JP2004170395A - 荷電粒子線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
回路パターン検査装置で特定した欠陥の位置情報を、他の装置でも活用できる形で迅速かつ正確に伝達することである。
【解決手段】
検査装置の持つ荷電粒子線照射機構を用いて欠陥周辺にマーキングを行う。このマーキングによって他装置との欠陥位置情報の共有が可能となる。マーキング手法としては荷電粒子線照射による堆積物やチャージアップなどが挙げられる。検査装置内でマーキングを行うことで他の装置により正確に、簡便に伝達でき、解析精度の向上と解析時間の短縮が可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、表面からの欠陥等の解析が困難な半導体デバイス等の試料解析に好適な手法に関する。

デバイスの高集積化に伴いその解析技術に対する要求も高精細化が急激に進んでいる。実際に半導体デバイスなどの欠陥検査装置において表面情報だけでなく、試料内部に存在する欠陥／異物に対する解析要求が高まっている。

このような解析を行う場合、検査装置で得られた位置情報を元に、集束イオンビーム装置（Focused Ion Beam装置：ＦＩＢ），走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ），透過電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope：ＴＥＭ）といった装置で表面解析および内部に存在する欠陥／異物の断面作製や解析を行う。

このような解析を行うために、例えばＳＥＭでは、電子ビーム照射による帯電の影響に基づくコントラスト（Voltage Contrast）によって、半導体試料の内部の非導通欠陥や配線の断線，ショートを検知することができる。この技術は例えば特許文献１に開示されている。

特開２００２−１２４５５５号公報

しかしながら、帯電によるコントラスト測定だけでは、欠陥等の解析を十分にできないという問題がある。そのため、電位コントラスト像上で欠陥等を確認した上で、ＦＩＢ装置によって欠陥部分の断面加工観察を行うことが望ましいが、以下のような問題があった。

例えば、同じようなビットパターンが試料上に多数配列されているような場合、ＳＥＭによって欠陥個所を特定しても、ＦＩＢ装置内でその場所を特定するのは困難である。

本発明の目的は、このような問題を解決し、ＳＥＭ等によって確認された欠陥等を、下位の解析装置で容易に特定するための方法，装置、或いはシステムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、試料上に荷電粒子線を走査して、当該走査領域の画像を形成する画像形成方法において、前記走査領域の特定個所に、当該特定個所以外の走査領域に対して異なる帯電状態を生じさせるように、或いはカーボン系の付着物を付着させるように、前記特定領域に選択的に荷電粒子線を照射することを特徴とする画像形成方法を提供する。

本発明の他の構成、及び具体的な構成については、以下の発明の実施の形態の欄にて説明する。

荷電粒子線を用いた検査装置，ＦＩＢ，ＳＥＭ，ＴＥＭ等を用いた欠陥／異物解析において、荷電粒子線を用いた検査装置で得られた、他装置では発見が困難な電気的欠陥（電気的欠陥）の位置情報を、検査装置内でマーキングを行うことで他の装置により正確に、簡便に伝達でき、解析精度の向上と解析時間の短縮が可能である。

本発明実施例では、荷電粒子線装置の中で走査形電子顕微鏡（以下ＳＥＭ）式検査装置、特に他の装置では発見しにくい半導体デバイス内部の電気的欠陥または試料表面で生じた欠陥を発見できる検査装置と、上記検査装置で発見された電気的欠陥をさらに解析するためのＦＩＢ，電子顕微鏡などを用いたシステムであって、これまで発見および解析が困難な半導体デバイス内部の電気的欠陥に対してより迅速に、簡便に、高精度に解析するための解析手法ならびにそのシステムについて説明する。

ＳＥＭ式外観検査装置では半導体試料内部の非導通欠陥や配線工程の断線，ショートなどの電気的欠陥（ＶＣ欠陥：Voltage Contrast）を高感度で検出できる。しかし、この検出された電気的欠陥は半導体試料表面からの観察では解析できない場合が多い。

検出された欠陥の一例を図１に示す。Ｓｉ基板１０１，酸化膜１０２に作製されている導電材料１０４を埋め込まれたコンタクトホール１０３の構造を持つ試料において、エッチング不足によりＳｉ基板１０１と導電材料１０４との間に薄い酸化膜やレジストが残った欠陥部１０５（酸化膜やレジストのエッチング残り）は半導体表面から発見することは困難である。

このように、半導体デバイスにおけるホール工程の非導通欠陥や配線工程の断線，ショートなどの電気的欠陥は試料表面からの観察は困難であるが、上記ＳＥＭ式検査装置216は電位コントラストから上記欠陥を高感度で検出できる。

この例の場合、正常部（エッチングが正常に行われコンタクトホールに埋め込まれた導電材料と基板とで導通がとれている場合）基板から２次電子が供給され試料表面の帯電電圧は低くなる。

一方不良部（エッチング不足などの理由から酸化膜などの非導電材料がコンタクトホール底部に残存し埋め込まれた導電材料と基板が導通していない場合）基板との抵抗が高く電子が基板から供給されないため正常部より試料表面の帯電電圧が高くなる。試料表面の帯電電圧が高くなると試料表面の帯電により生ずるポテンシャル障壁のために弱いエネルギーの２次電子は試料表面に引き戻され暗い欠陥部として検出される。

このため、検出された欠陥部について、ＦＩＢで断面作製を行い、電子顕微鏡等の観察装置で高分解能観察する手法を採用することが望ましい。

図２では、本実施例で採用する手法と、他の解析手法を比較するためにフローチャートを用いて説明する。また図３に他の解析手法による欠陥位置情報取得例を示す。

手法Ａではステップ２０１の検査で使用した検査装置内で、検出した不良ビットパターン位置情報を元に、検査試料３０１（チップ）の中から解析対象となる欠陥の存在するパターン位置３０５（不良ビットパターンの存在するパターン）を特定し、拡大図３０２に示すようにさらにそのパターンコーナーから不良ビットパターン３０３までのパターン数をオペレータ自身がカウントして不良ビットパターン位置情報３０４を取得する（ステップ２０３）。次に断面作製または試料薄片化を行うために試料をＦＩＢ装置２１７に移動する（ステップ２０４）。

ＦＩＢ装置２１７内にセットされた検査試料３０１をＦＩＢ装置２１７の画像観察機能により観察し、上記欠陥の存在するパターン位置３０５を探索する（ステップ２０６）。

次に発見したパターンの基準となるコーナーから不良ビットパターン位置情報３０４を元にオペレータがカウントし、不良ビットパターン３０３を特定する（ステップ２０６）。その後、ＦＩＢ加工／断面作製（ステップ２１４），断面観察（ステップ２１５）といった解析手順となる。

このような手法では以下のような問題がある。半導体試料のチップには数百個以上の同一ビットパターンが存在する事が多く、この中で電気的欠陥である不良ビットパターンの断面加工を行う際には、検査装置で得られた電気的欠陥の位置情報を元に検査装置のオペレータがその位置情報をＦＩＢ装置オペレータに伝達する。

例えばはじめに検査装置にてパターンのコーナーから欠陥位置までパターンの個数を数え、次にＦＩＢオペレータがＦＩＢ内で同様にパターンコーナーから数えたり、座標リンケージで欠陥パターン位置を確認し断面加工を行う。

この手法の場合、ＳＥＭ式検査装置２１６のオペレータとＦＩＢ装置２１７オペレータによるパターン数のカウント時に数え間違いによって検出した不良ビットパターン３０３と隣のビットパターンを誤認識するなど、正確に不良ビットパターン位置情報３０４を取得することは困難である。

また、オペレータに存在する位置情報の正確性低下要因の他に、ＳＥＭ式検査装置216やＦＩＢ装置２１７で得られる画像には画像の歪みや長さのスケールの誤差が含まれ、座標データからだけでは正確な不良ビットパターン位置の特定が困難であるなど装置自身にも正確性低下要因が存在する。

さらに上記欠陥の存在するパターン位置３０５の探索並びにオペレータ自身で行うパターン数のカウントによる不良ビットパターン３０３の特定には解析に非常な手間と長時間を必要としてしまう。特に、解析場所がパターンコーナーまたは特異点付近にあれば探索は比較的容易であるが中央付近に位置する場合などは数えるパターン数が増大し、欠陥パターン特定作業にさらに長時間費やすことになる。また、長時間の観察でＦＩＢによる試料表面のダメージも増大する。

手法Ｂにおいて、解析対象の不良ビットパターン３０３をより高分解能で他のレビュー装置で観察する場合でも、オペレータがパターン数をカウントして不良ビットパターン位置情報３０４を取得するため、上記手法Ａと同様の問題が生じる。さらに、他のレビュー装置では欠陥を検出できない場合もあり、有効な手法とはいえない。

このように検査装置とＦＩＢや他の観察装置間で座標リンケージ手法が確立されていないため断面解析に長時間を費やしているのが現状である。また、数え間違いなどの生じる可能性も増大し、正確性の低下にもつながる。これを回避するためにＦＩＢ内でパターンを数える際に一定数ごとにマーキングを施すなどの対策が行われるが解析時間の増大は回避できず、正確性の低下も免れない。

上記従来技術ではＳＥＭ式検査装置で検出した試料内部で生じる電気的欠陥や試料表面で生じた欠陥等をＦＩＢなどで安定に、ダメージなく試料表面から発見することが困難であるため装置間で欠陥位置情報伝達の正確性も低いという問題点があり解析に長時間要した。

本実施例では上記問題点に対し電気的欠陥を高感度で検出できるＳＥＭ式検査装置で、検査によって得られた欠陥位置情報を元に高い位置精度で迅速にかつ簡便にマーキングを行い、そのマーキングを他装置が利用して解析における位置情報伝達の正確性向上と解析時間短縮を実施するための手法ならびにそのシステムを提供することである。

本実施例では、回路パターンの複数の領域に荷電粒子線を照射しその回路パターンから発生する２次荷電粒子を検出して照射領域の画像を形成し複数の領域の画像を比較することで回路の欠陥／異物などを検出する回路パターン検査装置と、その検査装置で検出された他装置では発見が困難な試料内部における電気的不良などに起因する電気的欠陥や試料表面で生じた欠陥において、上記欠陥を発見できる検査装置（例えば第１の荷電粒子線装置）と、荷電粒子線源と当該荷電粒子線源から放出される荷電粒子線を収束して試料上で走査する荷電粒子光学系と当該荷電粒子線の走査によって試料から発生する２次信号粒子を検出する検出手段とを備え、前記２次信号粒子検出手段の信号でもって試料像を取得する荷電粒子線装置や、上記機能に加え試料上への荷電粒子線を照射することによって荷電粒子線照射領域を加工できる荷電粒子線装置との間の解析対象となる欠陥位置情報伝達の正確性向上と解析時間短縮のために、検査装置内でマーキングを行う手法を提案する。

下位の解析装置（例えば第２の荷電粒子線装置）では発見困難な当該電気的欠陥を高精度に発見できる検査装置内で、検査で得られた電気的欠陥位置情報を元に高い位置精度で試料ステージを移動させ、当該電気的欠陥の周辺に、検査に用いられるまたは照射条件の異なる荷電粒子線を照射しＸ，Ｙ方向に走査させることでマーキングを行う手法ならびにそのシステムである。

さらに上記当該検査装置内でマーキングを行う手法として、荷電粒子線照射領域にガス導入を行うことで試料表面への堆積物の付着物を飛躍的に増大させ、荷電粒子線照射範囲を広げることでより広範囲にマーキングを行う手法ならびにそのシステム、冷却した試料表面にガスを吹き付けることによって試料表面にガス成分の付着物を生じさせ、荷電粒子線照射領域のみガス成分が付着しないことを利用したマーキング手法ならびにそのシステムを提供する。

また、荷電粒子線照射によって荷電粒子線照射領域に帯電現象による異常コントラスト（チャージアップ）を生じさせることでマーキングを行う手法ならびにそのシステムを提供する。

上記マーキングによって、位置情報共有機能の無い、または試料ステージや試料ホルダーなどの共有機能を持たない装置間でもこれまでよりも高い位置精度で解析対象となる欠陥位置を探索できる。また、解析時間の短縮や簡便化ができる。

以下に、本実施例で用いられる観察・分析システムについて、図１０乃至図１２を用いて説明する。図１０は本実施例で説明するＳＥＭの概略構成図である。電子源１００１から放出された電子線１００２を、集束レンズ１００３と対物レンズ１００５によって試料１００６上に照射する。電子線１００２は、走査偏向器１００４によって、試料１００６上を一次元、或いは二次元的に走査される。電子線１００２の走査によって試料１００６から放出される電子(二次電子，反射電子)を検出器によって検出し、走査偏向器１００４に与える偏向信号と同期させて検出信号を一次元、或いは二次元的に配列し、例えば画像を形成する。このように形成された画像は、例えば図示しない試料像表示装置に表示される。試料に吸収される吸収電流に基づいて画像を形成しても良い。

また、図１０に示すＳＥＭは、試料の位置を変更する試料ステージ、及び走査偏向器
１００４による走査範囲位置を変更するイメージシフト偏向器を備えている(図示せず)。これら試料ステージやイメージシフト偏向器は、上位の検査装置(ＳＥＭ式欠陥検査装置)から得られる試料欠陥等の位置情報に基づいて、電子線１００２の走査範囲が、欠陥付近、或いは欠陥を含むように、図示しない制御装置によって位置づけられる。

また、試料の帯電状態をより正確に把握するために、電子検出器と試料との間に、エネルギーフィルタを設けておくと良い。エネルギーフィルタは、試料から放出される電子のエネルギーに応じて電子を弁別する機能がある。帯電部分から放出される電子は、それ以外の領域から放出される電子と比較して、帯電電圧分、エネルギーが変化する。エネルギー弁別された電子は、帯電個所とそうでない個所のコントラストを明確にすることができるので、後述する帯電状態をより明確に識別することが可能となる。

図１１は、本実施例で説明するＦＩＢの概略構成図である。イオン源１１０１から放出されるイオンビーム１１０２は、集束レンズ１１０３，対物レンズ１１０５によって集束され、試料１１０６に照射される。イオンビーム１１０２は、走査偏向器１１０４によって、試料１１０６上を走査される。

イオンビーム１１０２の走査によって試料１００６から放出される二次電子や二次イオンを検出器によって検出し、走査偏向器１１０４に与える偏向信号と同期させて検出信号を一次元、或いは二次元的に配列し、例えば画像を形成する。このように形成された画像は、例えば図示しない試料像表示装置に表示される。図１１に示すＦＩＢは、図１０で説明したＳＥＭと同様に、試料ステージやイメージシフト偏向器を備え、図示しない制御装置によって、その走査位置を制御される。

図１２は、本実施例で説明するＳＥＭ式欠陥検査装置（回路パターン検査装置）の概略を説明する図である。ＳＥＭ式欠陥検査装置は、図１０で説明したＳＥＭと同様の装置原理によって、画像を形成する装置である。回路パターン上の欠陥を含む領域又はその周辺領域に、電子ビームを照射（走査）し、当該走査領域内にある欠陥を画像化する。

ＳＥＭ式欠陥検査装置は、例えば半導体ウェハ上の隣接する２つのチップの同じアドレスで取得された２つ以上の画像を比較し、欠陥を特定する装置である。具体的には異なるチップ間の同じアドレスの画像１２０１を取得し、画像比較処理１２０２を行い回路の欠陥の検出１２０３を行う。検出された欠陥の位置情報は、図示しない記憶装置に記憶される。また位置情報を基に、欠陥マップ１２０４として表示することもできる。これらの制御は、図示しない制御装置によって行われる。なお、欠陥に限らず、２つの画像を比較したときに、２つの画像間の違いによって特定されるものであれば良く、例えば異物のようなものでも良い。

ＳＥＭ式欠陥検査装置で検出された欠陥を観察、或いは分析するために、図１０，図
１１で説明したＳＥＭやＦＩＢが用いられる。欠陥の位置を特定するために、ＳＥＭ式欠陥検査装置で欠陥の位置を検出し、その位置情報に基づいて、ＳＥＭやＦＩＢの試料ステージや、イメージシフト偏向器が制御される。なお、ＳＥＭ式欠陥検査装置から、ネットワークを経由して欠陥の位置情報をＳＥＭやＦＩＢに転送しても良いし、ＳＥＭ式欠陥検査装置において、記憶媒体に欠陥の位置情報を記憶させ、ＳＥＭやＦＩＢの位置合わせに、その位置情報を用いるようにしても良い。

図２中のＣに本実施例での欠陥部の解析プロセスをフローチャートで示す。また、図４に本発明のシステム構成の一例を示す。まずＳＥＭ式検査装置２１６を用いて検査試料
３０１の回路に対して欠陥検査を行う（ステップ２０１）。

検査方式としては回路パターンの複数の領域に荷電粒子線を照射しその回路パターンから発生する２次荷電粒子を検出して照射領域の画像を形成し複数の領域の画像を比較することで回路の欠陥／異物などを検出する。次に上記検査２０１で検出された欠陥の位置特定／解析を行う（ステップ２０２）。

欠陥検出検査を行ったＳＥＭ式検査装置２１６内で、検出された不良ビットパターン
３０３の位置情報を装置に自動的に記憶させ、レーザー干渉計を用いた高精度なステージで解析対象となる不良ビットパターン３０３の位置に移動する。

次にＳＥＭ式検査装置２１６が持つ電子線照射機能を用いて不良ビットパターン３０３の周辺にマーキングを行う（ステップ２１２）。このマーキングを用いて不良ビットパターンの存在するパターン位置３０５の位置情報並びにこのパターン位置３０５が存在するチップ３０１の位置も同時に特定することが可能となる。

このマーキング行程では、ＳＥＭ式検査装置のみならず、他の荷電粒子線装置でも確認が可能なものとするために、ＳＥＭ式検査装置内における電子線走査によって形成される画像上で、マーキングすべき特定個所に、電子ビームを照射する。この選択的な電子ビーム照射によって、上記特定個所に帯電状態を作り出したり、或いはカーボンを付着させる。帯電状態やカーボンの付着は、ＳＥＭ式検査装置から試料を取り出しても、維持される。

次に断面作製または試料薄片化を行うために試料をＦＩＢ装置２１７に移動する２０４。ＦＩＢ装置２１７内にセットされた検査試料３０１をＦＩＢ装置２１７の画像観察機能により観察し、マーキング部を探索し（ステップ２１３）、不良ビットパターン３０３を特定する。その後、ＦＩＢ加工／断面作製(ステップ２１４)，断面観察(ステップ２１５)といった解析手順となる。

不良ビットパターン３０３周辺にマーキングを行う２１２ことでＦＩＢ装置２１７内での不良ビットパターン３０３の探索が容易となり、探索時間を大幅に短縮できる。また検査で用いるＳＥＭ式検査装置２１６内でマーキングを行うことで、人的要因による位置情報の正確性低下要因と装置間での位置情報の正確性低下要因を軽減できる。

次にマーキング手法について説明する。図５にマーキング例を示す。ＳＥＭ式検査装置２１６で検出された不良ビットパターン３０３の周辺に、電子線５０２をＸ，Ｙ方向にスキャンすることで四角形のマーク５０１を形成する。この四角形のマーク５０１を例えば不良ビットパターン３０３の周辺４箇所に行うことで不良ビットパターン３０３位置を四角形のマーク５０１に囲まれた３行×３列領域のビットパターンの中心部というように特定することが可能となる。マーキング手法はその他多様で、四角形以外の形状のマーキングや、マーキング個所も１ないしは複数箇所と試料に応じて適応させることができる。このように、マーキングの形状が、欠陥の位置を正確に特定できるような形状であることが望ましい。例えば、欠陥を指し示す矢印のような形状であっても良い。また、ＦＩＢを用いたＴＥＭ試料作製を行うに際し、ＴＥＭの観察面となる断面を規定するマークをＳＥＭ式検査装置２１６内で作製するようにしても良い。このような構成によれば、ＦＩＢの中で断面位置特定のためのマーク形成等を行わずとも、ＦＩＢへの試料導入後、速やかに断面加工に移行することが可能となる。

本実施例で説明するようなマーキングは、ＦＩＢの切削によるマーキングと異なり、試料に穴を開けたりする必要がないため、図５で説明するように、欠陥の大きさに対して、相当大きなマーキングを施すことができる。よって、ＳＥＭやＦＩＢによる視野探し（荷電粒子線の走査領域の位置設定）が容易になる。望ましくは、最終的に欠陥を観察・分析するための画像の像倍率より、低倍率の画像でも確認が可能な程度の大きさを持つマーキングを施すと良い。最終倍率より低い倍率での視野探しにおいて、マークを確認できれば、視野探しの手間を大幅に削減することが可能になる。

また、ＳＥＭ式欠陥検査装置の制御装置は、欠陥個所を特定することによって、自動的にその位置を特定できるようなマーキングを行うようにしても良い。

また、ＳＥＭやＦＩＢは、ＳＥＭ式欠陥検査装置で形成されるマークを、パターンマッチングによって特定するようなプログラムを備えておくことが望ましい。ＳＥＭ式欠陥検査装置と、ＳＥＭ，ＦＩＢとの間でマーキング形状情報を共有することで、ＳＥＭ式欠陥検査装置で特定した欠陥情報を速やかに、ＳＥＭやＦＩＢで観察・分析を行うことができるようになる。

パターンマッチング法は、予め登録されたテンプレートと、検出された画像の相関を求め、相関値が所定値以上となった場合に、画像内のパターンが登録されたテンプレートと同じものであることを特定する手法である。本実施例の場合、ＳＥＭ式欠陥検査装置で形成されるマークと同じ形状のテンプレートをＳＥＭやＦＩＢに登録しておき、パターンマッチングを行うことで、速やかなる観察・分析を行うことができる。

次に試料上にマーキングとしてコントラスト差を生じさせる手法について説明する。図６に電子線を用いたマーキング手法の例を示す。試料６０３上に電子線６０１を走査幅Ｘ，Ｙ６０２で走査させながら照射する。この際、電子線６０１と試料近傍に存在する試料室内に存在する残留ガスまたは試料室から生じたガス６０４や試料に存在するガス５０５等との相互作用によって電子線照射領域にカーボン系の堆積物６０６を生じさせることが可能で、マーク５０１が形成できる。

次に図７に電子線とガス導入によるマーキング手法の例を示す。試料７０４上に電子線７０１を走査幅Ｘ，Ｙ７０３で走査させながら照射する。この際、電子線７０１と試料近傍に存在する試料室内に存在する残留ガスまたは試料室から生じたガス７０５や試料に存在するガス７０６以外に、試料７０４上にガス導入ノズル７０２からカーボン系やタングステン系等のガスを吹き付ける７０７。電子線７０１の照射領域にガス導入を行うことで、上記電子線とガスとの相互作用による堆積物７０８の堆積量を飛躍的に増大させることができる。このとき電子線７０１の照射領域を広げることで広範囲にマーキングを行うことが可能となる。

次に別の手法について図８に示す。試料冷却機構により冷やされた試料８０１上にガス導入ノズル８０２からカーボン系やタングステン系などのガスを吹き付け８０３、ガス吹き付け領域にガスを吸着・堆積させ堆積物８０４生成できる。この際、電子線８０５をガス吹き付け領域に走査幅Ｘ，Ｙ８０６で照射し周囲よりも温度を高くすることで電子線照射領域への堆積物の発生を抑えることができる。これを利用して不良ビットパターン303部周辺に電子線８０５を照射することによってマーキング可能となる。

試料を冷却する手法としては液体窒素などの冷媒を用いる手法や、ペルチェ素子などを用いた電子冷却手法などが挙げられる。

次にガス等の堆積物を試料に付着させずにマーキングを行う手法について図９に示す。試料９０２上に電子線９０１を走査幅Ｘ，Ｙ９０３で走査させながら照射する。試料902上の同じ場所に電子線９０１を当て続けることによってチャージアップ（帯電現象）を生じさせることができる。このチャージアップによる異常コントラストをマーキングとして利用可能である。

いずれのマーキング手法もＳＥＭ式検査装置２１６が持つ電子線照射機能を用いてマーキングを行うことが望ましい。このことから他装置を用いる、または装置自身に大きな改良を追加することなく行えるため解析システムのコスト上昇を抑えることができる。また、ＳＥＭ式検査装置２１６内でマーキングを行うため、ビットパターンの誤認や装置の持つ誤差などを最小限度に抑えることが可能となる。

以上のようなマーキング法は、イオンビームによるスパッタ加工のように物理的に試料を切削するわけではないので、試料へのダメージを最小限に抑えることができる。

本実施例では、ＳＥＭ式欠陥検査装置内でマーキングを行い、そのマークで特定される欠陥等を、下位の検査装置であるＳＥＭやＦＩＢで観察・分析する例について説明したが、無論これに限られることはなく、ＳＥＭでマーキングを行い、他のＳＥＭやＦＩＢで観察・分析を行うようにしても良い。

また、ＳＥＭやＦＩＢの制御装置は、ＳＥＭ式欠陥検査装置から得られた欠陥の位置情報に基づいて試料ステージやイメージシフト偏向器によって、自動的に視野合わせを行うと共に、その視野内、或いはその近傍に存在するＳＥＭ式欠陥検査装置で形成されたマークに基づいて、対象欠陥を特定する処理を行うプログラムを組み込んでおくことが望ましい。

更に、ＳＥＭ式欠陥検査装置は、画像比較処理によって特定された欠陥位置をＳＥＭやＦＩＢで特定するためのマークを自動で形成するプログラムを組み込んでおくことが望ましい。

ＳＥＭ式検査装置で検出される試料内部での電気的欠陥例の模式図である。 半導体試料の欠陥解析手法の流れを示したフローである。 欠陥位置情報取得例の模式図である。 半導体試料における新規欠陥解析手法システムの構成一例の模式図である。 マーキング方法の一例である。 電子線照射によるマーキング手法の模式図である。 デポジションガス導入による電子線を用いたマーキング手法の模式図である。 冷却した試料へのデポジションガス吹き付けによるマーキング手法の模式図である。 電子線照射によるチャージアップ現象を利用したマーキング手法の模式図である。 ＳＥＭの概略構成図。 ＦＩＢの概略構成図。 ＳＥＭ式欠陥検査装置の概略構成図。

符号の説明

１０１…Ｓｉ基板、１０２…酸化膜、１０３…コンタクトホール、１０４…導電材料、１０５…欠陥部、２０１…ＳＥＭ式欠陥検査装置による検査、２０２…検出された欠陥の位置特定／解析、２０３…検査装置内でチップ端から欠陥位置カウント(手作業)、２０４…ＦＩＢへの試料移動、２０５…基準のチップパターン端の探索、２０６…チップ端から欠陥位置までカウント（手作業）、２０７…他のレビュー装置への試料移動、２０８…他のレビュー装置での位置確認、２０９…欠陥周辺の基準点から欠陥位置のカウント（手作業）、２１０…欠陥周辺の基準点探索、２１１…基準点から欠陥位置までカウント（手作業）、２１２…検査装置内でのマーキング、２１３…マーキング部の探索、２１４…FIB加工／断面作製、２１５…断面観察、２１６…ＳＥＭ式検査装置、２１７…ＦＩＢ装置、３０１…検査試料、３０２…拡大図、３０３…不良ビットパターン、３０４…パターンコーナーからの不良ビットパターン位置情報、３０５…パターン位置、５０１…マーク、
５０２，６０１，７０１，８０５，９０１…電子線、６０２，７０３，８０６，９０３…走査幅Ｘ，Ｙ、６０３，７０４，９０２…試料、６０４，７０５…試料内に存在、または試料室より生じたガス等、６０５，７０６…試料に存在するガス、６０６,７０８,８０４…堆積物、７０２，８０２…ガス導入ノズル、７０７，８０３…試料に吹き付けられるガス、８０１…冷却した試料、９０４…チャージアップ。

Claims (9)

1. 回路パターンの複数の領域に荷電粒子線を照射しその回路パターンから発生する２次荷電粒子を検出して照射領域の画像を形成し複数の領域の画像を比較することで回路の欠陥、或いは異物を検出する回路パターン検査装置と、当該パターン検査装置によって特定された欠陥を、観察或いは分析する荷電粒子線装置を含む荷電粒子線装置システムであって、
   前記回路パターン検査装置内で、荷電粒子線の照射による帯電、或いは荷電粒子線と前記回路パターン検査装置内に存在または試料から生じるガスとの相互作用により照射領域において生じるカーボン系の付着物を生じさせ、当該帯電、或いは付着物を、前記荷電粒子線装置における目印とすることを特徴とする荷電粒子線装置システム。
2. 請求項１において、前記パターン検査装置内には、前記回路パターンにガスを吹き付けるためのガス導入機構が設けられていることを特徴とする荷電粒子線装置システム。
3. 請求項２において、前記回路パターンを冷却する冷却装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置システム。
4. 請求項１において、前記パターン検査装置内において、前記回路パターン上に帯電を生じさせるように、前記荷電粒子線を照射することを特徴とする荷電粒子線装置システム。
5. 試料上に荷電粒子線を走査して、当該走査領域の画像を形成する画像形成方法において、前記走査領域の特定個所に、当該特定個所以外の走査領域に対して異なる帯電状態を生じさせるように、或いはカーボン系の付着物を付着させるように、前記特定領域に選択的に荷電粒子線を照射することを特徴とする画像形成方法。
6. 第１の荷電粒子線装置内で、半導体デバイス上に荷電粒子線を走査して、当該走査領域の画像を形成し、前記走査領域の特定個所に、当該特定個所以外の走査領域に対して異なる帯電状態を生じさせるように、或いはカーボン系の付着物を付着させるように、前記特定領域に選択的に荷電粒子線を照射し、前記帯電を維持した状態、或いは前記付着物を付着させた状態で、前記半導体デバイスを、第２の荷電粒子線装置内に移し、当該第２の荷電粒子線装置内で、前記帯電、或いは付着物によって特定される検査個所に、荷電粒子線を照射して、当該個所の検査を行うことを特徴とする検査方法。
7. 回路パターンの複数の領域に荷電粒子線を照射しその回路パターンから放出される二次荷電粒子を検出して照射領域の画像を形成し、形成された複数の画像を比較することで回路の欠陥、或いは異物を検出する回路パターン検査装置と、当該回路パターン検査装置で検出された欠陥、或いは異物を含む領域又は周辺領域に荷電粒子線を照射し、当該欠陥，異物を含む領域から放出された荷電粒子を検出して、欠陥，異物を含む領域の画像を形成する荷電粒子線装置を備えた荷電粒子線装置システムであって、
   前記回路パターン検査装置によって検出された異物、或いは欠陥を特定するマークを、マーク以外の部分とは異なる帯電状態となるように、或いはカーボンの付着物が付着するように前記荷電粒子線を照射して形成し、当該形成されたマークに基づいて、前記荷電粒子線装置内で、前記欠陥、或いは異物を含む領域の画像を形成するための視野合わせを行うことを特徴とする荷電粒子線装置システム。
8. 荷電粒子源と、当該荷電粒子源より放出される荷電粒子線を試料上で走査する走査偏向器と、前記走査偏向器による試料上の走査位置を変更するイメージシフト偏向器、及び／又は試料ステージと、前記試料から放出される荷電粒子の検出に基づいて、画像を形成する試料像表示装置を備えた荷電粒子線装置において、
   他の検査装置で得られた位置情報に基づいて、前記試料に対する前記荷電粒子線の走査位置を設定し、前記他の検査装置内で前記試料上に形成された帯電マーク、或いはカーボンの付着物に基づいて、前記走査位置を移動するように、前記イメージシフト偏向器、及び／又は試料ステージを制御する制御装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
9. 回路パターンの複数の領域に荷電粒子線を照射しその回路パターンから放出される二次荷電粒子を検出して照射領域の画像を形成し、形成された複数の画像を比較することで回路の欠陥、或いは異物を検出する回路パターン検査装置において、
   前記検出された回路の欠陥、或いは異物を特定するようなマークを、前記荷電粒子線照射による帯電、或いはカーボンの付着物を付着することで形成する回路パターン検査装置。
   

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