JP2004296771A - Device and method for inspecting semiconductor - Google Patents
Device and method for inspecting semiconductor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004296771A JP2004296771A JP2003086913A JP2003086913A JP2004296771A JP 2004296771 A JP2004296771 A JP 2004296771A JP 2003086913 A JP2003086913 A JP 2003086913A JP 2003086913 A JP2003086913 A JP 2003086913A JP 2004296771 A JP2004296771 A JP 2004296771A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring
- amplifier
- signal
- probe
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の検査方法及び検査装置に係わり、特に、配線の電気不良箇所を同定する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
ロジック回路を含むシステムLSIのような半導体装置の不良解析においては、テスタによる不良検出が欠陥箇所の物理的位置の特定に直接結びつかないため、その欠陥位置の特定が困難となってきており、不良解析に要する時間の増大の原因となっている。そのため、発光顕微鏡、電子ビームテスタ及びOBIRCH(Optical Beam Induced Resistance Change)などの解析装置を整備し、これらの解析装置を駆使することで速やかに欠陥位置を特定することが図られている。
【0003】
近年、半導体装置の配線系の不良として課題となっている高抵抗接続を含む断線系欠陥の解析手段として、荷電ビームを半導体装置の表面に照射し、配線に吸収される電流を検出して画像化する、或いは、配線から放出される2次電子を検出して画像化する、荷電ビーム解析装置技術が注目されている。
【0004】
例えば、特開2002−368049号公報には、配線パターンを形成した半導体装置の一端に探針を接触させ、電子ビームを半導体装置の表面に照射し、探針を介して配線に吸収された電流を検出して画像化する技術が開示されている。この従来技術においては、配線の高抵抗部での吸収電流の分流現象を利用することにより、配線上の不良箇所を特定している。具体的には、断線などの高抵抗箇所が存在する配線の一端に探針を接触させ、もう一方の端子を接地する。この状態で、配線上に荷電ビームを走査させると、もし探針と配線で導通が取れていれば、探針には荷電ビームにより誘起された電流が流れる(この電流を、以下「吸収電流」と称する)。ビームの走査につれて、不良箇所を電子ビームが横切ると、探針と配線の導通が取れなくなり、よって吸収電流は観測されなくなる。したがって、荷電ビームのスキャン速度と観測される吸収電流の時刻をモニタしておけば、配線上での不良箇所を特定することができる。観測された吸収電流を可視化するためには、片方の探針で観測された吸収電流像を時系列的にモニタに写せば良い。荷電ビームが不良箇所を横切った際に、画像のコントラストが変わるため、不良箇所を視覚的に特定することが容易に可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特開2002−368049号公報に記載の技術では、探針の一端を接地しているため、抵抗値の低い配線に対しては感度が良くない。つまり、特開2002−368049号公報に記載の技術では、電流検出を探針に接続された電流検出器で行っているが、探針の一端が接地されているため、配線の抵抗値が電流検出器の入力抵抗よりも低いと、吸収電流がすべて接地側に流れてしまう。したがって、吸収電流が電流検出器側に流れず、不良部箇所が特定できない。
【0006】
本発明の目的は、探針により吸収電流を計測することにより配線不良を検出する検査装置並びに検査方法において、検査感度を高感度化し、併せて電流検出器の入力抵抗によらずに低抵抗値の抵抗不良を検出できる技術を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
本発明は荷電ビームを試料に照射及び走査し、該試料から二次的に発生する信号を検出して表面あるいは内部情報を得る荷電ビーム装置において、少なくとも2本の電流検出端子を用いて、検出された吸収電流を差動増幅することにより、得られる吸収電流の信号出力を増大させる。このとき、増幅器にオフセットの補償手段を設けると、吸収電流に対する感度が更に向上する。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態1の半導体検査装置の主要部の構成を示す説明図である。
半導体装置1には、トランジスタなどの半導体素子及び配線が形成されている。また、半導体装置1は、個々の半導体チップに分割する前の半導体ウェハの状態であってもよい。
【0009】
本実施の形態1の半導体検査装置においては、2本のプローブ2を半導体装置1の表面に形成された配線3の両端或いはパッド4に接触させた状態で、荷電ビーム5を半導体装置1の表面上に走査させる。なお、この場合、荷電ビーム5は1nAから100nA程度の大きさの電子ビームとする。この状況下で、半導体装置1の配線3に吸収され配線3を流れる電流を2本のプローブ2によりそれぞれ検出し、その検出した電流値を増幅器6により増幅し、2つの増幅器6の出力信号を差動増幅器7の入力端子に入力し、差信号を生成する。得られた差信号は配線3の吸収電流の変化に対応し、この差信号を荷電ビーム5の走査と同期して配線吸収電流画像9として表示する。増幅器6は、プローブの数だけ必要であるが、原理的に、第1の増幅器、第2の増幅器の2つが必要である。これにより、荷電ビーム5が照射され、プローブ2に電気的に接続された配線3を顕在化することができる。この時、配線3の経路に断線または高抵抗部などの欠陥箇所8が存在すると、その欠陥箇所8の両側で配線3に吸収された電流の流れ方が変化し、配線吸収電流画像9においては欠陥箇所8の前後で画像のコントラスト、明暗または階調が変化するので、欠陥箇所8を検出することができる。
【0010】
ここで、図8、9を用いて差動増幅器による電流信号強度が増大する原理について説明する。図8は電流増幅器601、602、電流増幅器の入力抵抗Rin、差動増幅器7および配線の抵抗(R:正常部の抵抗、Rd:欠陥部の抵抗)を含む等価回路を示す。Gは電流増幅器の増幅度をV/Aの単位で表している。配線の全長をXL、配線の一端から測って距離Xdの位置に局所的な欠陥部がある場合を示している。荷電ビームを配線上に照射した場合に配線に吸収される電流値をIaとして、このIaが照射位置の両側の抵抗値により分流させるので、図8の等価回路を用いてその分流される電流値を計算することにより、図9(a)、(b)の電流増幅器601、602の出力を得ることが出来る。欠陥部のコントラストはRdIaG/RTとなる。ここで、RT=R+Rd+2Rinである。差動増幅を用いた場合は、出力信号は図9(a)、(b)の出力値の差として得られるので、図9(c)の出力が得られることになる。従って、欠陥部のコントラストは従来技術の場合の2倍となり、信号強度が2倍向上することが分かる。
【0011】
また、図1で2本のプローブ2を半導体装置1の表面に形成された配線3の両端或いはパッド4に接触させているので、従来の方法で問題となっていた、電流検出器が持つ入力抵抗よりも低い抵抗値を持った配線では、吸収電流はすべて接地側に流れてしまい電流検出器側には全く流れず不良部箇所の特定ができない問題が解決させ、電流検出器の入力抵抗によらずに低抵抗値の抵抗不良を検出できるようになった。
また、上記したプローブ2により検出した電流値の変化を吸収電流画像9として表示する手段と併せて、荷電ビーム5を走査した際に2次的に発生する信号として、2次粒子10を検出し、2次粒子10の検出量によって生じる画像のコントラスト差によって欠陥箇所8を検出する手段或いは半導体装置の表面画像を得てもよい。2次粒子10は、通常2次的に発生する2次電子である。本実施例では、二次的に発生する信号として二次電子を検出しているが、入射電子線に起因して発生する信号であれば例えば、特性X線などを検出しても良い。これにより、配線3の欠陥箇所8と表面画像との対応が可能となり、より多種の欠陥を確実に検出することができ、従来見逃していたコンタクトホール内またはスルーホール内に存在する欠陥箇所8の不良特定が可能となる。その結果、本実施の形態1の半導体装置の開発期間の短縮及び歩留りの向上ができる。
【0012】
図2は、図1に示した構成を含んだ本実施の形態1の半導体検査装置の構成を示す説明図である。
半導体検査装置は、電子銃11、コンデンサレンズ12、ブランキング制御電極13、可動絞り14、偏向器15、対物レンズ21、二次電子検出器16、試料台24、X−Yステージ23、プローブ2、プローブ保持ユニット22、電流増幅器6、差動増幅器7、ビデオボード17、SEMディスプレイ18、パソコン19、真空排気系20及び図示されていない試料交換室により構成されている。
電子ビーム5は、ブランキング制御電極13によって、試料1に照射するタイミングを制御されており、検査を実施する以外の時間には不要な電子ビームは試料1には照射されないようになっている。試料1に電子ビーム5が照射する際には、偏向器15によって走査スピードや走査領域を制御される。電子ビームの照射エネルギーは約3keVとした。これにより、二次電子の発生量が照射する電子ビーム5の量よりも少なくなり、配線パターン3に流れる電流を多くすることができる。また、照射する電子ビーム5の電流は、ここでは1〜5nAの電流に設定した。照射する電子ビーム5の一部が配線パターン3に流れ、これをプローブ2から測定している。高速に電子ビームを走査しながら電流を測定するため、ビーム電流が大きい方が望ましい。
【0013】
予め2本のプローブ2を試料1表面の配線パターン3の両端のパッド4に接触させる。プローブ2はプローブ保持ユニット22に固定されており、プローブ保持ユニット22はプローブ2をXYZの3軸方向に駆動するためのXYZ駆動機能を有している。これにより、プローブ2は試料1の任意の位置に移動され、接触される。このプローブ2を試料1の任意の位置に接触させる部分(プローブ2及びプローブ保持ユニット22)をプロービング手段と定義する。プローブ2を試料1に接触した状態で電子ビーム5を試料1のプローブ2が接触している配線パターン3を含む所望の領域に照射する。電子ビーム5を照射することにより、表面から2次電子10が発生すると同時に配線パターン3には電流が流れる。この電流は配線パターン3に接触している2本のプローブ2を伝わって、電流増幅器6で電圧信号に変換すると同時に増幅され、フィードスルー25を介して真空チャンバの外に出て、さらに差動増幅器7で差動増幅された後にビデオボード17に入力される。そしてディスプレイ18あるいはパソコンモニタ19に表示される。
【0014】
通常、電子線画像を表示する際には、二次電子検出器16で検出された信号が途中で増幅され、上記ビデオボード17を介してデジタル信号に変換され、ディスプレイ18あるいはパソコンモニタ19に表示されるが、本装置においては2次電子信号とプローブに流れる電流信号が同時にビデオボード17に送られる。ビデオボード17は電子ビーム走査と同期して信号を変換する。そのため、同一箇所に対して、電子ビーム5を走査しながら二次電子10の信号すなわち二次電子像とプローブ2に流れる電流信号の変化、すなわち吸収電流像を同時に表示し、観察することが可能である。そのために、プローブ2に流れる信号を増幅するための電流増幅器6と差動増幅器7は、応答速度が400KHz以上の高速なアンプを用いた。更に、本技術は基板電流ではなく、配線の吸収電流をプローブで直接検出することにより、信号対雑音比の高い検出を可能とする。これらの理由により、通常のSEM(Scanning Electron Microscope)の走査速度と同等の速度で吸収電流信号を増幅でき、吸収電流像を表示できるようになったので、吸収電流像と二次電子像を同時に表示することが可能となった。図3は同時に表示された(a)吸収電流像と(b)二次電子像の一例である。二次電子像では不良の位置特定できないが、吸収電流像では不良位置を特定することが出来た。また、表面形状を表す二次電子像と不良位置との対応関係を付けることが出来た。
【0015】
また、本実施の形態1ではプローブ2と電流増幅器6はケーブル29で接続されているが、このケーブル29を通じて外界からの雑音の影響を受けやすいので、ケーブル29はできる限り短くする必要がある。電流増幅器6は電流信号を電圧信号に変換するが、電流信号は電磁誘導により外乱を受けやすいので、ケーブル29は短くする。図5はプローブ保持ユニット22付近を示した図である。理想的にはこの図に示すようにプローブ保持ユニット22上に設置されているプローブ保持部35に電流増幅器6を搭載した構成にして、ケーブル29を従来より短くする。ケーブルには、電磁波の遮蔽手段を設けることにより、雑音耐性を向上させることが好ましい。これは、例えば導体および絶縁体の被覆を施した同軸ケーブルなどの手段により可能である。この様にすることにより雑音の少ない吸収電流検出が可能となる。
【0016】
上記の本実施の形態1の半導体検査装置を用いた半導体装置1の解析手順を説明する。
まず、解析対象である半導体装置1を試料交換室内のホルダ24上に載置する。続いて、真空排気系により試料交換室内を所定の真空度になるまで排気した後、半導体装置1を載置したホルダ24を試料室26内に導入する。次に、半導体装置1の表面の解析箇所(配線3)を荷電ビーム光学系の下部へ移動させた後、配線3または配線3の端部に設けられたパッド4に荷電ビーム5を照射する。この時、配線3またはパッド4から発生する2次粒子10を2次粒子検出器16により検出し、その検出量を基に画像を形成し観察する。次に、欠陥箇所8を有する配線系の両側にある配線3またはパッド4に2本のプローブ2(第1プローブ、第2プローブ)を接触させる。次いで、半導体装置1の表面に荷電ビーム5を照射および走査することで、配線3に荷電ビーム5を吸収させる。この時、増幅器6と接続されたプローブ2により配線3が吸収した電流を検出し、その検出した電流を増幅器6にて増幅する。増幅された電流は、差動増幅器7で差動増幅され、ビデオボード17によりA/D変換を施すことにより画像信号に変換された後、SEMディスプレイ18あるいはパソコンモニタ19へ送信され、吸収電流画像9として表示することができる。すなわち、配線3に吸収された電流の電流値を基に吸収画像9を形成しているので、2次粒子10の検出量を基に形成された画像と共に不良箇所8の特定が可能となり、コンタクトホール内またはスルーホール内に存在する欠陥箇所8の検出、および配線3における断線と高抵抗接続とを含む断線系欠陥を検出することが可能となる。また、配線3の両端に流れる電流を検出する構成であるので、電流増幅器6の入力抵抗以下の抵抗値の配線3でも吸収電流を検出することができ、欠陥部に対応するコントラスト差が強調させる。本実施の形態1で使用した電流増幅器6の入力抵抗は10kWであり、約30kWの配線の不良を検出することができた。
【0017】
次に、同一の半導体装置1の表面において、別の解析箇所がある場合には、その解析箇所を荷電ビーム光学系の下部へ移動し、上記欠陥箇所8の検出工程と同様の工程により解析を行う。別の解析箇所がない場合には、試料室26内の試料交換位置へホルダ24を移動した後、試料室26内および試料交換室内の真空度を確認する。続いて、真空排気系により試料交換室内を所定の真空度になるまで排気した後、ホルダ24を試料交換室へ搬出する。その後、試料交換室を大気圧にリークした後、上記解析の終了した半導体装置1を試料交換室より取り出し、その半導体装置1を次の解析工程へ移送することができる。
(実施の形態2)
図4は、本実施の形態2の半導体検査装置の構成を示す説明図である。
本実施の形態2の半導体検査装置は、前記実施の形態1の半導体検査装置の構成に加えて、ロックインアンプ27を用いる。ブランキング制御電極13及び制御電源28により荷電ビーム5を強度変調させる。差動増幅器7の出力信号のビーム強度変調周波数と同一周波数成分をロックインアンプ27で検出し、その検出信号をビデオボード17へ送る。
本実施の形態2の解析手順は、上記のロックインアンプ27を用いた配線吸収電流の検出手段以外は前記実施の形態1の解析手順と同じであるので、ここでは詳細は述べない。
【0018】
本実施の形態2では、ロックインアンプ27を用いているので、ビーム変調周波数と異なる雑音の周波数成分は除去できるので、配線吸収電流の信号対雑音比を向上でき、配線不良検出の高感度化を実現できる。これにより、配線抵抗数kWの配線不良を特定できた。
(実施の形態3)
図6(a)、(b)は電流増幅器6の内部を表した回路図である。入力電流はアンプ抵抗RGAINにより電圧信号に変換されるが、入力電流が零の場合でも通常オフセット電圧が出力に現れる。理想的なアンプであれば入力電流が零であれば出力も完全に零になるが、現実のアンプでは必ずいくらかの誤差としてオフセットを生じる。オフセットの原因は、+入力と−入力の特性が完全には対称ではないことにある。このオフセット電圧は検査対象が低抵抗配線の場合増大し、最終的には電流増幅器6の出力が飽和して吸収電流が測定できなくなる。前述の実施の形態1および2では述べなかったが、このオフセット電圧の補償を行っている。オフセット補償の方法には3通りを考えることが出来る。1つは、アンプに造り込みのオフセット補償用の端子が設けてあり、それを調整することによるものである。ここではオフセット補償用の端子を用いない場合について、図6(a)、(b)に示す。これはアンプの入力に電圧または電流を加えて調整するものである。図6(a)は、アンプの−入力に電流を流し込んで補償するものである。抵抗R1、可変抵抗VRから構成される部分がオフセット補償回路である。可変抵抗VRにより−入力に供給する補償電流を調節し、オフセット出力が零になるようにする。但し、R1はアンプの−、+入力間に並列に入って、アンプの性能に影響するので、RGAINと検査対象の配線抵抗の並列値の100から1000倍程度の抵抗値にするのが安全である。例えば、VR、R1はそれぞれ50kW、100MWとする。図6(b)は、アンプの+入力に電圧を加えて補償するものである。可変抵抗VRにより抵抗R2を通って流れ込んだ電流は抵抗R3の両端に電位差を生じ、これがオフセットを調整することになる。但し、回路の他の部分への影響をさけるために、R3はなるべく低くする必要がある。例えば、VR、R2、R3はそれぞれ50kW、220kW、100Wとする。
【0019】
図7はオフセットの補償手段を説明するフローチャートである。先ず工程30で検査対象である配線パターン3に荷電ビーム5を照射する。次に工程31で荷電ビーム照射による二次粒子像を観察しながら所望の配線パターン3の両端に第一および第二プローブ2を接触させる。通常二次粒子像は二次電子による二次電子像である。次に工程32で荷電ビーム照射を停止し、この状態では各プローブ2に接続されている電流増幅器6の出力を読む。この出力値がオフセット電圧である。次の工程33で図6で説明した方法によりオフセット補償を行う。可変抵抗VRを調整して増幅器6の出力が零になるようにする。これによりオフセットが零調整され、入力電流が零であれば、出力電圧が完全に零になる。最後に工程34で再び荷電ビームを照射して、吸収電流観察を開始する。以上が補償方法であり、この手順は特に数kW以下の低抵抗配線を検査する場合に必要である。
【0020】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【0021】
解析対象の配線を荷電ビームにて走査し、その配線に流れる吸収電流の変化を検出するために、配線の両端に流れる吸収電流の差信号を用いているので、電流増幅器の入力抵抗によらずに、抵抗値の低い欠陥箇所を検出することができ、欠陥部に対応するコントラスト差が強調させる。
【0022】
また、解析対象の配線を走査する荷電ビームを強度変調させ、配線の両端に流れる吸収電流の差信号の強度変調周波数と同一の周波数成分を用いて、配線吸収電流の変化を検出するので、強度変調周波数以外の雑音成分が除去され、欠陥検出を高感度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である半導体検査装置の主要部の構成を示す説明図である。
【図2】本発明の一実施の形態である半導体検査装置の構成を示す説明図である。
【図3】吸収電流像と二次電子像の同時表示を示す説明図である。
【図4】本発明の他の実施の形態である半導体検査装置の構成を示す説明図である。
【図5】プロービング手段に付属する電流増幅器を示す説明図である。
【図6】電流増幅器の内部回路を示す説明図である。
【図7】オフセットの補償方法を説明するフローチャートである。
【図8】電流増幅器、差動増幅器、検査対象の配線抵抗を含む等価回路図である。
【図9】電流増幅器および差動増幅器の出力信号を示す説明図である。
【符号の説明】
1・・・・半導体装置、2・・・・プローブ、3・・・・配線、4・・・・パッド、5・・・・荷電ビーム、6、601、602・・・・電流増幅器、7・・・・差動増幅器、8・・・・欠陥箇所、9・・・・吸収電流画像、10・・・・2次粒子、11・・・・電子銃、12・・・・コンデンサレンズ、13・・・・ブランキング制御電極、14・・・・可動絞り、15・・・・偏向器、16・・・・2次粒子検出器、17・・・・ビデオボード、18・・・・SEMディスプレイ、19・・・・パソコン、20・・・・真空排気系、21・・・・対物レンズ、22・・・・プローブ保持ユニット、23・・・・X−Yステージ、24・・・・試料台、25・・・・フィードスルー、26・・・・試料室、27・・・・ロックインアンプ、28・・・・ブランキング制御電源、29・・・・ケーブル、30・・・・荷電ビーム照射開始、31・・・・プローブ接触、32・・・・荷電ビーム照射停止、33・・・・オフセット調整、34・・・・荷電ビーム照射開始、35・・・・プローブ保持部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inspection method and an inspection apparatus for a semiconductor device, and more particularly, to a technique for identifying an electrically defective portion of a wiring.
[0002]
[Prior art]
In the failure analysis of a semiconductor device such as a system LSI including a logic circuit, the failure detection by a tester does not directly lead to the identification of the physical position of the defect, so that it is difficult to identify the defect position. This causes an increase in the time required for analysis. Therefore, analysis devices such as an emission microscope, an electron beam tester, and an OBIRCH (Optical Beam Induced Resistance Change) are provided, and the defect position is promptly identified by making full use of these analysis devices.
[0003]
In recent years, as a means for analyzing disconnection system defects including high-resistance connections, which has become an issue as a defect in the wiring system of semiconductor devices, the surface of the semiconductor device is irradiated with a charged beam to detect the current absorbed by the wiring and to image A charged beam analyzer technology that detects a secondary electron emitted from a wiring or forms an image by detecting the secondary electron has attracted attention.
[0004]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-368049 discloses that a probe is brought into contact with one end of a semiconductor device having a wiring pattern formed thereon, an electron beam is irradiated on the surface of the semiconductor device, and a current absorbed by the wiring via the probe is provided. There is disclosed a technology for detecting and imaging an image. In this conventional technique, a defective portion on a wiring is specified by utilizing a shunting phenomenon of an absorption current in a high-resistance portion of the wiring. Specifically, a probe is brought into contact with one end of a wiring where a high resistance portion such as a disconnection exists, and the other terminal is grounded. In this state, when the charged beam is scanned over the wiring, if the probe and the wiring are electrically connected, a current induced by the charged beam flows through the probe (this current is referred to as an “absorption current”). ). When the electron beam traverses the defective portion as the beam scans, conduction between the probe and the wiring cannot be established, so that no absorption current is observed. Therefore, by monitoring the scanning speed of the charged beam and the time of the observed absorption current, a defective portion on the wiring can be specified. In order to visualize the observed absorption current, the absorption current image observed by one of the probes may be time-sequentially displayed on a monitor. When the charged beam traverses the defective portion, the contrast of the image changes, so that the defective portion can be easily specified visually.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the technique described in JP-A-2002-368049, since one end of the probe is grounded, the sensitivity is not good for a wiring having a low resistance value. That is, in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-368049, current detection is performed by a current detector connected to the probe. However, since one end of the probe is grounded, the resistance value of the wiring is reduced. If the input resistance is lower than the input resistance of the detector, all the absorbed current flows to the ground side. Therefore, the absorption current does not flow to the current detector side, and the defective portion cannot be specified.
[0006]
An object of the present invention is to provide an inspection apparatus and an inspection method for detecting a wiring defect by measuring an absorption current with a probe, thereby increasing the sensitivity of the inspection, and at the same time, having a low resistance value regardless of the input resistance of the current detector. It is an object of the present invention to provide a technique capable of detecting a resistance failure of a semiconductor device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
The present invention relates to a charged beam apparatus that irradiates a sample with a charged beam, scans the sample, detects a signal generated secondarily from the sample, and obtains surface or internal information. By differentially amplifying the absorption current thus obtained, the signal output of the obtained absorption current is increased. At this time, if the offset compensating means is provided in the amplifier, the sensitivity to the absorption current is further improved.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of the semiconductor inspection device of the first embodiment.
In the
[0009]
In the semiconductor inspection apparatus of the first embodiment, the charged beam 5 is applied to the surface of the
[0010]
Here, the principle of increasing the current signal strength by the differential amplifier will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows an equivalent circuit including the
[0011]
Further, since two
In addition to the means for displaying the change in the current value detected by the
[0012]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of the semiconductor inspection device of the first embodiment including the configuration shown in FIG.
The semiconductor inspection apparatus includes an electron gun 11, a
The timing of irradiating the
[0013]
The two
[0014]
Usually, when displaying an electron beam image, a signal detected by the
[0015]
Further, in the first embodiment, the
[0016]
An analysis procedure of the
First, the
[0017]
Next, if there is another analysis point on the surface of the
(Embodiment 2)
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the semiconductor inspection device according to the second embodiment.
The semiconductor inspection device of the second embodiment uses a lock-in amplifier 27 in addition to the configuration of the semiconductor inspection device of the first embodiment. The intensity of the charged beam 5 is modulated by the blanking control electrode 13 and the control power supply 28. The same frequency component as the beam intensity modulation frequency of the output signal of the differential amplifier 7 is detected by the lock-in amplifier 27, and the detection signal is sent to the
The analysis procedure according to the second embodiment is the same as the analysis procedure according to the first embodiment except for the means for detecting the wiring absorption current using the lock-in amplifier 27, and thus the details are not described here.
[0018]
In the second embodiment, since the lock-in amplifier 27 is used, the frequency component of noise different from the beam modulation frequency can be removed, so that the signal-to-noise ratio of the wiring absorption current can be improved and the sensitivity of the wiring failure detection can be increased. Can be realized. As a result, a wiring defect having a wiring resistance of several kW could be identified.
(Embodiment 3)
FIGS. 6A and 6B are circuit diagrams showing the inside of the
[0019]
FIG. 7 is a flowchart illustrating offset compensation means. First, in
[0020]
【The invention's effect】
The effects obtained by typical aspects of the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0021]
The wiring to be analyzed is scanned with the charged beam, and the difference signal of the absorption current flowing at both ends of the wiring is used to detect the change in the absorption current flowing through the wiring, so that it does not depend on the input resistance of the current amplifier. In addition, a defective portion having a low resistance value can be detected, and a contrast difference corresponding to the defective portion is emphasized.
[0022]
In addition, the intensity of the charged beam that scans the wiring to be analyzed is modulated, and the change in the wiring absorption current is detected using the same frequency component as the intensity modulation frequency of the difference signal of the absorption current flowing at both ends of the wiring. Noise components other than the modulation frequency are removed, and defect detection can be performed with high sensitivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of a semiconductor inspection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a semiconductor inspection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing simultaneous display of an absorption current image and a secondary electron image.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a semiconductor inspection device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a current amplifier attached to probing means.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an internal circuit of the current amplifier.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an offset compensation method.
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram including a current amplifier, a differential amplifier, and a wiring resistance to be inspected.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing output signals of a current amplifier and a differential amplifier.
[Explanation of symbols]
1 semiconductor device, 2 probe, 3 wiring, 4 pad, 5 charged beam, 6, 601, 602, current amplifier, 7 ···························································································· • 13 blanking control electrode, 14 movable diaphragm, 15 deflector, 16 secondary particle detector, 17 video board, 18 SEM display, 19 personal computer, 20 vacuum pumping system, 21 objective lens, 22 probe holding unit, 23 XY stage, 24 · Sample table, 25 ··· Feedthrough, 26 ··· Sample chamber, 27 ··· Lock-in amplifier, 8 ... Blanking control power supply, 29 ... Cable, 30 ... Start charged beam irradiation, 31 ... Probe contact, 32 ... Stop charged beam irradiation, 33 ... Offset adjustment, 34: Start of charged beam irradiation, 35: Probe holding unit.
Claims (16)
試料の任意箇所にプローブを接触させる複数のプロービング手段と、該プロービング手段を介して得られる吸収電流の複数の増幅手段と、該増幅手段から得られる複数の出力信号から差信号を得るための差動増幅手段とを有することを特徴とした半導体検査装置。In a charged beam device that irradiates and scans a sample with a charged beam and detects a signal generated secondary from the sample to obtain surface or internal information,
A plurality of probing means for bringing the probe into contact with an arbitrary portion of the sample; a plurality of amplifying means for the absorption current obtained through the probing means; and a difference for obtaining a difference signal from a plurality of output signals obtained from the amplifying means. A semiconductor inspection device, comprising: a dynamic amplification unit.
荷電粒子線源と、該荷電粒子線源から発生した荷電粒子線を前記配線上で走査する手段と、少なくとも2本以上のプローブと、該プローブを前記配線に接触させ保持するためのプローブ保持ユニットと、前記2本以上のプローブの1に接続された第1の増幅器と、前記2本以上のプローブの1に接続された第2の増幅器と、前記第1の増幅器と第2の増幅器の出力を入力とする差動増幅器と、該差動増幅器に接続された電流検出手段とを備えたことを特徴とする半導体検査装置。In an inspection apparatus for inspecting a wiring defect of a semiconductor sample on which a wiring pattern is formed,
A charged particle beam source, means for scanning a charged particle beam generated from the charged particle beam source on the wiring, at least two probes, and a probe holding unit for bringing the probe into contact with the wiring and holding the probe And a first amplifier connected to one of the two or more probes, a second amplifier connected to one of the two or more probes, and outputs of the first and second amplifiers. And a current detection means connected to the differential amplifier.
前記オフセット補償手段として、前記第1の増幅器または第2の増幅器の信号入力端子に接続された抵抗器と可変抵抗器とを有することを特徴とする半導体検査装置。The semiconductor inspection apparatus according to claim 3,
A semiconductor inspection apparatus, comprising: a resistor connected to a signal input terminal of the first amplifier or the second amplifier and a variable resistor as the offset compensating means.
前記荷電粒子線を変調する手段を有し、
前記電流検出手段として、前記変調動作の変調周波数を参照信号とし前記差動増幅器の出力信号を入力信号とするロックインアンプを備えたことを特徴とする半導体検査装置。The semiconductor inspection device according to claim 2,
Having means for modulating the charged particle beam,
A semiconductor inspection apparatus, comprising: a lock-in amplifier that uses a modulation frequency of the modulation operation as a reference signal and an output signal of the differential amplifier as an input signal as the current detection unit.
前記荷電粒子線を変調する手段を有し、
前記電流検出手段は、前記変調動作の変調周波数を入力信号とする第1の信号入力端子と、前記差動増幅器の出力信号を入力信号とする第2の信号入力端子とを備え、
前記第2の信号入力端子に入力された信号から前記第1の信号入力端子に入力された信号と同じ周波数の信号成分を検出することを特徴とする半導体検査装置。The semiconductor inspection device according to claim 2,
Having means for modulating the charged particle beam,
The current detection unit includes a first signal input terminal that receives a modulation frequency of the modulation operation as an input signal, and a second signal input terminal that receives an output signal of the differential amplifier as an input signal,
A semiconductor inspection apparatus, wherein a signal component having the same frequency as a signal input to the first signal input terminal is detected from a signal input to the second signal input terminal.
前記電流検出手段の出力信号を、前記走査手段の走査と同期して表示する表示手段を有することを特徴とする半導体検査装置。The semiconductor inspection device according to claim 2,
A semiconductor inspection apparatus having a display unit for displaying an output signal of the current detection unit in synchronization with the scanning of the scanning unit.
前記第1の増幅器または第2の増幅器と前記プローブとを接続するケーブルを有し、
該ケーブルは電磁波の遮蔽手段を備えたことを特徴とする半導体検査装置。The semiconductor inspection device according to claim 8,
A cable for connecting the first amplifier or the second amplifier to the probe;
A semiconductor inspection apparatus, wherein the cable includes an electromagnetic wave shielding unit.
前記配線の任意の2箇所以上の箇所に複数のプローブを接触させ、
前記配線上のプローブを接触させた点の間で荷電ビームを走査し、
該荷電ビームの走査によりプローブに検出された電流を差動増幅し、
該差動増幅された信号の変化を前記荷電ビームの走査と同期して検出することにより前記配線の不良箇所を特定することを特徴とする半導体装置の検査方法。In the method for inspecting a semiconductor device on which a wiring pattern is formed,
Bringing a plurality of probes into contact with any two or more places of the wiring,
Scanning the charged beam between the points of contact of the probe on the wiring,
Differentially amplify the current detected by the probe by scanning the charged beam,
A method of inspecting a semiconductor device, comprising: detecting a change in the differentially amplified signal in synchronization with scanning of the charged beam to specify a defective portion of the wiring.
前記任意の2箇所以上の箇所に複数のプローブを接触させた後に、荷電ビームを配線に照射し、
出力が零になるように前記差動増幅器を調整し、
前記荷電ビームの走査を開始することを特徴とする半導体検査方法。The method for inspecting a semiconductor device according to claim 12,
After bringing a plurality of probes into contact with the arbitrary two or more places, the wiring is irradiated with a charged beam,
Adjust the differential amplifier so that the output becomes zero,
A semiconductor inspection method, wherein scanning of the charged beam is started.
前記荷電ビームを変調させて走査を行ない、
前記変調動作の変調周波数と同じ周波数の信号成分をプローブで検出された信号から検出することを特徴とする半導体検査方法。The method for inspecting a semiconductor device according to claim 12,
Scanning by modulating the charged beam,
A semiconductor inspection method, wherein a signal component having the same frequency as the modulation frequency of the modulation operation is detected from a signal detected by a probe.
前記荷電ビームの走査により前記配線から放射される二次電子を検出することを特徴とする半導体装置の検査方法。The method for inspecting a semiconductor device according to claim 12,
A method for inspecting a semiconductor device, comprising detecting secondary electrons emitted from the wiring by scanning the charged beam.
前記検出された二次電子に基づく画像と前記差動増幅された信号に基づく画像を同時に表示することを特徴とする半導体装置の検査方法。The method for inspecting a semiconductor device according to claim 15,
An inspection method for a semiconductor device, wherein an image based on the detected secondary electrons and an image based on the differentially amplified signal are simultaneously displayed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003086913A JP2004296771A (en) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | Device and method for inspecting semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003086913A JP2004296771A (en) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | Device and method for inspecting semiconductor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004296771A true JP2004296771A (en) | 2004-10-21 |
Family
ID=33401407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003086913A Withdrawn JP2004296771A (en) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | Device and method for inspecting semiconductor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004296771A (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007113992A (en) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Renesas Technology Corp | Probing device |
JP2008203075A (en) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Jeol Ltd | Device for detecting absorbed specimen current of charged particle beam apparatus |
JP2009252854A (en) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Hitachi High-Technologies Corp | Sample inspection apparatus |
US7639462B2 (en) * | 2005-10-25 | 2009-12-29 | Honeywell International Inc. | Method and system for reducing transient event effects within an electrostatic discharge power clamp |
US7663104B2 (en) | 2007-02-28 | 2010-02-16 | Hitachi High-Technologies Corporation | Specimen inspection equipment and how to make electron beam absorbed current images |
WO2010089959A1 (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-12 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | Method and apparatus for inspecting semiconductor using absorbed current image |
CN102053106A (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-11 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Defect detection method |
JP2012002798A (en) * | 2010-05-18 | 2012-01-05 | Canon Inc | Device and method for measuring terahertz wave |
JP2012216845A (en) * | 2012-05-16 | 2012-11-08 | Hitachi High-Technologies Corp | Sample inspection device and creation method for absorption current image |
WO2020003458A1 (en) * | 2018-06-28 | 2020-01-02 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Semiconductor inspection apparatus |
-
2003
- 2003-03-27 JP JP2003086913A patent/JP2004296771A/en not_active Withdrawn
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007113992A (en) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Renesas Technology Corp | Probing device |
TWI428087B (en) * | 2005-10-25 | 2014-02-21 | Honeywell Int Inc | Method and system for reducing transient event effects within an electrostatic discharge power clamp |
US7639462B2 (en) * | 2005-10-25 | 2009-12-29 | Honeywell International Inc. | Method and system for reducing transient event effects within an electrostatic discharge power clamp |
JP2008203075A (en) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Jeol Ltd | Device for detecting absorbed specimen current of charged particle beam apparatus |
US8178840B2 (en) | 2007-02-28 | 2012-05-15 | Hitachi High-Technologies Corporation | Specimen inspection equipment and how to make the electron beam absorbed current images |
US7663104B2 (en) | 2007-02-28 | 2010-02-16 | Hitachi High-Technologies Corporation | Specimen inspection equipment and how to make electron beam absorbed current images |
JP2009252854A (en) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Hitachi High-Technologies Corp | Sample inspection apparatus |
WO2010089959A1 (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-12 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | Method and apparatus for inspecting semiconductor using absorbed current image |
CN102053106A (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-11 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Defect detection method |
JP2012002798A (en) * | 2010-05-18 | 2012-01-05 | Canon Inc | Device and method for measuring terahertz wave |
JP2012216845A (en) * | 2012-05-16 | 2012-11-08 | Hitachi High-Technologies Corp | Sample inspection device and creation method for absorption current image |
WO2020003458A1 (en) * | 2018-06-28 | 2020-01-02 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Semiconductor inspection apparatus |
CN112313782A (en) * | 2018-06-28 | 2021-02-02 | 株式会社日立高新技术 | Semiconductor inspection device |
JPWO2020003458A1 (en) * | 2018-06-28 | 2021-07-08 | 株式会社日立ハイテク | Semiconductor inspection equipment |
JP7159312B2 (en) | 2018-06-28 | 2022-10-24 | 株式会社日立ハイテク | Semiconductor inspection equipment |
US11719746B2 (en) | 2018-06-28 | 2023-08-08 | Hitachi High-Tech Corporation | Semiconductor inspection device |
CN112313782B (en) * | 2018-06-28 | 2023-10-13 | 株式会社日立高新技术 | Semiconductor inspection device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4467588B2 (en) | Sample inspection apparatus and method of creating absorption current image | |
JP2900877B2 (en) | Semiconductor device wiring current observation method, wiring system defect inspection method, and apparatus therefor | |
JP2765427B2 (en) | Method and apparatus for inspecting interconnections inside semiconductor integrated circuit | |
TWI392867B (en) | Fault analysis method and device thereof | |
JP4443167B2 (en) | Scanning electron microscope | |
JP5276921B2 (en) | Inspection device | |
WO2020003458A1 (en) | Semiconductor inspection apparatus | |
CN107923939B (en) | Circuit inspection method and sample inspection device | |
JP2004296771A (en) | Device and method for inspecting semiconductor | |
JP2666772B2 (en) | Inspection method and apparatus for semiconductor integrated circuit wiring system using ultrasonic heating | |
JP4629493B2 (en) | Inspection method of semiconductor device | |
JP3955445B2 (en) | Semiconductor device inspection method and sample inspection apparatus | |
TW202125662A (en) | Semiconductor sample inspection device and inspection method | |
JP2008166702A (en) | Charged particle beam apparatus | |
JP5296751B2 (en) | Sample inspection apparatus and method of creating absorption current image | |
JP4901154B2 (en) | Semiconductor device inspection method and inspection device, and semiconductor device manufacturing method | |
JP2518540B2 (en) | Inspection device for internal interconnection of semiconductor integrated circuits | |
JP2005347773A5 (en) | ||
KR101904550B1 (en) | A System and Method for Inspection of Electrical Circuits | |
JP5156767B2 (en) | Sample inspection apparatus and method of creating absorption current image | |
WO2022219695A1 (en) | Sample inspection apparatus, inspection system, thin slice sample preparation apparatus, and sample inspection method | |
JP5509255B2 (en) | Sample inspection apparatus and method of creating absorption current image | |
JPH10170612A (en) | Method and device for inspecting internal mutual wiring in semiconductor integrated circuit | |
JP3080158B2 (en) | Inspection method and inspection device for printed circuit board | |
JP2011043346A (en) | Method and apparatus for inspecting semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060306 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20060306 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071217 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071225 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080221 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080422 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080620 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20080630 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20080718 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20100528 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20100804 |