JP2014077654A - Inspection device and inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検査装置および検査方法に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method.
従来、半導体装置等を検査する検査装置および検査方法が用いられている。 Conventionally, inspection apparatuses and inspection methods for inspecting semiconductor devices and the like have been used.
半導体装置を形成する回路素子の集積度の向上と共に、回路素子の寸法が低減し、また回路素子の動作電圧が低下している。そのため、α線、電子線又は電磁波等の放射線が回路素子に衝突することにより、半導体装置のソフトエラーを引き起こすおそれが高まっている。 As the degree of integration of circuit elements forming a semiconductor device increases, the dimensions of the circuit elements decrease and the operating voltage of the circuit elements decreases. For this reason, radiation such as α rays, electron beams, or electromagnetic waves collides with circuit elements, thereby increasing the possibility of causing soft errors in the semiconductor device.
ソフトエラーは、半導体装置を形成する回路素子中を放射線が通過することにより生成される電子・ホール対に起因して、半導体装置中のメモリや論理回路が一時的に誤動作する現象である。ソフトエラーの発生によりビット情報が破壊されると、半導体装置が誤動作を生じるおそれがある。 A soft error is a phenomenon in which a memory or a logic circuit in a semiconductor device temporarily malfunctions due to electron-hole pairs generated by radiation passing through circuit elements forming the semiconductor device. If bit information is destroyed due to the occurrence of a soft error, the semiconductor device may malfunction.
ソフトエラーの発生頻度は、半導体装置の寸法が大きいと低い。そのため、従来は人工衛星又は宇宙ステーションで用いられる半導体装置を除いては、ソフトエラーの発生による問題は大きくなかった。しかし、近年の回路素子の微細化に伴って、地上で使用される半導体装置においても、ソフトエラーの発生が問題視されるようになっている。 The frequency of occurrence of soft errors is low when the size of the semiconductor device is large. Therefore, conventionally, problems due to the occurrence of soft errors were not great except for semiconductor devices used in artificial satellites or space stations. However, with the recent miniaturization of circuit elements, the occurrence of soft errors has become a problem in semiconductor devices used on the ground.
ソフトエラーの原因は大別すると、次の2種類がある。一つ目はシングル・イベント・アップセット(Single Event Upset:SEU)と呼ばれ、メモリ等のデータ保持セル内を荷電粒子等の放射線が通過することで電圧変動が生じ、これがビット反転を引き起こす現象である。二つ目は、シングル・イベント・トランジェント(Single Event Transient; SET)と呼ばれ、NOT又はNAND回路等の論理セル内に入射した放射線が発生させた電圧パルスが回路中を伝播し、フリップフロップにラッチされて誤ったデータを記憶させる現象である。これらの現象の発生頻度は、ゲート長の長い回路素子では低かったが、近年の回路素子の微細化に伴い、ビット反転を引き起こす電荷量の閾値が相対的に低下し、また論理セル内に影響を及ぼす範囲が相対的に拡大することにより高まっている。 The causes of soft errors can be broadly divided into the following two types. The first is called single event upset (SEU), a phenomenon in which voltage fluctuation occurs when radiation such as charged particles passes through a data holding cell such as a memory, which causes bit inversion. It is. The second is called single event transient (SET), and voltage pulses generated by radiation incident on a logic cell such as a NOT or NAND circuit propagate through the circuit and enter the flip-flop. It is a phenomenon that latches and stores wrong data. The frequency of occurrence of these phenomena was low in circuit elements with long gate lengths. However, with the recent miniaturization of circuit elements, the threshold of the amount of charge that causes bit inversion relatively decreases, and it also affects the logic cell. The range that affects is increased by relatively expanding.
上述したシングル・イベントは、図1に示すように、荷電粒子等の放射線が、半導体装置中に入射し、電離作用により荷電粒子の運動エネルギーが失われて、飛跡に沿って電子及び正孔等の電荷が発生する現象である。この電荷は、拡散、ドリフト(空乏層電界による吸収)またはファネリング(漏斗状に伸びた電界による電荷の収集)等の電荷収集過程によって、トランジスタ又はキャパシタ等の回路素子によって収集される。この収集されたパルス状の電荷量が所定の閾値より大きければ、トランジスタが導通してスイッチが入りビット内の情報が反転する。同様に、パルス状の電荷量の発生により生じた電圧信号が回路中を伝播すれば、誤ったビット情報の記憶に繋がる。 In the single event described above, as shown in FIG. 1, radiation such as charged particles enters the semiconductor device, and the kinetic energy of the charged particles is lost due to ionization, so that electrons and holes follow the track. This is a phenomenon where electric charges are generated. This charge is collected by a circuit element such as a transistor or a capacitor by a charge collection process such as diffusion, drift (absorption by a depletion layer electric field) or funneling (collection of electric charge by a funnel-shaped electric field). If the collected pulsed charge amount is larger than a predetermined threshold value, the transistor is turned on, the switch is turned on, and the information in the bit is inverted. Similarly, if a voltage signal generated by the generation of a pulsed charge amount propagates through the circuit, it leads to erroneous bit information storage.
ソフトエラーに耐性のある半導体装置を設計するには、上述したシングル・イベント現象のプロセスである電荷収集過程を調べることが望ましい。これは、回路素子の電荷収集過程の情報を得ることにより、例えば、ドリフト又はファネリング又は拡散という各電荷収集過程に耐性のある回路素子の構造を設計することができるからである。 In order to design a semiconductor device that is resistant to soft errors, it is desirable to examine the charge collection process, which is the process of the single event phenomenon described above. This is because, by obtaining information on the charge collection process of the circuit element, it is possible to design a circuit element structure that is resistant to each charge collection process such as drift, funneling, or diffusion.
そこで、本明細書は、放射線が照射された半導体試料内で励起された電子の電荷収集過程を計測できる検査方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present specification aims to provide an inspection method capable of measuring the charge collection process of electrons excited in a semiconductor sample irradiated with radiation.
また、本明細書は、放射線が照射された半導体試料内で励起された電子の電荷収集過程を計測できる検査装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present specification to provide an inspection apparatus capable of measuring the charge collection process of electrons excited in a semiconductor sample irradiated with radiation.
本明細書に開示する検査方法の一形態によれば、半導体試料に対して放射線を照射する第1工程と、半導体試料に対して放射線の照射を開始した時点から第1の時間を待機する第2工程と、上記第2工程の後に、第2の時間の間、半導体試料中の電子の励起を計測する第3工程と、上記第1の時間を変更する第4工程と、を備え、上記第1工程と、上記第2工程と、上記第3工程を繰り返す。 According to one aspect of the inspection method disclosed in the present specification, a first step of irradiating a semiconductor sample with radiation, and a first step of waiting for a first time from the start of irradiation of the semiconductor sample with radiation. 2 steps after the second step, a third step of measuring excitation of electrons in the semiconductor sample for a second time, and a fourth step of changing the first time, The first step, the second step, and the third step are repeated.
また、本明細書に開示する検査装置の一形態によれば、半導体試料に対して放射線を照射する放射部と、上記放射部が放射線の照射を開始した時点から第1の時間が経過した時に、計測信号を出力する計測信号生成部と、上記計測信号を入力して、第2の時間の間、半導体試料中の電子の励起を計測する計測部と、上記第1の時間を変更する制御部と、を備える。 Moreover, according to one form of the test | inspection apparatus disclosed in this specification, when the 1st time has passed since the radiation | emission part which irradiates a semiconductor sample with radiation, and the said radiation | emission part started irradiation of the radiation A measurement signal generating unit that outputs a measurement signal, a measurement unit that inputs the measurement signal and measures excitation of electrons in the semiconductor sample for a second time, and a control that changes the first time A section.
上述した本明細書に開示する検査方法の一形態によれば、放射線が照射された半導体試料内で励起された電子の電荷収集過程を計測できる。 According to one embodiment of the inspection method disclosed in this specification, the charge collection process of electrons excited in a semiconductor sample irradiated with radiation can be measured.
また、本明細書に開示する検査方法の一形態によれば、放射線が照射された半導体試料内で励起された電子の電荷収集過程を計測できる。 Further, according to one mode of the inspection method disclosed in this specification, it is possible to measure the charge collection process of electrons excited in a semiconductor sample irradiated with radiation.
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。 The objects and advantages of the invention will be realized and obtained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims.
前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。 Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention as claimed.
以下、本明細書で開示する検査装置の好ましい第1実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。 Hereinafter, a preferred first embodiment of an inspection apparatus disclosed in this specification will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.
本明細書では、上述したソフトエラーの原因となり得るシングル・イベント現象の電荷収集過程を調べることができる検査方法及び検査装置を提案する。 The present specification proposes an inspection method and an inspection apparatus capable of examining the charge collection process of a single event phenomenon that can cause the soft error described above.
図1を用いて説明した電荷収集過程では、ドリフト又はファネリングによる電荷収集過程が、放射線の照射を開始した時点から50ピコ秒から数100ピコ秒で生じると考えられている。また、空乏層近傍のキャリアの拡散による電荷収集過程は、放射線の照射を開始した時点から1ナノ秒から数マイクロ秒で生じると考えられている。 In the charge collection process described with reference to FIG. 1, it is considered that the charge collection process by drift or funneling occurs from 50 picoseconds to several hundred picoseconds from the start of radiation irradiation. In addition, it is considered that the charge collection process by the diffusion of carriers in the vicinity of the depletion layer occurs in 1 nanosecond to several microseconds from the start of radiation irradiation.
そこで、本明細書では、放射線が照射されてから各電荷収集過程が生じる時間が異なることを利用して、電荷収集過程を調べる検査方法及び検査装置を提案する。具体的には、放射線が照射された半導体試料中の電子の励起の経時的変化を計測することにより、半導体試料の電荷収集過程の発生確率に関する情報を得る。 In view of this, the present specification proposes an inspection method and an inspection apparatus for examining the charge collection process by utilizing the fact that the time during which each charge collection process occurs after irradiation with radiation is different. Specifically, information on the occurrence probability of the charge collection process of the semiconductor sample is obtained by measuring the change over time of the excitation of electrons in the semiconductor sample irradiated with radiation.
図2は、本明細書に開示する検査装置の第1実施形態を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a first embodiment of the inspection apparatus disclosed in this specification.
本実施形態の検査装置1は、半導体試料Mに対して放射線を照射する放射部10と、放射部10が放射線の照射を開始した時点から第1の時間(以下、遅延時間ともいう)が経過した時に、計測信号X1を出力する計測信号生成部20と、を備える。また、検査装置10は、計測信号X1を入力して、第2の時間(以下、計測時間ともいう)の間、半導体試料中の電子の励起を計測する第1電気信号計測部30aと、遅延時間を変更する制御部40と、を備える。
In the
半導体試料Mは、価電子帯及び伝導帯を有する半導体であれば、シリコン半導体又は化合物半導体であっても良い。また、半導体試料Mは、pn接合部を有する半導体であることが好ましい。例えば、半導体試料Mは、トランジスタ等の回路素子を有する半導体装置であっても良い。半導体試料Mとして、半導体装置を用いる場合には、放射線を、半導体装置の上面又は下面又は断面の方向から照射しても良い。 The semiconductor sample M may be a silicon semiconductor or a compound semiconductor as long as it has a valence band and a conduction band. The semiconductor sample M is preferably a semiconductor having a pn junction. For example, the semiconductor sample M may be a semiconductor device having circuit elements such as transistors. When a semiconductor device is used as the semiconductor sample M, radiation may be applied from the top surface, the bottom surface, or the cross-sectional direction of the semiconductor device.
半導体装置である半導体試料Mに対して放射線を放射した場合には、回路素子中を放射線が通過することにより生成される電子・ホール対に起因して、発光又は電圧変動が生じる。従って、半導体試料Mの発光又は電圧変動を計測することにより、半導体試料M中の電子の励起を計測できる。 When radiation is emitted to the semiconductor sample M, which is a semiconductor device, light emission or voltage fluctuation occurs due to electron-hole pairs generated by the radiation passing through the circuit elements. Therefore, the excitation of electrons in the semiconductor sample M can be measured by measuring the light emission or voltage fluctuation of the semiconductor sample M.
そこで、検査装置1は、半導体試料M中の電子の励起に基づく発光を計測する。
Therefore, the
放射線が照射されたpn接合部を有する半導体装置が発光するメカニズムとして、例えば、以下に説明する2つ現象が挙げられる。 As a mechanism by which a semiconductor device having a pn junction irradiated with radiation emits light, for example, there are two phenomena described below.
一つ目は、励起した電子が、pn接合部で再結合する際に光子を放出することにより発光する現象である。 The first is a phenomenon in which excited electrons emit light by emitting photons when they recombine at a pn junction.
図3は、励起した電子が基底状態に戻る時に発光することを説明する図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining light emission when excited electrons return to the ground state.
半導体試料は、p形半導体とn形半導体とが接合されたpn接合部を有している。また、p形半導体及びn形半導体それぞれには、外部から順方向バイアスが印加されている。順方向バイアスが印加された半導体試料では、pn接合部に形成された空乏層の拡散電位が低下して拡散電流が増加する。即ち、伝導帯にいる電子は、n領域からp領域へ移動し、価電子帯にいる正孔は、p領域からn領域へ移動する。その結果、pn接合部近傍では、電子と正孔とが再結合する確率が増加して、エネルギーギャップに対応する波長を有する光子が放出される。シリコン半導体の場合には、約1.12eVのエネルギーを有する光子が放出される。 The semiconductor sample has a pn junction where a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are joined. A forward bias is applied to the p-type semiconductor and the n-type semiconductor from the outside. In a semiconductor sample to which a forward bias is applied, the diffusion potential of the depletion layer formed at the pn junction decreases and the diffusion current increases. That is, electrons in the conduction band move from the n region to the p region, and holes in the valence band move from the p region to the n region. As a result, in the vicinity of the pn junction, the probability that electrons and holes are recombined increases, and photons having a wavelength corresponding to the energy gap are emitted. In the case of a silicon semiconductor, photons having an energy of about 1.12 eV are emitted.
二つ目は、CMOSトランジスタにより形成されたインバータを有する半導体装置が、中間電位時に流れる貫通電流又は逆バイアス時の保護回路により発光する現象である。 The second is a phenomenon in which a semiconductor device having an inverter formed of a CMOS transistor emits light by a through current flowing at an intermediate potential or a protection circuit at the time of reverse bias.
前者の場合、電源電圧に対してハイレベル又はローレベルでもない中間電位において、ソフトエラーによって、CMOSインバータを形成するPMOS及びNMOSが共にオン状態になると、電源電圧からグラウンドまで貫通して流れる貫通電流が生じる。この貫通電流が生じると、各CMOSトランジスタのゲート付近で多数キャリアが活発に移動して発光する。 In the former case, when the PMOS and NMOS forming the CMOS inverter are both turned on due to a soft error at an intermediate potential that is neither high level nor low level with respect to the power supply voltage, a through current that flows through from the power supply voltage to the ground Occurs. When this through current is generated, majority carriers actively move near the gate of each CMOS transistor to emit light.
後者の場合、トランジスタを逆バイアスで接続した状態(保護回路)において、ソフトエラーにより電源電圧以上の電圧が入力されると、ブレークダウンが生じて発熱し、キャリアが活性化して発光する。 In the latter case, in a state where the transistors are connected in reverse bias (protection circuit), when a voltage higher than the power supply voltage is input due to a soft error, breakdown occurs and heat is generated, and carriers are activated to emit light.
以下、検査装置10について、更に詳述する。
Hereinafter, the
放射部10は、電子銃11と、走査コイル13a及び走査制御部13bを有する走査部12と、ステージ14と、光検出プローブ15と、電気信号プローブ16a〜16dと、プローブコネクタ16eと、筐体17とを有する。
The
放射部10は、半導体試料Mに対して照射する放射線として、電子線、イオン線、中性子線又は電磁波等を用いることができる。本実施形態では、放射部10は、放射線として電子線を照射する電子銃11を有する。
The
電子銃11は、半導体試料Mに対して、所定の値以上の入射エネルギーを有する電子線Rを照射する。ここで、所定の値以上の入射エネルギーは、半導体装置である半導体試料Mが有するトランジスタ等のスイッチング素子の導通状態を変化させ得る量の電子の励起を生じさせ得るエネルギーである。又は、所定の値以上の入射エネルギーは、半導体試料Mの価電子帯にいる電子を伝導帯へ励起させ得るエネルギーである。 The electron gun 11 irradiates the semiconductor sample M with an electron beam R having an incident energy equal to or higher than a predetermined value. Here, the incident energy equal to or higher than a predetermined value is energy that can cause excitation of an amount of electrons that can change a conduction state of a switching element such as a transistor included in the semiconductor sample M that is a semiconductor device. Alternatively, the incident energy equal to or higher than a predetermined value is energy that can excite electrons in the valence band of the semiconductor sample M to the conduction band.
走査部12は、半導体試料Mに対して放射線を照射する位置を変更する。走査制御部13bは、走査コイル13aを制御して、電子銃11から半導体試料Mに対して照射される電子線の方向を変える。
The
また、走査制御部13bは、半導体試料Mに対して電子線を照射する時以外には、電子線が半導体試料Mに向かわないように走査コイル13aを制御して、半導体試料Mに対してパルス状の電子線を照射する。パルス状の電子線のパルス幅は、適宜設定され得るが、例えば、20ナノ秒とすることができる。
The
走査制御部13bは、後述する放射信号を入力すると、走査コイル13aを制御して、パルス状の電子線を半導体試料Mに対して照射させる。
When a radiation signal described later is input, the
なお、後述する放射信号を電子銃11に入力して、パルス状の電子線を照射させるようにしても良い。 Note that a radiation signal to be described later may be input to the electron gun 11 and irradiated with a pulsed electron beam.
ステージ14は、半導体試料Mを載置する。
The
光検出プローブ15は、半導体試料Mの発光を受光して、受光した光を第2光検出部31へ出力する。光検出プローブ15は、半導体試料Mの何れかの部位から放出された発光も受光できるように配置される。光検出プローブ15は、例えば、フォトダイオードを用いて形成される。
The
第2光検出部31は、光検出プローブ15から受光した光を電気信号に変換し、変換した電気信号を後述する第1電気信号計測部30aに出力する。光検出プローブ15と第2光検出部31とは、光ファイバによって接続される。
The second
電気信号プローブ16a〜16dは、半導体装置である半導体試料Mに電圧を印加する。電気信号プローブ16a〜16dには、後述する第2電気信号計測部30bからプローブコネクタ16eを介して、電圧が供給される。このように、電子線が照射された半導体試料M中の電子の励起の計測は、電気信号プローブ16a〜16dから電圧が印加された状態で行うことができる。電気信号プローブ16a〜16dとプローブコネクタ16eとの間は、図示しない配線によって接続される。
The electric signal probes 16a to 16d apply a voltage to the semiconductor sample M that is a semiconductor device. A voltage is supplied to the electric signal probes 16a to 16d from the second electric
第2電気信号計測部30bは、後述する制御部40に制御されて、所定の電圧を、半導体試料Mに印加する。また、第2電気信号計測部30bは、電子線が照射された半導体試料M中の電子の励起の計測中に、電気信号プローブ16a〜16dを用いて、半導体装置である半導体試料Mの配線から電流等の電気信号を計測しても良い。
The second electric
なお、半導体試料Mに対して電圧を印加せずに、電子線が照射された半導体試料M中の電子の励起の計測を行っても良い。 Note that the excitation of electrons in the semiconductor sample M irradiated with the electron beam may be measured without applying a voltage to the semiconductor sample M.
筐体17は、その内部が減圧されており、ステージ14上に載置された半導体試料Mが配置される。
The inside of the
また、放射部10は、図示しない2次電子検出器及び反射電子検出器を有しており、半導体試料Mの表面から放出又は反射された2次電子および反射電子を検出できることが好ましい。2次電子検出器及び反射電子検出器は、各走査において検出した検出信号を、制御部40に出力する。制御部40は、入力した検出信号を、各走査位置と関連づけて記録部41に記録する。制御部40は、記録部41に記録した検出信号に基づいて、2次電子および反射電子の走査電子顕微鏡画像を作成して表示する。
The radiating
上述した放射部10としては、例えば、走査型電子顕微鏡を用いて形成することができる。
As the radiation |
計測信号生成部20は、放射信号生成部21と、光源22と、光遅延部23と、第1光検出部24を有する。
The measurement
放射信号生成部21は、放射部10に放射線を照射させる放射信号Hを生成する。放射信号Hは、周期的なパルス状の電気信号である。放射信号生成部21が生成した放射信号Hは分岐して、一方が、上述した走査制御部13bに出力され、他方が、光源22に出力される。
The radiation
走査制御部13bは、放射信号生成部21から放射信号Hを入力すると、半導体試料Mに対して、照射する位置を変更すると共に、パルス状の電子線を照射させる。
When the radiation signal H is input from the radiation
例えば、半導体試料Mに対して256×256個の走査を1秒間で行う場合には、放射信号生成部21が生成する放射信号Hの周波数は、約65kHz(≒256×256/1秒)とすることができる。
For example, when 256 × 256 scans are performed on the semiconductor sample M in one second, the frequency of the radiation signal H generated by the radiation
光源22は、周期的なパルス状の放射信号Hを入力して、放射信号Hと同期して周期的なパルス状の光信号を生成し、生成した光信号を光遅延部23に出力する。なお、光源22は、連続光を、放射信号Hと同期する光チョッパで周期的に遮光して、周期的なパルス状の光信号を生成しても良い。
The
光遅延部23は、光源22が生成した光を入力し、入力した光の位相を遅延時間だけ遅らせて、第1電気信号計測部30aに出力する。
The
この遅延時間は、電子線が照射された半導体試料Mにおいて、励起した電子が各電荷収集過程を経て発光を起こすまで、計測を待機させるために設けられる。図1に示すように、励起した電子の電荷収集過程としては、主に、ドリフト、ファネリング及び拡散がある。ここで、ドリフト又はファネリングによる電荷収集過程が、電子線の照射を開始した時点から50ピコ秒から数100ピコ秒で生じており、拡散による電荷収集過程が、電子線の照射を開始した時点から1ナノ秒から数マイクロ秒で起こると考えられている。 This delay time is provided in order to make the measurement wait until the excited electrons emit light through each charge collection process in the semiconductor sample M irradiated with the electron beam. As shown in FIG. 1, the charge collection process of excited electrons mainly includes drift, funneling, and diffusion. Here, the charge collection process by drift or funneling occurs from 50 picoseconds to several hundred picoseconds from the start of electron beam irradiation, and the charge collection process by diffusion starts from the time of starting electron beam irradiation. It is believed to occur in 1 nanosecond to several microseconds.
そこで、検査装置1は、放射部10が電子線Rの照射を開始した時点から遅延時間の間を待機した後に、半導体試料Mの発光を計測する。
Therefore, the
ドリフト又はファネリングによる電荷収集過程では、遅延時間を、例えば、50ピコ秒とすることができる。 In the charge collection process by drift or funneling, the delay time can be, for example, 50 picoseconds.
光遅延部23は、光源22から入力した光の光路長を変化させることにより、入力した光の位相を遅延時間だけ遅らせるように調整する。例えば、光遅延部23は、光路長を300μm変化させることにより、時間にして1ピコ秒だけ光を遅らせることができる。
The
第1光検出部24は、光遅延部23が出力した光を入力して、電気信号である計測信号X1を、第1電気信号計測部30aに出力する。
The first
第1電気信号計測部30aは、計測信号X1を入力して、所定の時間である計測時間の間、半導体試料M中の電子の励起を計測する。第1電気信号計測部30aは、第1光検出部24から入力した計測信号X1をトリガとして、第2光検出部31から入力される電気信号の計測を開始して、計測時間の経過後、第2光検出部31から入力される電気信号の計測を終了する。第1電気信号計測部30aは、半導体試料M中の電子の励起を計測した電気信号を、制御部40に出力する。
The first electrical
制御部40は、第1電気信号計測部30aから入力した電気信号を、半導体試料M中の電子の励起を計測した計測結果として記録部41に記録する。また、制御部40は、放射部10を制御して、電子銃11の入射エネルギー及び走査部12を調整する。
The
また、制御部40は、記録部41に記録した計測結果を画像化して表示することができる。
Further, the
制御部40は、図示しない演算部と、記憶部と、表示部と、入力部と、出力部と、通信部とを有する。演算部は、記憶部に記憶された所定のプログラムを実行することにより、上述した制御部40の各機能を実現する。記録部41は、この記憶部の一部としても良い。
The
制御部40は、例えば、サーバ又はパーソナルコンピュータ若しくはステートマシン等のコンピュータを用いて形成され得る。
The
更に、制御部40は、計測信号生成部20制御する。具体的には、制御部40は、光遅延部23の光路長を制御して、遅延時間を調整する。また、制御部40は、放射信号生成部21を制御して、放射信号Hの周波数を調整する。また、制御部40は、第1電気信号制御部30aを制御するようにしても良い。
Further, the
光遅延部23に設定される遅延時間は、放射部10が電子線の照射を開始した時点から電荷収集過程の開始時間までの間の時間よりも短くすることが好ましい。具体的には、遅延時間は、放射部10が電子線の照射を開始した時点から電荷収集過程の開始時間までの間の時間の10分の1とすることができる。
The delay time set in the
例えば、ドリフト又はファネリングによる電荷収集過程の開始時間は、放射部10が電子線の照射を開始した時点から早くて約50ピコ秒であると考えられている。この場合、遅延時間は、5ピコ秒とすることが好ましい。
For example, it is considered that the start time of the charge collection process by drift or funneling is about 50 picoseconds at the earliest from the time when the radiating
また、拡散による電荷収集過程の開始時間は、放射部10が電子線の照射を開始した時点から早くて約1ナノ秒から数マイクロ秒であると考えられているが、この拡散による電荷収集が生じる前にドリフト又はファネリングによる電荷収集が生じている。従って、ドリフト又はファネリングによる電荷収集から拡散による電荷収集までの発光を計測するには、遅延時間は、電荷収集が早く始まる方に合わせて設定することが好ましい。なお、拡散による電荷収集過程による発光を計測する場合には、遅延時間を0.1ナノ秒とすることもできる。
In addition, the start time of the charge collection process by diffusion is considered to be about 1 nanosecond to several microseconds from the time when the radiating
また、第1電気信号計測部30aが計測信号X1を入力した後、半導体試料M中の電子の励起を計測する計測時間は、電荷収集過程の時間分解能を決定する。この計測時間は、求められる電荷収集過程の時間分解能に応じて適宜設定され得るが、上述した遅延時間と同様に、放射部10が電子線の照射を開始した時点から電荷収集過程の開始時間までの間の時間の10分の1とすることができる。例えば、計測時間も、5ピコ秒とすることができる。
The measurement time for measuring the excitation of electrons in the semiconductor sample M after the first electrical
検査装置1が、各放射に対する半導体試料中の電子の励起を計測することを終了する終了時間は、電荷収集過程の開始時間までの間の時間よりも長くすることが好ましい。具体的には、終了時間は、放射部10が電子線の照射を開始した時点から電荷収集過程の開始時間の10倍とすることができる。
The end time at which the
具体的には、拡散による電荷収集過程の開始時間は、放射部10が電子線の照射を開始した時点から早くて約1ナノ秒から数マイクロ秒であると考えられている。そこで、終了時間は、終了時間は、放射部10が電子線の照射を開始した時点から数10マイクロ秒とすることができる。
Specifically, the start time of the charge collection process by diffusion is considered to be about 1 nanosecond to several microseconds at the earliest time from when the radiating
なお、ドリフト又はファネリングによる電荷収集による電荷収集過程による発光を計測する場合には、終了時間を数1000ピコ秒としても良い。 In the case of measuring light emission in the charge collection process by charge collection by drift or funneling, the end time may be several thousand picoseconds.
検査装置1は、電子の励起の計測を開始した後、終了時間までの間、遅延時間を増加させて変更しながら、電子線の照射と、遅延時間の待機と、電子の励起の計測とを繰り返す。
The
また、光遅延部23に設定する遅延時間は、光信号又は電気信号が信号経路を伝達するのに要する時間も考慮して設定されることが好ましい。
The delay time set in the
次に、上述した検査装置10の動作例を、図4及び図5を参照して、以下に説明する。
Next, an operation example of the above-described
図4は、本明細書に開示する検査方法の一実施形態を説明するフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart illustrating an embodiment of the inspection method disclosed in this specification.
まず、ステップS10において、半導体試料Mに対して、検査装置1の検査条件が設定される。ここで検査条件は、電子線の走査速度、走査位置及び走査数(画素数に対応する)、遅延時間及び計測時間等である。走査速度及び走査数から1画素当りの最大処理時間が決まるので、それに基づいて、電子線のパルス幅等が設定される。
First, in step S10, the inspection conditions of the
次に、ステップS12において、電気信号プローブ16a〜16dを半導体試料Mに接触させる。電気信号プローブ16a〜16dは、例えば、半導体装置である半導体試料Mのトランジスタ又はメモリの電極又は配線に接触する。そして、第2電気信号計測部30bから、プローブコネクタ16eを介して、電気信号プローブ16a〜16dに対して電圧が供給される。
Next, the electric signal probes 16a to 16d are brought into contact with the semiconductor sample M in step S12. The electric signal probes 16a to 16d are in contact with, for example, a transistor of a semiconductor sample M that is a semiconductor device, or an electrode or wiring of a memory. Then, a voltage is supplied from the second electric
次に、ステップS14〜S30の間で、遅延時間の開始時間から終了時間の間で、設定された全ての遅延時間において、ステップS16〜S26の処理が行われる。 Next, in steps S14 to S30, the processing of steps S16 to S26 is performed in all the set delay times between the start time and the end time of the delay time.
次に、ステップS16〜S26の間で、半導体試料M上の全ての走査点において、ステップS18〜S24の処理が行われる。 Next, between steps S16 to S26, the processing of steps S18 to S24 is performed at all scanning points on the semiconductor sample M.
次に、ステップS18では、放射部10から、半導体試料M上の走査点に対して、半導体試料Mに対してパルス状の電子線が照射される。この際、放射部10は、図示しない2次電子検出器及び反射電子検出器を用いて、半導体試料Mの表面から放出又は反射された2次電子および反射電子を検出して検出信号を生成し、生成した検出信号を制御部40に出力する。
Next, in step S <b> 18, a pulsed electron beam is irradiated to the semiconductor sample M from the
次に、ステップS20において、検査装置1は、半導体試料Mに対してパルス状の電子線の照射を開始した時点から遅延時間を待機する。
Next, in step S <b> 20, the
次に、ステップS22において、第1電気信号計測部30aは、計測時間の間、半導体試料M中の電子の励起を計測する。
Next, in step S22, the first electrical
次に、ステップS24において、走査部12は、電子線が照射される半導体試料M上の位置を変更する。
Next, in step S24, the
次に、上述したステップS18〜S26の処理を更に以下に説明する。 Next, the processing of steps S18 to S26 described above will be further described below.
図5は、パルス状の電子線と発光の計測との間の時間的な関係を説明する図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating a temporal relationship between a pulsed electron beam and light emission measurement.
図5(A)は、放射部10が半導体試料Mに対して照射するパルス状の電子線を示す。電子線は、パルス幅がDであり、周期Tで照射される。また、電子線は走査されており、最初の照射は、半導体試料M上の位置(x0、y0)に照射され、2番目の照射は、半導体試料M上の位置(x1、y1)に照射され、3番目の照射は、半導体試料M上の位置(x2、y2)に照射されて、全ての照射位置が走査される。
FIG. 5A shows a pulsed electron beam that the radiating
図5(B)は、第2光検出部31が、第1電気信号計測部30aに対して出力する電気信号を示す。第1電気信号計測部30aは、放射部10が電子線の照射を開始した時点から遅延時間τが経過した時点で、第1光検出部24から計測信号X1を入力する。計測信号X1を入力した第1電気信号計測部30aは、計測時間sの間、第2光検出部31から入力される電気信号を計測することにより、半導体試料M中の電子の励起を計測する。第1電気信号計測部30aは、計測時間sの間における電気信号の面積を計測する。そして、第1電気信号計測部30aは、計測した電気信号の面積を計測結果として、制御部40に出力する。遅延時間τは、電子線の照射と重なっていても良いし、重ならないようにしても良い。
FIG. 5B shows an electrical signal that the second
制御部40は、入力した計測結果である電気信号の面積wを、半導体試料M上の位置(x、y)と、遅延時間τと共に、記録部41に配列(τ、x、y、w)として記録する。ここで、計測値として、電気信号の面積wを配列に記録しても良いし、ユーザが設定した閾値に基づいて、電気信号の面積wを点数化して配列に記録しても良い。
The
このようにして、検査装置1は、全ての走査点に対して、ステップS18〜S24の処理を繰り返す。
In this way, the
次に、ステップS28において、制御部40は、光遅延部23の遅延時間を変更する。制御部40は、遅延時間をτずつ増加して、遅延時間を変更する。なお、遅延時間の増加量は、一定でなくても良い。
Next, in step S <b> 28, the
次に、上述したステップS14〜S30の処理を更に以下に説明する。 Next, the processing of steps S14 to S30 described above will be further described below.
検査装置1が、半導体試料M上の各走査点について、最初の遅延時間τを用いた計測を行った後、制御部40は、光遅延部23の光路長を調整して、遅延時間をτから2τに変更する。
After the
次に、検査装置1は、半導体試料M上の各走査点について、遅延時間2τを用いた計測を行う。第1電気信号計測部30aは、放射部10が電子線の照射を開始した時点から遅延時間2τが経過した時点で、第1光検出部24から計測信号X1を入力する。計測信号X1を入力した第1電気信号計測部30aは、計測時間sの間、第2光検出部31から入力される電気信号を計測することにより、半導体試料M中の電子の励起を計測する。
Next, the
図5(C)は、遅延時間2τにおいて、第2光検出部31が、第1電気信号計測部30aに対して出力する電気信号を示す。第1電気信号計測部30aは、計測時間sの間、電気信号の面積を計測する。そして、第1電気信号計測部30aは、計測した電気信号の面積を計測結果として、制御部40に出力する。
FIG. 5C shows an electrical signal that the second
制御部40は、入力した計測結果である電気信号の面積wを、半導体試料M上の位置(x、y)と、遅延時間2τと共に、記録部41に配列(2τ、x、y、w)として記録する。
The
そして、検査装置1は、半導体試料M上の各走査点について、遅延時間2τを用いた計測を行った後、更に全ての遅延時間に対して、ステップS14〜S30の処理を繰り返す。
Then, the
図5(B)又は(C)に示す電気信号波形は、半導体試料Mにおいて、各瞬間に発光した光を電気信号に変換したものである。そして、半導体試料Mにおいて、各瞬間に発光した光は、各瞬間に生じた各電荷収集過程に起因している。即ち、図5(B)又は(C)に示す電気信号波形は、発生時刻が異なる電荷収集過程の発光のコンボリューションである。そこで、記録部41に記録された計測結果に基づいて、各計測時間sの間に計測された電気信号波形をデコンボリューションして、発生時刻ごとの発光信号強度を求めることもできる。
The electric signal waveform shown in FIG. 5B or FIG. 5C is obtained by converting light emitted at each moment in the semiconductor sample M into an electric signal. In the semiconductor sample M, light emitted at each moment is caused by each charge collection process that occurs at each moment. That is, the electric signal waveform shown in FIG. 5B or 5C is a convolution of light emission in the charge collection process having different generation times. Therefore, based on the measurement result recorded in the
上述した検査装置1の動作では、全ての走査点について計測を行った後に、遅延時間の変更を行うことにより、検査時間の短縮を図っている。仮に、1つの走査点において全ての遅延時間の変更を伴う計測を行った後に、全ての走査点について計測を行った場合には、検査時間の大幅な増加が生じる。例えば、256×256の走査数と、256の遅延時間の数とを有する検査を行うと、遅延時間の変更に伴う工数は約1677万ステップ(=256×256×256)となる。一方、全ての走査点について計測を行った後に、遅延時間の変更を行うと、遅延時間の変更に伴う工数は256ステップに大きく低減することができる。
In the operation of the
そして、ステップS32において、制御部40は、計測結果を表示する。
In step S32, the
次に、制御部40が表示する計測結果について、以下に説明する。
Next, measurement results displayed by the
図6は、計測結果が格納される配列を説明する図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating an array in which measurement results are stored.
記録部41に記録される配列Hは、上述したように、遅延時間τと、半導体試料M上の位置(x、y)と、入力した計測結果である電気信号の面積wを、配列要素として有している。配列Hτは、遅延時間τにおける配列(τ、x、y、w)を図示したものである。遅延時間τにおいて、位置(x、y)に対応する各セルは、電気信号の面積wを値として有している。
As described above, the array H recorded in the
遅延時間τにおける全てのセルを2次元に並べた配列Hτは、半導体試料Mに対して、遅延時間τから計測時間sの間に生じた電子の励起による発光量を計測した計測結果を2次元的に視覚化した計測結果である。 The array Hτ in which all the cells in the delay time τ are arranged in two dimensions is a two-dimensional measurement result obtained by measuring the amount of light emitted by excitation of electrons generated between the delay time τ and the measurement time s for the semiconductor sample M. This is a visually visualized measurement result.
同様に、遅延時間2τにおける全てのセルを2次元に並べた配列H2τは、半導体試料Mに対して、遅延時間2τから計測時間sの間に生じた電子の励起による発光量を計測した計測結果を2次元的に視覚化した計測結果である。 Similarly, the array H2τ in which all the cells at the delay time 2τ are two-dimensionally arranged is a measurement result obtained by measuring the light emission amount due to the excitation of electrons generated between the delay time 2τ and the measurement time s with respect to the semiconductor sample M. It is the measurement result which visualized two-dimensionally.
従って、配列Hは、全ての遅延時間について2次元に並べた配列Hτ、H2τ・・・を3次元方向(遅延時間の方向)に重ねて形成される。 Therefore, the array H is formed by superposing the arrays Hτ, H2τ,... Arranged in two dimensions for all delay times in the three-dimensional direction (the direction of the delay time).
そこで、ある半導体試料M上の位置(x、y)のセルを、遅延時間の方向に重ねたセル積層体Hcは、半導体試料M上の位置(x、y)における電子の励起の経時的変化を視覚化した計測結果となる。 Therefore, a cell stack Hc in which cells at a position (x, y) on a certain semiconductor sample M are stacked in the direction of the delay time changes with time in the excitation of electrons at the position (x, y) on the semiconductor sample M. The measurement result is visualized.
放射線が照射されてから各電荷収集過程が生じる時間が異なるので、セル積層体Hcは、半導体試料内で励起された電子の各電荷収集過程が生じる確率を表していると考えられる。従って、セル積層体Hcに基づいて、各電荷収集過程が生じる確率(発生断面積)等のソフトエラーに関する物性パラメータを得ることができる。得られた物性パラメータは、ソフトエラーのシミュレーションを行うために用いられ得る。 Since the time in which each charge collection process occurs after irradiation is different, the cell stack Hc is considered to represent the probability that each charge collection process of electrons excited in the semiconductor sample occurs. Therefore, based on the cell stack Hc, it is possible to obtain physical property parameters relating to soft errors such as the probability (occurrence cross-sectional area) that each charge collection process occurs. The obtained physical property parameters can be used to perform a soft error simulation.
図7(A)は、走査電子顕微鏡画像を示しており、図7(B)は、画像化された計測結果画像を示しており、図7(C)は、SEM画像と計測結果画像とを重ね合わせた画像を示している。 7A shows a scanning electron microscope image, FIG. 7B shows an imaged measurement result image, and FIG. 7C shows an SEM image and a measurement result image. A superimposed image is shown.
具体的には、図7(A)は、放射部10が、半導体試料Mの電子の励起の計測と共に撮像した2次電子および反射電子の走査電子顕微鏡画像G1を示す。
Specifically, FIG. 7A shows a scanning electron microscope image G1 of secondary electrons and reflected electrons captured by the radiating
図7(B)は、遅延時間τにおける配列Hτに基づいて作成された画像G2を示す。各画素の位置は、半導体試料M上の位置(x、y)に対応しており、画素の輝度は、入力した計測結果である電気信号の面積wに対応している。 FIG. 7B shows an image G2 created based on the array Hτ at the delay time τ. The position of each pixel corresponds to the position (x, y) on the semiconductor sample M, and the luminance of the pixel corresponds to the area w of the electric signal that is the input measurement result.
図7(B)に示す例では、ユーザが指定する閾値以上の電気信号の面積を有する画素を特異点Eとして表示している。即ち、特異点Eでは、ソフトエラーが生じたと判断される。 In the example shown in FIG. 7B, a pixel having an electric signal area equal to or larger than a threshold specified by the user is displayed as a singular point E. That is, at the singular point E, it is determined that a soft error has occurred.
図7(C)は、画像G1と画像G2とを重ね合わせた合成画像G3を示す。特異点Eは、トランジスタの位置と対応している。合成画像G3を用いることにより、半導体試料Mにおけるシングル・イベント現象の発生箇所が明確に示される。 FIG. 7C shows a composite image G3 in which the image G1 and the image G2 are superimposed. The singular point E corresponds to the position of the transistor. By using the composite image G3, the location where the single event phenomenon occurs in the semiconductor sample M is clearly shown.
図8は、ソフトエラーの発生頻度と電子線のエネルギーとの関係を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the frequency of occurrence of soft errors and the energy of electron beams.
図8は、計測結果の配列Hに基づいて、ソフトエラーの発生頻度と電子線のエネルギーとの関係を示している。図8の縦軸は、半導体試料M上のある位置(x、y)におけるソフトエラーの発生頻度を表している。ソフトエラーの発生頻度は、ある遅延時間における計測結果又は全ての遅延時間にわたる計測結果の合計である。 FIG. 8 shows the relationship between the frequency of occurrence of soft errors and the energy of the electron beam based on the array H of measurement results. The vertical axis in FIG. 8 represents the frequency of occurrence of soft errors at a certain position (x, y) on the semiconductor sample M. The frequency of occurrence of the soft error is a total of measurement results over a certain delay time or over all delay times.
カーブC1は、半導体試料Mに対する計測結果を示している。カーブC1は、発生頻度が電子線のエネルギーに対して所定の閾値を有することを示している。電子線のエネルギーに対して閾値が存在する理由は、トランジスタ等のスイッチング素子の動作電圧が閾値を有すること、又は価電子帯にいる電子がエネルギーギャップを超えて伝導帯に励起するための離散的な励起エネルギーを有するためである。 A curve C1 shows a measurement result for the semiconductor sample M. A curve C1 indicates that the occurrence frequency has a predetermined threshold with respect to the energy of the electron beam. The reason why there is a threshold for the energy of the electron beam is that the operating voltage of a switching element such as a transistor has a threshold, or because the electrons in the valence band are excited to the conduction band beyond the energy gap. This is because it has a high excitation energy.
カーブC1から、半導体試料M上のある位置(x、y)におけるソフトエラーに対する発生確率と電子線のエネルギーとの関係が得られる。 From the curve C1, the relationship between the probability of occurrence of a soft error at a certain position (x, y) on the semiconductor sample M and the energy of the electron beam is obtained.
図9は、ソフトエラーの発生頻度と電子線量との関係を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the frequency of occurrence of soft errors and the electron dose.
図9は、加速電圧を一定にして電子線量を変化させた場合について、半導体試料Mのソフトエラーに対する発生確率と電子線量との関係を示すカーブC3を示す。 FIG. 9 shows a curve C3 showing the relationship between the probability of occurrence of the semiconductor sample M with respect to the soft error and the electron dose when the acceleration voltage is kept constant and the electron dose is changed.
カーブC3は、電子線量が所定の閾値を有することを示している。電子線量に対して閾値が存在する理由は、トランジスタ等のスイッチング素子の動作電圧を生じるには、所定量の電子の励起が求められるためである。なお、電子線量はコンデンサレンズで調整可能であり、電子線をファラデーカップなどに直接照射することにより検出可能である。 A curve C3 indicates that the electron dose has a predetermined threshold value. The reason why there is a threshold for the electron dose is that a predetermined amount of excitation of electrons is required to generate an operating voltage of a switching element such as a transistor. The electron dose can be adjusted by a condenser lens, and can be detected by directly irradiating an Faraday cup with an electron beam.
図8及び図9に示すように、所定の閾値以上の電子線のエネルギー又は電子線量の電子線を半導体試料に対して照射することにより、同じ位置で高い確率でソフトエラーを発生させることができる。一方、所定の閾値未満の加速電圧又は電子線量の電子線を半導体試料に対して照射した場合には、ソフトエラーの発生頻度は非常に小さい。 As shown in FIGS. 8 and 9, a soft error can be generated at a high probability at the same position by irradiating a semiconductor sample with an electron beam energy or an electron dose of a predetermined threshold value or more. . On the other hand, when the semiconductor sample is irradiated with an accelerating voltage or an electron beam having an electron dose less than a predetermined threshold, the frequency of occurrence of soft errors is very small.
ところで、第1電気信号計測部30aにより計測可能な電気信号は、元々、クラックや結晶欠陥等の半導体試料M中に存在していた欠陥に起因しても生じ得る。
By the way, the electrical signal that can be measured by the first electrical
そこで、所定の値以上の入射エネルギーを有する電子線を半導体試料Mに対して照射して、図5に示す処理を行って、第1の計測データを得る。この第1の計測データには、ソフトエラーに起因する計測結果と共に、元々、半導体試料M中に存在していた欠陥に起因する計測結果が含まれている。 Therefore, the semiconductor sample M is irradiated with an electron beam having an incident energy equal to or higher than a predetermined value, and the process shown in FIG. 5 is performed to obtain first measurement data. The first measurement data includes a measurement result caused by a defect originally present in the semiconductor sample M, together with a measurement result caused by a soft error.
次に、所定の値未満の入射エネルギーを有する電子線を半導体試料Mに対して照射して、図5に示す処理を行って、第2の計測データを得る。この第2の計測データには、元々、半導体試料M中に存在していた欠陥に起因する計測結果が含まれているが、ソフトエラーに起因する計測結果はほとんど含まれていない。 Next, an electron beam having an incident energy less than a predetermined value is irradiated onto the semiconductor sample M, and the process shown in FIG. 5 is performed to obtain second measurement data. The second measurement data originally includes a measurement result due to a defect present in the semiconductor sample M, but hardly includes a measurement result due to a soft error.
次に、第1計測データ及び第2計測データに基づいて、半導体試料M中のソフトエラーの有無を判断する。具体的には、第1の計測データによる配列と、第2の計測データによる配列との間で、対応する配列要素の差を求めて差配列を得る。この差配列には、主にソフトエラーに起因する計測結果が含まれていることになる。なお、第1計測データと、第2計測データとは、どちらを先に計測しても良い。 Next, the presence or absence of a soft error in the semiconductor sample M is determined based on the first measurement data and the second measurement data. Specifically, a difference array is obtained by obtaining a difference between corresponding array elements between the array based on the first measurement data and the array based on the second measurement data. This difference array includes measurement results mainly due to soft errors. Note that either the first measurement data or the second measurement data may be measured first.
次に、検査装置1が、半導体試料Mのソフトエラーの加速試験を行えることを、以下に説明する。検査装置1は、荷電粒子(イオン線や電子線)による加速試験を行って、自然放射線によるシングル・イベント現象を加速化し、また定量評価するために用いられ得る。
Next, it will be described below that the
自然界に存在する放射線として、例えば、α線(ヘリウム原子の原子核)がある。検査装置1の計測結果を用いて、α線が半導体試料Mに照射された場合のソフトエラーの発生頻度を推定できることを以下に説明する。
As radiation existing in nature, there is, for example, α rays (nuclei of helium atoms). It will be described below that the frequency of occurrence of soft errors can be estimated using the measurement results of the
図10は、阻止能の式を示す図である。 FIG. 10 is a diagram illustrating a formula for stopping power.
標的物質中の荷電粒子の阻止能Scolは、式(1)に示す阻止能の式で表される。式(1)は、荷電粒子が失うエネルギーと標的物質に付与されるエネルギーとがほぼ等しいという仮定を用いており、Bethe−Blochの式として知られている。 The stopping power Scol of the charged particles in the target substance is represented by the stopping power formula shown in Formula (1). Formula (1) uses the assumption that the energy lost by the charged particles is approximately equal to the energy imparted to the target substance, and is known as the Bethe-Bloch formula.
式(1)で示される阻止能Scolは、線エネルギー付与(Linear Energy Transfer:LET)と呼ばれる指標である。LETは、放射線の線質の違いを表す指標であり、荷電粒子の電離作用によって、飛跡に沿う単位長さあたりに標的物質に局所的に与えられるエネルギー量(dE/dx)である。荷電粒子のLETが大きいほど、シングル・イベント現象が起こりやすい。また、荷電粒子として電子を用いる場合には、相対論的補正がなされた式(2)が用いられる。LETは、式(1)又は(2)により、任意の荷電粒子種やエネルギーに対し、一義的に決めることができる。 The stopping power Scol represented by the formula (1) is an index called linear energy transfer (LET). LET is an index representing the difference in radiation quality, and is the amount of energy (dE / dx) given locally to the target substance per unit length along the track by the ionization action of charged particles. The larger the LET of charged particles, the easier the single event phenomenon occurs. In addition, when electrons are used as charged particles, Equation (2) with relativistic correction is used. LET can be uniquely determined for any charged particle species or energy by the formula (1) or (2).
メモリ素子等の半導体試料に照射された単位面積あたりの荷電粒子数に対するシングル・イベント現象の発生回数は、「反転断面積」と呼ばれる。「反転断面積」は、「単位照射面積あたりの荷電粒子(アルファ線又は電子線)数に対するシングル・イベント現象の発生回数」である。シングル・イベント現象の発生回数は、具体的には閾値以上の発光数又はメモリにおける情報反転の数である。例えば、図7で示される画像(例:画素数256×256)を観察して、その中に発光またはメモリ反転が幾つあるかを数えることにより、「反転断面積」が得られる。 The number of occurrences of a single event phenomenon with respect to the number of charged particles per unit area irradiated on a semiconductor sample such as a memory element is called “inverted cross-sectional area”. The “inverted cross-sectional area” is “the number of occurrences of a single event phenomenon with respect to the number of charged particles (alpha rays or electron beams) per unit irradiation area”. The number of occurrences of the single event phenomenon is specifically the number of light emissions equal to or greater than a threshold value or the number of information inversions in the memory. For example, by observing the image (for example, the number of pixels 256 × 256) shown in FIG. 7 and counting the number of light emission or memory inversion in the image, the “inversion cross-sectional area” is obtained.
反転断面積は、LETに対して図11に示す関係を有する。反転断面積は、LETに対して所定の閾値を有する。この閾値は、シングル・イベント現象の臨界電荷Qcに基づいて定まる。シングル・イベント現象に伴ってメモリ素子等の半導体試料の情報を反転させる最小電荷を臨界電荷Qcと呼ぶ。臨界電荷Qcはメモリ素子の材質(ターゲット)、荷電粒子の種類(放射線種)、エネルギー及び線量に依存する。臨界電荷Qcが発生する最小のLET(スレショルド)は、荷電粒子が電離で失ったエネルギーとQcとが等しくなる点である。臨界電荷Qcが発生する最小のLET(スレショルド)は、図8及び図9の閾値に対応する。 The inverted cross-sectional area has the relationship shown in FIG. 11 with respect to LET. The inverted cross-sectional area has a predetermined threshold with respect to LET. This threshold is determined based on the critical charge Q c of the single event phenomenon. The minimum charge to invert the information of the semiconductor sample such as a memory device with the single event phenomenon is called the critical charge Q c. The critical charge Qc depends on the material (target) of the memory element, the type of charged particle (radiation type), energy and dose. The minimum LET (threshold) at which the critical charge Q c is generated is that Q c is equal to the energy lost by ionization of the charged particles. The minimum LET (threshold) at which the critical charge Q c is generated corresponds to the threshold values shown in FIGS.
図11は、反転断面積(発生頻度)とLETとの関係を示す。放射線種(原子番号Zi)又はエネルギー(Ei)が異なっても、LETは式(1)又は式(2)に従って一義的に決定される。従って、加速係数は各条件のLETの比を用いて評価できる。同じ線種でもエネルギーが高ければLETは増加し、それに伴って電離作用が大きくなるので反転断面積も大きくなる(プロットA→プロットC)。 FIG. 11 shows the relationship between the inverted cross-sectional area (occurrence frequency) and LET. Even if the radiation type (atomic number Zi) or energy (Ei) is different, LET is uniquely determined according to formula (1) or formula (2). Therefore, the acceleration coefficient can be evaluated using the LET ratio of each condition. Even with the same line type, if the energy is high, the LET increases, and the ionization effect increases accordingly, so that the inversion cross section also increases (plot A → plot C).
式(1)又は式(2)によると、荷電粒子種が決まればLETはエネルギーのみに依存するので、図11は図8のように書き直すことができる。シングル・イベント現象に関しては、エネルギーが大きいほど反転断面積は増加する。逆にエネルギーが同じなら、電子以外の場合、荷電粒子種の原子番号が大きいほど反転断面積は増加する。 According to formula (1) or formula (2), if the charged particle type is determined, LET depends only on energy, so FIG. 11 can be rewritten as shown in FIG. For the single event phenomenon, the greater the energy, the greater the cross section. On the other hand, if the energy is the same, in the case of other than electrons, the inversion cross section increases as the atomic number of the charged particle species increases.
同様に、線量と反転断面積の関係は図9のようにも表すことができる。LETが同じ場合、線量が多いほど反転断面積は増加する。 Similarly, the relationship between the dose and the inversion cross-sectional area can be expressed as shown in FIG. When LET is the same, the inversion cross section increases as the dose increases.
図8、図9及び図11において、横軸(LET、エネルギー、線量)が増加するほど反転断面積は増加を示すが、次第に飽和する。飽和の理由は不明であるが、高LET条件であっても、シングル・イベント効果を発現する領域はトランジスタのチャネル周辺と限定的であるため、一定値以上ではLETの差が見えてこないためと考えられる。 In FIG. 8, FIG. 9 and FIG. 11, the inversion cross-sectional area increases as the horizontal axis (LET, energy, dose) increases, but gradually becomes saturated. The reason for saturation is unknown, but even under high LET conditions, the region where the single event effect appears is limited to the channel periphery of the transistor, so the difference in LET cannot be seen above a certain value. Conceivable.
加速試験の加速度の割合は、比較対象間のLETの比率と線量の比率の掛け合わせで表される。 The acceleration rate of the accelerated test is expressed by multiplying the LET ratio and the dose ratio between the comparison objects.
図8には、上述した反転断面積とLETとの関係に基づいて、荷電粒子をα線とし、標的物質をシリコンとして、式(1)を用いてプロットしたカーブC2が、カーブC1と共に示されている。エネルギーは、β内のα粒子の速度vとして与えられる。 FIG. 8 shows a curve C2 plotted together with the curve C1 using the equation (1) with the charged particle as α-ray and the target material as silicon based on the relationship between the above-described inversion cross-sectional area and LET. ing. The energy is given as the velocity v of α particles in β.
同じ加速電圧におけるカーブC1の発生頻度とカーブC2の発生頻度との比率が、検査装置1の計測結果の加速度試験の度合いを表している。
The ratio between the occurrence frequency of the curve C1 and the occurrence frequency of the curve C2 at the same acceleration voltage represents the degree of the acceleration test of the measurement result of the
従って、電子線を用いて得られたカーブC1の発生頻度と、カーブC2の発生頻度との比率に基づいて、半導体試料Mがα線の照射を受けた場合のソフトエラーの発生頻度を推定することが可能である。 Therefore, based on the ratio between the occurrence frequency of the curve C1 obtained using the electron beam and the occurrence frequency of the curve C2, the occurrence frequency of the soft error when the semiconductor sample M is irradiated with α rays is estimated. It is possible.
なお、自然界の電子線によるソフトエラーに対して、電子以外の荷電粒子を用いた検査装置1の加速度性を推定する場合には、上述したカーブC2は式(2)を用いて作成される。
When estimating the acceleration of the
このようにして、検査装置1の計測結果に基づいて、自然界で半導体試料Mが照射を受ける放射線に対するソフトエラーの発生頻度を推定することできる。
In this way, based on the measurement result of the
従来の実測的方法としては、連続稼働によるフィールド試験と大型加速器による照射試験とが用いられていたが、そのどちらも能率的でない。なぜならフィールド試験では、ソフトエラーの発生率が低いため、信頼性の高い評価を行うには数カ月から1年間程度の連続稼働を必要とする。一方の照射試験は中性子ビームやイオンビームを利用できる施設が少なく、頻繁に試験を行えないからである。 As a conventional measurement method, a field test by continuous operation and an irradiation test by a large accelerator are used, but neither of them is efficient. This is because in the field test, since the occurrence rate of soft errors is low, continuous operation for several months to one year is required for highly reliable evaluation. One irradiation test is because there are few facilities that can use a neutron beam or an ion beam, and the test cannot be performed frequently.
一方、検査装置1を用いることにより、半導体試料のソフトエラーの検査を加速して行うことができる。
On the other hand, by using the
また、シミュレーションを行うことにより、半導体試料のソフトエラーを予測することが提案されている。しかし、電荷収集過程における発生確率が不明のため、シングル・イベント現象からソフトエラーに至るまでの一連の機構が実証されておらず、シミュレーションに必要な物性パラメータが高精度で得られていない。 In addition, it has been proposed to predict a soft error of a semiconductor sample by performing a simulation. However, since the probability of occurrence in the charge collection process is unknown, a series of mechanisms from a single event phenomenon to a soft error has not been demonstrated, and physical property parameters necessary for simulation have not been obtained with high accuracy.
一方、検査装置1を用いることにより、半導体試料のソフトエラーを引き起こす各電荷収集過程の発生確率が得られるので、得られた物性パラメータに基づいて、精度の高いシミュレーションを行えると考えられる。
On the other hand, since the probability of occurrence of each charge collection process causing a soft error of the semiconductor sample can be obtained by using the
上述した本実施形態の検査装置1によれば、放射線が照射された半導体試料内で励起された電子の電荷収集過程を計測できる。
According to the
また、本実施形態の検査装置1によれば、シングル・イベント現象の時間分解的観察、ソフトエラー発生箇所の特定、シングル・イベント現象の発生断面積の取得、およびLETによる放射線の線質間の比較が可能になる。
In addition, according to the
具体的には、本実施形態の検査装置1を用いることにより、サブミクロン以下の微小LSIデバイスで発生するソフトエラーを可視的に評価できるようになる。また、単体トランジスタではシングル・イベント現象の素過程が、可視的に評価できるようになる。また、インバータ又はSRAMではソフトエラーの発生箇所が、高い時間分解能で観察できるようになる。更に、走査電子顕微鏡像からデバイス構造に関する知見も得られるため、ドーパント濃度や電極からの距離に対するシングル・イベント現象の発生断面積の定量データが半導体試料から得られるようになる。
Specifically, by using the
これにより、シミュレーションのモデル精度の向上に繋がる。さらにシングル・イベント現象の発生断面積やビット反転断面積などの電子線エネルギー依存性や電子線量依存性と、重イオンのLET依存性と比較することにより、環境放射線に対するデバイスの耐性を加速試験的に評価できるようになる。 This leads to improvement of simulation model accuracy. Furthermore, by comparing electron beam energy dependency and electron dose dependency, such as the single event phenomenon generation cross-section and bit reversal cross-section, with the heavy ion LET dependency, the device's resistance to environmental radiation is accelerated. Can be evaluated.
更にまた、検査装置1の計測結果を用いて、半導体試料の環境放射線に対する影響を推定することもできる。環境放射線は、一般にSv(シーベルト)又はGy(グレイ)というJ/kgの単位で表される。一方、検査装置1の計測結果は、J/cmという単位で表される。ここで、半導体試料の質量と寸法は既知であるので、両者の単位間の変換を行うことにより、ソフトエラーの頻度の計測結果を用いて、半導体試料の環境放射線に対する影響を推定することができる。
Furthermore, it is possible to estimate the influence of the semiconductor sample on the environmental radiation using the measurement result of the
次に、上述した検査装置の変形例を、以下に説明する。 Next, a modified example of the above-described inspection apparatus will be described below.
図12は、パルス状の電子線と発光の計測との間の他の時間的な関係を説明する図である。 FIG. 12 is a diagram for explaining another temporal relationship between a pulsed electron beam and light emission measurement.
本変形例では、半導体試料M中の電子の励起を計測した後に、半導体試料に対してパルス状の電子線を照射することと、半導体試料Mに対してパルス状の電子線の照射を開始した時点から遅延時間を待機することと、計測時間の間、半導体試料M中の電子の励起を計測することを繰り返す。これらを繰り返した後に、パルス状の電子線の照射する位置を変更する。そして、計測結果の平均値が、配列Hに記録される。 In this modification, after measuring the excitation of electrons in the semiconductor sample M, the semiconductor sample M was irradiated with a pulsed electron beam and the semiconductor sample M was started to be irradiated with a pulsed electron beam. Waiting for the delay time from the time point and measuring the excitation of electrons in the semiconductor sample M are repeated during the measurement time. After repeating these, the position where the pulsed electron beam is irradiated is changed. Then, the average value of the measurement results is recorded in the array H.
このように、同じ遅延時間で、同じ位置での計測を繰り返すことにより、発光を検出して電気信号に変換した計測信号のS/Nを向上することができる。 Thus, by repeating the measurement at the same position with the same delay time, it is possible to improve the S / N of the measurement signal obtained by detecting light emission and converting it into an electrical signal.
図8又は図9に示すように、所定の閾値以上の加速電圧又は電子線量の電子線を半導体試料に対して照射することにより、同じ位置においても、高い確率でソフトエラーを繰り返して発生させることができる。 As shown in FIG. 8 or 9, a soft error is repeatedly generated at a high probability even at the same position by irradiating a semiconductor sample with an electron beam having an acceleration voltage or electron dose exceeding a predetermined threshold. Can do.
図13は、本明細書に開示する検査方法の他の実施形態を説明するフローチャートである。 FIG. 13 is a flowchart for explaining another embodiment of the inspection method disclosed in this specification.
本変形例では、ステップS46〜S56の処理を行った後に、半導体試料に対して電子線を照射する位置を変更する。即ち、半導体試料に対してパルス状の電子線を照射することと、半導体試料Mに対してパルス状の電子線の照射を開始した時点から遅延時間を待機することと、計測時間の間、半導体試料M中の電子の励起を計測ことと、遅延時間を変更することを行った後に、半導体試料に対して電子線を照射する位置を変更する。 In this modification, after performing the processing of steps S46 to S56, the position where the semiconductor sample is irradiated with the electron beam is changed. That is, the semiconductor sample M is irradiated with the pulsed electron beam, the semiconductor sample M is irradiated with the pulsed electron beam, the delay time is started, and the semiconductor sample M After measuring the excitation of electrons in the sample M and changing the delay time, the position where the semiconductor sample is irradiated with the electron beam is changed.
次に、上述した検査装置の他の実施形態を、図14及び図15を参照しながら以下に説明する。他の実施形態について特に説明しない点については、上述の第1実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、同一の構成要素には同一の符号を付してある。 Next, another embodiment of the above-described inspection apparatus will be described below with reference to FIGS. For points that are not particularly described in the other embodiments, the description in detail regarding the first embodiment is applied as appropriate. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the same component.
図14は、本明細書に開示する検査装置の第2実施形態を示す図である。 FIG. 14 is a diagram illustrating a second embodiment of the inspection apparatus disclosed in this specification.
本実施形態の検査装置1は、半導体試料中の電子の励起に基づく電気信号を計測する点が、上述した第1実施形態とは異なる。
The
計測信号生成部20は、放射信号生成部21と、遅延回路25を有する。
The measurement
放射信号生成部21は、放射部に放射線を照射させる電気信号の放射信号Hを生成する。放射信号生成部21が生成した放射信号Hは分岐して、一方が走査制御部13bに出力され、他方が、遅延回路25に出力される。
The radiation
遅延回路25は、放射信号Hを入力し、放射信号Hを入力した時点から遅延時間が経過した時点で、電気信号である計測信号X2を出力する。
The
第2電気信号計測部30bは、計測信号X2を入力して、所定の時間である計測時間の間、半導体試料M中の電子の励起を計測する。第2電気信号計測部30bは、遅延回路25から入力した計測信号X2をトリガとして、プローブコネクタ16eを介して、電気信号プローブ16a〜16dから入力する電流等の電気信号の計測を開始して、計測時間の経過後、電気信号の計測を終了する。第2電気信号計測部30bは、半導体試料M中の電子の励起を計測した電気信号を、制御部40に出力する。
The second electrical
電気信号プローブ16a〜16dは、半導体装置である半導体試料Mの配線に電圧を印加すると共に、電流信号を検出する。電気信号プローブ16a〜16dの接触位置は、単体トランジスタの場合にはゲート、ソース、ドレイン及びウェルの各端子に接続して電圧変動をモニタリングする。また、複数のトランジスタを含むSRAMなどを評価する場合には、電気信号プローブ16a〜16dの接触位置は、ワード線などの回路中の配線に接続して、ビット情報やスイッチング特性をモニタリングすると良い。 The electric signal probes 16a to 16d apply a voltage to the wiring of the semiconductor sample M, which is a semiconductor device, and detect a current signal. In the case of a single transistor, the contact positions of the electric signal probes 16a to 16d are connected to the gate, source, drain and well terminals to monitor voltage fluctuations. When evaluating an SRAM including a plurality of transistors, the contact positions of the electric signal probes 16a to 16d are preferably connected to a wiring in a circuit such as a word line to monitor bit information and switching characteristics.
第2電気信号計測部30bは、制御部40に制御されて、一部の電気信号プローブ16a〜16dに対して電圧を印加し、他の電気信号プローブ16a〜16dから電流等の電気信号を計測する。第2電気信号計測部30bとしては、例えば、半導体ソースメジャーユニット(Source Measure Unit:SMU)を用いることができる。
The second electric
遅延時間が20ナノ秒以上の計測において、半導体試料中の電子の励起に基づく電気信号の計測を行うと、正確な遅延時間を、遅延回路25を用いて待機できる観点から好ましい。
In measurement with a delay time of 20 nanoseconds or more, it is preferable to measure an electrical signal based on excitation of electrons in a semiconductor sample from the viewpoint of being able to wait for an accurate delay time using the
上述した本実施形態の検査装置1によれば、上述した第1実施形態よりも簡単な部品を用いて、装置を形成することができる。また、上述した第1実施形態と同様の効果が得られる。
According to the
図15は、本明細書に開示する検査装置の第3実施形態を示す図である。 FIG. 15 is a diagram illustrating a third embodiment of the inspection apparatus disclosed in this specification.
本実施形態の検査装置1は、半導体試料M中の電子の励起に基づく発光及び電気信号を計測する。
The
本実施形態の検査装置1は、上述した第1実施形態及び第2実施形態の計測信号生成部と共に、第1実施形態の第1電気信号計測部30a及び第2実施形態の第2電気信号計測部30bを備えている。
The
上述した本実施形態の検査装置1によれば、半導体試料M中の電子の励起に基づく発光を計測すると共に、電子の励起に基づく電気信号を計測するので、計測の信頼性が向上する。また、上述した第1実施形態と同様の効果が得られる。
According to the
本発明では、上述した実施形態の検査装置および検査方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、一の実施形態が有する構成要件は、他の実施形態にも適宜適用することができる。 In the present invention, the inspection apparatus and the inspection method of the above-described embodiment can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. In addition, the configuration requirements of one embodiment can be applied to other embodiments as appropriate.
例えば、上述した実施形態では、パルス状の放射線を半導体試料に対して放射していたが、連続した放射線を半導体試料に対して放射しても良い。 For example, in the embodiment described above, pulsed radiation is emitted to the semiconductor sample, but continuous radiation may be emitted to the semiconductor sample.
また、上述した実施形態では、半導体試料に対して放射線を入射する位置を変更しながら、放射線の放射及び待機及び電子の励起の計測を行っていたが、走査を行わずに、半導体試料に対して放射線を入射する位置を固定しても良い。 In the above-described embodiment, the radiation emission and standby and the excitation of electrons are measured while changing the position where the radiation is incident on the semiconductor sample. However, the scanning is not performed on the semiconductor sample. The position where the radiation is incident may be fixed.
また、上述した実施形態では、半導体試料中の電子の励起に基づく発光又は電気信号を計測していたが、電子の励起を計測する方法は、これらに限定されるものではない。 In the above-described embodiment, the light emission or electrical signal based on the excitation of electrons in the semiconductor sample is measured. However, the method for measuring the excitation of electrons is not limited to these.
ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。 All examples and conditional words mentioned herein are intended for educational purposes to help the reader deepen and understand the inventions and concepts contributed by the inventor. All examples and conditional words mentioned herein are to be construed without limitation to such specifically stated examples and conditions. Also, such exemplary mechanisms in the specification are not related to showing the superiority and inferiority of the present invention. While embodiments of the present invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions or modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
以上の上述した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。 Regarding the above-described embodiments, the following additional notes are disclosed.
(付記1)
半導体試料に対して放射線を照射する第1工程と、
半導体試料に対して放射線の照射を開始した時点から第1の時間を待機する第2工程と、
前記第2工程の後に、第2の時間の間、半導体試料中の電子の励起を計測する第3工程と、
前記第1の時間を変更する第4工程と、
を備え、
前記第1工程と、前記第2工程と、前記第3工程を繰り返す検査方法。
(Appendix 1)
A first step of irradiating a semiconductor sample with radiation;
A second step of waiting for a first time from the start of radiation irradiation on the semiconductor sample;
A third step of measuring excitation of electrons in the semiconductor sample for a second time after the second step;
A fourth step of changing the first time;
With
An inspection method that repeats the first step, the second step, and the third step.
(付記2)
半導体試料に対して放射線を照射する位置を変更しながら、前記第1工程と、前記第2工程と、前記第3工程を繰り返す付記1に記載の検査方法。
(Appendix 2)
The inspection method according to
(付記3)
半導体試料に対して放射線を照射する位置を変更しながら、前記第1工程と、前記第2工程と、前記第3工程と、前記第4工程を繰り返す付記1に検査方法。
(Appendix 3)
The inspection method according to
(付記4)
前記第3工程の後に、更に、前記第1工程と、前記第2工程と、前記第3工程を繰り返す付記1〜3の何れか一項に記載の検査方法。
(Appendix 4)
The inspection method according to any one of
(付記5)
前記第3工程では、半導体試料中の電子の励起に基づく発光又は電気信号を計測する付記1〜4の何れか一項に記載の検査方法。
(Appendix 5)
The inspection method according to any one of
(付記6)
前記第1工程では、所定の値以上の入射エネルギーを有する放射線を半導体試料に対して照射し、
前記第3工程では、半導体試料中の電子の励起を計測した第1計測データを得る付記1〜5の何れか一項に記載の検査方法。
(Appendix 6)
In the first step, the semiconductor sample is irradiated with radiation having an incident energy of a predetermined value or more,
The inspection method according to any one of
(付記7)
前記第1工程では、更に、前記所定の値未満の入射エネルギーを有する放射線を半導体試料に対して照射し、
前記第3工程では、更に、半導体試料中の電子の励起を計測した第2計測データを得る付記6に記載の検査方法。
(Appendix 7)
In the first step, the semiconductor sample is further irradiated with radiation having an incident energy less than the predetermined value,
The inspection method according to appendix 6, wherein the third step further obtains second measurement data obtained by measuring excitation of electrons in the semiconductor sample.
(付記8)
前記第1計測データ及び前記第2計測データに基づいて、半導体試料中のソフトエラーの有無を判断する付記7に記載の検査方法。
(Appendix 8)
The inspection method according to appendix 7, wherein the presence or absence of a soft error in the semiconductor sample is determined based on the first measurement data and the second measurement data.
(付記9)
前記第1工程では、半導体試料に対してパルス状の放射線を照射する付記1〜8の何れか一項に記載の検査方法。
(Appendix 9)
The inspection method according to any one of
(付記10)
半導体試料に対して放射線を照射する放射部と、
前記放射部が放射線の照射を開始した時点から第1の時間が経過した時に、計測信号を出力する計測信号生成部と、
前記計測信号を入力して、第2の時間の間、半導体試料中の電子の励起を計測する計測部と、
前記第1の時間を変更する制御部と、
を備える検査装置。
(Appendix 10)
A radiation part for irradiating the semiconductor sample with radiation;
A measurement signal generating unit that outputs a measurement signal when a first time has elapsed from the time when the radiating unit starts irradiation of radiation; and
A measurement unit that inputs the measurement signal and measures excitation of electrons in the semiconductor sample during a second time; and
A control unit for changing the first time;
An inspection apparatus comprising:
(付記11)
前記計測部は、半導体試料中の電子の励起に基づく発光を計測し、
前記計測信号生成部は、
前記放射部に放射線を照射させる放射信号を生成する放射信号生成部と、
前記放射信号を入力して、光を生成する光源と、
前記光源が生成した光を入力して、入力した光の位相を前記第1の時間だけ遅らせて出力する光遅延部と、
前記光遅延部が出力した光を入力して、前記計測信号を出力する光検出部と、
を有する付記10に記載の検査装置。
(Appendix 11)
The measurement unit measures light emission based on excitation of electrons in a semiconductor sample,
The measurement signal generator is
A radiation signal generating unit for generating a radiation signal for irradiating the radiation unit with radiation; and
A light source that receives the radiation signal and generates light;
An optical delay unit that inputs the light generated by the light source and outputs the phase of the input light delayed by the first time;
A light detection unit that inputs light output from the optical delay unit and outputs the measurement signal;
The inspection apparatus according to
(付記12)
前記計測部は、半導体試料中の電子の励起に基づく電気信号を計測し、
前記計測信号生成部は、
前記放射部に放射線を照射させる放射信号を生成する放射信号生成部と、
前記放射信号を入力し、前記放射信号を入力した時点から第1の時間が経過した時点で、前記計測信号を出力する遅延回路と、
を有する付記10に記載の検査装置。
(Appendix 12)
The measurement unit measures an electrical signal based on excitation of electrons in a semiconductor sample,
The measurement signal generator is
A radiation signal generating unit for generating a radiation signal for irradiating the radiation unit with radiation; and
A delay circuit that inputs the radiation signal and outputs the measurement signal when a first time elapses from the time when the radiation signal is input;
The inspection apparatus according to
(付記13)
前記放射部は、半導体試料に対して放射線を照射する位置を変更する走査部を備える付記10に記載の検査装置。
(Appendix 13)
The inspection apparatus according to
1 検査装置
10 放射部
11 電子銃
12 走査部
13a 走査コイル
13b 走査制御部
14 ステージ
15 光検出プローブ
16a、16b、16c、16d 電気信号プローブ
16e プローブコネクタ
17 筐体
20 計測信号生成部
21 放射信号生成部
22 光源
23 光遅延部
24 第1光検出部
25 遅延回路
30 電気信号計測部
30a 第1電気信号計測部
30b 第2電気信号計測部
31 第2光検出部
40 制御部
41 記録部
M 半導体試料
R 電子線(放射線)
X1、X2 計測信号
D パルス時間
τ 遅延時間
s 計測時間
H 配列
E ソフトエラーが生じた配列要素
G1 SEM画像
G2 計測結果画像
G3 重ね合わせ画像
C1、C2 カーブト
DESCRIPTION OF
X1, X2 Measurement signal D Pulse time τ Delay time s Measurement time H Array E Array element with soft error G1 SEM image G2 Measurement result image G3 Overlaid image C1, C2 Curved
Claims (7)
半導体試料に対して放射線の照射を開始した時点から第1の時間を待機する第2工程と、
前記第2工程の後に、第2の時間の間、半導体試料中の電子の励起を計測する第3工程と、
前記第1の時間を変更する第4工程と、
を備え、
前記第1工程と、前記第2工程と、前記第3工程を繰り返す検査方法。 A first step of irradiating a semiconductor sample with radiation;
A second step of waiting for a first time from the start of radiation irradiation on the semiconductor sample;
A third step of measuring excitation of electrons in the semiconductor sample for a second time after the second step;
A fourth step of changing the first time;
With
An inspection method that repeats the first step, the second step, and the third step.
前記第3工程では、半導体試料中の電子の励起を計測した第1計測データを得る請求項1〜3の何れか一項に記載の検査方法。 In the first step, the semiconductor sample is irradiated with radiation having an incident energy of a predetermined value or more,
The inspection method according to claim 1, wherein in the third step, first measurement data obtained by measuring excitation of electrons in the semiconductor sample is obtained.
前記第3工程では、更に、半導体試料中の電子の励起を計測した第2計測データを得る請求項4に記載の検査方法。 In the first step, the semiconductor sample is further irradiated with radiation having an incident energy less than the predetermined value,
The inspection method according to claim 4, wherein in the third step, second measurement data obtained by measuring excitation of electrons in the semiconductor sample is further obtained.
前記放射部が放射線の照射を開始した時点から第1の時間が経過した時に、計測信号を出力する計測信号生成部と、
前記計測信号を入力して、第2の時間の間、半導体試料中の電子の励起を計測する計測部と、
前記第1の時間を変更する制御部と、
を備える検査装置。 A radiation part for irradiating the semiconductor sample with radiation;
A measurement signal generating unit that outputs a measurement signal when a first time has elapsed from the time when the radiating unit starts irradiation of radiation; and
A measurement unit that inputs the measurement signal and measures excitation of electrons in the semiconductor sample during a second time; and
A control unit for changing the first time;
An inspection apparatus comprising:
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