JP2011169615A - Quasi-electrostatic field analyzer and quasi-electrostatic field analysis method - Google Patents

Quasi-electrostatic field analyzer and quasi-electrostatic field analysis method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a quasi-electrostatic field analyzer and analysis method, which detects the condition of a micro-fine place with high accuracy and can be applied to the analysis of defects generated in a semiconductor device. <P>SOLUTION: An object to be inspected 10 is irradiated with a light via a near-field probe 15 having a hole with a size smaller than the wavelength of a laser light. A quasi-electrostatic field detection probe 16 is disposed near the surface of the object to be inspected 10 and detects the quasi-electrostatic field generated by the light irradiation. A control part 20 outputs the position information corresponding to the light irradiation position of the object to be inspected 10 to an image processing part 19. The image processing part 19 performs signal processing by associating the quasi-electrostatic field intensity detected by the quasi-electrostatic field detection probe 16 to the position information inputted from the control part 20, and generates the image of the surface condition of the object to be inspected 10 along with the movement of a stage 11. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、近接場光を用いて検査対象(試料)の状態を解析する準静電界解析装置及び準静電界解析方法に関する。   The present invention relates to a quasi-electrostatic field analysis apparatus and a quasi-electrostatic field analysis method for analyzing the state of a test object (sample) using near-field light.

近年、LSI等の半導体デバイスは、より一層の微細化及び高集積化が促進されており、それにともなって半導体デバイスの内部に発生する欠陥のサイズも極めて小さくなっている。半導体デバイス内部の欠陥は、それにより発生する異常電流又は異常電圧などにより検出することができる。しかし、近年の半導体デバイスでは、欠陥により生じる異常電流又は異常電圧が極めて小さく、故障部位を高精度に検出して故障原因を解析することが難しくなってきている。   In recent years, further miniaturization and higher integration of semiconductor devices such as LSIs have been promoted, and accordingly, the size of defects generated inside the semiconductor devices has become extremely small. A defect inside the semiconductor device can be detected by an abnormal current or an abnormal voltage generated thereby. However, in recent semiconductor devices, an abnormal current or an abnormal voltage caused by a defect is extremely small, and it has become difficult to detect a failure site with high accuracy and analyze the cause of the failure.

半導体デバイスの欠陥検査方法として、オバーク法(OBIRCH:Optical Beam Induced Resistance CHange)及びオービック法(OBIC:Optical Beam Induced Current)が知られている。これらの方法では、いずれも半導体デバイスに電源を接続した状態でレーザ光を照射する。オバーク法では、レーザ照射により発生した熱による電流、電圧又は抵抗の変化を検出する。また、オービック法では、レーザ照射により生成された電子やホールを検出する。   As a defect inspection method of a semiconductor device, an Obark method (OBIRCH: Optical Beam Induced Resistance CHange) and an Obic method (OBIC: Optical Beam Induced Current) are known. In any of these methods, laser light is irradiated with a power supply connected to the semiconductor device. In the Obark method, a change in current, voltage, or resistance due to heat generated by laser irradiation is detected. In the Obic method, electrons and holes generated by laser irradiation are detected.

その他の方法として、微小な孔(アパーチャ)を有する近接場プローブを備えた光ファイバを使用し、近接場プローブの孔からしみ出す近接場光を使用して、半導体デバイスの端子間の電流又は電圧の変化から配線の欠陥検査を行う検査方法も提案されている。   As another method, an optical fiber including a near-field probe having a minute hole (aperture) is used, and a near-field light that oozes out from a hole of the near-field probe is used. There has also been proposed an inspection method for inspecting wiring defects based on the change of the wiring.

しかし、上述した方法は、いずれも金属配線の形成が完了した後の半導体デバイスにしか適用できない。これに対し、配線形成途中の半導体デバイスの状態の解析が可能なレーザスクイッド(Laser SQUID)法やテラヘルツ法などの解析法が提案されている。レーザスクイッド法では、励起レーザ照射による光起電流によって金属配線を含む閉ループを形成し、その閉ループで生じる磁場を検出する。テラヘルツ法では、パルス状のレーザ光を半導体デバイスに照射し、それにより生じる電磁波を検出する。   However, any of the above-described methods can be applied only to the semiconductor device after the formation of the metal wiring is completed. On the other hand, analysis methods such as a laser squid method and a terahertz method that can analyze the state of a semiconductor device during wiring formation have been proposed. In the laser squid method, a closed loop including a metal wiring is formed by a photocurrent generated by excitation laser irradiation, and a magnetic field generated in the closed loop is detected. In the terahertz method, a semiconductor device is irradiated with pulsed laser light, and electromagnetic waves generated thereby are detected.

しかし、レーザスクイッド法及びテラヘルツ法のいずれも、磁場や電磁波を検出するために金属配線を形成する必要がある。そこで、半導体デバイスにレーザ光を照射した際に発生する準静電界を検出することにより、金属配線がなくても半導体デバイスの状態解析が可能な方法(以下、「準静電界検出法」という)が提案されている。   However, in both the laser squid method and the terahertz method, it is necessary to form a metal wiring in order to detect a magnetic field and an electromagnetic wave. Therefore, a method capable of analyzing the state of a semiconductor device without metal wiring by detecting a quasi-electrostatic field generated when the semiconductor device is irradiated with laser light (hereinafter referred to as “quasi-electrostatic field detection method”). Has been proposed.

特開2000−97839号公報JP 2000-97839 A 特開平9−257882号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-257882

伊藤、他1名、“微小静電界検出プローブによる故障解析手法”、第29回LSIテスティングシンポジウム(LSITS2009),H21.11.11-13、LSIテスティング学会予稿集Ito et al., “Failure analysis method using micro electrostatic field detection probe”, 29th LSI Testing Symposium (LSITS2009), H21.11.11-13, Proceedings of LSI Testing Society

しかしながら、上述の準静電界検出法では、レーザ光の波長限界(光回析)により空間分解能が決定される。例えば波長が1340nmの近赤外レーザを用いた場合の空間分解能は0.7μm程度であり、波長が200nmの紫外光を用いた場合でも空間分解能は0.1μm程度である。近年の半導体デバイスに含まれる素子のサイズは極めて小さいため、上述した方法では欠陥を検出することは可能であるものの、欠陥箇所を詳細に特定することは難しい。   However, in the quasi-electrostatic field detection method described above, the spatial resolution is determined by the wavelength limit (light diffraction) of the laser light. For example, the spatial resolution is about 0.7 μm when a near-infrared laser having a wavelength of 1340 nm is used, and the spatial resolution is about 0.1 μm even when ultraviolet light having a wavelength of 200 nm is used. Since the size of elements included in recent semiconductor devices is extremely small, it is possible to detect a defect by the above-described method, but it is difficult to specify the defect location in detail.

以上から、微細な場所の状態を高精度で検出することができ、半導体デバイスに生じる欠陥の解析に適用可能な準静電界解析装置及び準静電界解析方法を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a quasi-electrostatic field analysis apparatus and a quasi-electrostatic field analysis method that can detect the state of a minute place with high accuracy and can be applied to analysis of defects generated in a semiconductor device.

一観点によれば、光源と、前記光源から出射される光の波長よりも小さいサイズの孔が設けられ、前記孔を介して前記光源から出射された光を検査対象に照射する近接場プローブと、前記検査対象と容量結合して前記検査対象に発生する準静電界を検出する準静電界検出プローブと、前記検査対象が載置されるステージと、前記ステージを前記近接場プローブに対し相対的に移動させる駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、前記制御部から前記検査対象の位置情報を入力し、該位置情報を前記準静電界検出プローブの出力に対応付けて信号処理する信号処理部とを有する準静電界解析装置が提供される。   According to one aspect, a near-field probe provided with a light source and a hole having a size smaller than the wavelength of the light emitted from the light source, and irradiating the inspection object with the light emitted from the light source through the hole; , A quasi-electrostatic field detection probe for detecting a quasi-electrostatic field generated in the inspection object by capacitive coupling with the inspection object, a stage on which the inspection object is mounted, and the stage relative to the near-field probe And a control unit that controls the drive unit, and position information of the inspection target is input from the control unit, and the position information is associated with an output of the quasi-electrostatic field detection probe and processed. A quasi-electrostatic field analysis device having a signal processing unit is provided.

上記一観点によれば、近接場プローブに設けられた光源から出射される光の波長よりも小さいサイズの孔を介して検査対象に光を照射する。これにより、検査対象に準静電界が発生する。準静電界は、検査対象の表面に沿って広く分布する性質がある。このため、準静電界検出プローブを近接場プローブから離れた位置に配置しても、準静電界を検出することができる。また、準静電界の強度は、検査対象の表面状態に依存する。   According to the above aspect, light is irradiated to the inspection target through a hole having a size smaller than the wavelength of the light emitted from the light source provided in the near-field probe. Thereby, a quasi-electrostatic field is generated in the inspection object. The quasi-electrostatic field has a property of being widely distributed along the surface to be inspected. For this reason, even if the quasi-electrostatic field detection probe is arranged at a position away from the near-field probe, the quasi-electrostatic field can be detected. The strength of the quasi-electrostatic field depends on the surface state of the inspection object.

近接場プローブを検査対象に対し相対的に移動させながら準静電界検出プローブの出力を検査対象の光照射位置に対応させて信号処理すると、検査対象の表面状態に応じた画像を得ることができる。この画像に基づいて、検査対象の状態を解析することができる。   If the output of the quasi-electrostatic field detection probe is made to correspond to the light irradiation position of the inspection object while moving the near-field probe relative to the inspection object, an image corresponding to the surface state of the inspection object can be obtained. . Based on this image, the state of the inspection object can be analyzed.

図1は、第1の実施形態に係る準静電界解析装置の概要を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a quasi-electrostatic field analysis apparatus according to the first embodiment. 図2(a)は半導体デバイスのpn接合部にレーザ光を照射したときに発生するキャリアによって作られる電界を示す模式図、図2(b)はレーザ照射により発生した電子と正孔とからなる電子双極子を示す模式図である。FIG. 2A is a schematic diagram showing an electric field created by carriers generated when a pn junction of a semiconductor device is irradiated with laser light, and FIG. 2B is composed of electrons and holes generated by laser irradiation. It is a schematic diagram which shows an electronic dipole. 図3は、検査対象の表面近傍に分布する準静電界を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a quasi-electrostatic field distributed near the surface of the inspection object. 図4は、準静電界、誘導電界及び放射電界の各強度と電界発生源からの距離(検査対象から離れる方向の距離)との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the strengths of the quasi-electrostatic field, the induced electric field, and the radiated electric field and the distance from the electric field generation source (the distance in the direction away from the inspection object). 図5は、準静電界検出プローブの一例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a quasi-electrostatic field detection probe. 図6は、準静電界検出プローブの他の例を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing another example of the quasi-electrostatic field detection probe. 図7は、近接場プローブの位置と準静電界検出プローブで検出される準静電界の強度との対応を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the correspondence between the position of the near-field probe and the strength of the quasi-electrostatic field detected by the quasi-electrostatic field detection probe. 図8は、近接場プローブ及び準静電界検出プローブの配置の一例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of the arrangement of the near-field probe and the quasi-electrostatic field detection probe. 図9は、実施形態の準静電界解析装置により得られる半導体デバイスの画像を模式的に示す図である。FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an image of a semiconductor device obtained by the quasi-electrostatic field analysis apparatus of the embodiment. 図10は、第2の実施形態に係る準静電界解析装置の概要を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing an outline of a quasi-electrostatic field analysis apparatus according to the second embodiment.

以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る準静電界解析装置の概要を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a quasi-electrostatic field analysis apparatus according to the first embodiment.

本実施形態に係る準静電界解析装置は、ステージ11と、ステージ駆動部12と、レーザ光源13と、近接場プローブ15を備えた光ファイバ14と、準静電界検出プローブ16と、アンプ18と、画像処理部19と、制御部20と、表示装置21とを有している。   The quasi-electrostatic field analysis apparatus according to the present embodiment includes a stage 11, a stage drive unit 12, a laser light source 13, an optical fiber 14 including a near-field probe 15, a quasi-electrostatic field detection probe 16, and an amplifier 18. The image processing unit 19, the control unit 20, and the display device 21 are included.

検査対象の半導体デバイス(LSIチップ)10は、ステージ11の上に載置される。このステージ11は、制御部20により制御されるステージ駆動部12により駆動されて、水平2軸方向(X軸方向及びY軸方向)に移動する。制御部20は、ステージ駆動部12によるステージ11の移動にともない、ステージ11のX軸方向及びY軸方向の位置を示す位置データを画像処理部19に伝達する。   A semiconductor device (LSI chip) 10 to be inspected is placed on a stage 11. The stage 11 is driven by a stage drive unit 12 controlled by the control unit 20 and moves in the horizontal biaxial direction (X-axis direction and Y-axis direction). The control unit 20 transmits position data indicating the position of the stage 11 in the X-axis direction and the Y-axis direction to the image processing unit 19 as the stage 11 is moved by the stage driving unit 12.

レーザ光源13は、制御部20からの信号に基づいて駆動制御される。レーザ光源13は光ファイバ14と光学的に接続されており、レーザ光源13から出射されたレーザ光は光ファイバ14内をその長さ方向に伝搬する。この光ファイバ14の先端部には近接場プローブ15が設けられており、近接場プローブ15の先端にはレーザ光の波長よりも小さい径の孔(アパーチャ)が設けられている。この近接場プローブ15を介して半導体デバイス10に近接場光を照射すると、半導体デバイス10に準静電界が発生する。準静電界については後述する。   The laser light source 13 is driven and controlled based on a signal from the control unit 20. The laser light source 13 is optically connected to the optical fiber 14, and the laser light emitted from the laser light source 13 propagates in the optical fiber 14 in the length direction. A near-field probe 15 is provided at the tip of the optical fiber 14, and a hole (aperture) having a diameter smaller than the wavelength of the laser light is provided at the tip of the near-field probe 15. When the semiconductor device 10 is irradiated with near-field light through the near-field probe 15, a quasi-electrostatic field is generated in the semiconductor device 10. The quasi-electrostatic field will be described later.

本実施形態において、レーザ光源13から出射される光の波長は320nm〜1340nmの範囲内であるとする。また、近接場プローブ15の先端に設けられた孔のサイズ(直径)は100nm以下とする。   In the present embodiment, it is assumed that the wavelength of light emitted from the laser light source 13 is in the range of 320 nm to 1340 nm. The size (diameter) of the hole provided at the tip of the near-field probe 15 is 100 nm or less.

準静電界検出プローブ16は、検出電極16aを有している。この検出電極16aは半導体デバイス10の近傍に配置されて半導体デバイス10と容量結合し、半導体デバイス10に発生した準静電界を検出する。   The quasi-electrostatic field detection probe 16 has a detection electrode 16a. The detection electrode 16 a is disposed in the vicinity of the semiconductor device 10 and capacitively coupled to the semiconductor device 10 to detect a quasi-electrostatic field generated in the semiconductor device 10.

準静電界検出プローブ16には、バイアス電源17からバイアス電圧が供給される。また、準静電界検出プローブ16の出力はアンプ18により増幅され、画像処理部(信号処理部)19に伝達される。画像処理部19は、準静電界検出プローブ16で検出された準静電界の強度と、制御部20から伝達されたステージ11の位置データとに基づいて、半導体デバイス10の表面画像を生成し、その画像データを表示装置21に伝達する。   A bias voltage is supplied from the bias power supply 17 to the quasi-electrostatic field detection probe 16. The output of the quasi-electrostatic field detection probe 16 is amplified by the amplifier 18 and transmitted to the image processing unit (signal processing unit) 19. The image processing unit 19 generates a surface image of the semiconductor device 10 based on the intensity of the quasi-electrostatic field detected by the quasi-electrostatic field detection probe 16 and the position data of the stage 11 transmitted from the control unit 20, The image data is transmitted to the display device 21.

表示装置21はCRT(cathode ray tube)又はLCD(liquid crystal display)等の画像表示が可能な表示素子を備え、画像処理部19から伝達された画像データに基づく画像を表示する。   The display device 21 includes a display element capable of displaying an image, such as a cathode ray tube (CRT) or a liquid crystal display (LCD), and displays an image based on the image data transmitted from the image processing unit 19.

以下、準静電界について説明する。   Hereinafter, the quasi-electrostatic field will be described.

本実施形態では、近接場プローブ15を介して検査対象(半導体デバイス10)に近接場光を照射する。これにより、検査対象の極めて狭い範囲がレーザ光による熱又は光エネルギーにより励起され、正及び負のキャリア(電子双極子)が発生する。   In the present embodiment, the inspection object (semiconductor device 10) is irradiated with near-field light via the near-field probe 15. As a result, a very narrow range to be inspected is excited by heat or light energy from the laser beam, and positive and negative carriers (electron dipoles) are generated.

図2(a)は、半導体デバイスのpn接合部にレーザ光を照射したときに発生するキャリアによって作られる電界を示す模式図である。また、図2(b)は、レーザ照射により発生した電子eと正孔hとからなる電子双極子(ダイポールアンテナ)を示す模式図である。ここでは、電子e及び正孔hの電荷はいずれもQとする。また、図2(b)において、dは電気双極子の電子eと正孔hとの間の距離を示し、Pは任意の点を示し、rは電気双極子の中心点Oと点Pとの間の距離を示し、θは電気双極子の中心点Oと点Pとを結ぶ直線とZ軸とのなす角度を示している。   FIG. 2A is a schematic diagram showing an electric field created by carriers generated when a pn junction of a semiconductor device is irradiated with laser light. FIG. 2B is a schematic diagram showing an electron dipole (dipole antenna) composed of electrons e and holes h generated by laser irradiation. Here, the charge of the electron e and the hole h is Q. In FIG. 2B, d indicates the distance between the electron e and the hole h of the electric dipole, P indicates an arbitrary point, r indicates the center point O and the point P of the electric dipole, .Theta. Represents the angle between the Z axis and the straight line connecting the center point O and the point P of the electric dipole.

マクスウェルの方程式により電気双極子と点Pとの間の電位を求め、距離rで微分して点Pのθ方向の電界Eθを求めると、下記(1)式が導き出される。   When the electric potential between the electric dipole and the point P is obtained by Maxwell's equation and differentiated by the distance r to obtain the electric field Eθ in the θ direction at the point P, the following equation (1) is derived.

Figure 2011169615
Figure 2011169615

ここで、βは波数(周波数:β=2π/λ)を示し、εは誘電率、jは定数である。   Here, β represents a wave number (frequency: β = 2π / λ), ε is a dielectric constant, and j is a constant.

電界Eθは、準静電界、誘導電界及び放射電界の3つの成分に分割することができる。(1)式の{}括弧内の第1項が準静電界成分、第2項が誘導電界成分、第3項が放射電界成分である。放射電界の強度は距離rに反比例(1/r)し、比較的遠方まで届く。無線通信に使用される電波はこの成分を利用している。   The electric field Eθ can be divided into three components: a quasi-electrostatic field, an induction field, and a radiation field. In the expression (1), the first term in the parentheses {} is a quasi-electrostatic field component, the second term is an induction field component, and the third term is a radiation field component. The intensity of the radiated electric field is inversely proportional (1 / r) to the distance r and reaches a relatively long distance. Radio waves used for wireless communication use this component.

誘導電界の強度は距離rの2乗に反比例(1/r2)するので、放射電界ほど遠方までは届かない。誘導電界は、主に低周波回路素子の周りに発生する電界として知られている。 Since the strength of the induced electric field is inversely proportional to the square of the distance r (1 / r 2 ), it does not reach as far as the radiation electric field. An induced electric field is known as an electric field generated mainly around a low-frequency circuit element.

準静電界の強度は距離rの3乗に反比例(1/r3)し、誘導電界よりも更に到達距離が短い。しかし、波長に比べて距離rが十分短い場合は、準静電界の強度が放射電界及び誘導電界よりも強くなる。 The strength of the quasi-electrostatic field is inversely proportional to the cube of the distance r (1 / r 3 ), and the reach distance is shorter than the induction electric field. However, when the distance r is sufficiently shorter than the wavelength, the strength of the quasi-electrostatic field is stronger than the radiation field and the induction field.

放射電界や誘導電界は、pn接合部に接続される配線の長さやループ電流回路に応じた指向性を有する。従って、指向性の範囲内であれば、検査対象(半導体デバイス)から離れた位置に検出センサを配置しても、これらの電界を検出することができる。一方、準静電界は遠方に届くことはないが、図3に模式的に示すように、検査対象31の表面(表側の面だけでなく裏側の面も含む)近傍に広く分布する性質がある。このため、検査対象31の表面近傍であれば、電界発生源から離れた場所に検出センサを配置しても、準静電界を検出することが可能である。   The radiated electric field and the induced electric field have directivity according to the length of the wiring connected to the pn junction and the loop current circuit. Accordingly, within the directivity range, these electric fields can be detected even if the detection sensor is arranged at a position away from the inspection target (semiconductor device). On the other hand, although the quasi-electrostatic field does not reach far away, as schematically shown in FIG. 3, the quasi-electrostatic field is widely distributed in the vicinity of the surface of the inspection object 31 (including not only the front surface but also the back surface). . For this reason, if it is in the vicinity of the surface of the inspection object 31, it is possible to detect the quasi-electrostatic field even if the detection sensor is arranged at a location away from the electric field generation source.

図4は、横軸に距離rをとり、縦軸に電界強度(相対値)をとって、準静電界、誘導電界及び放射電界の各強度と電界発生源からの距離(検査対象から離れる方向の距離)との関係を示したものである。   In FIG. 4, the horizontal axis is the distance r, and the vertical axis is the electric field strength (relative value). This shows the relationship with the distance.

この図4に示すように、準静電界の強度は、検査対象から離れると急激に減少する。準静電界、誘導電界及び放射電界の強度が一致する点の電子双極子(中心点O)からの距離rは、約0.16λである。電界の周波数が3GHz(ギガヘルツ)の場合、距離rは約16mmであり、それよりも近い範囲内では準静電界が支配的となる。   As shown in FIG. 4, the intensity of the quasi-electrostatic field rapidly decreases as the distance from the inspection object increases. The distance r from the electron dipole (center point O) at the point where the strengths of the quasi-electrostatic field, the induction field, and the radiation field coincide with each other is about 0.16λ. When the frequency of the electric field is 3 GHz (gigahertz), the distance r is about 16 mm, and the quasi-electrostatic field is dominant in a range closer to it.

なお、レーザ光の照射により発生する電界は、主に近赤外線レーザ光の照射熱によるゼーベック効果(熱起電力)やシリコン基板のバンドギャップよりも高いエネルギーを有するレーザ光を照射した際に生じる電子・正孔対による光起電流によるものである。また、PZT等の強誘電体材料に近赤外線レーザを照射した場合には、発熱に起因する焦電電流による電界が発生する。レーザ光の半導体装置回路の回路パターンからの反射や吸収の違いによって、電界強度に変化が生じる。   The electric field generated by the laser beam irradiation is mainly an electron generated when a laser beam having an energy higher than the Seebeck effect (thermoelectromotive force) due to the irradiation heat of the near infrared laser beam or the band gap of the silicon substrate is irradiated. -It is due to the photocurrent caused by the hole pair. In addition, when a near-infrared laser is irradiated on a ferroelectric material such as PZT, an electric field is generated due to a pyroelectric current caused by heat generation. Changes in the electric field strength occur due to differences in reflection and absorption of the laser light from the circuit pattern of the semiconductor device circuit.

図5は、準静電界検出プローブ16の一例を示す模式図である。準静電界検出プローブ16として、例えば電界効果トランジスタ(以下、「FET」という)やブリッジ回路を用いることができる。本実施形態では、準静電界検出プローブ16としてFET32を使用した例を示している。このFET32のゲートGに検出電極16aが接続される。FET32のゲート自体を検出電極16aとしてもよい。   FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the quasi-electrostatic field detection probe 16. As the quasi-electrostatic field detection probe 16, for example, a field effect transistor (hereinafter referred to as "FET") or a bridge circuit can be used. In the present embodiment, an example in which an FET 32 is used as the quasi-electrostatic field detection probe 16 is shown. The detection electrode 16 a is connected to the gate G of the FET 32. The gate itself of the FET 32 may be used as the detection electrode 16a.

FET32のソースS及びドレインDはアンプ18に接続されるが、本実施形態ではドレインDとアンプ18との間にバイアス電源17を接続している。このバイアス電源17は、10mV〜5Vのバイアス電圧をFET32に供給する。   The source S and drain D of the FET 32 are connected to the amplifier 18. In this embodiment, a bias power source 17 is connected between the drain D and the amplifier 18. This bias power supply 17 supplies a bias voltage of 10 mV to 5 V to the FET 32.

この準静電界検出プローブ16では、検出電極16aが検査対象31と容量結合して準静電界を検出し、それによってFET32のゲート電圧が変化して準静電界の強度に応じた電流がソースSとドレインDとの間に流れる。この電流をアンプ18で増幅(信号処理)し、画像処理部19により輝度信号に変換して画像を生成する。良好なS/N(信号/ノイズ)比を得るために、準静電界検出プローブ16として、キャリア移動度が高く且つ入力容量が低い(例えば2.0pF以下)FETを使用することが好ましい。   In this quasi-electrostatic field detection probe 16, the detection electrode 16 a is capacitively coupled to the inspection object 31 to detect the quasi-electrostatic field, whereby the gate voltage of the FET 32 changes and a current corresponding to the strength of the quasi-electrostatic field is generated in the source S. And between the drain D. This current is amplified (signal processing) by the amplifier 18 and converted into a luminance signal by the image processing unit 19 to generate an image. In order to obtain a good S / N (signal / noise) ratio, it is preferable to use an FET having a high carrier mobility and a low input capacitance (for example, 2.0 pF or less) as the quasi-electrostatic field detection probe 16.

検出電極16aは、検査対象に応じて使い分けてもよい。検出電極16aが広い平行面積を有する場合は、検出電界量が多くなるため、電界発生源から数mm離れた場合でも準静電界を検出することができる。従って、半導体装置に組み立てられた状態(樹脂で封止された状態)でも準静電界を検出することが可能になる。   You may use the detection electrode 16a properly according to a test object. When the detection electrode 16a has a wide parallel area, the amount of electric field to be detected increases, and therefore, a quasi-electrostatic field can be detected even when the detection electrode 16a is several mm away from the electric field generation source. Therefore, it is possible to detect the quasi-electrostatic field even in a state where the semiconductor device is assembled (a state sealed with resin).

また、図6に示すように、検出電極16aと検査対象31との間に誘電率が高い材料からなる部材33を介在させると、検出電極16と検査対象31との間の結合容量が増大し、準静電界をより一層効率的に検出することができる。更に、検出電極16aと検査対象31との間に誘電体材料からなる部材を介在させることにより、検査対象31の表面に金属配線が露出していても検査対象31と検出電極16aとがショートすることなく、準静電界を検出することができる。   Further, as shown in FIG. 6, when a member 33 made of a material having a high dielectric constant is interposed between the detection electrode 16a and the inspection object 31, the coupling capacitance between the detection electrode 16 and the inspection object 31 increases. The quasi-electrostatic field can be detected more efficiently. Further, by interposing a member made of a dielectric material between the detection electrode 16a and the inspection object 31, the inspection object 31 and the detection electrode 16a are short-circuited even if the metal wiring is exposed on the surface of the inspection object 31. The quasi-electrostatic field can be detected.

図7は、近接場プローブ15の位置と準静電界検出プローブ16で検出される準静電界の強度との対応を示す図である。ここでは、半導体デバイス10の表面には、半導体層が露出した領域10aと素子分離層が露出した領域11bとが存在しているものとする。また、近接場プローブ15は、半導体デバイス10の表面上を図中矢印に示す方向に相対的に移動するものとする。   FIG. 7 is a diagram showing the correspondence between the position of the near-field probe 15 and the strength of the quasi-electrostatic field detected by the quasi-electrostatic field detection probe 16. Here, it is assumed that a region 10 a where the semiconductor layer is exposed and a region 11 b where the element isolation layer is exposed exist on the surface of the semiconductor device 10. The near-field probe 15 is relatively moved on the surface of the semiconductor device 10 in the direction indicated by the arrow in the figure.

近接場プローブ15から半導体デバイス10に近接場光を照射すると、半導体デバイス10では近接場プローブ15の先端の孔(アパーチャ)の径で決まる微小エリアで準静電界が発生する。この準静電界は瞬時に半導体デバイス10の表面に沿って広がり、準静電界検出プローブ16により検出される。   When the semiconductor device 10 is irradiated with near-field light from the near-field probe 15, a quasi-electrostatic field is generated in a small area determined by the diameter of the hole (aperture) at the tip of the near-field probe 15 in the semiconductor device 10. This quasi-electrostatic field instantly spreads along the surface of the semiconductor device 10 and is detected by the quasi-electrostatic field detection probe 16.

図7に示すように半導体デバイス10の表面に半導体層が露出した領域10aと素子分離層が露出した領域10bとがあると、それらの境界部分では近接場光による温度勾配や電界勾配が大きくなり、準静電界検出プローブ16の出力が大きく変化する。   As shown in FIG. 7, if there are a region 10 a where the semiconductor layer is exposed and a region 10 b where the element isolation layer is exposed on the surface of the semiconductor device 10, the temperature gradient and electric field gradient due to near-field light increase at the boundary portion between them. The output of the quasi-electrostatic field detection probe 16 changes greatly.

以下、本実施形態に係る近接場光準静電界解析装置を使用した解析方法について、図1に示すブロック図を参照して説明する。   Hereinafter, an analysis method using the near-field light quasi-electrostatic field analysis apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the block diagram shown in FIG.

まず、ステージ11上に検査対象の半導体デバイス10を載置する。そして、近接場プローブ15の先端を半導体デバイス10の表面近傍に配置する。また、準静電界検出プローブ16の検出電極16aを半導体デバイス10の表面近傍に配置する。   First, the semiconductor device 10 to be inspected is placed on the stage 11. Then, the tip of the near-field probe 15 is arranged near the surface of the semiconductor device 10. Further, the detection electrode 16 a of the quasi-electrostatic field detection probe 16 is disposed near the surface of the semiconductor device 10.

近接場プローブ15と検出電極16aとを近接して配置する必要はなく、近接場プローブ15と検出電極16aとが離れていてもよい。例えば図8に示すように、近接場プローブ15を半導体デバイス10の上面側に配置し、準静電界検出プローブ16を半導体デバイス15の側面又は下面側に配置してもよい。   The near-field probe 15 and the detection electrode 16a do not need to be arranged close to each other, and the near-field probe 15 and the detection electrode 16a may be separated from each other. For example, as shown in FIG. 8, the near-field probe 15 may be disposed on the upper surface side of the semiconductor device 10, and the quasi-electrostatic field detection probe 16 may be disposed on the side surface or the lower surface side of the semiconductor device 15.

次に、制御部20からの信号に基づいてレーザ光源13が稼働し、近接場プローブ15から半導体デバイス10に近接場光が照射される。これにより、近接場光が照射された部分に準静電界が発生する。この準静電界は、瞬時に半導体デバイス10の表面に沿って広がり、準静電界検出プローブ16により準静電界が検出される。そして、準静電界検出プローブ16に接続されたアンプ18からは、準静電界検出プローブ16で検出した準静電界の強度に応じた信号が出力される。画像処理部19はアンプ18の出力信号を入力し、そのアンプ18の出力信号に応じた強度の輝度信号を生成する。   Next, the laser light source 13 operates based on a signal from the control unit 20, and the near-field light is irradiated from the near-field probe 15 to the semiconductor device 10. Thereby, a quasi-electrostatic field is generated in the portion irradiated with near-field light. This quasi-electrostatic field instantly spreads along the surface of the semiconductor device 10, and the quasi-electrostatic field detection probe 16 detects the quasi-electrostatic field. A signal corresponding to the intensity of the quasi-electrostatic field detected by the quasi-electrostatic field detection probe 16 is output from the amplifier 18 connected to the quasi-electrostatic field detection probe 16. The image processing unit 19 receives the output signal of the amplifier 18 and generates a luminance signal having an intensity corresponding to the output signal of the amplifier 18.

一方、制御部20は、ステージ駆動部12を制御して、近接場プローブ15が半導体デバイス10の表面を走査するようにステージ11をX軸方向及びY軸方向に移動させる。このステージ11の移動にともなって、制御部20から画像処理部19にステージ11の位置データが伝達される。これにより、画像処理部19では、近接場光が照射されている半導体デバイス10の位置と輝度信号とが対応付けされ、ステージ11のX軸方向及びY軸方向の移動にともなって半導体デバイス10の表面画像が生成される。この表面画像のデータは表示装置21に送られて、表示装置21に半導体デバイス10の表面画像が表示される。   On the other hand, the control unit 20 controls the stage driving unit 12 to move the stage 11 in the X-axis direction and the Y-axis direction so that the near-field probe 15 scans the surface of the semiconductor device 10. As the stage 11 moves, the position data of the stage 11 is transmitted from the control unit 20 to the image processing unit 19. Thereby, in the image processing unit 19, the position of the semiconductor device 10 irradiated with the near-field light is associated with the luminance signal, and the movement of the stage 11 in the X-axis direction and the Y-axis direction causes the semiconductor device 10 to move. A surface image is generated. The surface image data is sent to the display device 21, and the surface image of the semiconductor device 10 is displayed on the display device 21.

図9は、本実施形態の準静電界解析装置により得られる半導体デバイス(LSIチップ)の画像を模式的に示す図である。ここでは、半導体デバイス10を切断してその切断面に近接場プローブ15を配置したときに得られる画像の例を示している。この図9に示すように、本実施形態の準静電界解析装置によれば、微細な素子の断面形状や不純物拡散濃度の違いを可視化させることができる。それにより、例えば不純物拡散領域の形状異常や不純物濃度分布の異常等を検出することができる。   FIG. 9 is a diagram schematically showing an image of a semiconductor device (LSI chip) obtained by the quasi-electrostatic field analysis apparatus of this embodiment. Here, an example of an image obtained when the semiconductor device 10 is cut and the near-field probe 15 is arranged on the cut surface is shown. As shown in FIG. 9, according to the quasi-electrostatic field analysis apparatus of this embodiment, it is possible to visualize differences in the cross-sectional shape and impurity diffusion concentration of fine elements. Thereby, for example, an abnormal shape of the impurity diffusion region, an abnormal impurity concentration distribution, or the like can be detected.

本実施形態に係る準静電界解析装置の空間分解能は近接場プローブ15の孔の直径とほぼ同じ(100nm以下)になり、レーザ光の波長よりも小さい領域の状態を解析できる。また、本実施形態の準静電界解析装置は、金属配線を形成する前の半導体デバイスの検査にも適用できる。更に、本実施形態の準静電界解析装置は、検査電極16aを検査対象(半導体デバイス10)に接触させることなく、検査対象の状態解析が可能である。従って、本実施形態に係る準静電界解析装置は、半導体デバイスの故障原因の解析に極めて有用である。   The spatial resolution of the quasi-electrostatic field analysis apparatus according to this embodiment is almost the same as the diameter of the hole of the near-field probe 15 (100 nm or less), and the state of a region smaller than the wavelength of the laser beam can be analyzed. Further, the quasi-electrostatic field analysis apparatus of the present embodiment can also be applied to inspection of a semiconductor device before forming a metal wiring. Further, the quasi-electrostatic field analysis apparatus of the present embodiment can analyze the state of the inspection object without bringing the inspection electrode 16a into contact with the inspection object (semiconductor device 10). Therefore, the quasi-electrostatic field analysis apparatus according to this embodiment is extremely useful for analyzing the cause of failure of a semiconductor device.

なお、従来から、前述したオバーク法やオービック法により故障個所を1μm〜100μm程度の範囲まで絞り込み、その後電子線解析装置により故障個所を更に10nm〜1μmの範囲まで絞り込んで半導体デバイスの故障原因を解析する方法がとられていた。この方法に対し、本実施形態に係る準静電界解析装置を用いた解析方法では、電子線解析装置を使用しなくても故障個所を詳細に解析することができ、解析に要する時間を短縮することができるという利点もある。   Conventionally, the failure location is narrowed down to the range of 1 μm to 100 μm by the above-mentioned Oberk method or Obic method, and then the failure location is further narrowed down to the range of 10 nm to 1 μm by the electron beam analyzer to analyze the cause of failure of the semiconductor device. The way to do was taken. In contrast to this method, in the analysis method using the quasi-electrostatic field analysis apparatus according to the present embodiment, the failure part can be analyzed in detail without using the electron beam analysis apparatus, and the time required for the analysis is shortened. There is also an advantage of being able to.

(第2の実施形態)
図10は、第2の実施形態に係る準静電界解析装置の概要を示すブロック図である。図10において、図1と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a block diagram showing an outline of a quasi-electrostatic field analysis apparatus according to the second embodiment. 10, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態に係る準静電界解析装置では、レーザ光源13と光ファイバ14との間に光変調素子41が配置されている。この光変調素子41には参照信号源(図示せず)から周波数f(例えば、10kHz〜10MHz)の参照信号が与えられる。光変調素子41は、レーザ光源13から出射されたレーザ光を参照信号の周波数fで変調する。これにより、近接場プローブ15の先端から半導体デバイス10に、周波数fで変調された近接場光が照射される。この近接場光により半導体デバイス10に準静電界が発生する。   In the quasi-electrostatic field analysis apparatus according to the present embodiment, a light modulation element 41 is disposed between the laser light source 13 and the optical fiber 14. A reference signal having a frequency f (for example, 10 kHz to 10 MHz) is supplied to the light modulation element 41 from a reference signal source (not shown). The light modulation element 41 modulates the laser light emitted from the laser light source 13 with the frequency f of the reference signal. As a result, the semiconductor device 10 is irradiated with near-field light modulated at the frequency f from the tip of the near-field probe 15. This near-field light generates a quasi-electrostatic field in the semiconductor device 10.

準静電界検出プローブ16は、その検出電極16aが半導体デバイス10と容量結合し、半導体デバイス10に発生した準静電界を検出する。この準静電界検出プローブ15の出力は、ロックインアンプ42に接続されている。   In the quasi-electrostatic field detection probe 16, the detection electrode 16 a is capacitively coupled to the semiconductor device 10 and detects a quasi-electrostatic field generated in the semiconductor device 10. The output of the quasi-electrostatic field detection probe 15 is connected to a lock-in amplifier 42.

ロックインアンプ42にも、参照信号源から周波数fの参照信号が入力される。このロックインアンプ42は、準静電界検出プローブ16の出力から参照信号と同一周波数の信号成分を抽出して画像処理部19に出力する。   The lock-in amplifier 42 also receives a reference signal having a frequency f from a reference signal source. The lock-in amplifier 42 extracts a signal component having the same frequency as the reference signal from the output of the quasi-electrostatic field detection probe 16 and outputs the signal component to the image processing unit 19.

このように、光変調素子41とロックインアンプ42とを参照信号に同期させて動作させることにより、準静電界検出プローブ16の出力からノイズ成分を除去することができ、S/N比が向上する。これにより、本実施形態に係る準静電界解析装置は、第1の実施形態の準静電界解析装置に比べて空間分解能がより一層向上するという利点がある。   Thus, by operating the light modulation element 41 and the lock-in amplifier 42 in synchronization with the reference signal, the noise component can be removed from the output of the quasi-electrostatic field detection probe 16, and the S / N ratio is improved. To do. Thereby, the quasi-electrostatic field analysis apparatus according to the present embodiment has an advantage that the spatial resolution is further improved as compared with the quasi-electrostatic field analysis apparatus of the first embodiment.

なお、本実施形態では光変調素子41を用いてレーザ光源13から出射されるレーザ光を変調する場合について説明したが、参照信号の周波数でダイレクト変調が可能なレーザ光源を使用してもよい。   In the present embodiment, the case where the laser light emitted from the laser light source 13 is modulated using the light modulation element 41 has been described. However, a laser light source capable of direct modulation at the frequency of the reference signal may be used.

以上の諸実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。   The following additional notes are disclosed with respect to the above embodiments.

(付記1)光源と、
前記光源から出射される光の波長よりも小さいサイズの孔が設けられ、前記孔を介して前記光源から出射された光を検査対象に照射する近接場プローブと、
前記検査対象と容量結合して前記検査対象に発生する準静電界を検出する準静電界検出プローブと、
前記検査対象が載置されるステージと、
前記ステージを前記近接場プローブに対し相対的に移動させる駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、
前記制御部から前記検査対象の位置情報を入力し、該位置情報を前記準静電界検出プローブの出力に対応付けて信号処理する信号処理部と
を有することを特徴とする準静電界解析装置。
(Appendix 1) a light source;
A near-field probe provided with a hole having a size smaller than the wavelength of light emitted from the light source, and irradiating the inspection object with light emitted from the light source through the hole;
A quasi-electrostatic field detection probe for detecting a quasi-electrostatic field generated in the inspection object by capacitive coupling with the inspection object;
A stage on which the inspection object is placed;
A drive unit for moving the stage relative to the near-field probe;
A control unit for controlling the driving unit;
A quasi-electrostatic field analysis apparatus comprising: a signal processing unit that inputs position information of the inspection target from the control unit and performs signal processing in association with the output of the quasi-electrostatic field detection probe.

(付記2)前記準静電界検出プローブが電界効果トランジスタを含み、該電界効果トランジスタのゲートが前記検査対象と容量結合することを特徴とする付記1に記載の準静電界解析装置。   (Supplementary note 2) The quasi-electrostatic field analysis apparatus according to supplementary note 1, wherein the quasi-electrostatic field detection probe includes a field-effect transistor, and a gate of the field-effect transistor is capacitively coupled to the inspection object.

(付記3)前記準静電界検出プローブの入力容量が2pF以下であることを特徴とする付記1又は2に記載の準静電界解析装置。   (Supplementary note 3) The quasi-electrostatic field analysis apparatus according to supplementary note 1 or 2, wherein an input capacitance of the quasi-electrostatic field detection probe is 2 pF or less.

(付記4)前記光源と前記近接場プローブとの間に配置されて前記光源から出射された光を変調する光変調素子と、
前記準静電界検出プローブと前記信号処理部との間に配置されて前記準静電界検出プローブの出力を前記光変調素子の変調周波数で信号処理するロックインアンプと
を有することを特徴とする付記1乃至3のいずれか1項に記載の準静電界解析装置。
(Appendix 4) A light modulation element that is disposed between the light source and the near-field probe and modulates light emitted from the light source;
And a lock-in amplifier that is disposed between the quasi-electrostatic field detection probe and the signal processing unit and processes the output of the quasi-electrostatic field detection probe at the modulation frequency of the light modulation element. The quasi-electrostatic field analysis apparatus according to any one of 1 to 3.

(付記5)前記準静電界検出プローブは、前記検査対象と容量結合する検出電極と、前記検出電極と前記検査対象との間に介在する誘電体部材とを有することを特徴とする付記1に記載の準静電界解析装置。   (Supplementary note 5) The supplementary note 1, wherein the quasi-electrostatic field detection probe includes a detection electrode capacitively coupled to the inspection object, and a dielectric member interposed between the detection electrode and the inspection object. The quasi-electrostatic field analyzer described.

(付記6)ステージ上に検査対象を載置する工程と、
前記光源から出射される光の波長よりも小さいサイズの孔が設けられた近接場プローブを介して前記検査対象に前記光源から出射された光を照射する工程と、
前記検査対象と容量結合した準静電界検出プローブにより前記検査対象に発生する準静電界を検出する工程と、
前記光が照射された前記検査対象の位置と前記準静電界検出プローブにより検出された準静電界とを対応付けて信号処理し、前記検査対象の画像を生成する工程と
を有することを特徴とする準静電界解析方法。
(Appendix 6) A step of placing an inspection object on the stage;
Irradiating the inspection object with light emitted from the light source via a near-field probe provided with a hole having a size smaller than the wavelength of light emitted from the light source;
Detecting a quasi-electrostatic field generated in the inspection object by a quasi-electrostatic field detection probe capacitively coupled to the inspection object;
And a step of associating the position of the inspection object irradiated with the light with the quasi-electrostatic field detected by the quasi-electrostatic field detection probe to perform signal processing, and generating an image of the inspection object. Quasi-electrostatic field analysis method.

(付記7)前記近接場プローブ及び前記準静電界検出プローブは、前記検査対象の同一面上に配置されることを特徴とする付記6に記載の準静電界解析方法。   (Additional remark 7) The said near-field probe and the said quasi-electrostatic field detection probe are arrange | positioned on the same surface of the said test object, The quasi-electrostatic field analysis method of Additional remark 6 characterized by the above-mentioned.

(付記8)前記近接場プローブ及び前記準静電界検出プローブは、前記検査対象の異なる面上に配置されることを特徴とする付記6に記載の準静電界解析方法。   (Supplementary note 8) The quasi-electrostatic field analysis method according to supplementary note 6, wherein the near-field probe and the quasi-electrostatic field detection probe are arranged on different surfaces of the inspection object.

(付記9)前記近接場プローブを介して前記検査対象に照射する光を所定の周波数で変調し、前記準静電界検出プローブの出力を前記所定の周波数で動作するロックインアンプで信号処理することを特徴とする付記6乃至8のいずれか1項に記載の準静電界解析方法。   (Additional remark 9) The light irradiated to the test object via the near-field probe is modulated at a predetermined frequency, and the output of the quasi-electrostatic field detection probe is signal-processed by a lock-in amplifier operating at the predetermined frequency. The quasi-electrostatic field analysis method according to any one of appendices 6 to 8, characterized in that:

(付記10)前記準静電界検出プローブの検出電極と前記検査対象との間に誘電体材料からなる部材を配置することを特徴とする付記6乃至9のいずれか1項に記載の準静電界解析方法。   (Appendix 10) The quasi-electrostatic field according to any one of appendices 6 to 9, wherein a member made of a dielectric material is disposed between the detection electrode of the quasi-electrostatic field detection probe and the inspection object. analysis method.

10…半導体デバイス(検査対象)、11…ステージ、12…ステージ駆動部、13…レーザ光源、14…光ファイバ、15…近接場プローブ、16…準静電界検出プローブ、16a…検出電極、17…バイアス電源、18…アンプ、19…画像処理部、20…制御部、21…表示装置、31…検査対象、32…FET、33…誘電体材料からなる部材、41…光変調素子、42…ロックインアンプ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor device (inspection object), 11 ... Stage, 12 ... Stage drive part, 13 ... Laser light source, 14 ... Optical fiber, 15 ... Near field probe, 16 ... Quasi-electrostatic field detection probe, 16a ... Detection electrode, 17 ... Bias power supply, 18 ... amplifier, 19 ... image processing unit, 20 ... control unit, 21 ... display device, 31 ... inspection object, 32 ... FET, 33 ... member made of dielectric material, 41 ... light modulation element, 42 ... lock In-amp.

Claims (5)

光源と、
前記光源から出射される光の波長よりも小さいサイズの孔が設けられ、前記孔を介して前記光源から出射された光を検査対象に照射する近接場プローブと、
前記検査対象と容量結合して前記検査対象に発生する準静電界を検出する準静電界検出プローブと、
前記検査対象が載置されるステージと、
前記ステージを前記近接場プローブに対し相対的に移動させる駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、
前記制御部から前記検査対象の位置情報を入力し、該位置情報を前記準静電界検出プローブの出力に対応付けて信号処理する信号処理部と
を有することを特徴とする準静電界解析装置。
A light source;
A near-field probe provided with a hole having a size smaller than the wavelength of light emitted from the light source, and irradiating the inspection object with light emitted from the light source through the hole;
A quasi-electrostatic field detection probe for detecting a quasi-electrostatic field generated in the inspection object by capacitive coupling with the inspection object;
A stage on which the inspection object is placed;
A drive unit for moving the stage relative to the near-field probe;
A control unit for controlling the driving unit;
A quasi-electrostatic field analysis apparatus comprising: a signal processing unit that inputs position information of the inspection target from the control unit and performs signal processing in association with the output of the quasi-electrostatic field detection probe.
前記準静電界検出プローブが電界効果トランジスタを含み、該電界効果トランジスタのゲートが前記検査対象と容量結合することを特徴とする請求項1に記載の準静電界解析装置。   The quasi-electrostatic field analysis apparatus according to claim 1, wherein the quasi-electrostatic field detection probe includes a field effect transistor, and a gate of the field effect transistor is capacitively coupled to the inspection target. 前記光源と前記近接場プローブとの間に配置されて前記光源から出射された光を変調する光変調素子と、
前記準静電界検出プローブと前記信号処理部との間に配置されて前記準静電界検出プローブの出力を前記光変調素子の変調周波数で信号処理するロックインアンプと
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の準静電界解析装置。
A light modulation element that is disposed between the light source and the near-field probe and modulates light emitted from the light source;
And a lock-in amplifier disposed between the quasi-electrostatic field detection probe and the signal processing unit and performing signal processing on the output of the quasi-electrostatic field detection probe at a modulation frequency of the light modulation element. Item 3. The quasi-electrostatic field analysis device according to Item 1 or 2.
前記準静電界検出プローブは、前記検査対象と容量結合する検出電極と、前記検出電極と前記検査対象との間に介在する誘電体部材とを有することを特徴とする請求項1に記載の準静電界解析装置。   The quasi-electrostatic field detection probe includes a detection electrode capacitively coupled to the inspection object, and a dielectric member interposed between the detection electrode and the inspection object. Electrostatic field analyzer. ステージ上に検査対象を載置する工程と、
前記光源から出射される光の波長よりも小さいサイズの孔が設けられた近接場プローブを介して前記検査対象に前記光源から出射された光を照射する工程と、
前記検査対象と容量結合した準静電界検出プローブにより前記検査対象に発生する準静電界を検出する工程と、
前記光が照射された前記検査対象の位置と前記準静電界検出プローブにより検出された準静電界とを対応付けて信号処理し、前記検査対象の画像を生成する工程と
を有することを特徴とする準静電界解析方法。
A process of placing an inspection object on the stage;
Irradiating the inspection object with light emitted from the light source via a near-field probe provided with a hole having a size smaller than the wavelength of light emitted from the light source;
Detecting a quasi-electrostatic field generated in the inspection object by a quasi-electrostatic field detection probe capacitively coupled to the inspection object;
And a step of associating the position of the inspection object irradiated with the light with the quasi-electrostatic field detected by the quasi-electrostatic field detection probe to perform signal processing, and generating an image of the inspection object. Quasi-electrostatic field analysis method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105203855A (en) * 2015-10-20 2015-12-30 河北工业大学 Photoelectric near electric field scanner

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