JPH06283127A - 裏面解析観察装置 - Google Patents

裏面解析観察装置

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JPH06283127A
JPH06283127A JP6821693A JP6821693A JPH06283127A JP H06283127 A JPH06283127 A JP H06283127A JP 6821693 A JP6821693 A JP 6821693A JP 6821693 A JP6821693 A JP 6821693A JP H06283127 A JPH06283127 A JP H06283127A
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JP
Japan
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analysis
back surface
observation
sample
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP6821693A
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English (en)
Inventor
Yukari Imai
ゆかり 今井
Yasuna Irie
靖奈 入江
Naoko Otani
尚子 大谷
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体デバイス解析試料のデバイス裏面をS
EM観察する際に観察位置を正確に見極めでき詳細な解
析を可能とする裏面解析観察装置を得る。 【構成】 SEMに半導体デバイス解析試料6を載置し
デバイス裏面8aに照射する電子ビーム1の二次電子像
を得てデバイス裏面8aを解析観察する装置において、
電子ビーム1延長線上に観察位置を一致して配置され解
析観察位置に対応するデバイスの表面8bを観察する光
学顕微鏡装置9,10,12を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体デバイス解析試
料をSEMでデバイスの裏面より観察する裏面解析観察
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイス解析試料の基板上に形成
されたデバイスを表面でなく裏面(基板側界面)よりS
EM(走査型電子顕微鏡)で観察する方法は、例えば不
良箇所がゲート酸化膜裏面に存在する可能性がある場合
に表面断面では観察が困難なので裏面からの観察を必要
としている。図6は従来の裏面解析観察装置の構成を示
す模式図、図7は図6における裏面解析の試料模式図で
Aに平面をBにその線B−Bに沿った断面を示したもの
である。図において、1は観察対象物に照射される電子
ビーム、2は電子ビーム1の二次電子検出器、3は観察
対象物の試料台、4は外囲いするチャンバでこれら1〜
4でSEM(走査型電子顕微鏡)5が形成されている。
6は観察対象物となる半導体デバイス解析試料で基板7
と基板7上に形成されたデバイス8で形成されこの場合
大きさは約4mm×9mmである。7aはデバイス8の
裏面8aを露出させるためのエッチング部でなる。
【0003】次に動作について説明する。解析試料6を
摘出し試料台3に基板7が上になる様にして固定し電子
ビーム1を観察するデバイス8の裏面8aに入射する。
二次電子検出器2によって検出された二次電子像で裏面
を観察するものである。このような裏面解析は、今まで
不可能であった最下層裏面の観察を二次的に行う事が可
能であり、またデバイスの構造やレイアウトに依存しな
いので表面からの除膜の様に品種毎に条件出しを行う必
要がない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の裏面解析観察装
置は以上のように構成され解析試料がデバイスの裏面即
ち基板側を観察面としていること、また試料作成時のエ
ッチングは試料の取扱い上から局所的にしかできないこ
ともあり、観察位置の同定ができず詳細な解析ができな
いという問題点があった。なお、デバイス表面即ち反基
板側の場合は識別しやすいパターン等の座標により位置
確認が容易である。
【0005】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、半導体デバイス解析試料のデバ
イス裏面をSEM観察する際に観察位置を正確に見極め
でき詳細な解析を可能とする裏面解析観察装置を得るこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る裏面解析観察装置は、SEMに半導体デバイス解析試
料を載置しデバイス裏面に照射する電子ビームの二次電
子像を得てデバイス裏面を解析観察する装置において、
電子ビーム延長線上に観察位置を一致して配置され解析
観察位置に対応するデバイスの表面を観察する光学顕微
鏡装置を設けたものである。
【0007】また、この発明の請求項2に係る裏面解析
観察装置は、SEMに半導体デバイス解析試料を載置し
デバイス裏面に照射する電子ビームの二次電子像を得て
デバイス裏面を解析観察する装置において、解析試料と
相似形状でなる模擬試料と、デバイス裏面の観察位置に
対応するデバイス表面部と同定できる位置を模擬部材の
デバイス表面に対応させ移行する位置転換手段と、模擬
部材のデバイス表面を観察する光学顕微鏡装置とを設け
たものである。
【0008】また、この発明の請求項3に係る裏面解析
観察装置は、SEMに半導体デバイス解析試料を載置し
デバイス裏面に照射する電子ビームの二次電子像を得て
デバイス裏面を解析観察する装置において、半導体デバ
イス解析試料の図形を記憶したCADシステムと、デバ
イス裏面の観察位置に対応するデバイス表面部と同定で
きる位置をCADシステムのデバイス表面図形に対応さ
せ移行する位置転換手段とを設けたものである。
【0009】
【作用】この発明の請求項1における裏面解析観察装置
は、光学顕微鏡装置で観察した像によって半導体デバイ
ス裏面の二次電子像の位置を見極めできる。
【0010】また、請求項2における裏面解析観察装置
は、光学顕微鏡装置で観察した模擬試料の像によって半
導体デバイス裏面の二次電子像の位置を見極めできる。
【0011】また、請求項3における裏面解析観察装置
は、CADシステムの像によって半導体デバイス裏面の
二次電子像位置を見極めできる。
【0012】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の実施例1を図について説明
する。図1はこの発明の実施例1における裏面解析観察
装置を示す模式図である。図において、1〜8は従来例
と同様でありその説明は省略する。8bはデバイス8の
表面、9はチャンバ4内に設けられ電子ビーム1の延長
線上でデバイス表面8bに対向して対物レンズ9aを有
する光学顕微鏡、10は光学顕微鏡9に装着されたカメ
ラ、11は二次電子検出器2を通して二次電子像も映し
出すモニター、12はカメラ10を通して光学顕微鏡9
の像を映し出すモニターでこれら9,10,12で光学
顕微鏡装置が形成される。
【0013】次に動作について説明する。観察において
電子ビーム1によって解析試料6のデバイス裏面8aの
二次電子像がモニター11に表示されると同時に光学顕
微鏡9によりデバイス表面8bの像がモニター12に表
示される。この場合二次電子像と光学顕微鏡9の像の位
置が裏表で対応しているのでデバイス裏面観察時にデバ
イス表面からの観察位置の同定を行う事ができる。これ
によりデバイス表面の識別しやすいパターン等から座標
位置を決定し観察した裏面の位置を知るものである。
【0014】実施例2.以下、この発明の実施例2を図
について説明する。図2はこの発明の実施例2における
裏面解析観察装置を示す模式図、図3は実施例2を説明
するための補促図でAは解析試料のデバイス表面を時前
観察する状態図、BはAの状態の解析試料の平面図、C
は観察状態における模擬試料のデバイス表面側の平面
図、Dは観察状態における解析試料のデバイス裏面側の
平面図を示す。図において、1〜8,11は実施例1と
同様でありその説明は省略する。13はSEMチャンバ
4の外に設置された光学顕微鏡、14は光学顕微鏡13
に装着されたカメラ、15はカメラ14を通して光学顕
微鏡13の像を映し出すモニターでこれら13ないし1
5で光学顕微鏡装置が形成される。16は解析試料6と
相似形状で且つデバイス16aがデバイス8と同等パタ
ーンで形成されている模擬試料である。
【0015】次に動作について説明する。まず、試料台
3に装着した解析試料6をSEMチャンバ4に入れる前
にそのデバイス8の表面8bを光学顕微鏡13で観察し
(図3−A)、試料台3の角(P)を原点として識別し
やすいパターンの座標を2点(X,Y)記憶(図3−
B)させてからSEMチャンバ4に入れる。一方、用意
された模擬試料16のデバイス表面8bを光学顕微鏡1
3で観察し解析試料6で位置出しを行ったパターンを探
し座標(X1,Y1)を記憶(図3−C)させる。SEM
チャンバ4に入っている解析試料6の二次電子像のモニ
ター7を見ながら解析試料6の原点(P)を探しその点
からあらかじめ記憶させたパターンの位置(X,Y)を
裏面8a側より探す(図3−D)。
【0016】そして模擬試料16の同じパターン座標
(X1,Y1)と線対称で一致させアライメントを行う光
学顕微鏡13と電子ビーム1の観察位置は連動すること
ができる様になっているので模擬試料16のデバイス表
面16aで位置確認すれば二次電子像位置即ちデバイス
裏面の観察位置を見極めできる。なお、以上の動作の内
デバイス裏面の観察位置に対応するデバイス表面と同定
できる位置を模擬試料のデバイス表面に対応させ移行す
る手段を総してここでは位置転換手段17と称する。
【0017】実施例3.以下、この発明の実施例3を図
について説明する。図4はこの発明の実施例3における
裏面解析観察装置を示す模式図、図5は実施例3を説明
するための補促図でAは解析試料のデバイス表面を時前
観察する状態図、BはAの状態の解析試料の平面図、C
は観察状態における解析試料のデバイス裏面側の平面図
を示す。図において、1〜8,11は実施例2と同様で
ありその説明は省略する。18は解析試料6の図形を記
憶しているCADシステムである。
【0018】次に動作について説明する。まず、試料台
3に装着した解析試料6をSEMチャンバ4に入れる前
に実施例2と同様にして原点(P),識別しやすいパタ
ーン(X,Y)を記憶させてからSEMチャンバ4に入
れ電子ビーム1の二次電子像でそのパターンの位置を探
す。一方CADシステム18でデバイス表面図形を表示
しそのパターンを探し解析試料6のパターンと座標を線
対称で一致させアライメントを行う。ここでCADシス
テム18と電子ビーム1の観察位置は連動することがで
きるようになっているのでCADシステム18つまりデ
バイス表面図形で位置確認すれば二次電子像位置即ちデ
バイス裏面8aの観察位置を見極めできる。なお、以上
の動作の内デバイス裏面の観察位置に対応するデバイス
表面と同定できる位置をCADシステムに対応させ移行
する手段を総してここでは位置転換手段19と称する。
【0019】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1によ
ればSEMに半導体デバイス解析試料を載置しデバイス
裏面に照射する電子ビームの二次電子像を得てデバイス
裏面を解析観察する装置において、電子ビーム延長線上
に観察位置を一致して配置され解析観察位置に対応する
デバイスの表面を観察する光学顕微鏡装置を設け、請求
項2によればSEMに半導体デバイス解析試料を載置し
デバイス裏面に照射する電子ビームの二次電子像を得て
デバイス裏面を解析観察する装置において、解析試料と
相似形状でなる模擬部材と、デバイス裏面の観察位置に
対応するデバイス表面部と同定できる位置を模擬部材の
デバイス表面に対応させ移行する位置転換手段と、模擬
試料のデバイス表面を観察する光学顕微鏡装置とを設
け、請求項3によればSEMに半導体デバイス解析試料
を載置しデバイス裏面に照射する電子ビームの二次電子
像を得てデバイス裏面を解析観察する装置において、半
導体デバイス解析試料の図形を記憶したCADシステム
と、デバイス裏面の観察位置に対応するデバイス表面部
と同定できる位置をCADシステムのデバイス表面図形
に対応させ移行する位置転換手段とを設けるようにした
ので、いずれの場合においてもデバイス裏面の観察位置
がデバイス表面パターンを利用して正確に見極めでき詳
細な解析を可能とする裏面解析観察装置が得られる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1における裏面解析観察装置
を示す模式図である。
【図2】この発明の実施例2における裏面解析観察装置
を示す模式図である。
【図3】実施例2を説明するための補促図で、Aは解析
試料のデバイス表面を時前観察する状態図、BはAの状
態の解析試料の平面図、Cは観察状態における模擬試料
のデバイス表面の平面図、Dは観察状態における解析試
料のデバイス裏面の平面図を示すものである。
【図4】この発明の実施例3における裏面解析観察装置
を示す模式図である。
【図5】実施例3を説明するための補促図で、Aは解析
試料のデバイス表面を時前観察する状態図、BはAの状
態の解析試料の平面図、Cは観察状態における解析試料
のデバイス裏面の平面図を示すものである。
【図6】従来の裏面解析観察装置を示す模式図である。
【図7】図6における裏面解析試料を示す模式図でAに
平面をBにその断面を示したものである。
【符号の説明】
1 電子ビーム 2 二次電子検出器 5 SEM 6 半導体デバイス解析試料(解析試料) 8a デバイス裏面 8b デバイス表面 9 光学顕微鏡 10 カメラ 12 モニター 13 光学顕微鏡 14 カメラ 15 モニター 16 模擬試料 16a 模擬試料のデバイス 17 位置転換手段 18 CADシステム 19 位置転換手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SEMに半導体デバイス解析試料を載置
    し上記解析試料のデバイス裏面に照射する電子ビームの
    二次電子像を得て上記デバイス裏面を解析観察する裏面
    解析観察装置において、上記電子ビーム延長線上に観察
    位置を一致して配置され上記解析観察位置に対応する上
    記デバイスの表面を観察する光学顕微鏡を備え観察した
    上記表面の像によって上記裏面の二次電子像位置を見極
    めできるようにしたことを特徴とする裏面解析観察装
    置。
  2. 【請求項2】 SEMに半導体デバイス解析試料を載置
    し上記解析試料のデバイス裏面に照射する電子ビームの
    二次電子像を得て上記デバイス裏面を解析観察する裏面
    解析観察装置において、上記解析試料と相似形状でなる
    模擬試料と、上記デバイス裏面の観察位置に対応するデ
    バイス表面と同定できる位置を上記模擬部材のデバイス
    表面に対応させ移行する位置転換手段と、上記模擬部材
    のデバイス表面を観察する光学顕微鏡装置とを備え、観
    察した上記模擬部材の半導体デバイス表面の像によって
    上記裏面の二次電子像位置を見極めできるようにしたこ
    とを特徴とする裏面解析観察装置。
  3. 【請求項3】 SEMに半導体デバイス解析試料を載置
    し上記解析試料のデバイス裏面に照射する電子ビームの
    二次電子像を得て上記デバイス裏面を解析観察する裏面
    解析観察装置において、上記半導体デバイス解析試料の
    図形を記憶したCADシステムと、上記デバイス裏面の
    観察位置に対応するデバイス表面部と同定できる位置を
    上記CADシステムのデバイス表面図形に対応させ移行
    する位置転換手段とを備え上記CADシステムの像によ
    って上記裏面の二次電子像位置を見極めできるようにし
    たことを特徴とする裏面解析観察装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2792077A1 (fr) * 1999-04-09 2000-10-13 Centre Nat Etd Spatiales Installation et procede d'observation microscopique d'un circuit electronique a semi-conducteur
US7202476B2 (en) 2005-03-11 2007-04-10 Jeol Ltd. Charged-particle beam instrument
JP2008112596A (ja) * 2006-10-30 2008-05-15 Hitachi High-Technologies Corp 走査電子顕微鏡

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