JP6212455B2

JP6212455B2 - マーキング装置およびマーキング方法

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Publication number: JP6212455B2
Application number: JP2014180295A
Authority: JP
Inventors: 武裕中井; 秀樹首藤
Original assignee: Toshiba Memory Corp
Current assignee: Kioxia Corp
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2034-09-04
Also published as: JP2015177188A; US20150262786A1; US9305743B2

Description

本発明の実施形態は、マーキング装置およびマーキング方法に関する。

半導体デバイスの不良解析では、一般にＯＢＩＲＣＨ（ＯｐｔｉｃａｌＢｅａｍＩｎｄｕｃｅｄＲｅｓｉｓｔａｎｃｅＣｈａｎｇｅ）、ＰＥＭ（ＰｈｏｔｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）等の故障箇所特定装置を用いて不良箇所を狭い領域まで絞り込んだ後、ＦＩＢ（ＦｏｃｕｓｅｄＩｏｎＢｅａｍ）などで局所的に加工し、ＳＥＭ（ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）、ＴＥＭ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）などの観察手段を用いて物理的な解析が実施される。

上述の故障箇所特定装置により絞り込んだ箇所を物理解析する際は、観察像が光学顕微鏡による光学像から電子顕微鏡によるＳＥＭ像に切り替わるため、観察倍率や取得像の見え方が大きく異なる。その結果、観察箇所を見つけることが困難になるので、目印となるマークが必要となる。そのため、ウェーハを劈開して電子顕微鏡へ投入する前に故障箇所特定装置側でマーキングを行い、付けられたマークと試料のレイアウト図を頼りに電子顕微鏡で不良を検出する。不良が検出された試料は、故障箇所特定装置側で付けられたマークを目印に例えば１ｃｍ角の小片に切り出され、断面解析に移行する。

試料が複数の層から成る積層構造体である場合、上層から各レイヤを順次に剥離して段階的に解析し、不良が確認できた時点で断面方向からの詳細解析を行う。上層レイヤに異常がなく下層の解析を行いたい場合には、上層レイヤにデポジションなどで付けていたマーキングは層の剥離と同時に消失してしまうため、剥離の度に故障箇所特定装置側でマーキング処理を改めて行わなければならないという問題があった。

従って、高精度かつ高効率な故障解析を可能にするマーキング方法が求められている。

特開２０１３−１１４８５４号公報

本発明が解決しようとする課題は、高精度の故障解析を可能にするマーキング装置およびマーキング方法を提供することである。

一実施形態のマーキング装置は、荷電粒子ビーム装置と、マーキングユニットと、を持つ。荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビームを生成し、積層体を含む試料に照射して試料から発生する二次荷電粒子を検出して試料像を取得する。マーキングユニットは、荷電粒子ビーム装置の視野内において積層体のうちの少なくとも表面から第２層にまで至る孔を穿設する。マーキングユニットは、少なくとも先端が積層体の硬度よりも高硬度の材料で形成されたケガキ針を備える。

一実施形態によるマーキング装置の概略構成を示すブロック図。積層体を含む試料の一例を示す図。図１に示すマーキング装置の部分拡大図。図１に示すマーキング装置を用いた解析方法の説明図。図１に示すマーキング装置を用いた解析方法の説明図。一実施形態によるマーキング方法を含む解析方法の概略工程を示すフローチャート。

以下、実施形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。図面において、同一の部分には同一の参照番号を付し、その重複説明は適宜省略する。

添付の図面は、それぞれ発明の説明とその理解を促すためのものであり、各図における形状や寸法、比などは実際の装置と異なる箇所がある点に留意されたい。これらの相違点は、当業者であれば以下の説明と公知の技術を参酌して適宜に設計変更することができる。

以下の実施形態では、入射ビームとして電子ビームを用いる場合を取り挙げて説明する。しかしながら、これに限ることなく、本発明のマーキング装置は、入射ビームとしてイオンビームその他の荷電粒子ビームを用いる場合にも同様に適用することが可能である。

（１）マーキング装置
図１は、一実施形態によるマーキング装置の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すマーキング装置は、鏡筒９と、電子銃制御ユニット２２と、レンズ制御ユニット２３，２５と、偏向器制御ユニット２４と、対物レンズ可動機構制御ユニット７３と、画像生成ユニット２７と、ステージ制御ユニット２６と、制御コンピュータ２１と、ケガキ針可変機構制御ユニット２８と、記憶装置ＭＲ２と、表示装置２９と、入力装置２０と、を含む。

制御コンピュータ２１は、電子銃制御ユニット２２、レンズ制御ユニット２３，２５、偏向器制御ユニット２４、ステージ制御ユニット２６、画像生成ユニット２７、ケガキ針可変機構制御ユニット２８、対物レンズ可動機構制御ユニット７３、記憶装置ＭＲ２、表示装置２９および入力装置２０に接続される。

鏡筒９は、電子銃６と、二次電子光学系と、検出器７bとを含み、その底部が試料室８となっている。二次電子光学系は、コンデンサレンズ４と、偏向器５と、対物レンズ３とを含む。

試料室８内には、検出器７ａと、ケガキ針ＳＣと、ケガキ針可変機構３１と、ステージ１０と、アクチュエータ１２とが収容されている。

ステージ１０は、試料Ｓを支持する。アクチュエータ１２は、例えばステップモータ（図示せず）により駆動されるねじ機構（図示せず）などを含み、所望の解析領域が視野に入るようにステージ１０をＸ，Ｙ，Ｚの３方向に移動させる。

ケガキ針ＳＣは、その先端が対物レンズ３と試料Ｓとの間に位置するように配置される。ケガキ針ＳＣは、本実施形態において探針先端の曲率半径が約１０〜１００ｎｍのタングステン（Ｗ）の針で形成される。ケガキ針ＳＣの材料はタングステン（Ｗ）に限られるものでは決して無く、少なくともその先端で試料Ｓに孔を穿設できる程度の硬度を有する材料で形成されていればよい。

ケガキ針可変機構３１は、ケガキ針ＳＣを収容可能な細孔（図示せず）を有し、ケガキ針可変機構制御ユニット２８から供給される指令信号に従ってケガキ針ＳＣを押し出したり、引き込んだりし、これにより、ケガキ針ＳＣの前後の移動量を調整する。ケガキ針可変機構３１はまた、角度調整機能を有し、ケガキ針可変機構制御ユニット２８から供給される指令信号に従ってケガキ針ＳＣと試料Ｓの主面との角度を調整する。

ケガキ針可変機構３１は、本実施形態において対物レンズ３に接するように配設される。しかしながら、このような配置に限ることなく、ケガキ針ＳＣを押し出したときにケガキ針ＳＣの先端で試料Ｓの表面に孔を開けられるのであればどのような位置に配置してもよい。

鏡筒９にはまた、対物レンズ可動機構３３が設けられ、対物レンズ可動機構制御ユニット７３からの制御信号を受けて対物レンズ３を垂直方向、図１ではＺ方向に移動させる。本実施形態では、ケガキ針可変機構３１が対物レンズ３に接するように配設されるので、対物レンズ可動機構３３の動作に代えて、またはこれと協動してケガキ針ＳＣを試料Ｓの表面へ突き刺し、その先端で試料Ｓに孔を穿設することができる。なお、ケガキ針可変機構３１は、対物レンズ３に直接接する必要はなく、何らかの連結機構を介して対物レンズ３に連結していればよい。

電子銃制御ユニット２２は、電子銃６に接続され、レンズ制御ユニット２３はコンデンサレンズ４に接続され、レンズ制御ユニット２５は対物レンズ３に接続され、偏向器制御ユニット２４は偏向器５に接続され、画像生成ユニット２７は検出器７ａ，７ｂに接続される。ステージ制御ユニット２６は試料室８内のアクチュエータ１２に接続される。

電子銃制御ユニット２２は、制御コンピュータ２１の指示に従って制御信号を生成し、この制御信号を受けて電子銃６が電子ビームＥＢを生成して出射する。電子銃６から出射した電子ビームＥＢは、コンデンサレンズ４により生成された磁界または磁界によって集束された後に、対物レンズ３により生成された磁界または磁界によって焦点位置が調整されて試料Ｓに入射する。

レンズ制御ユニット２３は、制御コンピュータ２１の指示に従って制御信号を生成し、この制御信号を受けてコンデンサレンズ４が電子ビームＥＢを集束する。

レンズ制御ユニット２５は、制御コンピュータ２１の指示に従って制御信号を生成し、この制御信号を受けて対物レンズ３が電子ビームＥＢの焦点位置を調整し、電子ビームＥＢをジャストフォーカスで試料Ｓに入射させる。

偏向器制御ユニット２４は、制御コンピュータ２１の指示に従って制御信号を生成し、偏向器５は偏向器制御ユニット２４から送られる制御信号により偏向電界または偏向磁界を形成して電子ビームＥＢをＸ方向およびＹ方向の任意の方向に適宜偏向させ、これにより試料Ｓの表面を走査する。

入力装置２０は、外部の故障箇所特定装置により取得された不良推定箇所と故障箇所特定装置により付けられたマークとの位置関係に関するデータの他、解析条件や、ケガキ針ＳＣと試料Ｓ表面との望ましい角度等の情報を制御コンピュータ２１へ入力するためのインタフェイスである。

制御コンピュータ２１は、上述した各種の制御信号を生成して電子銃制御ユニット２２、レンズ制御ユニット２３，２５、偏向器制御ユニット２４およびステージ制御ユニット２６へ送る。これにより、試料Ｓ上の所望の解析領域へビーム走査が行われる。

電子ビームＥＢの解析領域への走査により試料Ｓから二次電子、反射電子および後方散乱電子（以下、「二次電子等」という）ＳＥが発生し、検出器７ａ，７ｂにより検出されて検出信号が画像生成ユニット２７に送られる。画像生成ユニット２７は、検出器７ａ，７ｂからの検出信号を処理して解析領域のＳＥＭ像を生成する。生成されたＳＥＭ像は、制御コンピュータ２１を介して表示装置２９により表示されると共に、記憶装置ＭＲ２に格納される。

アクチュエータ１２は、制御コンピュータ２１からの指示によりステージ制御ユニット２６が生成した制御信号に従ってステージ１０を移動させる。

次に、図１に示すマーキング装置を用いて試料Ｓにマーキングを行い、該マークを用いて不良を検出する方法について説明する。

図２に試料の一例の断面図を示す。本実施形態では、基板１１上に４つの層Ｌ１〜Ｌ４がこの順序で積層された積層体を含む積層構造体を試料Ｓとして取り挙げる。勿論、本実施形態のマーキング装置のマーキング対象となる試料は図２に示すものに限るものでは決して無く、５層以上の積層体を含む積層構造体でもよいが、最低限２層の積層体を含むものであれば、本実施形態のマーキング装置の効果を発揮させることができる。なお、図２において、符号１００は、不良推定箇所を指示する。

まず、試料Ｓに対してＯＢＩＲＣＨやＰＥＭ等の故障箇所特定装置を用いた不良解析を行い、不良と推定される箇所が発見されたら、故障箇所特定装置側でその不良位置の近傍にレーザー等によりマーキングを行う（「以下、このマークを「前処理マークと呼ぶ」）この段階では深さ方向、すなわち図１のＺ方向での不良位置は分からないので、ＸＹ平面座標での不良位置特定になる。

次いで、試料Ｓを劈開してチップ化した後、図１に示すマーキング装置の試料室８に投入してステージ１０に保持させた後、図示しない真空ポンプにより鏡筒９を真空引きする。

続いて、前処理マークが視野に入るようにＳＥＭ像を取得する。走査対象はウェーハの劈開により個片化されたチップなので、前処理マークを含むＳＥＭ像は容易に取得可能である。

より具体的には、電子銃制御ユニット２２を介した制御コンピュータ２１による制御により、電子銃６から電子ビームＥＢを試料Ｓに向けて照射する。

電子ビームＥＢは、レンズ制御ユニット２３からの制御信号を受けるコンデンサレンズ４によりビーム束が調整され、また、レンズ制御ユニット７３からの制御信号を受ける対物レンズ３により焦点位置の調整が行われ、ジャストフォーカスで試料Ｓの表面に入射する。

偏向器制御ユニット２４からの制御信号により偏向器５が所望の検査領域を電子ビームＥＢで走査する。これにより、試料Ｓの表面から二次電子等ＳＥが放出され、二次電子検出器７ａ，７ｂにより検出されて検出信号が画像生成ユニット２７に送られ、画像生成ユニット２７により解析領域のＳＥＭ像が生成される。生成されたＳＥＭ像は、画像生成ユニット２７から制御コンピュータ２１へ送られ、表示装置２９に表示されると共に記憶装置ＭＲ２に格納される。

次に、前処理マークを含むＳＥＭ像を用いて不良の検出を行う。入力装置２０により入力された、前処理マークと不良推定箇所との位置関係から不良推定箇所を特定し、高倍率でＳＥＭ像を取得し、不良を検出する。

最上層で不良が検出できた場合、試料Ｓは電子顕微鏡から取り出され、断面の形状観察や元素分析を行うための断面加工工程へ移される。この場合、本実施形態のマーキング装置では不良検出だけを行い、更なるマーキングは行わない。ただし、特殊なレイアウトに従って作成された試料Ｓでは、前処理マークを付けることなく光学像とレイアウト図だけで不良推定箇所が特定可能な場合がある。このような場合には、最上層であっても、本実施形態のマーキング装置により次記する手順で不良推定箇所の近傍にマーキングを行う。

最上層で不良が検出できなかった場合、不良推定箇所の近傍にマーキングを行う。制御コンピュータ２１からステージ制御ユニット２６に指令信号を送り、ステージ制御ユニット２６から制御信号をアクチュエータ１２へ送ってアクチュエータ１２を駆動してステージ１０を微小量動かす。これにより、不良箇所近傍の所望の位置にマーキングができるようステージ位置の微調整を行う。

本実施形態によれば、対物レンズ３に近接してケガキ針ＳＣおよびケガキ針可変機構３１が設けられているので、不良箇所を観察しながら所望の位置にマーキングすることができる。

図３は、図１に示すマーキング装置の部分拡大図である。

まず、制御コンピュータ２１からの指令を受けてケガキ針可変機構制御ユニット２８が制御信号を生成してケガキ針可変機構３１に送る。ケガキ針可変機構制御ユニット２８からの制御信号は、ケガキ針ＳＣと試料Ｓとの角度を調整するための回転角に関する制御信号とケガキ針ＳＣの押し出し量に関する制御信号とを含む。ケガキ針可変機構３１は、この制御信号に従い、図３の矢印ＡＲ１に示すように回転駆動によりケガキ針ＳＣと試料Ｓとの角度を調整する。

次いで、ケガキ針可変機構３１は、図３の矢印ＡＲ２に示す方向に、ケガキ針可変機構制御ユニット２８から指示された押し出し量だけケガキ針ＳＣを押し出す。これにより、試料Ｓの積層体中の不良箇所近傍の所望の位置に孔が穿設されて圧痕Ｍがつけられる。圧痕Ｍがつけられると、ケガキ針可変機構制御ユニット２８からの指令信号によりケガキ針可変機構３１がケガキ針ＳＣを引き込んで収納する。特定された不良箇所と圧痕Ｍとの位置関係の情報、すなわち、不良箇所からどの方向へどの距離だけ離れた位置に圧痕Ｍが付けられたかの情報は、制御コンピュータ２１を介して記憶装置ＭＲ２に格納される。

このように、ケガキ針ＳＣはケガキ針可変機構制御ユニット２８により出し入れが可能なので、観察の際にケガキ針ＳＣが視野の妨げになることはない。本実施形態において、ケガキ針可変機構３１は例えばマーカ可動機構に対応する。

図４は、ケガキ針ＳＣによるマーキングの例を示す平面図である。図４に示す例では、まず、不良箇所１００近傍の紙面右側に圧痕Ｍ１が付けられている。

マーキングは、ケガキ針ＳＣの単発の押し当てにより穿設された孔に限ることなく、ライン状の溝またはその組み合わせによるケガキ線でもよい。このようなライン状の溝は、ケガキ針ＳＣの先端を試料表面に押し当てたままでステージ１０を移動することにより簡単に付けることができる。例えば図４に示す十字のケガキ線ＣＲは、ケガキ針ＳＣの先端を試料表面に押し当てて圧痕Ｍ２を付けたたままでステージ１０を図４の矢印の方向に順次移動させることにより、付けることができる。

ケガキ針ＳＣを押し出す量、すなわち圧痕またはケガキ線の深さは、特に限定されるものではない。しかしながら、後述するように特殊なレイアウトに従って試料が作成されたケースを除き、最初のＳＥＭ像の観察で試料表面に不良が検出されない場合にマーキングを行うため、マークの深さは、浅くとも表面から数えて第２層目に到達する深さでなければならず、また、基板１１側から数えて第１層、すなわち積層体の最も深い層にまで到達する深さが好ましい。

さらに、圧痕またはケガキ線の深さは、積層体を貫通して基板１１にまで達する深さが望ましい。図２に示す例では浅くとも層Ｌ３に到達する深さが好ましく、さらには図５の左側に示すように、最も深い層Ｌ１を超えて基板１１の表面にまで到達する深さが最も望ましい。

ケガキ針ＳＣの押し出し動作は、ケガキ針可変機構３１の駆動に限ることなく、対物レンズ３を試料Ｓ側へ押し下げることによっても実現可能である。この場合は、ケガキ針可変機構３１によりケガキ針ＳＣと試料Ｓとの角度が調整された後に、制御コンピュータ２１からの指令に基づいて対物レンズ可動機構制御ユニット７３が移動量を設定して制御信号を生成して対物レンズ可動機構３３へ送る。

対物レンズ可動機構３３は、対物レンズ可動機構制御ユニット７３からの制御信号に従い、設定された量だけ対物レンズ３を試料Ｓ側へ押し下げ、これにより試料Ｓに孔が穿設され、圧痕Ｍが付けられる。なお、必要に応じてケガキ針可変機構３１と対物レンズ可動機構３３との協動によりケガキ針ＳＣの押し出しを行うこともできる。

本実施形態において、ケガキ針ＳＣ、ケガキ針可変機構制御ユニット２８、ケガキ針可変機構３１、対物レンズ３および対物レンズ可動機構３３は、例えばマーキングユニットに対応する。

最初のＳＥＭ像の観察で試料Ｓの最表面に不良が検出されなかった場合は、下層の不良を検出するため、レイヤ剥離を行う。図５に示す例では、不良推定箇所近傍にケガキ針ＳＣによるマーキング（圧痕М）を行った後に、最表層の層Ｌ４を化学エッチング、ドライエッチングまたは研磨などによって剥離し、下層の層Ｌ３を露出させる。その後、ケガキ針ＳＣによる圧痕Ｍを含む層Ｌ３のＳＥＭ像を取得し、記憶装置ＭＲ２から不良箇所と圧痕Ｍとの位置関係の情報を取り出し、取り出した位置関係の情報と層Ｌ３のレイアウト図などに基づいて不良の有無を解析する。

レイヤ剥離後の最表層で不良が検出されない場合は、検出されるまでレイヤ剥離およびＳＥＭ像観察を繰り返す。いずれかの解析対象レイヤで不良箇所が検出されれば、本実施形態のマーキング装置による解析は終了し、試料Ｓは試料室８から取り出されて断面加工の工程に移される。断面加工では、圧痕Ｍを目印にしてサンプルの切り出しが行われ、ＴＥＭなどを用いたより詳細な断面解析が行われる。

不良推定箇所の近傍にマーキングを行う手法の第１の参考例としてデポジション法がある。これは、光学像を用いて故障箇所特定装置により試料の上面からの観察で解析箇所を確認した際に、ＦＩＢを用いてタングステンやカーボン等の保護膜をデポジションする手法である。

試料を劈開してチップ化した後に電子顕微鏡にセットし、上面からのＳＥＭ観察により不良が検出されると、マーキングが行われた試料は、断面の形状観察や元素分析を行うために電子顕微鏡から取り出されて断面加工の工程に移される。デポジションにより試料に付けられたマークは断面加工の際の目印となる。

この手法では、不良が最上層でなく最上層よりも下の層に位置する場合、上面からのＳＥＭ観察では不良が検出されないので、その層を剥離して下層を露出し、解析することになるが、剥離の際、既にデポジションにより付けられたマークも共に除去されてしまう。そのため、次の観察層において、改めてマーキングを行う必要がある。その結果、再度のマーキングの分だけ解析作業の手間が増える。

マーキングの第２の参考例として試料に物理的な加工痕跡を付ける手法がある。これは、例えばレーザマーキング機能を備えた光学顕微鏡または故障解析装置を用いるものである。

しかしながら、この手法でのマーキングは、光学顕微鏡の拡大倍率で行うため位置精度が十分でない。また、レーザマーキングは試料への加工ダメージが大きいため、解析箇所から少なくともミクロンオーダー以上で離さなければならない。このため、マーキング後にＦＩＢ加工や電子顕微鏡観察を行うための解析箇所を見つけるために余分な時間を要してしまう。またレーザマーキング時の加工コンタミネーションもその後の解析に支障を与えることが懸念される。

この一方、以上述べた少なくとも一つの実施形態のマーキング装置によれば、ケガキ針により積層体の下の基板にまで一度にマーキング痕を付けることが可能であるため、更なるマーキングを行うことなく不良箇所の位置を特定することができる。これにより、無駄な作業工程を削減できるので、解析の効率が向上する。これにより短いターンアラウンドタイムでの製造プロセス改善や品質向上の効果が得られる。この効果は解析する積層の数が増えるとともに大きくなる。

また、以上述べた少なくとも一つの実施形態のマーキング装置によれば、ケガキ針で孔を穿設するので、高精度かつコンタミネーションの懸念の少ないマーキングが可能である。

（２）マーキング方法
一実施形態によるマーキング方法について図６を参照しながら説明する。

図６は、本実施形態のマーキング方法を含む解析方法の概略工程を含むフローチャートである。

まず、前処理として、積層体を含む試料が形成された基板についてＯＢＩＲＣＨやＰＥＭ等の故障箇所特定装置を用いた不良解析により不良箇所を推定し、その近傍にレーザマーキングなどにより前処理マークを付ける。前処理マークが付けられた基板は故障箇所特定装置から取り出され、劈開されてチップとなり、前処理マークが付けられた試料となる。

次いで、電子顕微鏡に試料を投入し、試料の最上層に不良があるかどうかを解析する（ステップＳ１０）。

より具体的には、まず、低倍率で電子ビームを走査してＳＥＭ像を取得する。走査対象はチップなので、得られたＳＥＭ像内で前処理マークを容易に確認できる。次いで、前処理マークが視野内の所望の場所に位置するように試料を移動させ、高倍率のＳＥＭ像を取得する。

前処理マークと不良推定箇所との概略の位置関係は前処理マークを付ける段階で分かっているので、最上層のレイアウト図を参照して不良推定箇所をＳＥＭ像内で特定し、不良の有無を判断する（ステップＳ２０）。なお、不良推定箇所の特定に際し、故障箇所特定装置により得られた光学像を参考にすることもできる。

ＳＥＭ像による解析の結果、最上層で不良が検出できた場合（ステップＳ２０、ＹＥＳ）は、更なるマーキングを行う必要はないので、試料を電子顕微鏡から取り出す。これにより、電子顕微鏡を用いた解析は終了する。取り出された試料は、断面の形状観察や元素分析を行うための断面加工工程へ移される。ただし、特殊なレイアウトに従って作成された試料では、前処理マークを付けることなく光学像とレイアウト図だけで不良推定箇所が特定可能な場合がある。このような場合には、最上層であっても、不良推定箇所近傍の試料上の所望の位置にケガキ針により孔を穿設することによりマーキングを行う。この場合は、ケガキ針による圧痕が断面加工の目印となる。

一方、ＳＥＭ像による解析の結果、最上層で不良が検出できなかった場合（ステップＳ２０、ＮＯ）は、試料のＳＥＭ像を観察しながら不良推定箇所近傍の試料上の所望の位置にケガキ針により孔を穿設することによりマーキングを行う（ステップＳ３０）。

マーキングの際には、先端が積層体のどの層の硬度よりも高硬度の材料で形成されたケガキ針を用い、上述したような特殊なケースを除き、浅くとも積層体の表面から２番目の層まで、好ましくは、積層体の解析対象となる層のうち最も深い層に至るまで孔を穿設する。さらに、マーキングに際し、積層体の下方の基板に至るまで孔を穿設することが望ましい。これは、積層体中の最上層の配線が基板表層の配線等へ接続されている場合があり、レイヤ剥離解析を基板表層まで行う可能性があるためである。

次いで、試料を電子顕微鏡から取り出し、最表層を化学エッチング、ドライエッチング、または研磨などによって剥離することにより、下層を露出させる（ステップＳ４０）。

続いて、試料を電子顕微鏡に戻し、露出した層のＳＥＭ像を取得して不良箇所の有無を改めて解析する（ステップＳ５０）。

より具体的には、まず、ケガキ針による圧痕が視野内の所望の位置に入るようにＳＥＭ像を取得する。

ＳＥＭ像を用いた直前の解析により特定された不良推定箇所と圧痕との概略の位置関係は予め分かっているので、該当する層のレイアウト図を参照して不良推定箇所をＳＥＭ像内で特定し、不良の有無を判断する。不良推定箇所の特定に際し、故障箇所特定装置により得られた光学像を参考にすることもできる。

不良が検出されない場合は（ステップＳ６０，ＮＯ）、検出されるまでレイヤ剥離およびＳＥＭ像観察を繰り返す（ステップＳ４０、Ｓ５０）。いずれかの解析対象レイヤで不良が検出されれば（ステップＳ６０，ＹＥＳ）、電子顕微鏡から試料を取り出す。これにより、電子顕微鏡を用いた解析は終了する。取り出された試料は、断面の形状観察や元素分析を行うための断面加工が行われる。

以上述べた少なくとも一つの実施形態のマーキング方法によれば、ケガキ針で孔を穿設するので、高精度かつコンタミネーションの懸念の少ないマーキングが可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

３…対物レンズ、４…コンデンサレンズ、５…偏向器、６…電子銃、７b…検出器、８…試料室、９…鏡筒、２８…ケガキ針可変機構制御ユニット、３１…ケガキ針可変機構、３３…対物レンズ可動機構、ＥＢ…電子ビーム、ＳＣ…ケガキ針、ＳＥ…二次電子等。

Claims

荷電粒子ビームを生成し、積層体を備える試料に照射して前記試料から発生する二次荷電粒子を検出して試料像を取得する荷電粒子ビーム装置と、
前記荷電粒子ビーム装置による前記試料の観察視野内において前記積層体のうちの少なくとも表面から第２層にまで至る孔を穿設するマーキングユニットと、を備え、
前記マーキングユニットは、少なくとも先端が前記積層体の硬度よりも高硬度の材料で形成されたケガキ針を備える、マーキング装置。
前記マーキングユニットは、前記試料の表面に対する前記ケガキ針の角度を調整し、または前記ケガキ針の前後の移動量を調整するマーカ可動機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のマーキング装置。
前記ケガキ針が前記試料に刺さったままで前記試料を任意の方向へ移動させるステージをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のマーキング装置。
積層体を備える試料のＳＥＭ像を荷電粒子ビーム装置で観察しながら前記積層体のうちの少なくとも表面から第２層にまで至る孔を、前記荷電粒子ビーム装置に設けられ少なくとも先端が前記積層体の硬度よりも高硬度の材料で形成されたケガキ針で穿設することにより、不良推定箇所を特定するためのマークをつけることを備えるマーキング方法。