配線工程と
を一度に行なってしまう技術である。上層配線４１，下
層配線４２及びプラグ４３は絶縁材料４４中に形成され
ており、電位はフローティング状態にある。上層配線４
１の上面は平坦化技術により平坦化され試料表面に露出
している。配線形成プロセス条件の確立のためには、種
々の条件下で金属埋め込みを行なって非常に長い配線を
形成して、下層配線４２とプラグ４３との接触状況，上
層配線の形成状態等に注目する。試料表面をＦＩＢで観
察すると、図４の(ｂ)に示すように、フローティング状
態にある上層配線４１部分が暗く、周囲の絶縁材料４４
の像部分とのコントラストが殆ど無いようなパターンと
して観察される。なお、配線列の端部では、下層配線４
２Ａが縦に配置されて、上下の配線列間を接続してい
る。

【００６１】本プロービング方法及び不良部解析方法で
は、ＴＥＧや実デバイスを用いて、断線部を検出してそ
の断線原因を解析する。

【００６２】図５の(ａ)は配線パターンを３列に配置し
た例であり、実際のパターンは更に長い配線パターンで
あるが、ここでは説明の簡略化のために短い配線パター
ンとして図示した。第１列目の配線パターンは、その上
層配線の始端４１Ａから右に延び、その終端４１Ｂで下
層配線(図示省略)に接続され、この下層配線を介して第
２列目の配線パターンへと繋がっている。第２列目の配
線パターンは、右端の上層配線４１Ｂ’から左に延び、
左端の上層配線４１Ｃで下層配線(図示省略)に接続さ
れ、この下層配線を介して第３列目の配線パターンへと
繋がっている。第３列目の配線パターンは、左端の上層
配線４１Ｃ’から右に延びて、右端の上層配線４１Ｄで
配線パターンの最終端を構成している。この状態では、
３列の配線パターン構成体は全て電位的にフローティン
グ状態にあるため、ＦＩＢ観察画像上では暗く観察され
る。

【００６３】次に、図５の(ｂ)のように、アース電位
（０Ｖ）のプローブ６を上層配線始端４１Ａに接触させ
る。上層配線，プラグ，下層配線間に断線箇所が無く、
それらの界面が良好に接触していると、試料４４上面に
露出した上層配線はプローブ６と同電位のアース電位と
なり、ＦＩＢ照射による二次電子像観察に際して、この
配線部からの二次電子がより多く検出器に達し、周囲の
絶縁材料４４の像部分とは十分にコントラストがついた
明るい像部分４１Ａ〜４１Ｂ〜４１Ｂ’〜４１Ｆとして
観察される。

【００６４】しかし、配線途中で断線箇所があると、断
線箇所より下流側がフローティング状態になるので、上
層配線４１Ｇから４１Ｄのように暗く観察される。従っ
て、この明るい上層配線４１Ｆと暗い上層配線４１Ｇと
の境目が断線部であると特定できる。さらに下流側の断
線部を検出するためには、プローブを移動させ、先に検
出した断線部の直ぐ下流側の上層配線４１Ｇに接触させ
て上記同様の二次電子像観察を行なう。これにより、上
層配線４１Ｇ以降の配線パターンの導通／非導通状態が
判り、二次電子像コントラストから第２の断線部を特定
できる。第２の断線部が特定できたら、以下同様に、プ
ローブを移動させて第２の断線部以降の配線パターンに
接触させて二次電子像観察を行なうことにより、次々
に、複数の断線部を検出できる。このような操作で得ら
れた断線部の情報を演算処理部１４に記憶させておき、
断線部の発生パターンの観察や、別の配線パターンでの
断線部発生パターンとの比較等に利用することもでき
る。

【００６５】次に、配線間の短絡の検出については、以
下の方法を用いた。まず、正常パターンの二次粒子画像
を記憶しておく。この時、パターン全体が一画面に納ま
ればよいが、目印となるマークがあれば、該マークを含
んだパターンの一部であってもよい。次に、検査すべき
パターンの二次粒子像観察を行なって、この二次粒子画
像をも記憶する。検査パターンの画像信号から先の正常
パターンの画像信号を引算処理すると、本来有ってはな
らない明るい点が残り、この点に配線パターンの変形，
短絡，異物接触等があることが明らかになる。この場合
にも、短絡等の検出部の座標を記憶しておき、後に別の
検査装置で入念に異物分析や短絡，変形等の原因解析を
行なうのに利用できる。また、上記の検出部座標を基
に、その場でマイクロサンプリングを行なって、ＴＥＭ
やＳＥＭによる観察用のサンプルを作製してもよい。

【００６６】次に、断線部の発生原因を追及する不良部
解析方法について、図６及び図７を用いて説明する。先
に説明したマイクロサンプリング法により、明るい上層
配線４１Ｆと暗い上層配線４１Ｇとの境目を含む領域４
６を図７の要領で摘出する。この時の具体的なマイクロ
サンプリング法については、先に図７を用いて詳細に説
明した。図６の(ａ)は、上層配線列を示しており、明る
い上層配線４１Ｆと暗い上層配線４１Ｇとの境界部に注
目した図であり、この境界部を含んだ領域４６がマイク
ロサンプリング摘出領域である。図７に示したマイクロ
サンプリング法の要領で摘出領域４６を摘出し、さらに
ＴＥＭ観察面４７を切り出すための薄片化加工を行なっ
てＴＥＭ観察用サンプルを作製し、ＴＥＭ観察を行なっ
た。図６の(ｂ)及び(ｃ)に、摘出領域４６の断面ＴＥＭ
観察像を示す。上層配線４１Ｇと４１Ｆとの間で断線が
発生すると、図の(ｂ)のように、プラグ４３Ａと下層配
線４２Ａとの界面４８Ａや、図の(ｃ)のように、プラグ
４３Ｂと下層配線４２Ａとの界面４８Ｂに断線があるこ
とが判明する。そして、それらの断線部の断線原因が、
プラグ４３Ａ，プラグ４３Ｂ，下層配線４２Ａ自体の断
線であるのか、あるいは、界面における接触不良である
のか等の解析ができ、断線発生の原因究明ができる。

【００６７】〈実施例４〉本実施例４は、プローブ移動
機構の他の一構成例に関するものであり、図８にその概
略構成を示す。本実施例では、図８に示すようにプロー
ブホルダステージ９’は固定構造とし、プローブホルダ
７の先端部に圧電素子等の微動移動可能なプローブ移動
手段３０を設け、このプローブ移動手段３０をプローブ
移動制御部１１’により駆動制御して、プローブ６の先
端部を微動移動させるよう構成している。

【００６８】また、プローブ移動機構のさらに他の一構
成例として、プローブホルダステージ側にプローブ粗動
機構を設け、プローブホルダの先端部にプローブ微動機
構を設けて、それぞれをプローブ移動制御部により駆動
制御して、プローブ先端部を所望の位置に微動移動させ
るように構成してもよい。

【００６９】

【発明の効果】本発明は、ウェハ上に形成された半導体
集積回路の短絡や断線を簡便かつ精度良く検出できるプ
ローブ装置に関するもので、試料上の配線部の一部に導
体プローブを接触させて、該接触部に所望の電位を印加
して荷電粒子ビーム照射による二次粒子像コントラスト
から配線の断線や短絡欠陥を高信頼性かつ効率的に検出
できる効果がある。

【００７０】特に、プローブはプローブホルダを介して
荷電粒子ビーム光学軸に平行な１軸方向及びステージの
基本ＸＹ軸に平行な２軸方向の合わせて３軸方向にプロ
ーブを移動動作させ得るプローブホルダステージ上にサ
イドエントリ式に搭載できるため、プローブの交換を試
料室内の真空度を損なうことなく行なうことができ、ま
た、プローブホルダステージの動作は、試料ステージの
動作とは独立しているため、試料としては、大口径ウェ
ハ等は勿論のこと、半導体チップ等の微小片であっても
十分に対応できる。さらに、このプローブはマイクロサ
ンプリング用のプローブにも転用ができるため、回路断
線部等の不良部分を検出したら、その場で、直ちに検出
不良部を含む微小試料片を摘出して、ＴＥＭ観察用のサ
ンプルに加工できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例になるプローブ装置の概略構
成を示す図。

【図２】図１に示したプローブ装置におけるプローブ，
プローブホルダおよびプローブホルダステージ部分の概
略構成を示す図。

【図３】図２におけるプローブホルダをプローブホルダ
ステージから分離した状態を示す図。

【図４】本発明のプロービング方法を用いて作製された
試料の一例を示す図。

【図５】本発明のプロービング方法を用いて作製された
試料のＴＥＭ観察例を示す図。

【図６】本発明のプロービング方法を用いて作製された
試料の不良部解析方法の一例を示す図。

【図７】本発明のプローブ装置を用いてマイクロサンプ
リング法により試料を作製する手順を説明するための
図。

【図８】本発明によるプローブ装置におけるプローブ移
動機構部分の他の一構成例を示す図。

【符号の説明】

１…プローブ装置，２…試料，３
…荷電粒子ビーム照射光学系，４…二次粒子検
出器，５…試料ステージ，６…プ
ローブ，７…プローブホルダ，８…
ケーブル，９…プローブホルダステージ，１０
…ステージ制御部，１１…プローブホルダステージ制御
部，１２…二次粒子検出器制御部，１３…荷電粒子ビ
ーム制御部，１４…演算処理部，１５…ディ
スプレイ，１６…荷電粒子ビーム
(ＦＩＢ)，１７…絶縁物，１
８…プローブ固定部，２０…ロードロック室，
２１…試料室，４０…試料，
４１…上層配線，４２…下層配線，
４３…プラグ，４４…絶縁材料，
４５…半導体基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｒ 31/302 Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｌ 31/28 ＫＦターム(参考） 2G001 AA05 BA06 BA07 CA05 FA06 GA01 GA06 GA09 GA13 HA13 JA01 JA11 JA14 KA03 LA11 MA05 2G011 AA01 AA02 AC05 AC06 AE03 AF06 2G032 AD08 AE08 AE09 AE10 AF02 AF03 AF04 AF07 AF08 4M106 AA01 BA01 BA03 CA01 CA16 DE02 DE08 DE20 DE23 DE30 DJ02 DJ04 DJ05 DJ11 DJ21 9A001 BB05 BB06 HH23 JJ50 KK16 KK31 KK37 LL05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電粒子ビームを形成して試料に照射する
荷電粒子ビーム照射光学系と、上記荷電粒子ビームの照
射によって上記試料から放出され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、上記試料に当接されるべきプローブと、上記プロー
ブを移動させるプローブ移動制御部と、上記プローブを
保持するプローブホルダをサイドエントリ式に挿入して
上記プローブの先端部を移動させるプローブホルダステ
ージとを具備してなることを特徴とするプローブ装置。
【請求項２】上記試料ステージは、半導体ウェハを載置
する試料ステージであることを特徴とする請求項１に記
載のプローブ装置。
【請求項３】上記プローブホルダステージは、複数個設
けられてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の
プローブ装置。
【請求項４】上記プローブホルダステージは、上記試料
ステージを内蔵する真空容器の内壁面に設置されてなる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプロ
ーブ装置。
【請求項５】上記プローブホルダは、水平面に対して２
０°〜７０°の範囲内のいずれかの角度をなしているこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプロー
ブ装置。
【請求項６】上記プローブには独自の電位を与え得るよ
うに構成されており、上記プローブのうち少なくとも１
個のプローブは電圧電源と連結されていることを特徴と
する請求項１〜５のいずれかに記載のプローブ装置。
【請求項７】上記荷電粒子ビーム照射光学系は、集束イ
オンビーム又は集束電子ビーム照射光学系であることを
特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプローブ装
置。
【請求項８】上記試料表面上にデポジション膜を形成す
るためのデポジションガス供給源をさらに具備してなる
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のプロ
ーブ装置。
【請求項９】上記プローブホルダステージは、上記プロ
ーブの先端部を上記荷電粒子ビーム照射光学系の光学軸
に対して平行な直線を１軸とする直交３軸方向に移動で
きるよう構成されてなることを特徴とする請求項１〜８
のいずれかに記載のプローブ装置。
【請求項１０】荷電粒子ビームを形成して試料に照射す
る荷電粒子ビーム照射光学系と、上記荷電粒子ビームの
照射によって上記試料から放出され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、上記試料に当接されるべきプローブと、上記プロー
ブを移動させるプローブ移動制御部と、上記プローブを
保持するプローブホルダをサイドエントリ式に挿入して
上記プローブの先端部を移動させるプローブホルダステ
ージとを具備してなるプローブ装置を用い、上記プロー
ブを上記試料の一部に接触させて上記試料の一部に電位
を与えて上記試料表面の電位コントラスト像を取得し、
該電位コントラスト像を観察して上記試料の不良部を検
出することを特徴とするプロービング方法。
【請求項１１】上記試料の一部に与える電位が、−５０
Ｖから＋５０Ｖの範囲内の電位であることを特徴とする
請求項１０に記載のプロービング方法。
【請求項１２】上記プローブを上記試料表面上に接触さ
せて、該接触部にマークを付ける工程をさらに含むこと
を特徴とする請求項１０又は１１に記載のプロービング
方法。
【請求項１３】上記荷電粒子ビームの照射によって、上
記試料表面上に不良部識別用のマークを形成することを
特徴とする請求項１０又は１１に記載のプロービング方
法。
【請求項１４】荷電粒子ビームを形成して試料に照射す
る荷電粒子ビーム照射光学系と、上記荷電粒子ビームの
照射によって上記試料から放出され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、上記試料に当接されるべき２本のプローブと、上記
２本のプローブを移動させるプローブ移動制御部と、上
記２本のプローブを保持するプローブホルダをサイドエ
ントリ式に挿入して上記２本のプローブの先端部をそれ
ぞれ移動させる２台のプローブホルダステージとを具備
してなるプローブ装置を用いて、上記２本のプローブを
上記試料表面上の互いに異なる２部分に接触させ、上記
２本のプローブ間の電気抵抗を測定して、上記試料内の
電気的導通状態を検査することを特徴とするプロービン
グ方法。
【請求項１５】荷電粒子ビームを形成して試料に照射す
る荷電粒子ビーム照射光学系と、上記荷電粒子ビームの
照射によって上記試料から放出され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、上記試料に当接されるべき４本のプローブと、上記
４本のプローブを移動させるプローブ移動制御部と、上
記２本のプローブを保持するプローブホルダをサイドエ
ントリ式に挿入して上記４本のプローブの先端部をそれ
ぞれ移動させる４台のプローブホルダステージとを具備
してなるプローブ装置を用いて、上記４本のプローブを
上記試料表面上の互いに異なる４部分に接触させて、上
記試料内に形成されたトランジスタの特性を検査するこ
とを特徴とするプロービング方法。
【請求項１６】荷電粒子ビームを形成して試料に照射す
る荷電粒子ビーム照射光学系と、上記荷電粒子ビームの
照射によって上記試料から放出され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、上記試料に当接されるべき複数本のプローブと、該
複数本のプローブを移動させるプローブ移動制御部と、
上記複数本のプローブをそれぞれ保持する複数本のプロ
ーブホルダをサイドエントリ式に挿入して上記複数本の
プローブの先端部をそれぞれ移動させる複数台のプロー
ブホルダステージとを具備してなるプローブ装置を用い
て、上記複数本のプローブのうちの第１のプローブを上
記試料表面上に接触させながら、上記試料表面上に上記
荷電粒子ビームを照射して試料表面の電位コントラスト
二次電子像を取得し、該電位コントラスト二次電子像を
観察して上記試料内の不良部を検出し、該不良部を含む
試料表面領域に上記複数本のプローブのうちの第２のプ
ローブを固定接続し、集束イオンビーム照射による溝加
工法によって上記不良部を含む微小試料片を上記第２の
プローブにより固定保持した状態で上記試料から摘出
し、該微小試料片を分析，観察または計測して、上記不
良部の解析を行なうことを特徴とする試料不良部解析方
法。