JP4795146B2 - Electron beam apparatus, probe control method and program - Google Patents
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Description
本発明は、プローブの位置を制御する電子ビーム装置,プローブ制御方法及びプログラムに係る。例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)の機能を持った半導体の検査又は不良解析を行う半導体検査装置に用いるに好適な電子ビーム装置,プローブ制御方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an electron beam apparatus, a probe control method, and a program for controlling the position of a probe. For example, the present invention relates to an electron beam apparatus, a probe control method, and a program suitable for use in a semiconductor inspection apparatus that performs inspection or defect analysis of a semiconductor having a scanning electron microscope (SEM) function.
半導体検査装置においては、半導体チップに形成された素子の内、回路の不良箇所にプローブ接触させることで、チップの検査を行っている。例えば、抵抗やコンデンサのような2端子の素子に対しては、2つのプローブを用い、トランジスタのような3端子の素子に対しては、3つのプローブを用いる。プローブを接触させる位置は、半導体チップの表面の内、絶縁膜が除去され、導体が露出しているプラグの部分である。ここで、プラグの大きさも小さく、また、接触させるべきプラグ間の距離も微小であるため、プローブの位置決め,プラグへの接触は、熟練を有する操作者が、走査型電子頭微鏡(SEM)の観察像を見ながら操作するため、長時間を要している。 In a semiconductor inspection apparatus, a chip is inspected by making probe contact with a defective portion of a circuit among elements formed on a semiconductor chip. For example, two probes are used for two-terminal elements such as resistors and capacitors, and three probes are used for three-terminal elements such as transistors. The position where the probe is brought into contact is a portion of the plug where the insulating film is removed and the conductor is exposed in the surface of the semiconductor chip. Here, since the size of the plug is small and the distance between the plugs to be contacted is very small, a skilled operator can perform positioning of the probe and contact with the plug by a scanning electronic head microscope (SEM). It takes a long time to operate while looking at the observation image.
特に、プラグとの接触は、2次元のSEM観察像を見ながら、高さ方向のプローブの位置を変えるため、プローブの先端がプラグに接触したか否かの判定は容易でなく、そのため、電子頭微鏡の撮像の明るさ変化により、プローブの接触を検知するもの(例えば、特許文献1参照)や、電気的にプローブの接触を検知するもの(例えば、特許文献2参照)が提案されている。 In particular, since the contact with the plug changes the position of the probe in the height direction while viewing the two-dimensional SEM observation image, it is not easy to determine whether or not the tip of the probe has contacted the plug. Proposals have been made of detecting the contact of the probe (for example, see Patent Document 1) or electrically detecting the contact of the probe (for example, see Patent Document 2) by changing the brightness of the imaging of the head microscope. Yes.
特許文献1,特許文献2は、いずれもプローブがプラグに接触したか否かを判定するものであるが、プローブのプラグへの接触に先立って、操作者は、プローブをプラグの上方の位置に位置つけるため、プローブの先端を近接する操作が必要となるが、プローブの先端を、例えば、0.1μm程度の微小距離に近接する操作自体が、熟練を要し、長時間を要するという問題があった。
本発明の目的は、複数のプローブの先端を所定距離に近接する操作を自動的に行える電子ビーム装置,プローブ制御方法及びプログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electron beam apparatus, a probe control method, and a program capable of automatically performing an operation of bringing the tips of a plurality of probes close to a predetermined distance.
本発明は、前記電子顕微鏡の設定された倍率において、前記プローブを試料面に沿って所定距離移動した後の複数のプローブが含まれる画像を取得し(第1ステップ)、当該画像内であって、前記設定された倍率より高い倍率に設定したときの画像領域に、前記プローブ移動後における複数のプローブが画像に含まれるか否かを、前記複数のプローブが含まれる画像上で指定されたテンプレートを用いたサーチに基づいて判定し(第2ステップ)、前記画像領域内に前記複数のプローブが含まれると判断された後、前記電子顕微鏡を当該高い倍率に設定して前記複数のプローブ像を取得し、前記複数のプローブ間の距離が目標距離であるか否かを判断し(第3ステップ)、前記第3のステップにおいて、前記目標距離でない場合に第1から第3のステップを繰り返すようにしたものである。
かかる構成により、複数のプローブの先端を所定距離に近接する操作を自動的に行えるものとなる。
The present invention, in the above set magnification of the electron microscope, the probe obtains the image including the plurality of probes after predetermined distance along the sample surface (first step), an in the image , the image area when set to higher than the set magnification ratio, the template in which a plurality of probes after the probe moved whether included in an image, the plurality of probes is specified on images included determined on the basis of the search using the (second step), after said plurality of probes is determined to be included in the image area, the plurality of probe images the electron microscope is set to the high magnification Gets the distance between the plurality of probes it is determined whether the target distance (third step), in the third step, first from the first when the non-target distance It is obtained by repeats the steps.
With this configuration, an operation of bringing the tips of a plurality of probes close to a predetermined distance can be automatically performed.
以下、図1〜図7を用いて、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態によるプローブ制御装置を用いる半導体検査装置の構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置を用いる半導体検査装置の構成を示すシステム構成図である。
Hereinafter, the configuration and operation of the probe control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the configuration of the semiconductor inspection apparatus using the probe control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a configuration of a semiconductor inspection apparatus using a probe control apparatus according to an embodiment of the present invention.
電子銃100から放出した電子は、コンデンサレンズ101と対物レンズ106により電子ビーム1となって、半導体ウェハや半導体チップなどのサンプル2の上に集束される。2つのレンズ101,106の間には、可変アパーチャ102、アライナ・スティグマ103、ブランカ104、デフレクタ105が配置されている。可変アパーチャ102には絞り駆動部102aが、ブランカ104にはブランキング・アンプ104aが、デフレクタ105には偏向制御部105aが、それぞれ付設されている。
Electrons emitted from the
サンプル2は、2軸(X,Y)方向に移動可能なステージ108の上において、このステージ108に装着された試料回転装置120の回転軸に固定されている。ステージ108の移動は、ステージ制御部108aに基づきX及びYの各駆動部を介して行われる。この実施例で、試料回転装置120の回転軸はステージ108と平行に設定されている。
The
電子ビームの照射によりサンプル2の表面から発生した二次電子は、二次電子検出器109により検出される。二次電子検出器109からの二次電子信号をA/D変換し、FIBの偏向制御と同期して、コンピュータ130の画像メモリに取り込むことにより、画像表示装置140上に二次電子像が表示される。
Secondary electrons generated from the surface of the
3軸駆動機構112は、X,Y,Zの3軸の駆動を可能としたものである。3軸駆動機構112の先端には、金属製のプローブPが装着されている。3軸駆動機構112は、プローブ駆動部112aを備えている。なお、プローブPは、1個のみ図示しているが、複数個備えられており、各プローブ毎に3軸駆動機構と、プローブ駆動部が備えられている。
The three-
コンピュータ130は、SEM制御部132と、プローブ制御部134とを備えている。SEM制御部132は、システムバス111を介して可変アパーチャ102の絞り駆動、デフレクタ105によるビームの偏向動作、二次電子検出器109からの信号検出、ステージ108の移動等の各制御や、二次電子検出器109からの二次電子信号を画像表示装置140上に表示する制御を行う。
The
プローブ制御部134は、マウスやキーボードなどの入力操作部150からの指令に基づいて、3軸駆動機構112を制御して、プローブPの駆動を制御し、SEM制御部132を介して、レンズ電源106aを制御して倍率を変える制御を行う。
The
次に、図2〜図7を用いて、本実施形態によるプローブ制御装置の制御内容について説明する。
最初に、図2を用いて、本実施形態によるプローブ制御装置の全体の制御内容について説明する。
図2は、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置の全体の制御内容を示すフローチャートである。
Next, the control contents of the probe control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, the entire control content of the probe control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a flowchart showing the entire control content of the probe control apparatus according to the embodiment of the present invention.
図1に示したプローブ制御部134の主たる処理は、「対象物をテンプレートへ登録」処理(ステップS100)と、「対象物の近接処理」(ステップS200)と、「対象物の接触処理」(ステップS400)からなる。
The main processes of the
前述したように、図1に示した半導体検査装置は、複数のプローブPを有している。抵抗やコンデンサのような2端子の素子に対しては、2つのプローブを用い、トランジスタのような3端子の素子に対しては、3つのプローブを用いる。 As described above, the semiconductor inspection apparatus shown in FIG. 1 has a plurality of probes P. Two probes are used for two-terminal elements such as resistors and capacitors, and three probes are used for three-terminal elements such as transistors.
ステップS100では、プローブ制御部134は、対象物である複数のプローブをそれぞれ特定するために、それぞれのプローブを、画像表示装置に表示された画像の中から選択して、移動する前の参照画像(画像データ:テンプレート)として事前に登録する。その処理の詳細については、図3を用いて後述する。
In step S100, the
ステップS200では、プローブ制御部134は、例えば、2つのプローブ(対象物)の先端を、所定の距離に近接する処理を実行する。ここで、例えば、2つのプローブを用いて、2端子の素子の検査を行う場合、その2端子の両端のプラグの距離が0.1μmであるとすると、2つのプローブの先端の距離を0.1μmに接近させる。近接処理の詳細については、図4及び図5を用いて後述する。本実施形態は、この近接処理に特徴を有するものである。すなわち、2つのプローブの先端を、例えば、0.1μmに接近させようとすると、従来は、画像表示装置に映し出される2つのプローブの画像を見ながら、プローブ駆動部に駆動信号を送って、プローブの先端を移動させる作業は、非常に熟練を有するものであったの対して、本実施形態では、その処理は、プローブ制御部134によって実行される。
In step S200, for example, the
そして、ステップS300では、プローブ制御部134は、ステップS200の近接処理の結果、得られた画像の表示倍率から対象物間の距雌が所定の距離になった時は、近接処理完了として、ステップs400の接触処理に切り替え、そうでない場合には、ステップs200の近接処理を継続するかを判定する。
In step S300, the
ステップS400では、プローブ制御部134は、プローブ(対象物)の先端を半導体チップ等の表面に接触させる処理を実行する。なお、ここでは、プローブの先端は、半導体チップ等の表面の酸化膜等に接触させるだけであり、必ずしも導体が露出した部分であるプラグに接触させるものではない。プローブの先端を半導体チップ等の表面に接触させることで、プローブ駆動部によるZ軸方向の移動距離を正確に把握できるようにするものである。接触処理の詳細については、図6及び図7を用いて後述する。
In step S400, the
次に、図3を用いて、本実施形態によるプローブ制御装置におけるテンプレート登録処理の内容について説明する。
図3は、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置におけるテンプレート登録処理の内容の説明図である。
Next, the contents of the template registration process in the probe control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of the contents of the template registration process in the probe control apparatus according to the embodiment of the present invention.
図3は、画像表示装置140の表示例を示している。画像表示装置の上部には、二次電子像が表示される。ここでは、画面の左側と、右側に2つのプローブの画像P2,P5が表示されている。このときの表示倍率は、二次電子像の表示部の下に、「Mag:50」と表示されているように、「50倍」である。テンプレート登録処理は、図3に示すように、二次電子像の表示部に複数のプローブ(図示の例では、プローブP2,P5の2個)が表示されている状態で行われる。また、そのときの表示倍率は、例えば、50倍のように低倍率である。
FIG. 3 shows a display example of the
ここで、テンプレート登録処理の内容について説明する。テンプレート登録処理は、例えば、図1に示した入力操作部150のマウスを操作して、表示画面の中の「Template」の欄に表示されている「1」〜「6」のボタンを選択することで開始される。なお、ボタンが、「1」〜「6」と6個あるのは、図1に示した半導体検査装置において、6個のプローブが備えられ、それぞれに番号を付けて特定することができるようにしているからである。
Here, the contents of the template registration process will be described. In the template registration process, for example, the mouse of the
ここで、例えば、「2」のボタンを押すと、二次電子像の表示部には、矩形状のフレームF1が図示される。そして、二次電子像の表示部に表示されているプローブの先端をマウスでクリックすると、フレームF1の中心が、テンプレートの中心座標としてセットされる。次に、テンプレートに登録する画像領域のサイズを、「Template Size」から指定する。テンプレートのサイズは、「80」の数字が表示されている箇所の右側の黒三角をクリックすることで、プルダウンメニューが表示され、その中から任意のテンプレートサイズを指定することで行われる。図示の例では、テンプレートサイズとして「80」が指定された状態を示している。 Here, for example, when the button “2” is pressed, a rectangular frame F1 is shown on the display unit of the secondary electron image. When the tip of the probe displayed on the secondary electron image display unit is clicked with the mouse, the center of the frame F1 is set as the center coordinate of the template. Next, the size of the image area to be registered in the template is designated from “Template Size”. The size of the template is determined by clicking on the black triangle on the right side of the place where the number “80” is displayed, and a pull-down menu is displayed, from which an arbitrary template size is designated. In the illustrated example, “80” is designated as the template size.
図3に示した例では、二次電子像の表示部は、横方向が図1における3軸駆動機構112のX軸の駆動方向であり、縦方向がX軸の駆動方向であり、表示部の左上の隅が、原点(0,0)となっている。二次電子像の表示部は、横640ピクセルで、縦480ピクセルの表示表域を有し、テンプレートサイズが「80」とは、フレームF1の縦横の幅がそれぞれ80ピクセルであることを示している。
In the example shown in FIG. 3, the display unit of the secondary electron image has the horizontal direction as the X-axis drive direction of the
次に、「Template」の欄の右下の「Set」ボタンをクリックすることで、指定した番号に対するテンプレートの登録が完了する。ここで、登録されるテンプレートは、プローブP2の場合、フレームF1で示される領域内の二次電子像である。すなわち、縦横80ピクセルの画像であって、その左側からプローブP2の先端が表示されている状態が、番号「2」のテンプレートとして登録される。 Next, by clicking the “Set” button at the lower right of the “Template” column, the template registration for the designated number is completed. Here, in the case of the probe P2, the registered template is a secondary electron image in the region indicated by the frame F1. That is, an image of 80 pixels in length and width, and the state in which the tip of the probe P2 is displayed from the left side is registered as a template with the number “2”.
ここで、「Image Information」の欄に図示のように、番号「2」に対応するフレームF1の中心座標は、二次電子像の表示部左上の隅を原点(0,0)として、X方向が「86」ピクセルの位置であり、Y方向が「109」ピクセルであることを表示している。なお、番号「5」には、プローブP5が既にテンプレート登録されている状態であるので、番号「5」に対応するフレームの中心座標はX方向が「439」ピクセルの位置であり、Y方向が「179」ピクセルである。テンプレート「2」,「5」の中心位置は、それぞれ、プローブP2,P5の先端位置としているので、両プローブP2,P5の先端間の距離は、座標(86,109)と、座標(438,179)の間の距離と、表示倍率(この例では、50倍)とから演算することができ、この例では、「Distance」の欄に、「360」μmと表示されている。 Here, as shown in the “Image Information” column, the center coordinates of the frame F1 corresponding to the number “2” are in the X direction with the upper left corner of the display part of the secondary electron image as the origin (0, 0). Is the position of “86” pixels and the Y direction is “109” pixels. Note that since the probe P5 is already registered as a template for the number “5”, the center coordinate of the frame corresponding to the number “5” is the position of “439” pixels in the X direction, and the Y direction is “179” pixels. Since the center positions of the templates “2” and “5” are the tip positions of the probes P2 and P5, respectively, the distance between the tips of the probes P2 and P5 is the coordinates (86, 109) and the coordinates (438, 179) and the display magnification (in this example, 50 times). In this example, “360” μm is displayed in the “Distance” column.
ステップS200の「対象物の近接処理」では、プローブ制御部134は、2つのプローブP2,P5の先端の距離が、例えば、0.1μmとなるように、プローブ駆動部111から3軸駆動機構112を駆動して、プローブP2,P5を徐々に移動させ、近づけていくものである。
In the “proximity approach processing” in step S200, the
次に、図4及び図5を用いて、本実施形態によるプローブ制御装置における対象物の近接処理の内容について説明する。
図4は、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置における対象物の近接処理の内容を示すフローチャートである。図5は、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置における対象物の近接処理の内容の説明図である。
Next, the contents of the proximity processing of the object in the probe control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a flowchart showing the contents of the object proximity processing in the probe control apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram of the contents of the proximity processing of the object in the probe control device according to the embodiment of the present invention.
最初に、図4のステップS210において、プローブ制御部134は、対象物が近接するための移動要求距確を算出する。図5の左半分は、図3に相当する図である。図3にて説明したように、図5(図3)の例では、プローブP2とプローブP5の先端の距離は、360μmである。この距離を最終的には、0.1μmにする訳であるが、一度で0.1μmにすることは困難であるため、徐々に距離を詰めていく。ここでは、移動要求距確は、例えば、現在の距離の1/5としており、72μm(=360×(1/5))となる。移動要求距離は、図5の中央部の「Next Step」の欄に、「72」μmと表示される。ここで、移動するのは、プローブP2とプローブP5の内、表示部の中心位置から離れている方である。すなわち、二次電子像の表示部は横640ピクセルで、縦480ピクセルとなっているので、中心位置は(320,240)となるので、この中心位置から遠い方、すなわち、図3の例では、プローブP2を移動することになる。
First, in step S210 of FIG. 4, the
そして、ステップS215において、プローブ制御部134は、プローブ駆動部111に駆動指令を出力し、3軸駆動機構112を駆動して、プローブP2を72μm分移動する。ただし、プローブ駆動部111に72μm分移動指令を出力しても、実際に移動する距離は異なる。この点については、ステップS235で後述する。
In step S215, the
移動が終了すると、ステップS220において、プローブ制御部134は、移動後の対象物(プローブ)を撮像した画像を取り込む。取り込まれた画像は、図5の右側上部の「Moved Image」の下に表示される。
When the movement is completed, in step S220, the
次に、ステップS225において、プローブ制御部134は、ステップS100で登録したテンプレート画像に対して、ステップS220で取り込まれた現画像とのサーテを行う。ステップS100では、プローブP2に対して、図3のフレームF1で示した枠内の画像がテンプレート画像として登録されている。そこで、ステップS220で取り込まれた画像,すなわち、図5の右側上部の「Moved Image」の下に表示されている画像データの中をサーチして、プローブP2に対するテンプレートと一致する部分を探し出す。
Next, in step S225, the
そして、ステップS230において、プローブ制御部134は、サーチが成功したか否かを判定する。すなわち、ステップS220で取り込まれた画像の中から、プローブP2に対するテンプレートと一致する部分が見つかったか否かを判定する。見つかったときは、ステップS240に進み、見つからないときは処理を終了する。
In step S230, the
サーチが成功すると、ステップS235において、プローブ制御部134は、テンプレート画像が現画像上でどれくらい移動したかを求め、実際の移動距離となる。すなわち、図5の右側の欄の「Image Information」の欄にプローブP2の先端の中心位置がX軸方向で「156」,Y軸方向で「123」と求められると、移動後のプローブP2の先端と、移動してないプローブP5の先端の間の距離は、「Distance」の欄に表示のように、「270」μmと算出の上、表示される。元々360μmの距離離れていたものを、72μm移動する指令を出したのであるが、実際の移動距離は90μm(=360μm−270μm)と算出できる。すなわち、72μmの移動要求に対して、90μmの実際の移動が行われたということは、90μm移動させたい場合には、72μmの移動要求を出せば良いこととなる。3軸駆動機構112は、移動距離に関する座標系(スケール)を有しないが、移動要求距離と実際の移動距離とを比べることで、以後、精度良く移動を制御することができる。なお、ここにおける移動は、3軸駆動機構112によるX軸方向とY軸方向をの合成した移動に関するものである。Z軸方向の学習については、ステップS400の接触処理にて説明する。
If the search is successful, in step S235, the
次に、ステップS240において、プローブ制御部134は、像倍率を次の像倍率に拡大した場合に対象物のテンプレートがその範囲に入るかを判断する。これは、対象物(プローブP2,P5)がより近接したことによって、現在の撮像倍率を上げて、対象物の間を広く見えるようにし、さらに、プローブP2,P5間の距離を目標の0.1μmに近づけるためである。ここで、図5に示す例の表示倍率は、50倍であり、次の像倍率を例えば、100倍とする。図5の右側の「Moved Image」の表示領域は、640×480ピクセルである。従って、像倍率を100倍としたとき、表示される領域は、図5の右側の「Moved Image」の表示領域の内、中央の320×240ピクセルの領域(図中の枠F2で示される領域)となる。ステップS240では、この枠F2の領域内に、対象物(プローブP2,P5)のテンプレートが入るか否かを判定する。図5の右側に図示の例では、プローブP5が枠F2の外であるため、ステップS210に戻り、ステップS210〜ステップS235を実行して、プローブP5が枠F2内に入るまで繰り返される。例えば、図5の右側の「Moved Image」の表示領域に破線で示すプローブP5までプローブが移動すると、枠F2の領域内に、対象物(プローブP2,P5)のテンプレートが入ったと判定する。領域内に入ると、次のステップS245に進む。
Next, in step S240, the
次に、ステップS245において、プローブ制御部134は、次の像倍率拡大領域を切り出して、その画像サイズに拡大した画像を格納させる。すなわち、図5の右側の「Moved Image」の表示領域の枠F2の内部の画像を切り出し、表示倍率が50倍から100倍に変えるため、切り出した画像の縦横を2倍に拡大して、この画像を格納する。
Next, in step S245, the
一方、ステップS250において、プローブ制御部134は、次の像倍率拡大を実行し、倍率の拡大した画像を格納する。すなわち、プローブ制御部134は、SEM制御部132に像拡大の指令を送り、SEM制御部は、レンズ106aを制御して、レンズ106の倍率を100倍にする。そのとき、二次電子検出器109により検出された二次電子信号の像を格納する。
On the other hand, in step S250, the
次に、ステップS255において、プローブ制御部134は、ステップS245で格納した画像と、ステップS250で格納した画像を比較して、対象物のテンプレートの同一を認知する。認知とは、像拡大した場合に対象物を見失わないようにするため、位置合わせを行うことが目的である。
Next, in step S255, the
ステップS260において、プローブ制御部134は、認知が成功したか否かを判定し、認知が成功すると、ステップS265に進む。
In step S260, the
次に、ステップS265において、プローブ制御部134は、次の対象物移動ための参照画像となるテンプレートを登録する。すなわち、図3で登録したテンプレートは、像倍率50倍の時のものである。一方、ステップS250の処理により、像倍率が100倍になると、像倍率50倍の時とは画像が縦横2倍に拡大されているため、異なるものとなっている。一方、ステップS255で同一の対象物と認識できているため、プローブP2,P5’の中心位置はわかっており、その中心位置から「Template Size」で指定された例えば80ピクセルの矩形の範囲の画像を取り込み、それぞれ、元のプローブP2,P5に対するテンプレートの上に、上書きすることで、100倍の像倍率に対するテンプレートを作成登録する。
Next, in step S265, the
次に、ステップS270において、プローブ制御部134は、対象物の間隔が最終目標距離になったか否かを判定する。最終目標距離を0.1μmとすると、図5の例では、まだ最終目標距離には至ってないため、さらに、ステップS210〜S265を繰り返し、さらに、倍率を200倍,400倍というようにあげていく。倍率を10000倍としたとき、0.1μmは、例えば、図5の右側の「Moved Image」の表示領域に表示されるプローブP2,P5のようになり、この時点で、処理を終了することになる。
Next, in step S270, the
以上のように、プローブ制御部134によって、図4に示した近接処理を実行することで、2つのプローブの先端の距離を自動的に、例えば、0.1μmに近接することができる。
As described above, by performing the proximity process shown in FIG. 4 by the
次に、図6及び図7を用いて、本実施形態によるプローブ制御装置における対象物の接触処理の内容について説明する。
図6は、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置における対象物の接触処理の内容を示すフローチャートである。図7は、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置における対象物の接触処理の内容の説明図である。
Next, the contents of the object contact process in the probe control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
FIG. 6 is a flowchart showing the contents of the object contact processing in the probe control apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram of the contents of the object contact processing in the probe control device according to the embodiment of the present invention.
図6のステップS410において、プローブ制御部134は、対象物を半導体チップ等の表面に接触させるため、降下させる。ここでは、対象物は、図4のステップS265で登録されたテンプレートを使用する。図7(B1)に示すように、例えば、プローブ制御部134は、プローブ駆動部111に駆動指令を出力し、3軸駆動機構112を駆動して、プローブP2をを矢印方向(Z軸方向)に低速で降下させる。このとき、画像表示装置に表示される二次電子像は、図7(A1)に示されるようになっている。
In step S410 in FIG. 6, the
対象物を降下させながら、ステップS415において、プローブ制御部134は、対象物の画像を取り込む。
In step S415, the
そして、ステップS420において、プローブ制御部134は、登録されているテンプレートの画像と、ステップS415でと取り込まれた画像を比較し、ステップS425において、明るさの変化の有無を検知する。図7(B2)は、プローブP2の先端が、半導体チップ等の表面に接触した状態を示しており、この時得られる二次電子像では、図7(A2)に示すように、プローブP2の周囲に影のような暗い部分S2が発生する。なお、この暗い部分S2は、プローブP2の先端が、半導体チップ等の表面に接触した場合だけでなく、半導体チップ等の表面に接近した場合にも現れる。この影の現れる領域は、プローブP2の周囲2〜5ピクセルの範囲である。そこで、プローブ制御部134は、登録されているテンプレートの画像と、ステップS415でと取り込まれた画像を比較し、特に、プローブP2の周囲の領域における明るさの変化を検知し、明るさに変化がないときは、変化を検知せずとして、ステップS410に戻り、対象物の降下を継続する。一方、明るさの変化が検知されると、対象物のプローブP2が半導体チップ等の表面に接近しているため、ステップS435に進む。
In step S420, the
そして、ステップS435において、プローブ制御部134は、登録されているテンプレートの画像と、ステップS415でと取り込まれた画像から位置ずれを比較する。ここで、図7(B2)は、プローブP2が半導体チップ等等の表面に接触した状態を示している。プローブ駆動部111には降下指令がでているため、プローブP2がさらに降下しようとすると、プローブP2にはZ軸方向の力が加わっているが、プローブP2の先端が半導体チップ等の表面に接触したことで、Z軸方向の力が、X,Y軸方向に分散し、図7(B3),(B4)に示すように、プローブP2の先端は、プローブP2の延長方向に、移動する。この移動は、二次電子像では、図7(A2),(A3),(A4)に示すように、テンプレートの画像に対する取り込まれた画像の位置ずれとして検知することができる。
In step S435, the
ステップS440において、プローブ制御部134は、位置ずれが検知されたか否かを判定し、位置ずれが検知されるまで、ステップS410に戻り、対象物の降下を継続する。一方、位置ずれが検知されると、ステップS445に進み、対象物の降下を停止する。
In step S440, the
そして、ステップS445において、プローブ制御部134は、位置ずれ検知による停止が1回目か否かを判定し、1回目であるときは、ステップS455により、一旦、対象物を上昇し、ステップS410からの処理を繰り返す。2回目であるときは、ステップS460に進み、1回目と同じ結果が得られたか否かを判定し、接触検知の精度を向上させている。
In step S445, the
接触処理が終了すると、プローブ制御部134は、対象物であるプローブを上昇させ、半導体チップ等とプローブの接触を回避する。
When the contact process ends, the
対象物であるプローブの下降開始から、半導体チップ等の表面との接触までの移動量は、プローブ制御部134は、プローブ駆動部111に対する下降駆動指令値として保持しているため、次に、半導体チップ等の表面に接触させる場合には、その指令値を指令することで、半導体チップ等の表面にプローブを接触させることが可能となる。
Since the
図3にて説明したように、プローブ制御部134による近接処理によって、プローブの先端間の距離は、所定値(例えば、0.1μm)とすることができる。また、プローブ制御部134は、X,Y軸方向の移動指令値と実際の移動量の関係も把握している。したがって、半導体検査装置による半導体チップ等の検査の際には、検査装置の操作者は、入力操作部150から移動方向の指示を行うことで、容易に、プローブを、半導体チップ等のプラグの位置に位置付けることができる。また、図6の接触処理で、半導体チップ等の表面までの必要下降量は得られているので、プラグにプローブを接触させるのも容易に行える。ここで、図6の接触処理で得られるのは、プローブが、半導体チップ等の表面の絶縁膜に接触するまでの距離であるが、絶縁膜の厚さは予めわかるので、プラグまでの降下距離も容易にわかるものである。
As described with reference to FIG. 3, the distance between the probe tips can be set to a predetermined value (for example, 0.1 μm) by the proximity processing by the
以上説明したように、本実施形態によれば、装置を操作する人間の技量によらず、容易に、プローブの先端を近接させて、プローブ間の距離を所定距離にすることができる。また、半導体チップ等への接触も容易に行うことができる。 As described above, according to this embodiment, the distance between the probes can be set to a predetermined distance by easily bringing the tips of the probes close to each other regardless of the skill of the person who operates the apparatus. Further, contact with a semiconductor chip or the like can be easily performed.
さらに、座標系が定義できない制御機構に対しても、制御結果を制御要求へ反映させることで、精度良く制御することができる。
Furthermore, it is possible to accurately control a control mechanism in which a coordinate system cannot be defined by reflecting the control result in the control request.
2…サンプル
106…対物レンズ
106a…レンズ電源
112…3軸駆動機構
112a…プローブ駆動部
130…コンピュータ
132…SEM制御部
134…プローブ制御部
140…画像表示装置
150…入力操作部
P…プローブ
2 ...
Claims (11)
試料と接触する複数のプローブと、当該プローブを駆動するプローブ駆動部と、当該プローブ駆動部を制御するプローブ制御部と、
を有する電子ビーム装置であって、
前記電子顕微鏡の設定された倍率において、前記プローブを試料面に沿って所定距離移動した後の複数のプローブが含まれる画像を取得し(第1ステップ)、
当該画像内であって、前記設定されたより高い倍率に設定したときの画像領域に、前記プローブ移動後における複数のプローブが画像に含まれるか否かを、前記複数のプローブが含まれる画像上で指定されたテンプレートを用いたサーチに基づいて判定し(第2ステップ)、
前記画像領域内に前記複数のプローブが含まれると判断された後、前記電子顕微鏡を当該高い倍率に設定して前記複数のプローブ像を取得し、前記複数のプローブ間の距離が目標距離であるか否かを判断し(第3ステップ)、
前記第3のステップにおいて、前記目標距離でない場合に第1から第3のステップを繰り返すことを特徴とする電子ビーム装置。 An electron microscope, a control device that controls the optical system of the electron microscope, a storage device that stores a secondary electron image acquired by the electron microscope, and
A plurality of probes that come into contact with the sample, a probe driver that drives the probe, a probe controller that controls the probe driver,
An electron beam device comprising:
Obtaining an image including a plurality of probes after moving the probe a predetermined distance along the sample surface at a set magnification of the electron microscope (first step);
A in the image, the image area when set to a higher magnification than the set, the whether a plurality of probes after the probe movement is included in the image, the image on that contains a plurality of probes Judgment based on the search using the template specified in (2nd step)
After it is determined that the plurality of probes are included in the image area, the electron microscope is set to the high magnification to acquire the plurality of probe images, and the distance between the plurality of probes is a target distance. whether the determined (third step),
The electron beam apparatus according to claim 3, wherein in the third step, the first to third steps are repeated when the target distance is not reached.
前記第1ステップにおける電子顕微鏡の倍率で前記プローブの画像を取得し、
前記第1ステップにおける前記プローブを所定距離移動した後、当該プローブの画像を用いて、前記プローブの位置情報を取得することを特徴とする電子ビーム装置。 The electron beam apparatus according to claim 1.
Obtaining an image of the probe at the magnification of the electron microscope in the first step;
After moving the probe in the first step by a predetermined distance, position information of the probe is acquired using an image of the probe.
前記第1ステップにおける前記プローブの移動距離と、前記プローブ制御部で設定した前記プローブの移動距離を比較し、当該比較に基づいて前記プローブ制御部による移動距離を決定することを特徴とする電子ビーム装置。 The electron beam apparatus according to claim 2.
The electron beam characterized in that the moving distance of the probe in the first step is compared with the moving distance of the probe set by the probe controller, and the moving distance by the probe controller is determined based on the comparison apparatus.
前記第2ステップにおける前記複数のプローブが含まれる領域を切り出し、前記高い倍率による大きさとなるように当該領域を拡大し、
前記第3ステップで取得した複数のプローブ像と比較することを特徴とする電子ビーム装置。 The electron beam apparatus according to claim 1.
Cutting out an area including the plurality of probes in the second step, and enlarging the area so as to be a size by the high magnification;
An electron beam apparatus for comparing with a plurality of probe images acquired in the third step.
設定された電子顕微鏡倍率において、前記プローブの画像を取得して前記記憶装置に記憶し、前記プローブ制御部が前記プローブを試料方向に所定距離移動させた後の電子顕微鏡によるプローブの画像と前記記憶した画像とを比較することを特徴とする電子ビーム装置。 The electron beam apparatus according to claim 1.
At the set electron microscope magnification, the probe image is acquired and stored in the storage device, and the probe control unit moves the probe in the sample direction by a predetermined distance, and the probe image and the storage by the electron microscope. An electron beam apparatus, wherein the image is compared with the image.
試料と接触する複数のプローブと、当該プローブを駆動するプローブ駆動部と、当該プローブ駆動部を制御するプローブ制御部と、
を有する電子ビーム装置を用いたプローブ制御方法であって、
前記電子顕微鏡の設定された倍率において、前記プローブを所定距離移動した後の複数のプローブが含まれる画像を取得し(第1ステップ)、
当該画像内であって、前記設定された倍率より高い倍率に設定したときの画像領域に、前記プローブ移動後における複数のプローブが画像に含まれるか否かを、前記複数のプローブが含まれる画像上で指定されたテンプレートを用いたサーチに基づいて判定し(第2ステップ)、
前記画像領域内に前記複数のプローブが含まれると判断された後、前記電子顕微鏡を当該高い倍率に設定して前記複数のプローブ像を取得し、前記複数のプローブ間の距離が目標距離であるか否かを判断し(第3ステップ)、
前記第3のステップにおいて、前記目標距離でない場合に第1から第3のステップを繰り返すことを特徴とするプローブ制御方法。 An electron microscope, a control device that controls the optical system of the electron microscope, a storage device that stores a secondary electron image acquired by the electron microscope, and
A plurality of probes that come into contact with the sample, a probe driver that drives the probe, a probe controller that controls the probe driver,
A probe control method using an electron beam apparatus having
Acquire an image including a plurality of probes after moving the probe a predetermined distance at a set magnification of the electron microscope (first step);
An image in which the plurality of probes are included in the image, and whether or not a plurality of probes after the probe movement is included in the image in an image area when the magnification is set higher than the set magnification. Judgment based on the search using the template specified above (second step),
After it is determined that the plurality of probes are included in the image area, the electron microscope is set to the high magnification to acquire the plurality of probe images, and the distance between the plurality of probes is a target distance. whether the determined (third step),
In the third step, the first to third steps are repeated when the target distance is not the target distance.
前記第1ステップにおける電子顕微鏡の倍率で前記プローブの画像を取得し、
前記第1ステップにおける前記プローブを所定距離移動した後、当該プローブの画像を用いて、前記プローブの位置情報を取得することを特徴とするプローブ制御方法。 The probe control method according to claim 6,
Obtaining an image of the probe at the magnification of the electron microscope in the first step;
After moving the probe in the first step by a predetermined distance, the probe position information is acquired using an image of the probe.
前記第1ステップにおける前記プローブの移動距離と、前記プローブ制御部で設定した前記プローブの移動距離を比較し、当該比較に基づいて前記プローブ制御部による移動距離を決定することを特徴とするプローブ制御方法。 The probe control method according to claim 7,
The probe control characterized by comparing the movement distance of the probe in the first step and the movement distance of the probe set by the probe control section, and determining the movement distance by the probe control section based on the comparison Method.
前記第2ステップにおける前記複数のプローブが含まれる領域を切り出し、前記高い倍率による大きさとなるように当該領域を拡大し、
前記第3ステップで取得した複数のプローブ像と比較することを特徴とするプローブ制御方法。 The probe control method according to claim 6,
Cutting out an area including the plurality of probes in the second step, and enlarging the area so as to be a size by the high magnification;
A probe control method comprising comparing with a plurality of probe images acquired in the third step.
設定された電子顕微鏡倍率において、前記プローブの画像を取得して前記記憶装置に記憶し、前記プローブ制御部が前記プローブを試料方向に所定距離移動させた後の電子顕微鏡によるプローブの画像と前記記憶した画像とを比較することを特徴とするプローブ制御方法。 The probe control method according to claim 6,
At the set electron microscope magnification, the probe image is acquired and stored in the storage device, and the probe control unit moves the probe in the sample direction by a predetermined distance, and the probe image and the storage by the electron microscope. A probe control method, comprising comparing the image with the processed image.
試料と接触する複数のプローブと、当該プローブを駆動するプローブ駆動部と、当該プローブ駆動部を制御するプローブ制御部と、
を有する電子ビーム装置を制御するプログラムであって、
前記電子顕微鏡の設定された倍率において、前記プローブを所定距離移動した後の複数のプローブが含まれる画像を取得し(第1ステップ)、
当該画像内であって、前記設定された倍率より高い倍率に設定したときの画像領域に、前記プローブ移動後における複数のプローブが画像に含まれるか否かを、前記複数のプローブが含まれる画像上で指定されたテンプレートを用いたサーチに基づいて判定し(第2ステップ)、
前記画像領域内に前記複数のプローブが含まれると判断された後、前記電子顕微鏡を当該高い倍率に設定して前記複数のプローブ像を取得し、前記複数のプローブ間の距離が目標距離であるか否かを判断し(第3ステップ)、
前記第3のステップにおいて、前記目標距離でない場合に第1から第3のステップを繰り返すことを特徴とするプログラム。 An electron microscope, a control device that controls the optical system of the electron microscope, a storage device that stores a secondary electron image acquired by the electron microscope, and
A plurality of probes that come into contact with the sample, a probe driver that drives the probe, a probe controller that controls the probe driver,
A program for controlling an electron beam apparatus comprising:
Acquire an image including a plurality of probes after moving the probe a predetermined distance at a set magnification of the electron microscope (first step);
An image in which the plurality of probes are included in the image, and whether or not a plurality of probes after the probe movement is included in the image in an image area when the magnification is set higher than the set magnification. Judgment based on the search using the template specified above (second step),
After it is determined that the plurality of probes are included in the image area, the electron microscope is set to the high magnification to acquire the plurality of probe images, and the distance between the plurality of probes is a target distance. whether the determined (third step),
In the third step, the first to third steps are repeated when the target distance is not reached.
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