JP2007096011A - Sample inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、荷電粒子ビーム及びレーザビームを用いた試料検査方法に関する。 The present invention relates to a sample inspection method using a charged particle beam and a laser beam.
表面にLSI回路等が形成された半導体からなる検査対象試料(以下、「試料」という)について、断線等の欠陥箇所の特定を行う検査方法が開発されている。 2. Description of the Related Art An inspection method for identifying a defective portion such as disconnection has been developed for a sample to be inspected (hereinafter referred to as “sample”) made of a semiconductor having an LSI circuit or the like formed on the surface.
このような検査方法の中で、試料に電子ビーム等の荷電粒子ビーム及びレーザビームを照射し、この状態で試料検査を行う方法が検討されている。 Among such inspection methods, a method has been studied in which a sample is irradiated with a charged particle beam such as an electron beam and a laser beam, and the sample is inspected in this state.
例えば、特許文献1には、試料の配線層形成側から電子ビームを照射して、配線層を介して拡散層に電界を発生させ、試料の基板側から赤外波長域のレーザを走査又は照射し、レーザの反射強度や位相の変化を入射光との干渉によって測定検出し、この測定結果に従って試料の断線故障箇所を検出する方法が示されている。 For example, in Patent Document 1, an electron beam is irradiated from the wiring layer formation side of a sample, an electric field is generated in the diffusion layer through the wiring layer, and a laser in the infrared wavelength region is scanned or irradiated from the substrate side of the sample. In addition, there is shown a method in which a change in laser reflection intensity or phase is measured and detected by interference with incident light, and a breakage point of the sample is detected according to the measurement result.
また、特許文献2には、電子ビームとレーザを試料に照射することが可能な装置を用いて、電子ビームの試料上での走査面をレーザにより走査する点が示されている。
これらの検査方法では、レーザビーム光学検出系を介して試料情報を取得したり、電子ビームの照射により発生する二次電子を検出することにより試料情報を取得している。 In these inspection methods, sample information is acquired by acquiring sample information via a laser beam optical detection system or by detecting secondary electrons generated by irradiation with an electron beam.
上述のごとく、電子ビーム等の荷電粒子ビームとレーザビームとを試料に照射し、このときの試料情報を、レーザビーム光学検出系を介して取得したり、二次電子を検出することにより取得する試料の検査方法は開示されている。 As described above, the sample is irradiated with a charged particle beam such as an electron beam and a laser beam, and the sample information at this time is acquired through a laser beam optical detection system or acquired by detecting secondary electrons. A sample inspection method is disclosed.
しかしながら、荷電粒子ビームとレーザビームとを試料に照射したときの試料情報を、試料に接触させた導電性プローブを介して直接的に検出する試料の検査方法についての検討はされていなかった。 However, no examination has been made on a sample inspection method in which sample information when a sample is irradiated with a charged particle beam and a laser beam is directly detected via a conductive probe in contact with the sample.
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、試料に接触させた導電性プローブを介して、荷電粒子ビームとレーザビームとを試料に照射したときの試料情報を検出することのできる試料検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and detects sample information when a sample is irradiated with a charged particle beam and a laser beam through a conductive probe brought into contact with the sample. An object is to provide a sample inspection method that can be used.
本発明における第1の試料検査方法は、試料上の所定範囲を走査領域として荷電粒子ビームで走査すると同時に、当該走査領域をレーザビームにより走査し、試料に接触させた導電性プローブを介して両ビームの走査時における試料からの信号を検知し、これによる検知信号に基づいて検査画像を形成することを特徴とする。 The first sample inspection method according to the present invention scans with a charged particle beam using a predetermined range on the sample as a scanning region, and simultaneously scans the scanning region with a laser beam via both conductive probes brought into contact with the sample. A signal from the sample at the time of beam scanning is detected, and an inspection image is formed based on the detected signal.
また、本発明における第2の試料検査方法は、試料上の所定範囲を走査領域として荷電粒子ビームで走査すると同時に、当該走査領域における所定箇所をレーザビームによりスポット照射し、試料に接触させた導電性プローブを介して荷電粒子ビームの走査及びレーザビームの照射時における試料からの信号を検知し、これによる検知信号に基づいて検査画像を形成することを特徴とする。 In the second sample inspection method of the present invention, a predetermined range on the sample is scanned with a charged particle beam as a scanning region, and at the same time, a predetermined spot in the scanning region is spot-irradiated with a laser beam and the conductive material is brought into contact with the sample. A signal from a sample at the time of scanning of a charged particle beam and irradiation of a laser beam is detected through a probe, and an inspection image is formed based on the detection signal thereby.
そして、本発明における第3の試料検査方法は、試料上の所定範囲を走査領域としてレーザビームで走査すると同時に、当該走査領域における所定箇所を荷電粒子ビームによりスポット照射し、試料に接触させた導電性プローブを介してレーザビームの走査及び荷電粒子ビームの照射時における試料からの信号を検知し、これによる検知信号に基づいて検査画像を形成することを特徴とする。 In the third sample inspection method according to the present invention, a predetermined range on the sample is scanned with a laser beam, and at the same time, a predetermined portion in the scan region is spot-irradiated with a charged particle beam and the conductive material is brought into contact with the sample. A signal from the sample at the time of laser beam scanning and charged particle beam irradiation is detected through the probe, and an inspection image is formed based on the detected signal.
本発明においては、試料上での荷電粒子ビーム及びレーザビームの走査又は照射時における試料からの信号を、試料に接触させた導電性プローブを介して検知し、これによる検知信号に基づいて検査画像を形成する。 In the present invention, a signal from the sample at the time of scanning or irradiating the charged particle beam and laser beam on the sample is detected through a conductive probe brought into contact with the sample, and an inspection image is based on the detection signal obtained thereby. Form.
よって、両ビームの走査又は照射時における試料情報を試料に接触させた導電性プローブを介して直接的に検出することができ、当該走査又は照射時における更なる詳細な試料情報取得することができるるとともに、試料情報の位置特定が可能となる。 Therefore, sample information at the time of scanning or irradiation of both beams can be directly detected via the conductive probe brought into contact with the sample, and further detailed sample information at the time of scanning or irradiation can be acquired. In addition, the position of the sample information can be specified.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明を実施するために使用される検査装置を示す概略構成図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an inspection apparatus used for carrying out the present invention.
同図において、電子銃1からは、試料5に向けて電子ビーム(荷電粒子ビーム)11が放出される。電子銃1から放出された電子ビーム11は、集束レンズ2及び対物レンズ4により試料5上に集束された状態で照射される。
In the figure, an electron beam (charged particle beam) 11 is emitted from an electron gun 1 toward a
このとき、電子ビーム11は2つの走査コイル3a,3bにより偏向され、これにより電子ビーム11は試料5上の所定範囲を走査領域として走査する。走査コイル3a,3bには、走査回路14から走査信号が供給され、これに基づいて走査コイル3a,3bは駆動し、電子ビーム11が偏向される。
At this time, the
電子ビーム11が走査された試料5の走査領域からは、二次電子等の被検出電子(図示せず)が発生する。この被検出電子は、電子検出器9により検出される。
From the scanning area of the
電子検出器9は、被検出電子の検出に応じて検出信号を出力する。この検出信号は増幅器15により増幅され、A/D変換された後、コンピュータ17に送られる。また、コンピュータ17には、走査回路14から走査信号が供給される。
The
コンピュータ17は、画像表示部17aを備えている。そして、コンピュータ17は、当該検出信号及び走査信号に基づいて走査像を形成し、この走査像を画像表示部17aにより表示することができる。
The
ここで、試料5は、ステージ6に載置されている。また、ステージ6上にはマニピュレータ7が配置されており、このマニピュレータ7には複数(本実施の形態では2個)の導電性プローブ(以下、「プローブ」という)8が備えられている。
Here, the
上述した電子銃1、集束レンズ2、走査コイル3a,3b、及び対物レンズ4は、電子光学鏡筒18内に配置されている。また、試料5、ステージ6、マニピュレータ7、電子検出器9は、電子光学鏡筒18の下流側に位置する試料室19内に配置されている。
The electron gun 1, the focusing
この試料室19の下方には、レーザ顕微鏡13が設けられている。レーザ顕微鏡13は、下方から試料7にレーザビーム12を照射するためのものである。このレーザ顕微鏡13からのレーザビーム12の光軸と、電子ビーム11の光軸とは一致している。
A
ここで、試料室19の底面19aにおいて、試料7の下面に対向する部分には開口(図示せず)が形成されており、当該開口は試料室19の外面に配置された石英ガラス板10により塞がれている。また、ステージ6において、試料7の下面に対応する部分には、試料7の外形よりも小さく形成された開口部6aが設けられている。
Here, an opening (not shown) is formed in the bottom surface 19 a of the
これにより、レーザ顕微鏡13から放出されたレーザビーム12は、石英ガラス板10、試料室19の底面19aに形成された開口、及びステージ6に形成された開口部6aを介して試料7を照射する。ここで、レーザビーム12を試料5上で走査する際には、レーザ顕微鏡13に走査回路14から走査信号が供給される。
As a result, the
この結果、試料5の上面(試料上)を境として、一方の側(上方)から電子ビーム11を試料5に走査又は照射するとともに、他方の側(下方)からレーザビーム12を走査又は照射することができる。
As a result, the
レーザビーム12が照射された試料7から発生する反射光(図示せず)は、レーザ顕微鏡13により検出される。これによる検出信号はコンピュータ17に送られ、当該検出信号及び走査信号に基づく走査像が形成される。
Reflected light (not shown) generated from the
マニピュレータ7が備えられたプローブ8の先端は、試料5上の任意の位置に接触される。これにより、試料5を流れる電流等の試料情報を直接的に検知することができる。
The tip of the
プローブ7を介して検知された電流値等の検知信号は、増幅器15により増幅され、A/D変換された後にコンピュータ17に送られる。コンピュータ17は、当該検知信号及び走査信号に基づいて検査画像を形成し、この検査画像を画像表示部17aにより表示することができる。
A detection signal such as a current value detected via the
以上が、本発明を実施するための検査装置の構成である。以下、本発明に基づく試料検査方法について説明する。 The above is the configuration of the inspection apparatus for carrying out the present invention. The sample inspection method according to the present invention will be described below.
試料5上の所定範囲を走査領域として電子ビーム11で走査すると同時に、当該走査領域をレーザビーム12により走査する。このとき、試料5上の所定位置には、プローブ8の先端が接触している。
A predetermined range on the
そして、電子ビーム11及びレーザビーム12の走査時における試料5からの信号を、試料情報としてプローブ8を介して検知する。このときに検知される信号(検知信号)は、電子ビーム11の走査によって試料5を流れる吸収電流等が該当する。
And the signal from the
当該検知による検知信号は、増幅器16を介してコンピュータ17に送られる。コンピュータ17は、当該検知信号及び走査回路14からの走査信号に基づいて検査画像を形成し、当該検査画像を画像表示部17aに表示する。
A detection signal by the detection is sent to the
ここで、電子ビーム11の走査とレーザビーム12の走査とを、図2に示すごとく、同期させておく。これにより、両ビーム11,12の走査時においては、両ビーム11,12は、試料5上の走査領域において、同一の位置(同一箇所)を同時に照射することとなる。
Here, the scanning of the
このようにすることによって、試料5上において電子ビーム11が照射される箇所をレーザビーム12により常に局所的に加熱させることができ、このときの試料情報をプローブ8を介して直接的に検知することができる。
By doing in this way, the part irradiated with the
このとき、レーザビーム12の波長を1200nm以上とすることにより、試料7はレーザビーム12による加熱のみの影響を受けることとなる。また、レーザビーム12の波長を1200nm未満とすることにより、試料5上でレーザビーム12が照射された箇所にオービック電流を発生させ、当該オービック電流を含めて検知することもできる。
At this time, by setting the wavelength of the
ここで、試料5上での同一箇所について、レーザビーム12が照射された直後の電子ビーム11の照射による試料情報を検知したい場合には、図3に示すごとく、電子ビーム11の走査タイミングとレーザビーム12の走査タイミングをずらして、ビーム11,12を走査するようにしても良い。
Here, when it is desired to detect sample information by irradiation of the
この場合には、試料5上での走査領域内でビーム11,12が到達する同一の箇所について、電子ビーム11の走査により電子ビーム11が到達する(電子ビーム11が照射される)タイミングと、レーザビーム12の走査によりレーザビーム12が到達する(レーザビーム12が照射される)タイミングとの間に時間差が発生することとなる。
In this case, the timing at which the
なお、上記の各例において、被検出電子の検出による検出信号に基づいて形成された上記走査像を当該検査画像に重ね合わせてコンピュータ17が合成画像を形成し、この合成画像を画像表示部17aに表示するようにしても良い。
In each of the above examples, the
試料5上の所定範囲を走査領域として電子ビーム11で走査すると同時に、当該走査領域における所定箇所(半導体素子のPN接合部)をレーザビーム12によりスポット照射する。このスポット照射は、当該箇所に固定してビームを照射することをいう。このとき、試料5上の所定位置には、プローブ8の先端が接触している。
A predetermined range on the
そして、電子ビーム11の走査及びレーザビーム12の照射時における試料5からの信号を、試料情報としてプローブ8を介して検知する。このときに検知される信号(検知信号)は、電子ビーム11の走査により試料5に生じる吸収電流、及びレーザビーム12の照射により試料5の半導体素子のPN接合部において生じる励起電流が該当する。
A signal from the
当該検知による検知信号は、増幅器16を介してコンピュータ17に送られる。コンピュータ17は、当該検知信号及び電子ビーム11の走査信号に基づいて検査画像を形成し、当該検査画像を画像表示部17aに表示する。
A detection signal by the detection is sent to the
これにより、試料5における半導体素子のPN接合部にレーザビーム12をスポット照射したときに生じる励起電流と電子ビーム11の試料5上での走査により生じる吸収電流を含む試料情報を、プローブ8を介して直接的に検知することができる。
As a result, sample information including the excitation current generated when the
試料5上の所定範囲を走査領域としてレーザビーム12で走査すると同時に、当該走査領域における所定箇所(配線部)を電子ビーム11でスポット照射する。このとき、試料5上の所定位置には、プローブ8の先端が接触している。
A predetermined range on the
そして、レーザビーム12の走査及び電子ビーム11の照射時における試料5からの信号を、試料情報としてプローブ8を介して検知する。このとき検知される信号(検知信号)は、電子ビーム11を電流源として配線部を流れる電流が該当する。
Then, a signal from the
当該検知による信号は、増幅器16を介してコンピュータ17に送られる。コンピュータ17は、当該検知信号及びレーザビーム12の走査信号に基づいて検査画像を形成し、当該検査画像を画像表示部17aに表示する。
A signal by the detection is sent to the
これにより、当該配線部に流れる電流を含む試料情報をプローブ8を介して直接的に検知することができる。そして、この配線部に断線や異常抵抗があるか否かを検査することができる。
Thereby, the sample information including the current flowing through the wiring portion can be directly detected via the
なお、上記検査装置(図1参照)は、試料室の下方にレーザ顕微鏡を設けた例であったが、試料室の上方にレーザ顕微鏡を設けるようにしてもよい。 The inspection apparatus (see FIG. 1) is an example in which a laser microscope is provided below the sample chamber, but a laser microscope may be provided above the sample chamber.
この場合には、試料室の上に配置された電子光学鏡筒の側面の一部に、石英ガラスからなる窓部を設ける。ここで、当該窓部の周囲は気密性を有する。さらに、電子光学鏡筒内部に、この窓部と同じ高さに位置する反射鏡を配置する。この反射鏡は、電子ビームが通過するための開口を備える。 In this case, a window portion made of quartz glass is provided on a part of the side surface of the electron optical column arranged on the sample chamber. Here, the periphery of the window portion is airtight. Furthermore, a reflecting mirror located at the same height as the window is disposed inside the electron optical column. This reflecting mirror has an opening through which an electron beam passes.
そして、電子光学鏡筒の窓部の外側に配置されたレーザ顕微鏡により、窓部及び反射鏡を介してレーザビームを試料に走査又は照射する。このとき、電子光学鏡筒内において、レーザビームの光軸と電子ビームの光軸とは一致している。レーザビームの走査又は照射により試料から発生する反射光は、反射鏡及び窓部を介してレーザ顕微鏡に到達して検出される。 Then, a laser beam is scanned or irradiated onto the sample through the window and the reflecting mirror by a laser microscope disposed outside the window of the electron optical column. At this time, the optical axis of the laser beam coincides with the optical axis of the electron beam in the electron optical column. Reflected light generated from the sample by scanning or irradiation with the laser beam reaches the laser microscope through the reflecting mirror and the window and is detected.
この例においては、試料の上面に対して同一の側(上方)から、電子ビーム及びレーザビームを試料に走査又は照射することとなる。 In this example, the sample is scanned or irradiated with the electron beam and the laser beam from the same side (above) with respect to the upper surface of the sample.
また、上記各実施例においては、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いた例としたが、電子ビームの代わりにイオンビームを用いるようにしても良い。 In each of the above embodiments, an electron beam is used as the charged particle beam. However, an ion beam may be used instead of the electron beam.
このように、本発明においては、試料上での荷電粒子ビーム及びレーザビームの走査又は照射時における試料からの信号を、試料に接触させた導電性プローブを介して検知し、これによる検知信号に基づいて検査画像を形成する。 As described above, in the present invention, the signal from the sample during scanning or irradiation of the charged particle beam and laser beam on the sample is detected through the conductive probe brought into contact with the sample, and the detection signal by this is detected. Based on this, an inspection image is formed.
よって、両ビームの走査又は照射時における試料情報を試料に接触させた導電性プローブを介して直接的に検出することができ、当該走査又は照射時における更なる詳細な試料情報取得することができるとともに、試料情報の位置特定が可能となる。 Therefore, sample information at the time of scanning or irradiation of both beams can be directly detected via the conductive probe brought into contact with the sample, and further detailed sample information at the time of scanning or irradiation can be acquired. At the same time, the position of the sample information can be specified.
1…電子銃、2…集束レンズ、3a,3b…走査コイル、4…対物レンズ、5…試料、6…ステージ、7…マニピュレータ、8…プローブ(導電性プローブ)、9…電子検出器、10…石英ガラス板、11…電子ビーム(荷電粒子ビーム)、12…レーザビーム、13…レーザ顕微鏡、14…走査回路、15…増幅器、16…増幅器、17…コンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron gun, 2 ... Focusing lens, 3a, 3b ... Scanning coil, 4 ... Objective lens, 5 ... Sample, 6 ... Stage, 7 ... Manipulator, 8 ... Probe (conductive probe), 9 ... Electron detector, 10 ... quartz glass plate, 11 ... electron beam (charged particle beam), 12 ... laser beam, 13 ... laser microscope, 14 ... scanning circuit, 15 ... amplifier, 16 ... amplifier, 17 ... computer
Claims (8)
8. The sample inspection method according to claim 1, wherein the charged particle beam is scanned or irradiated from one side with the sample as a boundary, and the laser beam is scanned or irradiated from the other side.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101102 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110329 |