JP2006125909A - 不良検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
微細な回路配線パターンを含む試料の電気特性を測定する複数のプローブと荷電粒子線装置とを組み合わせた不良検査装置において、複数のプローブを単純に制御するためのＧＵＩを有する不良検査装置を提供する。
【解決手段】
不良検査装置は、複数のプローブを前記表示手段に表示するプローブ画像処理手段を有し、前記表示手段に表示した前記複数のプローブの内、操作のなされるプローブを選択する手段を有し、該プローブを選択する手段、選択されたプローブが操作可能なプローブであることおよび非選択状態のプローブであることを同時に表示する手段を有する。
【選択図】図３（ａ）

Description

本発明は、電子素子の電気的特性を微細な探針（プローブ）を用いて計測する不良検査装置、特に荷電粒子線装置を用い、プローブを電子素子に直接接触させることにより電気特性を測定する不良検査装置に関する。

半導体チップ上に形成された微細な電子回路の電気的欠陥を検出するための検査装置として、従来、電子ビームテスタすなわちＥＢテスタ，プローバ装置等の検査装置が知られている。ＥＢテスタとは、被測定点に電子ビームを照射し、測定点より発生する２次電子放出量が測定点の電圧値によって変化することを利用して、ＬＳＩの電気的不良箇所を検出する装置である。また、プローバ装置とは、ＬＳＩの特性測定用パッドの位置に合わせて配置された複数の探針、あるいはメカニカルプローブを測定パッドやプラグに触針させて、ＬＳＩの電気特性を測定する装置である。これらＥＢテスタやプローバ装置においては、装置オペレータが、配線の光学顕微鏡像やＳＥＭ像等の画像を見ながら、プローブの触針位置をマニュアル作業で確認している。

近年、ＬＳＩ等の半導体素子上に形成される回路パターンは複雑化し、プローブを最適なプロービング位置へ短時間で移動することが困難になりつつある。そこで、プロービングの際に、装置オペレータが参照する半導体素子上の実画像に合わせて、半導体素子の配線レイアウトを表示して、プロービングを行う際に要する時間を短縮する技術があり、ＣＡＤナビゲーションと呼ばれている。

上記ＳＥＭ像の観察は、一次電子線を試料上で走査して、半導体の微細なパターン試料の走査像を得る走査電子顕微鏡が用いられている。微細なパターン試料を観察する目的の装置では、一次電子線の照射領域あるいは観察視野を試料上の観測点に正確に移動させるために、一次電子線を電気的に偏向して、数μｍ〜１０μｍ程度の範囲で電気的に２段の偏向器で観察視野を移動するイメージシフト機能を有している。

特許文献１には、プローブに所望の働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こと、更には複数のプローブの内１つを選択する機能を有するプローブ装置が記載されている。

特許文献２は、真空容器と、該真空容器に探針と該探針移動機構と、試料を載置する試料台と、荷電粒子源と、該荷電粒子源からのビームを照射する照射手段と、試料からの荷電粒子を検出する検出器と、該探針と試料間、または該探針間に電圧印加をする手段と、試料の電気特性を測定する手段を有する不良検査装置を記載している。

特許文献３には、集積回路検査物に電気試験信号を与えるプローブステーションが記載されている。

特開２０００−１４７０７０号公報 特開平９−３２６４２５号公報 特表２００２−５２３７８４号公報

近年、ＬＳＩ等の半導体素子上に形成される回路パターンは複雑化し、半導体ウェハー上に形成される配線パターンと、プローブ先端を触針する際の位置決め精度は現在ではナノメートルオーダーである。このような高い精度の触針を自動化することは現在の技術では困難であり、プローブの触針動作はマニュアル操作で実行せざるを得ない。不良検査の際に必要となるプローブの数も、半導体素子上の回路動作を再現させる為に増えてきている。このために、プローブを用いた不良検査装置の操作性は、より複雑になり、プローブを最適なプロービング位置へ短時間で移動することが困難になりつつある。また、近年の半導体の進展はめざましく、新製品の開発スピードが求められており、生産の歩留まり向上のため、不良検査にもスピード向上が求められている。このため、プローブ触針動作の際の装置ユーザの負担が増えている。これは、プローブの増加は、装置ユーザが触針を行う際に、プローブ確認用画面の倍率を切替える作業が増え、その都度画面の視野内に収まるようにプローブを移動しなければならないからである。このため、装置ユーザはあらかじめ装置の操作手順を十分に習得しないと、用意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。そこで、装置ユーザの負担を低減するために、プローブの触針に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扱える装置が考えられているが、従来の装置は必ずしも十分な装置構成を有しているとは言えなかった。本発明は、本不良検査装置を操作するユーザが、試料上の目標へプローブを触針する際に必要とする動作環境、及び機能をプローブの操作画面領域に表示することにより、操作するユーザは、プローブの操作画面領域のみ操作することで容易に且つ短時間でプローブを操作でき、また、試料、およびプローブの安全面も考慮して操作を行えることを目的とするものである。

本発明は、荷電粒子源と、該荷電粒子線を照射する手段と、前記荷電粒子線の照射点を試料上で移動させるイメージシフト手段と、前記試料に照射された該荷電粒子線に起因して発生する二次的な荷電粒子線を検出して前記試料の画像を取得する手段と、前記画像を表示する表示手段と、前記試料の情報を格納した記憶手段と、前記取得画像を前記表示手段に表示するための画像処理を行う画像処理手段と、前記記憶手段と前記画像処理手段とを接続する通信手段を備えた電子光学系装置と、該試料を載置する試料ステージと、該試料ステージを内蔵する試料室と、前記試料室に接続され、前記試料を一時貯留する試料交換室と、該試料交換室と前記試料室の間で前記試料を搬送する搬送手段と、前記試料へ接触させて電気特性測定を行う複数のプローブを備えたプローブホルダと、該プローブホルダを移動させる複数のプローブユニットと、前記試料室に接続され、前記プローブホルダを一時貯留するプローブホルダ交換室と該プローブホルダ交換室と前記試料室の間で前記プローブホルダを搬送する搬送手段と、前記試料及び前記プローブユニットを試料及びプローブホルダの交換可能位置まで搬送する為のベースステージを備えた不良検査装置であって、
前記複数のプローブを前記表示手段に表示するプローブ画像処理手段を有し、
前記表示手段に表示した前記複数のプローブの内、操作のなされるプローブを選択する手段を有し、該プローブを選択する手段、選択されたプローブが操作可能なプローブであることおよび非選択状態のプローブであることを同時に表示する手段を有する不良検査装置を提供する。

また、前記ベースステージ上に前記試料ステージと前記プローブホルダおよび該プローブホルダを移動させるプローブ駆動手段とを載置し、試料とプローブの両者を独立的にも一体的にも移動可能とした不良検査装置を提供する。

本発明は、半導体ウェハー上に形成された微細な回路配線パターンを備えた試料の電気特性を測定するための複数のプローブを有する装置に関し、必要に応じてプローブに所望の動作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不良検査装置を基本とし、プローブ情報画面は、試料及びプローブを表示し、また、プローブを移動させるためのプローブ操作画面領域および荷電粒子線を制御するための荷電粒子線操作画面領域を表示し、さらにプローブ操作画面領域の操作信号により、プローブ制御部を介してプローブを移動させる機能を設ける構成とし、制御可能状態のプローブをプローブ情報画面上に形状的に表示する手段と、前記プローブ表示がローテーション機能による表示画面の回転に追従する手段と、電子光学系の表示倍率の変動に伴い、前記プローブ表示の形状が表示倍率倍に拡大縮小する手段を有し、制御可能なプローブがプローブ情報画面上に表示されていない状態でも、視覚的にプローブの大きさ、およびプローブ情報画面上への進入方向が判断できる機能を設ける。

本発明は、上述のように構成されており、試料上の目標へプローブを触針する際に必要とする動作環境、及び機能をプローブの操作画面領域に表示することにより、操作するユーザは、プローブの操作画面領域のみ操作することで容易に且つ短時間でプローブを操作でき、また、試料、およびプローブの安全面も考慮して操作を行える不良検査装置が提供される。

本発明により、プローブと荷電粒子線装置とを組み合わせた不良検査装置において、ユーザ利便性が飛躍的に向上する。

本実施例の不良検査装置は、荷電粒子源と、該荷電粒子線を照射する手段と、前記荷電粒子線の照射点を試料上で移動させるイメージシフト手段と、前記試料に照射された該荷電粒子線に起因して発生する二次的な荷電粒子線を検出して前記試料の画像を取得する手段と、前記画像を表示する表示手段と、前記画像の任意箇所を指定するための入力手段と、前記試料の情報を格納した記憶手段と、前記取得画像を前記表示手段に表示するための画像処理を行う画像処理手段と、前記記憶手段と前記画像処理手段とを接続する通信手段を備えた電子光学系装置と、該試料を載置する試料ステージと、該試料ステージを内蔵する試料室と、前記試料室に接続され、前記試料を一時貯留する試料交換室と、該試料交換室と前記試料室の間で前記試料を搬送する搬送手段と、前記試料へ接触させて電気特性測定を行う複数のプローブを備えたプローブホルダと、該プローブホルダを移動させる複数のプローブユニットと、前記試料室に接続され、前記プローブホルダを一時貯留するプローブホルダ交換室と、該プローブホルダ交換室と前記試料室の間で前記プローブホルダを搬送する搬送手段と、前記試料及び前記プローブユニットを試料及びプローブホルダの交換可能位置まで搬送する為のベースステージを備える。

そして、当該不良検査手段は、複数のプローブを前記表示手段に表示するプローブ画像処理手段、試料の情報を画像として前記表示手段に表示する試料情報画像処理手段を備える。

また、当該不良検査手段は、前記表示手段に表示した前記複数のプローブの内、操作のなされるプローブを選択する手段を有し、該プローブを選択する手段、選択されたプローブが操作可能なプローブであることおよび非選択状態のプローブであることを同時に表示する手段を有する。

また、当該不良検査手段は、前記画像処理手段によって取得した画像を、そして前記プローブ画像処理手段によって前記複数のプローブ画像を前記表示手段に同時に表示し、前記プローブを選択する手段によって前記複数のプローブの内、前記取得した画像に対して近接離操作のなされるプローブが選択されるようにしている。

また、当該不良検査装置は、試料の情報を画像として前記表示手段に表示する試料情報画像処理手段を有し、試料情報画像と、前記プローブ画像処理手段によって前記複数のプローブ画像を前記表示手段に同時に表示し、前記プローブを選択する手段によって、前記複数のプローブの内、前記試料情報画像に対して近接離操作のなされるプローブが選択されるようにしている。

また、当該不良検査装置は、前記表示手段に前記取得画像と前記試料情報画像とを重ねて表示することを行う。

また、当該不良検査装置は、前記表示手段に表示された前記複数のプローブおよび選択されたプローブであることの表示を回転表示する表示ローテーション手段を有する。

以下、図面を用いて実施形態について説明する。図１には不良検査装置の構成例を示す。

１０１はＳＥＭ電子光学系要素であり、一次電子線１０３を試料上で照射かつ走査するための照射光学系を形成する。よって、本実施例の電子銃１０１は、電子ビームを発生する電子源やビームを走査するための偏向装置、電子ビームを収束するためのレンズ等、ＳＥＭに必要な構成要件を全て含んだ系を意味する。１０２は真空チャンバ隔壁であり、この隔壁１０２により大気圧の領域と真空領域が隔てられている。ＳＥＭ電子光学系要素１０１の動作、例えば電子源の電子ビーム引出し電圧や偏向装置，レンズへの電流などは、電子光学系制御装置１１６により制御される。

一次電子線１０３の照射により被検査試料（試料）１１８より発生した二次電子線１０５は、二次電子検出器１０４により検出される。二次電子検出器は、実際に電子を検出するセンサ部分は真空チャンバ隔壁１０２内に配置されているが、電源接続用の配線等が接続される根本の部分は、隔壁の外に突き出ている。１０６は、被検査試料の所定領域に触針されるメカニカルプローブ（プローブ）であり、プローブホルダであるアタッチメント１０７によって保持されている。１０８は、プローブ用アタッチメント１０７を所望の位置に移動するためのプローブ駆動手段であり、メカニカルプローブ１０６をプローブ用アタッチメント１０７ごと所望位置へ移動する。

実際に不良検査の対象となる試料は試料台１０９上に保持される。試料台１０９は、更に試料台駆動手段１１０に保持されており、試料台１０９と試料台駆動手段を合わせて試料ステージと称される。試料ステージとプローブ駆動手段１０８とは、大ステージ１１１上に形成されており、大ステージ１１１は、Ｘ，Ｙ（面内），Ｚ（垂直）方向への駆動手段を備えており、試料ステージとプローブ駆動手段１０８とを一体的に駆動することができる。このように本実施では大ステージ１１１上に試料ステージとプローブ駆動手段１０８とを一体形成している。被検査試料１１８とメカニカルプローブ１０６の両者を、独立的にも一体的にも移動できるように装置を構成している。大ステージ１１１は、更に、ベース１１２上に配置される。

試料台１０９およびアタッチメント１０７は電気特性計測器１１３に接続されている。電気特性計測器は、主としてメカニカルプローブ１０６により検出された試料の電流−電圧特性を計測して、そこから所望の特性値を算出する、例えば、メカニカルプローブ１０６の触針箇所の抵抗値や電流値，電圧などである。半導体ウェハーの解析の場合には、電気特性計測器１１３として、例えば半導体パラメータアナライザが用いられている。電気特性計測器１１３と試料台１０９が接続されるのは、試料台１０９の試料載置面には、試料に電流または電圧を印加するための給電プラグが備えられる場合もあるからである。

電気特性計測器で計測された特性値は、伝送線を介して制御コンピュータ１１４に伝送される。制御コンピュータ１１４は、伝送された情報を元に更に高度な分析を行う。例えば、測定値を解析して、測定箇所が不良か正常かの判定を行う。制御コンピュータ１１４には、光学ディスクやハードディスク、ないしメモリなどの記憶手段が備えられており、測定した電気特性を格納しておくことができる。更にまた、制御コンピュータ１１４は、不良検査装置全体の動作を制御する役割も果たしている。例えば、電子銃制御器（電子光学制御手段）１１６，二次電子検出器１０４，プローブ駆動手段１０８，試料ユニットおよび大ステージ１１１は、制御コンピュータ１１４により動作制御される。

そのため、制御用コンピュータは、接続された各構成部品を制御するソフトウェアを格納するためのメモリ１１５と、装置ユーザが装置の設定パラメータを入力するための入力手段を備える。入力手段とは、例えば、キーボード、操作画面上でポインタを動かすためのマウスなどである。被検査試料の配線レイアウトのデータ（以下、ＣＡＤ画像データと称する）は、ＣＡＤ用ワークステーション（ＷＳ）１１７に格納される。ＷＳ１１７は、配線レイアウトを表示するための画像表示手段を備える。ＣＡＤ用ＷＳ１１７は、制御コンピュータ１１４に接続されており、必要に応じてＣＡＤ画像データを制御用コンピュータ１１４に伝送する。１１８は被検査試料である。

ＳＥＭ制御用ＰＣ１１９は、ＳＥＭの光学条件，倍率，フォーカス，イメージシフト，ＳＥＭ画像の明るさ，スキャンスピード，アライメント，画像の記録，ステージ／プローブの移動等を、ＰＣあるいはＷＳのGraphic User Interface（以下ＧＵＩと称する）操作やコマンド入力により実現する。コントロールパネル１２０は、ＳＥＭ制御用ＰＣ１１９の機能の一部、メカニカルプローブ１０６，試料ユニットおよび大ステージ１１１を、つまみやジョイスティック，ボタン等で操作することにより実現する。ＳＥＭ制御用ＰＣ１１９は、ワークステーションを用いても良いのは明らかである。

次に図２を用いて、図１の不良検査装置のＳＥＭ制御用ＰＣ１１９、すなわちＳＥＭ・プローブ・ステージ制御用ＰＣ１１９に表示されるＧＵＩの一例を説明する。ＳＥＭ・プローブ・ステージ制御用ＧＵＩ２０１は、主に１１個の部分から構成される。ＳＥＭ制御ＧＵＩ部２０２は、ＳＥＭ画像／ＣＡＤデータ表示部２０３に表示されるＳＥＭ像を制御するために、ＳＥＭの光学条件の設定，ＳＥＭの倍率，フォーカス，イメージシフト，ＳＥＭ画像の明るさ，スキャンスピード，アライメント，画像の記録などのアイコンやメニューから構成される。ベースステージ／ＤＵＴステージ／イメージシフト制御選択ＧＵＩ部２０４は、ベースステージ，ＤＵＴステージ，イメージシフトのいずれかを移動させるための選択用のアイコンと、ベースステージ，ＤＵＴステージ，イメージシフトを移動させないためのロック用のアイコンが配置されている。ベースステージ制御ＧＵＩ部２０５は、大ステージ１１１を、中央位置，ＣＣＤ観察位置，メカニカルプローブ１０６の交換位置等に移動させるためのアイコンや、バックラッシュ除去のためのアイコン，座標入力・表示ボックスが配置されている。ＤＵＴステージ／イメージシフト制御ＧＵＩ部２０６は、移動位置を示すクロスカーソル，矢印アイコン，移動量選択用のコンボボックス，座標入力・表示ボックス，イメージシフト中点に戻すリセットボタン等が配置されている。座標メモリ表示ＧＵＩ部２０７は、大ステージ座標，試料ステージ座標，イメージシフト座標をメモリ登録するアイコン，登録座標の選択・呼出用のコンボボックス，登録座標表示ボックスが配置されている。プローブ選択ＧＵＩ部２０８は、駆動したいプローブユニットを選択・非選択および表示・非表示するためのアイコンが配置されている。プローブ退避制御ＧＵＩ２０９は、プローブを全退避させるためのアイコンが配置されている。メカニカルプローブ１０６を駆動制御するためのプローブ制御ＧＵＩ部２１０は、プローブのＸ，Ｙ，Ｚ駆動をマウス操作するスクロールバーと矢印アイコン，Ｚ駆動の微調整をマウス操作するスクロールバー，プローブＸ，Ｙ，Ｚを中点に戻すリセットアイコン，プローブＸ，Ｙ，Ｚ微動移動速度選択用のコンボボックス，プローブＸ，Ｙ，Ｚステップ量選択用のコンボボックス，プローブＸ，Ｙ，Ｚ連続移動速度選択用のコンボボックスが配置されている。プローブ位置表示ＧＵＩ部２１１は、各プローブの現在位置状態の表示が配置されている。

図２ではＧＵＩ上にそれぞれのＧＵＩ部が配置されているが、ユーザの観察，操作が容易になるように、入れ替えることも可能である。

次に図３を用いて、ＳＥＭ・プローブ・ＧＵＩ制御用ＧＵＩ２０１に表示されるＳＥＭ画像と選択プローブの表示の例について示す。図３（ａ）の例では、Ｎo.１プローブを制御する状態を示している。またＳＥＭ，ＧＵＩの表示条件として、ＳＥＭ表示倍率は１万倍、ローテーション角度は０度とし、ＳＥＭ表示対象に、Ｎo.１プローブとＮo.２プローブを近づけた状態としている。以上の条件により、ＳＥＭ表示画面（ＧＵＩ）３０１（図２の２０３に該当）上には、Ｎo.１プローブ３０２，Ｎo.２プローブ３０３，ＳＥＭ表示対象３０４，Ｎo.１表示ＧＵＩ部３０５が表示される。プローブ選択ＧＵＩ部３０６の選択ツマミＧＵＩ部３０７はＮo.１プローブの位置を示し、倍率表示ＧＵＩ部３０８には１０ｋ倍、ローテーション表示ＧＵＩ部３０９は、ローテーション調節ツマミＧＵＩ部３１０、ローテーション角度表示ＧＵＩ部３１１共に０度を示し、Ｎo.１表示ＧＵＩ部３０５は、プローブ選択手段によってＮo.１プローブ３０２選択されたプローブであることを示す。これによってＮo.１プローブがＳＥＭ表示対象（ＳＥＭ取得画像）３０４に近接離操作可能、すなわち制御可能なプローブであることを示す。選択されたプローブであることは他の手段、例えば視覚的あるいは色表示によって行うようにしてもよい。

次に、図３（ｂ）の例では、図３（ａ）の状態から、Ｎo.２プローブを制御する状態へと切替えた後のＧＵＩ３０１を示している。これによりＳＥＭ表示画面上では、Ｎo.１表示ＧＵＩ部３０５に替わり、Ｎo.２プローブ表示ＧＵＩ部３１３が表示される。また、プローブ選択ＧＵＩ部３０６の選択ツマミＧＵＩ３０７部は、Ｎo.２プローブの位置３１３を示している。

図３（ｃ）の例では、図３（ｂ）の状態から、ＳＥＭの表示倍率を５千倍へと切替えた後のＧＵＩ３０１を示している。表示倍率切替えにより、ＳＥＭ表示画面上は先程までより広域表示となり、Ｎo.１プローブ３０２，Ｎo.２プローブ３０３，Ｎo.２プローブ表示ＧＵＩ部３１３，ＳＥＭ表示対象３０４は、実物の５千倍の表示へと変化する。また、同時に倍率表示ＧＵＩ部３０８も５ｋ倍という表示へと変化する。

図３（ｄ）の例では、図３（ｃ）の状態から表示ローテーション手段によってさらに時計回り方向へローテーションを９０度行った後のＧＵＩ３０１を示している。ローテーション調節ツマミＧＵＩ部３１２を操作し、９０度の位置（図中：３１９）まで移動させると、ローテーション角度表示ＧＵＩ部の値が変化し、９０度（図中：３２０）を示す。ＳＥＭ表示画面も矢印（３２１）の方向に９０度回転し、Ｎo.１プローブ３０２，Ｎo.２プローブ３０３，Ｎo.２プローブ表示ＧＵＩ部３１３，ＳＥＭ表示対象３０４も、矢印方向に９０度回転した位置に表示される。

以上のように、複数のプローブを前記表示手段に表示するプローブ画像処理手段を有し、前記表示手段に表示した前記複数のプローブの内、操作のなされるプローブを選択する手段を有し、該プローブを選択する手段，選択されたプローブが操作可能なプローブであることおよび非選択状態のプローブであることを同時に表示する手段を有する不良検査装置が構成される。

図４は、メカニカルプローブ１０６を駆動制御するためのプローブ制御ＧＵＩ部４０１を示している。プローブ制御ＧＵＩ部４０１は、プローブをマウス操作によってＸ，Ｙ，Ｚ方向へ微動させるためのスクロールバー４０２と同様の矢印アイコン４０３，駆動用の圧電素子に加えている電圧量を表示するためのＧＵＩ表示部４０４，ステップ移動させるための矢印アイコン４０５，連続移動させるための矢印アイコン４０６，プローブＸ，Ｙ，Ｚを中点に戻すリセットアイコン４０７，プローブＸ，Ｙ，Ｚ微動移動速度選択用のコンボボックス４０８，プローブＸ，Ｙ，Ｚステップ量選択用のコンボボックス４０９，プローブＸ，Ｙ，Ｚ連続移動速度選択用のコンボボックス４１０が配置されている。プローブを対象物へ慎重に接触させられるようにするため、Ｚ方向微動スクロールバーはさらにもう１つのＧＵＩ部４１１を持ち、このＧＵＩにより、Ｚ微動範囲の任意の場所を拡大表示することが出来るため、詳細な制御が出来るようになっている。

図５は、ベースステージ／ＤＵＴステージ／イメージシフトの制御を切替えるためのＧＵＩ部５０１を示している。ベースステージ，ＤＵＴステージ，イメージシフトのいずれかを移動させるための選択用のアイコン５０２と、ベースステージ，ＤＵＴステージ、イメージシフトを移動させないためのロック用のアイコン５０３、それから、制御中のベースステージ，ＤＵＴステージ、イメージシフトを制御停止させるためのアイコン５０４が配置されている。

図６は、ベースステージを制御するためのＧＵＩ部６０１を示している。ベースステージ制御ＧＵＩ部には、大ステージ１１１を、サンプル交換位置，測定位置，ＣＣＤ観察位置に移動させるためのアイコン６０２，メカニカルプローブ１０６の交換位置等に移動させるためのアイコン６０３や、ベースステージに発生するバックラッシュを除去するためのフィードバック機能をＯＮ，ＯＦＦするためのアイコン６０４，ベースステージの座標入力・表示ボックス６０５が配置されている。

図７は、各プローブユニットの現在位置を表示するためのＧＵＩ部７０１を示している。プローブ位置表示ＧＵＩ部には、各プローブのＸ方向の現在位置を視覚的に示すＧＵＩ部７０２，Ｙ方向の現在位置を視覚的に示すＧＵＩ部７０３，Ｚ方向の現在位置を視覚的に示すＧＵＩ部７０４、また、各プローブのＸ方向の現在位置を数値的に示すＧＵＩ部７０５，Ｙ方向の現在位置を数値的に示すＧＵＩ部７０６，Ｚ方向の現在位置を数値的に示すＧＵＩ部７０７が配置されている。

図８は、大ステージ座標，ＤＵＴステージ座標，イメージシフト座標をメモリ登録し、登録した情報の位置へ移動させるためのＧＵＩ部８０１を示している。大ステージ座標値，ＤＵＴステージ座標値，イメージシフト座標値をそれぞれメモリ登録するためのアイコン８０２，大ステージ座標，ＤＵＴステージ座標，イメージシフト座標情報をそれぞれ取捨選択するためのチェックボックス８０３，登録・呼出した座標情報を表示するＧＵＩ部８０４，登録座標の選択・呼出用のコンボボックス８０５，呼出した登録座標位置へ大ステージ，ＤＵＴステージ，イメージシフトを移動させるためのアイコン８０６，呼出した登録座標情報を消去するためのアイコン８０７が配置されている。

図９は、半導体デバイスに表面加工を施し電気特性を測定できる状態にしてあるサンプルに対し、ＣＡＤナビゲーション情報を表示，非表示するためのＧＵＩ部を示している。
ＣＡＤナビゲーション情報としては、試料情報画像処理手段によって形成される試料情報画像が使用される。図９（ａ）は、ＳＥＭ表示画面３０１上に、デバイスの複数のプラグ９０２が選択されたＮo.２プラグ３０３がＮo.２プローブ表示ＧＵＩ部３１３と共に表示されている。また、ＣＡＤナビゲーション情報を表示，非表示するためのＧＵＩ部９０３がＳＥＭ制御ＧＵＩ部２０２に配置されている。

図９（ｂ）は、ＣＡＤナビゲーション情報を表示させた状態を示している。OverlayGUI部９０４をクリックすると、ＳＥＭ表示倍率９０５を考慮したＣＡＤ情報によるデバイスのプラグ群９０６がＳＥＭ表示画面３０１に重ねて表示される。この状態でOverlayGUI部９０４をもう一度クリックすると、ＣＡＤ情報によるデバイスのプラグ群９０６は非表示状態となる。

図９（ｃ）は、ＣＡＤナビゲーション情報をＳＥＭ表示像に合わせこむ状態を示している。ＣＡＤ情報によるデバイスのプラグ群９０６がＳＥＭ表示画面３０１に重ねて表示されている状態で、FineAdjustGUI部９０３をクリックすると、デバイス情報とＣＡＤ情報とのアライメントを取り直し、ＳＥＭ表示によるデバイスのプラグ群９０８とＣＡＤ情報によるデバイスのプラグ群９０６がズレを修正して、表示されるようになる。

図１０は、プローブユニットを退避させるための制御ＧＵＩ部１００１を示している。プローブユニット退避制御ＧＵＩ部１００１には、制御対象とするプローブユニットを選択するためのコンボボックス１００２，制御対象となったプローブユニットをＸ方向へ退避（Ｘ方向の原点位置へ移動）させるためのアイコン１００３，Ｙ方向へ退避（Ｙ方向の原点位置へ移動）させるためのアイコン１００４，Ｚ方向へ退避（Ｚ方向の原点位置へ移動）させるためのアイコン１００５，Ｘ・Ｙ・Ｚの全方向へ退避（Ｘ・Ｙ・Ｚ方向の各原点位置へ移動）させるためのアイコン１００６が配置されている。プローブユニットを選択するためのコンボボックスでは、プローブユニットの全ての組み合わせが選択できる。

すなわち、不良検査装置は、プローブユニットの持つ座標軸ごとに各座標の原点位置まで退避する手段と、前記プローブユニットの持つ全座標軸の原点位置まで退避する手段と、複数のプローブユニットを同時に全座標軸の原点位置まで退避する機能を持ち、それらの手段を動作させるスイッチを前記表示画面状に表示する。

図では、ＤＵＴステージの制御用ＧＵＩ部１１０１を示している。ＤＵＴステージ制御ＧＵＩ部には、ＤＵＴステージのＸ・Ｙ方向現在位置を示すクロスカーソル１１０２，ＤＵＴステージをＸ・Ｙ方向へ移動させるための矢印アイコン１１０３，Ｘ・Ｙ方向への移動量選択用のコンボボックス１１０４，Ｘ・Ｙ・Ｚ方向の座標入力・表示ＧＵＩ部１１０５，ＤＵＴステージをＸ・Ｙ方向原点位置に戻すリセットボタン１１０６，ＤＵＴステージのＺ方向現在位置を示すＧＵＩ部１１０７，ＤＵＴステージをＺ方向サンプル測定標準位置まで移動させるためのアイコン１１０８，ＤＵＴステージをＺ方向最下位置まで移動させるためのアイコン１１０９，ＤＵＴステージをＺ方向へ大移動させるための矢印アイコン１１１０，Ｚ方向への大移動量選択用のコンボボックス１１１１，ＤＵＴステージをＺ方向へ微小移動させるための矢印アイコン１１１２，Ｚ方向への微小移動量選択用のコンボボックス１１１３、が配置されている。

図１２は、プローブと目標物との相対距離を測定し、プローブを目標物へ自動で接触させる操作を示している。不良検査装置は、試料情報画像の任意の部位に目標を設定する手段と、該目標に前記選択されたプローブを接触させる手段を有する。また、前記接触に際し、接触前のプローブ先端と前記目標との距離を算出する手段を、算出された距離を前記表示手段に表示させる手段を有する。図１２（ａ）では、ＳＥＭ表示画面３０１上に、デバイスの複数のプラグ１２０２，目標物となるプラグ１２０３，目標物へ接触させるＮo.２プローブ３０３，プローブを自動接触させるための制御ＧＵＩ部１２０５が表示されている。

図１２（ｂ）では、プローブを目標物へ接触させるための情報処理を行っている状態を示している。制御ＧＵＩ部１２０５の目標物確認用ＧＵＩ部１２０６をクリックすると、ＳＥＭ表示画面３０１上にカーソル１２０７が現れる。このカーソル１２０７を目標物に接触させたいプローブの先端、それから目標物と２箇所をクリックする。このクリックを行う順序は順不同でも良い。するとクリックした２箇所でそれぞれＳＥＭのオートフォーカス，オートスティグマ処理を行い、画面上の２点間の距離、およびＳＥＭのワークディスタンスからクリックした２箇所の相対距離をｘ／ｙ／ｚの３次元で表現し、ＳＥＭ表示画面上に相対距離表示ＧＵＩ部１２０８に表示したｘ，ｙ，ｚ方向の距離（Distance）を表示させ、その情報を制御ＰＣメモリ内に格納する。

図１２（ｃ）では、プローブを目標物へ自動接触させる状態を示している。自動プローブ接触用ＧＵＩ部１２０９をクリックすると、図１２（ｂ）にて得られた情報をもとに、プローブの制御を行い、目標物へプローブを接触１２１０させる。この際、プローブの接触を確実に行うために、画像処理技術によって情報の自己修正を行いながら、プローブの接触作業を行ってもよい。

以上のように、本実施例の不良検査装置は、取得画像上に制御可能状態であることを示すプローブを表示する手段を有する。

また、不良検査装置は、プローブ表示がローテーション機能による表示画面の回転に追従する手段と、前記電子光学系の表示倍率の変動に伴い、前記プローブ表示の形状が表示倍率倍に拡大縮小する手段を有する。

また、不良検査装置は、プローブユニットの移動手段への指令を前記表示画面上に表示させることができる。

また、不良検査装置は、プローブユニットの移動手段における動作範囲を選択する表示画面を前記表示画面上に表示でき、且つ表示を隠せることができる。

また、不良検査装置は、プローブユニットの制御状態を切替える切替えスイッチを持ち、前記切替えスイッチを前記表示画面上に表示させることができる。

また、不良検査装置は、試料ステージと、前記ベースステージと、前記荷電粒子線の制御状態を切替える切替えスイッチを持ち、前記切替えスイッチを前記表示画面上に表示させることができる。

また、不良検査装置は、ベースステージの位置決め方法として、前記試料の電気特性測定位置，前記試料交換位置、及び前記プローブホルダ交換位置へそれぞれ移動させる為の選択スイッチを持ち、前記選択スイッチを前記表示画面上に表示させることができる。

また、不良検査装置は、表示画面の前記選択スイッチ上に、選択された前記ベースステージの位置及び状態を色別に表示し、前記ベースステージの現在位置及び状態を視覚的に確認できるようにすることができる。

また、不良検査装置は、複数のプローブユニットの位置を、前記表示画面上に視覚的及び数値的に表示する手段を備える。

また、不良検査装置は、試料ステージと、前記ベースステージと、前記荷電粒子線の位置情報を記憶する手段と、前記記憶した情報を前記表示画面上に表示する手段と、前記記憶した情報により、前記試料ステージと、前記ベースステージと、前記荷電粒子線の位置を移動させる選択スイッチを持ち、前記選択スイッチを前記表示画面上に持つ。

また、不良検査装置は、表示画面上に、前記取得画像と前記試料情報の双方を表示すること、及び前記表示画像上に、前記取得画像と前記試料情報を重ねて表示することと、前記表示の表示、非表示切替えスイッチを表示させること、前記切替えスイッチを前記表示画面上に表示させることができる。

また、不良検査装置は、プローブユニットの持つ座標軸ごとに各座標の原点位置まで退避する手段と、前記プローブユニットの持つ全座標軸の原点位置まで退避する手段と、複数のプローブユニットを同時に全座標軸の原点位置まで退避する手段を持ち、それらの手段を動作させるスイッチを前記表示画面上に表示させることができる。

また、不良検査装置は、試料情報をもとに前記試料ステージを移動させ、前記試料情報上の任意の位置を表示する手段と、それに伴い、前記プローブユニットを移動させ、前記試料情報上の任意の位置にプローブを移動させる手段を備える。

また、不良検査装置は、オートフォーカス手段，オートスティグマ手段を用い、前記プローブユニットに取り付けられた前記プローブと、前記試料上の目標物とを自動で接触させる手段を備える。

また、不良検査装置は、試料ステージを前記プローブから離れる方向へ退避する機能と、前記試料ステージを微小間隔で移動させ、前記試料を前記プローブへ近づける、もしくは退避させる機能と、前記２機能を動作させるスイッチを前記表示画面上に表示させることができる。

このように、プローブと荷電粒子線装置を組み合わせた不良検査装置において、複数配置される複雑なプローブの制御用ＧＵＩをＳＥＭ像表示画面と同じ画面上に持つことを提案される。本発明により、荷電粒子線装置および不良検査装置を制御する際のユーザ利便性が飛躍的に向上する。

不良検査装置の構成例を示す縦断面図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのプローブの表示ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのプローブの表示ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのプローブの表示ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのプローブの表示ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのプローブ制御ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのプローブ・ステージ切替えのＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのベースステージ制御ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのプローブ位置表示ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣの位置情報記憶ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのＣＡＤナビゲーション機能ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのＣＡＤナビゲーション機能ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのＣＡＤナビゲーション機能ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのプローブユニット退避ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣの試料ステージ制御ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのプローブ自動接触制御ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのプローブ自動接触制御ＧＵＩを示す図。 不良検査装置ＳＥＭ制御ＰＣのプローブ自動接触制御ＧＵＩを示す図。

符号の説明

１００…ＳＥＭ電子光学系要素、１０１…電子銃、１０２…真空チャンバ隔壁、１０３…一次電子線、１０４…二次電子検出器、１０５…二次電子線、１０６…メカニカルプローブ、１０７…プローブ用アタッチメント、１０８…プローブ駆動手段、１０９…試料台、１１０…試料台駆動手段、１１１…大ステージ、１１２…ベース、１１３…電気特性計測器、１１４…制御コンピュータ、１１５…メモリ、１１６…電子銃制御器（電子光学系制御手段）、１１７…ＣＡＤ用ワークステーション（ＷＳ）、１１８…被検査試料、１１９…ＳＥＭ制御用ＰＣ、１２０…コントロールパネル、２０２…ＳＥＭ制御ＧＵＩ部、２０３…ＳＥＭ画像／ＣＡＤデータ表示部、３０１…ＳＥＭ表示画面（図２の２０３に相当）、３０２…Ｎo.１プローブ、３０３…Ｎo.２プローブ、３０４…ＳＥＭ表示対象、３０５…Ｎo.１表示ＧＵＩ部、３０６…プローブ選択ＧＵＩ部、３０７…選択ツマミＧＵＩ部、３０８…倍率表示ＧＵＩ部、３０９…ローテーション表示ＧＵＩ部、３１０…ローテーション調節ツマミＧＵＩ部、３１１…ローテーション角度表示ＧＵＩ部。

Claims (10)

1. 荷電粒子源と、該荷電粒子線を照射する手段と、前記荷電粒子線の照射点を試料上で移動させるイメージシフト手段と、前記試料に照射された該荷電粒子線に起因して発生する二次的な荷電粒子線を検出して前記試料の画像を取得する手段と、前記画像を表示する表示手段と、前記試料の情報を格納した記憶手段と、前記取得画像を前記表示手段に表示するための画像処理を行なう画像処理手段と、前記記憶手段と前記画像処理手段とを接続する通信手段を備えた電子光学系装置と、該試料を載置する試料ステージと、該試料ステージを内蔵する試料室と、前記試料室に接続され、前記試料を一時貯留する試料交換室と、該試料交換室と前記試料室の間で前記試料を搬送する搬送手段と、前記試料へ接触させて電気特性測定を行なう複数のプローブを備えたプローブホルダと、該プローブホルダを移動させる複数のプローブユニットと、前記試料室に接続され、前記プローブホルダを一時貯留するプローブホルダ交換室と該プローブホルダ交換室と前記試料室の間で前記プローブホルダを搬送する搬送手段と、前記試料及び前記プローブユニットを試料及びプローブホルダの交換可能位置まで搬送する為のベースステージを備えた不良検査装置であって、
   前記複数のプローブを前記表示手段に表示するプローブ画像処理手段を有し、
   前記表示手段に表示した前記複数のプローブの内、操作のなされるプローブを選択する手段を有し、選択されたプローブが操作可能なプローブであることおよび非選択状態のプローブであることを同時に表示する手段を有すること
   を特徴とする不良検査装置。
2. 請求項１において、前記ベースステージ上に前記試料ステージと前記プローブホルダおよび該プローブホルダを移動させるプローブ駆動手段とを載置し、試料とプローブの両者を独立的にも一体的にも移動可能としたことを特徴とする不良検査装置。
3. 請求項１において、前記画像処理手段によって取得した画像を、そして前記プローブ画像処理手段によって前記複数のプローブ画像を前記表示手段に同時に表示し、前記プローブを選択する手段によって前記複数のプローブの内、前記取得した画像に対して近接離操作のなされるプローブが選択されることを特徴とする不良検査装置。
4. 請求項１において、試料の情報を画像として前記表示手段に表示する試料情報画像処理手段を有し、試料情報画像と、前記プローブ画像処理手段によって前記複数のプローブ画像を前記表示手段に同時に表示し、前記プローブを選択する手段によって前記複数のプローブの内、前記試料情報画像に対して近接離操作のなされるプローブが選択されることを特徴とする不良検査装置。
5. 請求項３において、前記試料情報画像の任意の部位に目標を設定する手段と、該目標に前記選択されたプローブを接触させる手段を有すること
   を特徴とする不良検査装置。
6. 請求項４において、前記接触に際し、接触前のプローブ先端と前記目標との距離を算出する手段と、算出された距離を前記表示手段に表示させる手段を有することを特徴とする不良検査装置。
7. 請求項１において、試料の情報を画像として前記表示手段に表示する試料情報画像処理手段を有し、前記表示手段に前記取得画像と前記試料情報画像とを重ねて表示することを特徴とする不良検査装置。
8. 請求項１において、前記プローブユニットの持つ座標軸ごとに各座標の原点位置まで退避する手段と、前記プローブユニットの持つ全座標点の原点位置まで退避する手段と、複数のプローブユニットを同時に全座標軸の原点位置まで退避する手段を持ち、それらの手段を動作させるスイッチを前記表示画面上に表示させることを特徴とする不良検査装置。
9. 請求項１において、前記表示手段に表示された前記複数のプローブおよび選択されたプローブであることの表示を回転表示する表示ローテーション手段を有することを特徴とする不良検査装置。
10. 請求項１において、前記プローブを選択する手段を前記表示手段に表示される手段を有することを特徴とする不良検査装置。
    

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