JP2002270656A - デバイスの欠陥検査装置 - Google Patents
デバイスの欠陥検査装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】デバイスの欠陥検査において、高操作性の観点
からサイズ２〜２.５mm 角内の任意個所を試料移動させ
ることなく、２０〜３０ｎｍ程度の像分解能で検査でき
るデバイスの欠陥検査装置を提供する。 【解決手段】ＳＩＭ像の像分解能が２０〜３０ｎｍで、
かつ像視野２〜２.５mm を実現するために、ＦＩＢ装置
におけるビーム照射エネルギーを２５〜５０ｋｅＶで、
かつビーム偏向支点１１から試料５までの最大距離を６
０〜１２０mmの範囲とした。また、デバイスチップの電
気的に分離された配線が電気的に接地された基板に対し
て異なる電圧になるように電荷を供給するために機械的
接触を利用する導体プローブ手段を用いた。
からサイズ２〜２.５mm 角内の任意個所を試料移動させ
ることなく、２０〜３０ｎｍ程度の像分解能で検査でき
るデバイスの欠陥検査装置を提供する。 【解決手段】ＳＩＭ像の像分解能が２０〜３０ｎｍで、
かつ像視野２〜２.５mm を実現するために、ＦＩＢ装置
におけるビーム照射エネルギーを２５〜５０ｋｅＶで、
かつビーム偏向支点１１から試料５までの最大距離を６
０〜１２０mmの範囲とした。また、デバイスチップの電
気的に分離された配線が電気的に接地された基板に対し
て異なる電圧になるように電荷を供給するために機械的
接触を利用する導体プローブ手段を用いた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デバイスの欠陥検
査装置及び欠陥検査方法に関し、特に半導体集積回路の
製造において使用されるウエハ上に形成されるデバイス
の欠陥、特に電気的配線の切断とショートの欠陥の検知
に有用なデバイスの欠陥検査装置に関する。
査装置及び欠陥検査方法に関し、特に半導体集積回路の
製造において使用されるウエハ上に形成されるデバイス
の欠陥、特に電気的配線の切断とショートの欠陥の検知
に有用なデバイスの欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体の製造プロセスは、露光，エッチ
ング，膜付け，ドーピングなどの処理の繰り返しからな
る。使用される生産プロセスの成熟度に依存して、処理
間で欠陥（形状欠陥，電気的欠陥）検査や寸法計測を行
う。製造プロセスの早期立ち上げの観点からは、これら
の検査装置や計測装置のデータを早期に製造プロセスに
フィードバックすることが必要である。デバイスの異物
や配線の異常形状を検査する形状検査装置には、光学的
顕微鏡と走査電子顕微鏡がある。一方、デバイス中の配
線の切断やショート等の電気的欠陥の検査装置には、走
査電子顕微鏡（以下、ＳＥＭと略す）や走査イオン顕微
鏡（以下、ＳＩＭと略す）の像における電圧コントラス
トを利用した検査装置がある。後者の電子ビームあるい
は集束イオンビーム（以下、ＦＩＢと略す）を用いた検
査装置は、例えば特開平９−326425号公報，特開平１０
−３１３０２７号公報，特開平１１−１２１５５９号公
報に開示されている。
ング，膜付け，ドーピングなどの処理の繰り返しからな
る。使用される生産プロセスの成熟度に依存して、処理
間で欠陥（形状欠陥，電気的欠陥）検査や寸法計測を行
う。製造プロセスの早期立ち上げの観点からは、これら
の検査装置や計測装置のデータを早期に製造プロセスに
フィードバックすることが必要である。デバイスの異物
や配線の異常形状を検査する形状検査装置には、光学的
顕微鏡と走査電子顕微鏡がある。一方、デバイス中の配
線の切断やショート等の電気的欠陥の検査装置には、走
査電子顕微鏡（以下、ＳＥＭと略す）や走査イオン顕微
鏡（以下、ＳＩＭと略す）の像における電圧コントラス
トを利用した検査装置がある。後者の電子ビームあるい
は集束イオンビーム（以下、ＦＩＢと略す）を用いた検
査装置は、例えば特開平９−326425号公報，特開平１０
−３１３０２７号公報，特開平１１−１２１５５９号公
報に開示されている。
【０００３】電圧コントラスト画像においては、その画
像を形成している構成体（例えば、配線）の電圧が、画
像におけるその構成体の輝度を決定する。その構成体へ
の電圧は、機械的プローブ（導体プローブ）で印加する
場合や走査ビーム自体の電荷付与によって印加する場合
とがある。後者の場合において、フローティング導体
（例えば配線）は少し正に充電されるため、最適化され
た検査装置でＳＩＭ像を観察する場合、これらは暗く、
あるいはくすんだように見える。一方、接地されている
導体は電荷が蓄積されないため、同一の明るさの像とし
て観察される。また、電圧コントラストの検出能力を最
適化するために、試料と二次電子検出器間にバイアス電
位を印加したフィルターメッシュを設けることも知られ
ている。
像を形成している構成体（例えば、配線）の電圧が、画
像におけるその構成体の輝度を決定する。その構成体へ
の電圧は、機械的プローブ（導体プローブ）で印加する
場合や走査ビーム自体の電荷付与によって印加する場合
とがある。後者の場合において、フローティング導体
（例えば配線）は少し正に充電されるため、最適化され
た検査装置でＳＩＭ像を観察する場合、これらは暗く、
あるいはくすんだように見える。一方、接地されている
導体は電荷が蓄積されないため、同一の明るさの像とし
て観察される。また、電圧コントラストの検出能力を最
適化するために、試料と二次電子検出器間にバイアス電
位を印加したフィルターメッシュを設けることも知られ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】シリコン集積回路のチ
ップサイズは、その世代と共に変化していくが、現在及
び次世代のチップサイズは約２０〜２５mm角、ＴＥＧ
（Test Element Group）の１ユニットのサイズは２〜
２.５mm 角、最小配線幅は０.１〜０.３μｍである。こ
こでＴＥＧとはトランジスタやコンデンサ，抵抗，配線
などの種々素子の特性値や製造プロセスをモニターする
ためのテスト用素子群である。
ップサイズは、その世代と共に変化していくが、現在及
び次世代のチップサイズは約２０〜２５mm角、ＴＥＧ
（Test Element Group）の１ユニットのサイズは２〜
２.５mm 角、最小配線幅は０.１〜０.３μｍである。こ
こでＴＥＧとはトランジスタやコンデンサ，抵抗，配線
などの種々素子の特性値や製造プロセスをモニターする
ためのテスト用素子群である。
【０００５】一方、従来のＦＩＢ装置においては、高分
解能観察を目的としているため、ＳＩＭ像分解能が数ｎ
ｍの高分解能観察時の最大像視野は約１mmと狭かった。
像分解能を１μｍ程度に落とせば、最大像視野は約１mm
角まで拡大できたが、前記のＴＥＧ（Test Element Gro
up）の１ユニットのサイズ２〜２.５mm 角と比べると、
まだ１／２以下である。また、ＴＥＧデバイスの欠陥検
査における像分解能としては、最小配線幅０.１〜０.２
μｍの１／５程度は必要であり、２０〜６０ｎｍが要求
される。しかし、２０〜６０ｎｍの像分解能と２mm角以
上の最大像視野との両者を同時満足させるＦＩＢ装置は
未だない。
解能観察を目的としているため、ＳＩＭ像分解能が数ｎ
ｍの高分解能観察時の最大像視野は約１mmと狭かった。
像分解能を１μｍ程度に落とせば、最大像視野は約１mm
角まで拡大できたが、前記のＴＥＧ（Test Element Gro
up）の１ユニットのサイズ２〜２.５mm 角と比べると、
まだ１／２以下である。また、ＴＥＧデバイスの欠陥検
査における像分解能としては、最小配線幅０.１〜０.２
μｍの１／５程度は必要であり、２０〜６０ｎｍが要求
される。しかし、２０〜６０ｎｍの像分解能と２mm角以
上の最大像視野との両者を同時満足させるＦＩＢ装置は
未だない。
【０００６】発明が解決しようとする課題は、特にＴＥ
Ｇデバイスの欠陥検査において、高操作性の観点から、
このＴＥＧ１ユニットのサイズ２〜２.５mm 角内の任意
個所を試料移動させることなく、２０〜６０ｎｍの像分
解能で検査できるデバイスの欠陥検査装置を提供するこ
とである。
Ｇデバイスの欠陥検査において、高操作性の観点から、
このＴＥＧ１ユニットのサイズ２〜２.５mm 角内の任意
個所を試料移動させることなく、２０〜６０ｎｍの像分
解能で検査できるデバイスの欠陥検査装置を提供するこ
とである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、ＳＩＭ像の
像分解能が２０〜６０ｎｍで、かつ像視野２〜２.５mm
を実現するために、ＦＩＢ装置におけるビーム照射エネ
ルギーを２５〜５０ｋｅＶで、かつビーム偏向支点から
試料までの最大距離Ｌｄｓを６０〜１２０mmの範囲とす
る手段を採用した。また、本装置はデバイス、例えば半
導体チップの電気的に分離された構成体（例えば、配
線）が電気的に接地された構成体（例えば、基板）に対
して異なる電圧になるように電荷を供給し、ＳＩＭ像を
利用してこのような構成体を含むチップの電圧コントラ
ストデータを取得するが、その電荷供給は前記の分離さ
れた構成体（例えば、配線）に機械的接触を利用する導
体プローブを用いた。
像分解能が２０〜６０ｎｍで、かつ像視野２〜２.５mm
を実現するために、ＦＩＢ装置におけるビーム照射エネ
ルギーを２５〜５０ｋｅＶで、かつビーム偏向支点から
試料までの最大距離Ｌｄｓを６０〜１２０mmの範囲とす
る手段を採用した。また、本装置はデバイス、例えば半
導体チップの電気的に分離された構成体（例えば、配
線）が電気的に接地された構成体（例えば、基板）に対
して異なる電圧になるように電荷を供給し、ＳＩＭ像を
利用してこのような構成体を含むチップの電圧コントラ
ストデータを取得するが、その電荷供給は前記の分離さ
れた構成体（例えば、配線）に機械的接触を利用する導
体プローブを用いた。
【０００８】本発明によると、半導体集積回路チップ等
の被検デバイスをＦＩＢ走査し、かつ、チップ上の配線
部の任意個所に導体プローブを機械的に接触させて所望
の電位を印加することにより、チップのＳＩＭ像を形成
し、その電位コントラストの解析により配線の断線やシ
ョート欠陥が高信頼性をもって検知できる。試料の少な
くとも２mm角範囲内の任意の個所が試料を動かすことな
く、つまりビームシフト（偏向）と走査のみで追うこと
ができ、かつ像分解能が２０〜３０ｎｍ程度のＳＩＭ像
観察が可能になる。
の被検デバイスをＦＩＢ走査し、かつ、チップ上の配線
部の任意個所に導体プローブを機械的に接触させて所望
の電位を印加することにより、チップのＳＩＭ像を形成
し、その電位コントラストの解析により配線の断線やシ
ョート欠陥が高信頼性をもって検知できる。試料の少な
くとも２mm角範囲内の任意の個所が試料を動かすことな
く、つまりビームシフト（偏向）と走査のみで追うこと
ができ、かつ像分解能が２０〜３０ｎｍ程度のＳＩＭ像
観察が可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】ＦＩＢ装置において、試料上での
ＦＩＢ照射地点はビーム偏向器の偏向電圧で決定され
る。従って、ＳＩＭ像最大視野Limageを大きくする最も
簡単な手段には、ＦＩＢの偏向電圧の昇圧がある。しか
し、高いＦＩＢ位置精度を保つために偏向電圧の波形を
歪ませることなく高速走査が可能で、かつ２倍以上に昇
圧した偏向電源は、かなり高価となる。また、ビームの
偏向角が大きくなるため、偏向器が形成する偏向電界の
中心軸から離れた電界歪のある領域も使用する事にな
り、ビーム照射の理想位置からのずれを発生させる偏向
歪や、ビームのボケを表す偏向収差が大きくなる。この
偏向歪や偏向収差を軽減するには複雑で高価になるハー
ドとソフト手段が必要になる。
ＦＩＢ照射地点はビーム偏向器の偏向電圧で決定され
る。従って、ＳＩＭ像最大視野Limageを大きくする最も
簡単な手段には、ＦＩＢの偏向電圧の昇圧がある。しか
し、高いＦＩＢ位置精度を保つために偏向電圧の波形を
歪ませることなく高速走査が可能で、かつ２倍以上に昇
圧した偏向電源は、かなり高価となる。また、ビームの
偏向角が大きくなるため、偏向器が形成する偏向電界の
中心軸から離れた電界歪のある領域も使用する事にな
り、ビーム照射の理想位置からのずれを発生させる偏向
歪や、ビームのボケを表す偏向収差が大きくなる。この
偏向歪や偏向収差を軽減するには複雑で高価になるハー
ドとソフト手段が必要になる。
【００１０】そこで本発明では、偏向電圧精度や走査速
度を従来ＦＩＢ装置のものと同程度に維持したまま、ビ
ーム偏向支点から試料までの最大距離Ｌｄｓを従来装置
の１５〜２５mmから６０〜１２０mmに離した。以下、図
面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１
(ａ）と(ｂ）はいずれも本発明によるデバイス欠陥検査
装置のＦＩＢ生成部１０と試料５との関係概略図であ
る。試料５上でのＦＩＢ４の走査は、ＦＩＢ生成部１０
内の静電偏向器７にて走査する。図１（ａ）および
（ｂ）はそれぞれその静電偏向器７が対物レンズ３の後
方および前方に配置された、つまり後段偏向および前段
偏向タイプの実施例である。後段偏向タイプでは偏向器
７が１段でありその偏向支点１１は偏向器７の中心に、
一方、前段偏向タイプでは偏向器７が２段でありその偏
向支点１１は対物レンズ３の中心近傍に位置する。後段
偏向タイプでは、ＦＩＢを常に対物レンズ３の光軸近傍
に通せるので、対物レンズの収差が小さくできる特長を
持つ。しかし、偏向器７が対物レンズ３と試料５との間
に入るため、対物レンズ３と試料５との距離は偏向支点
１１から試料５までの距離Ｌｄｓを超え、ＦＩＢ生成部
１０が長くなる短所をもつ。一方、前段偏向タイプでは
偏向器７が対物レンズ３に対してイオン源側にあり、Ｆ
ＩＢ生成部１０を後段偏向タイプのものほど長くしなく
てすむ特長がある。しかし、ＦＩＢを対物レンズ３の光
軸に対して大きな角度で入射させることにもなり、レン
ズ収差が大きくなるという短所を持つ。
度を従来ＦＩＢ装置のものと同程度に維持したまま、ビ
ーム偏向支点から試料までの最大距離Ｌｄｓを従来装置
の１５〜２５mmから６０〜１２０mmに離した。以下、図
面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１
(ａ）と(ｂ）はいずれも本発明によるデバイス欠陥検査
装置のＦＩＢ生成部１０と試料５との関係概略図であ
る。試料５上でのＦＩＢ４の走査は、ＦＩＢ生成部１０
内の静電偏向器７にて走査する。図１（ａ）および
（ｂ）はそれぞれその静電偏向器７が対物レンズ３の後
方および前方に配置された、つまり後段偏向および前段
偏向タイプの実施例である。後段偏向タイプでは偏向器
７が１段でありその偏向支点１１は偏向器７の中心に、
一方、前段偏向タイプでは偏向器７が２段でありその偏
向支点１１は対物レンズ３の中心近傍に位置する。後段
偏向タイプでは、ＦＩＢを常に対物レンズ３の光軸近傍
に通せるので、対物レンズの収差が小さくできる特長を
持つ。しかし、偏向器７が対物レンズ３と試料５との間
に入るため、対物レンズ３と試料５との距離は偏向支点
１１から試料５までの距離Ｌｄｓを超え、ＦＩＢ生成部
１０が長くなる短所をもつ。一方、前段偏向タイプでは
偏向器７が対物レンズ３に対してイオン源側にあり、Ｆ
ＩＢ生成部１０を後段偏向タイプのものほど長くしなく
てすむ特長がある。しかし、ＦＩＢを対物レンズ３の光
軸に対して大きな角度で入射させることにもなり、レン
ズ収差が大きくなるという短所を持つ。
【００１１】イオン源１はガリウム液体金属イオン源
で、そこから放出させたイオンを集束レンズ２および対
物レンズ３によりＦＩＢ４を形成し、試料５に照射す
る。イオンの加速エネルギーは２５〜５０ｋｅＶの範囲
で設定される。加速エネルギーは高いほど偏向器の偏向
電圧一定の条件下ではビーム偏向感度が低くなり、ＳＩ
Ｍ像視野が狭くなる。一方、低いほどレンズ収差による
ビームボケが大きくなる。目的の像分解能が達成できな
い。２５〜５０ｋｅＶの範囲は、目的のＳＩＭ像視野と
像分解能を満足させる条件から決定した。
で、そこから放出させたイオンを集束レンズ２および対
物レンズ３によりＦＩＢ４を形成し、試料５に照射す
る。イオンの加速エネルギーは２５〜５０ｋｅＶの範囲
で設定される。加速エネルギーは高いほど偏向器の偏向
電圧一定の条件下ではビーム偏向感度が低くなり、ＳＩ
Ｍ像視野が狭くなる。一方、低いほどレンズ収差による
ビームボケが大きくなる。目的の像分解能が達成できな
い。２５〜５０ｋｅＶの範囲は、目的のＳＩＭ像視野と
像分解能を満足させる条件から決定した。
【００１２】ＦＩＢ照射した試料５から放出される二次
電子８は、電界形成手段２０により試料表面上に形成さ
れる電界で加速（あるいは減速）され、あるいはエネル
ギーフィルターリングされ、対物レンズ３の光軸（ｚ
軸）方向に進む。その後、二次電子離軸手段２１により
二次電子８は光軸から離軸して二次電子検出器９の方向
に向かい、そこで検出される。二次電子離軸手段２１は
本実施例では電界Ｅと磁界Ｂを直交させたＥ×Ｂフィル
ターである。ＥおよびＢはＦＩＢの進行方向を曲げない
ように調整されている。前記の二次電子のエネルギーフ
ィルターリングは、二次電子８の発生個所の電位と電界
形成手段２０の印加電位の関係で行われる。二次電子８
の発生個所の電位は、後述の導体プローブを接触させた
配線と導通している配線の場合はそのプローブ印加電
位，試料基板につながっている場合はその基板電位、フ
ローティングの場合は、入射イオン量と放出荷電粒子
（二次電子を含む）量、その部位の周辺部に対する等価
コンデンサ値や抵抗値との関係で決まる。ＦＩＢによる
電圧コントラスト像は電子と比べ、感度が高いのが特長
である。
電子８は、電界形成手段２０により試料表面上に形成さ
れる電界で加速（あるいは減速）され、あるいはエネル
ギーフィルターリングされ、対物レンズ３の光軸（ｚ
軸）方向に進む。その後、二次電子離軸手段２１により
二次電子８は光軸から離軸して二次電子検出器９の方向
に向かい、そこで検出される。二次電子離軸手段２１は
本実施例では電界Ｅと磁界Ｂを直交させたＥ×Ｂフィル
ターである。ＥおよびＢはＦＩＢの進行方向を曲げない
ように調整されている。前記の二次電子のエネルギーフ
ィルターリングは、二次電子８の発生個所の電位と電界
形成手段２０の印加電位の関係で行われる。二次電子８
の発生個所の電位は、後述の導体プローブを接触させた
配線と導通している配線の場合はそのプローブ印加電
位，試料基板につながっている場合はその基板電位、フ
ローティングの場合は、入射イオン量と放出荷電粒子
（二次電子を含む）量、その部位の周辺部に対する等価
コンデンサ値や抵抗値との関係で決まる。ＦＩＢによる
電圧コントラスト像は電子と比べ、感度が高いのが特長
である。
【００１３】図２は図１のＦＩＢ生成部１０と試料５を
含めたデバイス欠陥検査装置全体の概略構成図である。
ＦＩＢ生成部１０は、イオン源１，集束レンズ２，対物
レンズ３、および偏向器７から構成されている。ここで
は、図１の電界形成手段２０と二次電子離軸手段２１は
省略されている。
含めたデバイス欠陥検査装置全体の概略構成図である。
ＦＩＢ生成部１０は、イオン源１，集束レンズ２，対物
レンズ３、および偏向器７から構成されている。ここで
は、図１の電界形成手段２０と二次電子離軸手段２１は
省略されている。
【００１４】ＦＩＢアシストデポジション用デポガス銃
１３は、所望の領域に導電性金属膜を堆積（デポ）させ
るための金属材料ガスをイオン照射部に吹き付けるガス
供給源である。このデポ膜は、デバイス配線の切断不良
部を接続するのに使用する。一方、配線のショート不良
部は、ＦＩＢスパッタリング加工により切り離すことが
できる。試料５は試料ステージ６に搭載されており、Ｆ
ＩＢ軸（ｚ軸）方向とそれに垂直な面（ｘｙ面）内で移
動可能である。ｘｙ面内移動範囲は、小さくともチップ
サイズに相当する２５mm角である。
１３は、所望の領域に導電性金属膜を堆積（デポ）させ
るための金属材料ガスをイオン照射部に吹き付けるガス
供給源である。このデポ膜は、デバイス配線の切断不良
部を接続するのに使用する。一方、配線のショート不良
部は、ＦＩＢスパッタリング加工により切り離すことが
できる。試料５は試料ステージ６に搭載されており、Ｆ
ＩＢ軸（ｚ軸）方向とそれに垂直な面（ｘｙ面）内で移
動可能である。ｘｙ面内移動範囲は、小さくともチップ
サイズに相当する２５mm角である。
【００１５】試料５のＴＥＧ配線やパッドには、導体プ
ローブ手段１２の導体プローブ12ａによる機械的接触で
所望の電位が印加できる。導体プローブ手段１２はＦＩ
Ｂ生成部１０に対して相対的に移動の無い場所、つま
り、試料室１４の側壁面に固定されている。この固定型
導体プローブ手段の他に、試料５と同期して移動できる
ように試料ステージに搭載した試料ステージ同期型導体
プローブ手段（記載略）も備えてある。いずれの導体プ
ローブ手段も導体プローブ先端部のｘｙｚ移動制御がで
き、その最大ｘｙ移動領域は、ＦＩＢの最大走査視野で
ある２mm角をカバーしている。試料ステージを固定して
ＳＩＭ像視野内でプローブの接触と引離しの頻度の多い
プローブには固定型導体プローブ手段を用い、一方、一
度、接触させればそのまま試料ステージを動かす場合に
は試料ステージ同期型導体プローブ手段を用いる。本発
明の装置では、試料から対物レンズ側への空間が広く取
られているため試料近傍にプローブ手段を設置しやすい
のも特長である。
ローブ手段１２の導体プローブ12ａによる機械的接触で
所望の電位が印加できる。導体プローブ手段１２はＦＩ
Ｂ生成部１０に対して相対的に移動の無い場所、つま
り、試料室１４の側壁面に固定されている。この固定型
導体プローブ手段の他に、試料５と同期して移動できる
ように試料ステージに搭載した試料ステージ同期型導体
プローブ手段（記載略）も備えてある。いずれの導体プ
ローブ手段も導体プローブ先端部のｘｙｚ移動制御がで
き、その最大ｘｙ移動領域は、ＦＩＢの最大走査視野で
ある２mm角をカバーしている。試料ステージを固定して
ＳＩＭ像視野内でプローブの接触と引離しの頻度の多い
プローブには固定型導体プローブ手段を用い、一方、一
度、接触させればそのまま試料ステージを動かす場合に
は試料ステージ同期型導体プローブ手段を用いる。本発
明の装置では、試料から対物レンズ側への空間が広く取
られているため試料近傍にプローブ手段を設置しやすい
のも特長である。
【００１６】制御部１５は、ＦＩＢ生成部１０，二次電
子検出器９,デポガス銃１３,試料ステージ６、およびプ
ローブ手段１２を制御し、コンピュータ１６を介してＳ
ＩＭ像や制御画面を表示する画像表示部１７に接続され
ている。使用するＦＩＢの代表的電流は約１ｐＡから２
０ｎＡの範囲にあり、通常、欠陥のＳＩＭ像観察には１
ｐＡから１００ｐＡが、ＦＩＢアシストによる導体膜デ
ポジションには数１０ｐＡが、また断面加工や穴加工に
は数１０ｐＡから２０ｎＡが使われる。ＦＩＢ径やＦＩ
Ｂ電流はレンズの集束状態やビーム絞り孔径を変える事
により選択できる。
子検出器９,デポガス銃１３,試料ステージ６、およびプ
ローブ手段１２を制御し、コンピュータ１６を介してＳ
ＩＭ像や制御画面を表示する画像表示部１７に接続され
ている。使用するＦＩＢの代表的電流は約１ｐＡから２
０ｎＡの範囲にあり、通常、欠陥のＳＩＭ像観察には１
ｐＡから１００ｐＡが、ＦＩＢアシストによる導体膜デ
ポジションには数１０ｐＡが、また断面加工や穴加工に
は数１０ｐＡから２０ｎＡが使われる。ＦＩＢ径やＦＩ
Ｂ電流はレンズの集束状態やビーム絞り孔径を変える事
により選択できる。
【００１７】ＦＩＢ生成部１０のビーム偏向器７は対物
レンズ３と試料５の間にある、いわゆる後段偏向タイプ
でその偏向支点１１は偏向器の中心にある。ＳＩＭ像の
像分解能ｄおよび最大視野Limageにおける偏向支点から
試料までの距離Ｌｄｓの依存性カーブを図３に示す。そ
の偏向支点１１から試料５までの距離Ｌｄｓは、本例で
はＬｄｓ＝１００mmに取ると、像分解能は約２２ｎｍと
なる。特に、許容像分解能を約３０ｎｍまで広げると、
Limageは約２.５mm 角まで広がり、Ｌｄｓ値には約１２
０mmが必要となる。
レンズ３と試料５の間にある、いわゆる後段偏向タイプ
でその偏向支点１１は偏向器の中心にある。ＳＩＭ像の
像分解能ｄおよび最大視野Limageにおける偏向支点から
試料までの距離Ｌｄｓの依存性カーブを図３に示す。そ
の偏向支点１１から試料５までの距離Ｌｄｓは、本例で
はＬｄｓ＝１００mmに取ると、像分解能は約２２ｎｍと
なる。特に、許容像分解能を約３０ｎｍまで広げると、
Limageは約２.５mm 角まで広がり、Ｌｄｓ値には約１２
０mmが必要となる。
【００１８】これらの値には、偏向器の偏向感度や偏向
電圧によって変わるし、加速電圧に対しても変わる。し
かし、ＦＩＢ照射エネルギー範囲が２５〜５０ｋｅＶで
あるデバイスの欠陥検査装置において、ＳＩＭ像分解能
が悪くとも２０〜３０ｎｍ以下で、かつ、最大走査面積
を２mm角以上確保するには、ビーム偏向器のビーム偏向
支点から試料までの距離Ｌｄｓが６０〜１２０mm必要で
ある。
電圧によって変わるし、加速電圧に対しても変わる。し
かし、ＦＩＢ照射エネルギー範囲が２５〜５０ｋｅＶで
あるデバイスの欠陥検査装置において、ＳＩＭ像分解能
が悪くとも２０〜３０ｎｍ以下で、かつ、最大走査面積
を２mm角以上確保するには、ビーム偏向器のビーム偏向
支点から試料までの距離Ｌｄｓが６０〜１２０mm必要で
ある。
【００１９】
【発明の効果】本発明によると、特にＴＥＧデバイスの
欠陥検査において、高操作性の観点から、このＴＥＧ１
ユニットのサイズ２〜２.５mm 角内の任意個所を試料移
動させることなく、２０〜３０ｎｍ程度の像分解能で検
査できるデバイスの欠陥検査装置が提供できる。
欠陥検査において、高操作性の観点から、このＴＥＧ１
ユニットのサイズ２〜２.５mm 角内の任意個所を試料移
動させることなく、２０〜３０ｎｍ程度の像分解能で検
査できるデバイスの欠陥検査装置が提供できる。
【図１】本発明によるデバイス欠陥検査装置のＦＩＢ生
成部と試料との関係概略図。
成部と試料との関係概略図。
【図２】図１のＦＩＢ生成部と試料を含めたデバイス欠
陥検査装置全体の概略構成図。
陥検査装置全体の概略構成図。
【図３】ＳＩＭ像の像分解能ｄおよび最大視野Limageに
おける偏向支点から試料までの距離Ｌｄｓの依存性カー
ブ。
おける偏向支点から試料までの距離Ｌｄｓの依存性カー
ブ。
１…イオン源、２…集束レンズ、３…対物レンズ、４…
ＦＩＢ、５…試料、６…試料ステージ、７…偏向器、８
…二次電子、９…二次電子検出器、１０…FIB生成部、
１１…偏向支点、１２…導体プローブ手段、１２ａ…導
体プローブ、１３…ＦＩＢアシストデポジション用ガス
銃、１４…試料室、１５…制御部、１６…コンピュー
タ、１７…画像表示部、２０…電界形成手段、２１…二
次電子離軸手段。
ＦＩＢ、５…試料、６…試料ステージ、７…偏向器、８
…二次電子、９…二次電子検出器、１０…FIB生成部、
１１…偏向支点、１２…導体プローブ手段、１２ａ…導
体プローブ、１３…ＦＩＢアシストデポジション用ガス
銃、１４…試料室、１５…制御部、１６…コンピュー
タ、１７…画像表示部、２０…電界形成手段、２１…二
次電子離軸手段。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｊ 37/244 Ｈ０１Ｊ 37/244 37/28 Ｚ 37/28 Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｌ (72)発明者 杉本 有俊 東京都青梅市新町六丁目16番地の２ 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Ｆターム(参考） 2G001 AA05 AA09 BA07 CA03 EA05 GA05 GA06 GA09 GA11 HA13 JA07 KA03 LA11 PA11 2G011 AA14 AE03 2G132 AA00 AB07 AD15 AF12 AL11 AL12 4M106 AA01 AA07 BA01 BA03 BA14 BA20 CA16 CA39 DB05 DD12 DJ04 5C033 NN01 NP01 NP04 UU01 UU03 UU04
Claims (5)
- 【請求項１】試料室と、前記試料室内でデバイス試料を
保持して移動可能な試料ステージと、前記試料ステージ
に保持された試料に集束イオンビームを照射・走査する
集束イオンビーム生成部と、前記集束イオンビームの照
射によって前記試料から発生する二次電子を検出する電
子検出部と、前記二次電子の検出強度を輝度信号とする
観察像Ａを表示する画像表示部からなるデバイスの欠陥
検査装置において、前記集束イオンビームの前記試料上
での最大走査面積が２mm角以上、前記集束イオンビーム
の照射エネルギー範囲が２５〜５０ｋｅＶ、前記集束イ
オンビーム生成部の一構成部であるビーム偏向器のビー
ム偏向支点から前記試料までの距離が６０〜１２０mmで
あることを特徴としたデバイスの欠陥検査装置。 - 【請求項２】請求項１記載のデバイスの欠陥検査装置に
おいて、該試料ステージが該集束イオンビーム軸に垂直
な平面（ＸＹ面）内で２０mm角以上移動可能な移動機構
を備えたことを特徴としたデバイスの欠陥検査装置。 - 【請求項３】試料室と、前記試料室内でデバイス試料を
保持して移動可能な試料ステージと、前記試料ステージ
に保持された試料に集束イオンビームを照射・走査する
集束イオンビーム生成部と、前記集束イオンビームの照
射によって前記試料から発生する二次電子を検出する電
子検出部と、前記二次電子の検出強度を輝度信号とする
観察像Ａを表示する画像表示部からなるデバイスの欠陥
検査装置において、 前記電子検出部が試料上にビームを集束する対物レンズ
と前記試料との間にあり、前記試料の前記二次電子検出
部側近傍には前記試料表面に電界を形成する電界形成手
段が配置され、 かつ、前記対物レンズ方向に向かう二次電子をレンズ光
軸から離軸させて前記二次電子検出器に向かわす離軸手
段を具備したことを特徴としたデバイスの欠陥検査装
置。 - 【請求項４】請求項１から３記載のデバイスの欠陥検査
装置において、該試料に接触させる導体プローブと当該
導体プローブを移動させる導体プローブ移動機構とから
なる導体プローブ手段を具備したことを特徴とするデバ
イスの欠陥検査装置。 - 【請求項５】請求項１から４記載のデバイスの欠陥検査
装置における集束イオンビーム生成部において、ビーム
走査を行うビーム偏向器が試料上にビームを集束する対
物レンズと試料との間にあることを特徴としたデバイス
の欠陥検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001071374A JP2002270656A (ja) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | デバイスの欠陥検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001071374A JP2002270656A (ja) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | デバイスの欠陥検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002270656A true JP2002270656A (ja) | 2002-09-20 |
Family
ID=18929105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001071374A Pending JP2002270656A (ja) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | デバイスの欠陥検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002270656A (ja) |
-
2001
- 2001-03-14 JP JP2001071374A patent/JP2002270656A/ja active Pending
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