TW202001250A - 半導體檢查裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種在微小元件的不良解析中可高感度檢測異常的半導體檢查裝置。半導體檢查裝置係具有:載置試料的試料台(6);對試料照射電子線的電子光學系(1);接觸試料的測定探針(3);測定來自測定探針的輸出的測定器(8);及取得響應對試料照射電子線之來自測定探針的輸出的測定值的資訊處理裝置(9),資訊處理裝置係設定:對試料開始照射電子線的時序及凍結照射電子線的時序;在電子線被照射在試料的狀態下,測定器測定來自測定探針的輸出的第1測定期間;及電子線的照射被凍結後,測定器測定來自測定探針的輸出的第2測定期間,由在第1測定期間被測定出的第1測定值與在第2測定期間被測定出的第2測定值的差,求出響應對試料照射電子線之來自測定探針的輸出的測定值。

Description

半導體檢查裝置
本發明係關於半導體的檢查裝置者,尤其係關於藉由使用電子顯微鏡的微小元件特性評估裝置所為之半導體元件的故障解析技術者。
因半導體元件的微細化,大規模積體電路(LSI:Large-Scale Integration)的高速化、高性能化不斷進展。伴隨如上所示之半導體元件的微細化,電晶體數、配線數、接觸子數增大,故障元件的不良解析複雜化,並且對於微小元件中的故障檢測技術,圖求更高感度化。其中,微小元件係指被集積在LSI的元件或形成在LSI的配線等微細構造。目前,以該故障檢測技術而言,使測定探針直接接觸微細的區域來測定電特性的奈米探針裝置備受矚目。藉此,使測定探針直接接觸10nm世代製程的電晶體等奈米元件的端子,可評估其電特性,且成為在其他解析技術中並未見到的較大特徵。
以使用奈米探針裝置的元件故障解析手法而言,除了如上所示之電特性測定之外,已知一種專利文獻1等所示之被稱為EBAC(電子束吸收電流:Electron Beam Absorption Current)觀察的故障解析手法。在一般的SEM觀察中,係感測藉由對試料入射電子線(1次電子)所發生的2次電子來進行試料表面的構造觀察,但是此時所入射的1次電子的一部分並不有助於2次電子的發生,失去能量而成為在試料中流通的微弱電流(吸收電流)。在EBAC觀察中,檢測在電子線的照射位置與測定探針之間局部流通的吸收電流,將所得的訊號量的變化形成為對比而與電子線的掃描建立對應,藉此顯示為畫像(EBAC像)。在EBAC像中係可包含測定試料的內部資訊,例如以試料的深度方向所形成的配線形狀而可視化。若在配線有斷線部位,由測定探針的接觸部位來看,依電子線照射位置位於斷線部位的跟前的配線上、或是位於斷線部位之前的配線上,吸收電流的檢測量會不同,在EBAC像中係以不同的對比來呈現。藉此,無須破壞缺陷部分,即可簡便掌握元件的故障部位。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本特開2010-135684號公報
(發明所欲解決之課題)
如上所示之EBAC觀察有如以下所示之課題。 (1)對於低電阻性的缺陷,EBAC像的對比弱,不易感測缺陷部位。例如,若以配線不良為例,若為如斷線般的開路障礙,缺陷部位形成為高電阻且取得強對比,但是若為配線短路,大多為在EBAC像無法取得強對比的情形,不易感測。 (2)在EBAC像的畫像處理中,起因於對比過暗等影像訊號的數位處理或放大器的特性而有發生EBAC資訊缺損的情形。
首先,關於第1課題進行說明。在EBAC觀察中,若為低電阻體,相對於所入射的電子線量(以下表記為探針電流),試料中的電阻體所發出的電壓訊號極小。因此,若為低電阻的材料彼此,幾乎未呈現出電壓訊號的不同,結果,大多難以由EBAC像的對比來檢測異常部位。
為提高EBAC像的對比,藉由使用肖特基電子槍等可得較大探針電流的電子槍,可取得更大的反應訊號(電壓訊號)。但是,過度的探針電流的照射係有因此而使缺陷部變質的情形,由故障解析的觀點來看,並不理想。因此,已報告出EBAC(EBIC)測定系統的高感度化,例如因鎖相放大器的導入、或影像訊號的階調數增加所致之EBAC像的高感度化等。但是,在作為測定對象的微小元件係有存在具有電容性的時間常數的部分的情形。在藉由鎖相放大器所為之雜訊的去除,係必須設定最適參照頻率,但是若測定部位具有電容性的時間常數,測定訊號平緩地衰減,有雜訊無法充分去除的情形。以半導體檢查裝置而言,期望一種即使試料具有具電容性的時間常數的部分,亦可進行低雜訊/高感度測定的裝置。
接著,關於第2課題進行說明。若使用電流放大器,對半導體層與金屬層混合存在的試料進行EBAC觀察,有在EBAC像出現半導體層特有的反應亦即EBIC(電子線感應電流:Electron Beam Induced Current)反應的情形。EBIC係因電子線入射至接合近傍時所發生的電子與電洞所致之漂移電流,藉由EBIC反應所得的訊號係成為極強的電流訊號。因此,若觀察半導體層與金屬層混合存在的試料,流入EBAC裝置的電流訊號係成為由藉由EBIC反應所致之10nA左右、至藉由電流不太流通的構造部所致之0.001nA左右為止的大範圍。將如上所示之大範圍的訊號,即使例如分配為256階調來顯示影像的深淺,亦損及資訊的細緻度,成為資訊容易缺損的狀態。或者,因流通過度的電流,有在EBAC觀察所使用的放大器呈飽和的情形,在飽和區域並無法顯示對比的不同。在如上所示之情形下,原本應得的電流分布資訊發生缺損,結果,在對在微小元件所產生的現象進行物理上的解釋時會造成妨礙。
如上所示,將檢測訊號的變化畫像化的EBAC觀察雖然簡便,但是依測定內容,係有看漏原本應得的資訊的情形。本發明人等確認出當將使用奈米探針裝置所計測到的電特性畫像化(電特性映射)時,藉由將訊號處理高感度化,可得原在習知之EBAC觀察中並無法觀察到的元件資訊。此外,使用奈米探針裝置的優點在於由於可計測微小元件的各種電特性,由多樣的觀點來看,可進行元件故障解析。因此,提供一種可將藉由複數電特性映射像所為之解析、或藉由電特性映射像所為之解析與藉由其他解析手法所為之解析合作執行的半導體檢查裝置。 (解決課題之手段)
本發明之一實施態樣的半導體檢查裝置係具有:載置試料的試料台;對試料照射電子線的電子光學系;接觸試料的測定探針;測定來自測定探針的輸出的測定器;及取得響應對試料照射電子線之來自測定探針的輸出的測定值的資訊處理裝置,資訊處理裝置係設定:對試料開始照射電子線的時序及凍結照射電子線的時序;在電子線被照射在試料的狀態下,測定器測定來自測定探針的輸出的第1測定期間;及電子線的照射被凍結後,測定器測定來自測定探針的輸出的第2測定期間,由在第1測定期間被測定出的第1測定值與在第2測定期間被測定出的第2測定值的差,求出響應對試料照射電子線之來自測定探針的輸出的測定值。
此外,作為本發明之另外其他一實施態樣的半導體檢查裝置係具有:載置試料的試料台;對試料照射電子線的電子光學系;接觸試料的測定探針;測定來自測定探針的輸出的測定器;檢測藉由電子線與試料的相互作用所被放出的訊號電子的檢測器;及取得響應對試料照射電子線之來自測定探針的輸出的測定值的資訊處理裝置,電子光學系係藉由第1攝像條件,在試料上2次元掃描,資訊處理裝置係由從檢測器被檢測到的訊號作成SEM像,根據SEM像,設定假想座標,電子光學系係藉由第2攝像條件,在試料上2次元掃描,資訊處理裝置係根據藉由測定器被測定到之來自測定探針的輸出的測定值,作成電特性映射像,資訊處理裝置係將假想座標根據第1攝像條件及第2攝像條件進行座標轉換,藉此在電特性映射像上特定藉由假想座標被指定出的位置。 (發明之效果)
可提供可進行在微小元件的不良解析中可高感度地檢測異常的電特性映射測定的半導體檢查裝置。
其他課題與新穎特徵可由本說明書之記述及所附圖示清楚可知。
在圖1中顯示本發明之實施形態之微小元件特性評估裝置的概略圖。掃描型電子顯微鏡係具有電子光學系1、檢測器2、真空腔室4,作為其主要構成,藉由以通訊纜線14所連接的控制裝置12來控制。在真空腔室4中的試料台6載置測定試料5,在測定試料5接觸測定探針3。其中,測定探針3係與用以使其在測定試料5的試料表面移動的驅動裝置(未圖示)相連接,藉由驅動裝置的動作,接觸於測定試料5。測定探針3的輸出係透過測定纜線13而連接於差動放大器7,差動放大器7的輸出訊號被輸入至半導體參數分析儀8。半導體參數分析儀8係電流-電壓測定、電容測定等供半導體元件的參數測試之用的測定器。亦可使用對應測定對象、測定內容的測定器。半導體參數分析儀8係透過通訊纜線14而連接於資訊處理裝置9。其中,在此係將傳達類比訊號的纜線稱為測定纜線13(實線),將傳達數位訊號的纜線稱為通訊纜線14(實線)。傳達特性或通訊協定等亦可依所連接的裝置間而異。資訊處理裝置9係用以控制電子顯微鏡,根據由檢測器2所被檢測到的訊號,作成、顯示SEM像、或根據由測定探針3所被檢測到的訊號,作成、顯示EBAC像、本實施例之電特性映射像的裝置,可適用例如個人電腦等。檢測器2係檢測藉由來自電子光學系1的電子線與測定試料5的相互作用所被放出的訊號電子者。亦可具備對應所檢測的訊號電子的能量等的不同的複數檢測器。差動放大器7係比資訊處理裝置9,其放大率較受控制。藉此,若差動放大器7的輸出訊號形成過大,可減小放大率。
其中,圖1的測定電路係適於測定電壓作為電特性,且作成電壓映射像作為電特性映射像的構成。此外,本實施例中之電壓映射像係如後所述對於低電阻性的缺陷,可得高檢測感度,因此適於低電阻性的金屬配線等的缺陷檢測或故障解析。
差動放大器7係將藉由探針電流而在測定探針3所產生的極微弱之來自試料的訊號放大而輸出電壓訊號,但是在該輸出訊號係有各種雜訊。為取得正確的電壓映射像,如上所示之雜訊係必須儘可能去除。將藉由圖1的微小元件特性評估裝置,作成電壓映射像的流程顯示在圖2。流程主要包含供測定用的條件設定(S10)、測定(S20)、測定值的畫像化(S30)。首先,在裝置設置測定試料5,使測定探針3接觸試料表面(S01)。接著,進行條件設定。應去除的雜訊大,被區分為高頻率的隨機雜訊與低頻率雜訊。首先,對試料表面的任意1處照射電子線(S11)。將該結果所得的測定探針的訊號以差動放大器7放大,且將該電壓訊號,使用半導體參數分析儀8的積算處理,去除高頻率的隨機雜訊(S12)。積算處理係指如圖3所示,將混入隨機雜訊的訊號,在預定期間進行加算、且平均化者。藉此,可去除隨機雜訊的影響。
接著,檢測高頻率的隨機雜訊被去除後的電壓訊號資料的時間變化(S13)。輸出訊號係受到低頻率雜訊的影響而作時間變化。圖4A係在電壓測定時所看到的圖樣,為微小元件特性評估裝置固有的低頻率雜訊。因將真空腔室4進行排氣的排氣泵的振動或評估裝置的電氣雜訊等的影響,輸出訊號(電壓訊號)作漂移者。其中,受到如上所示之低頻雜訊的影響的並非僅有電壓訊號。若作成電流映射像作為電特性映射像,係成為檢測電流訊號(關於此時的裝置構成等,容後敘述),但是在電流訊號中亦存在低頻率雜訊。圖4B係在電流測定時所看到的圖樣,若測定試料5為高電阻試料(半導體等),顯示因其電容而輸出訊號(電流訊號)具有時間常數的變化。
因此,資訊處理裝置9係由測定試料5的隨機雜訊已被去除的電壓訊號資料(或電流訊號資料)的時間變化,例如藉由微分解析,求出時間變化最少的時段。具體而言,在圖4A、B的訊號波形401、402中,可檢測時段t1~t3,作為時間變化少的時段。因此,以在時段t1~t3之間進行測定的方式,設定測定時序(S14)。訊號波形401之情形下的測定時序圖為403,訊號波形402之情形下的測定時序圖為404。任何情形下均在時段t1~t3之間的t2中,使電子線對測定試料5的照射凍結,在其瞬前的時段t1~t2、及其瞬後的時段t2~t3的時段進行輸出訊號的計測。時段t1~t2、時段t2~t3必須分別具有用以進行用以去除高頻率的隨機雜訊的積算處理的時間。其中,若測定電壓訊號,低頻雜訊的原因並非為電子線的照射,因此抽出低頻雜訊的周期性,基準時間(t=0)係監視低頻雜訊波形來作設定。另一方面,若測定電流訊號,低頻雜訊的原因為電子線的照射,因此基準時間(t=0)係與電子線的照射開始時間相一致。藉由以上,用以抑制雜訊的影響而進行測定的條件設定即完成。
按照在條件設定(S10)中所被設定的測定時序,開始測定試料5的測定(S20)。在圖5中顯示測定的樣子。使測定探針3接觸試料表面501的1點502,電子線500在試料表面501上以X方向及Y方向掃描。在試料表面501假想表示的方格係表示電子線500的照射位置,對應電壓映射像的1畫素。首先,將照射位置例如移動至位置503(S21),開始電子線500的照射(S22)。在條件設定中所被設定的測定時序t1~t2,進行輸出訊號的測定(S23)。在該測定中,進行藉由半導體參數分析儀8所為之積算處理。資訊處理裝置9係將已進行積算處理的輸出資料(在此稱為「電子線照射資料」)保存在資料庫11(S24)。接著,在時間t2,使電子線500對位置503的照射凍結(S25),在條件設定中所被設定的測定時序t2~t3,進行輸出訊號的測定(S26)。在該測定中,亦進行藉由半導體參數分析儀8所為之積算處理。資訊處理裝置9係將已進行積算處理的輸出資料(在此稱為「電子線非照射資料」)保存在資料庫11(S27)。資訊處理裝置9係判定在全部照射位置,是否已完成照射與計測(S28),若未完成,係移動至接下來的照射位置。例如,將照射位置移動至以X方向鄰接位置503的位置504(S21),開始電子線500的照射(S22)。若對全部照射位置的電子線的照射與計測已完成,係結束計測,且在全部照射位置的測定結果被保存在資料庫11。
其中,圖2的測定(S20)的流程係顯示較大流程者,並非為限定於者。例如,電子線照射資料或電子線非照射資料並不需要每次照射就保存在資料庫11,亦可以更加總括的單位進行保存,例如計測中係由資訊處理裝置9暫時保存且在計測完成後保存在資料庫11。此外,資訊處理裝置9係以可適當進行半導體參數分析儀8的計測的方式控制差動放大器7的增益,因此較佳為將輸出資料,並非照半導體參數分析儀8的輸出值原本,而將經補正差動放大器7的增益後的值作為輸出資料加以保存。亦可將輸出資料與差動放大器7的增益作為一組來保存。
使用在測定(S20)中所得的電子線照射資料、電子線非照射資料,進行畫像化(S30)。如圖5的510所示,算出電子線照射資料與電子線非照射資料的差作為測定值(S31)。藉由該運算,由測定值去除低頻率雜訊的影響。根據該測定值的值,決定各畫素的畫素值,且顯示為數值映射畫像(=電壓映射像)(S32)。此時,在本實施之裝置中,由於保有對與各畫素相對應的位置照射電子線所計測到的測定值(數值資料),因此測定者係可按照其解析視點,設定所顯示的數值的範圍,亦即切換測定域,而作成、顯示數值映射畫像。以可在所設定的數值範圍識別顏色或深淺的方式分配畫素值,藉此可避免過暗等資訊缺損,且可進行廣域的解析。
以下根據使用圖1之微小元件特性評估裝置的解析例,說明第1課題之解決內容。在圖6中顯示作為解析對象所使用的試料之例。在絕緣體層600上形成電阻體602,且夾著電阻體602設有電極603、604。在電極603接觸與差動放大器7的+端子相連接的測定探針3a,在電極604接觸與差動放大器7的-端子相連接的測定探針3b。在此係以SiO2 層形成絕緣體層600,以Si形成電阻體602,以Al形成電極603、604。以電阻體602的電阻值而言,備妥具有不同電阻值的複數試料。
若將圖6所示之試料進行EBAC觀察,若電阻體602的電阻值高(例如數十kΩ級),如圖7A所示,EBAC像610係以電阻體602為交界而顯示強對比。由此可判斷在對比的變化點有電阻體。此係相當於在半導體元件的不良解析中,進行開路障礙的缺陷檢測。但是,隨著電阻體602的電阻值變小,高對比部分611與低對比部分613的差變小。圖7B係顯示EBAC像610中的階調差的電阻依存性的圖。橫軸表示電阻體602的電阻值,縱軸表示低對比部分613與相當於絕緣體層600的背景部分612的階調差者。其中,以EBAC觀察條件而言,照射在試料的電子線量(探針電流)為1nA。如上所示,若電阻體602的電阻值變小,與背景部分612的階調差亦不足,若電阻體602的電阻值為數100Ω級,即使電阻體602的電阻值改變,階調差620亦成為極小者。因此,不可能由EBAC像來視認該對比差。之所以難以利用EBAC像來感測如配線短路般的低電阻性的缺陷,係因此而起。相對於100Ω的電阻體,由於照射電子線量1nA的電子線時所發生的電壓為0.1μV,因此為了可檢測如配線短路般的缺陷,必須判別約0.1μV之微小電壓訊號的不同。
在圖8中顯示對相同試料,使用圖1之微小元件特性評估裝置中的計測電路所測定出的結果。在圖8中係顯示在圖6所示之試料中,當對電極603或電極604的區域照射電子線時,圖1的計測電路中以半導體參數分析儀8所測定到的電壓訊號量。電阻體602的電阻值分別針對803Ω、290Ω、186Ω等3種試料進行測定。進行本測定時,測定探針3的位置係如圖6所示,電子線的照射電流亦形成為與前述EBAC觀察相同的1nA。差動放大器7的增益係形成為1000倍,測定方法係如圖2及圖5中所作說明。將該電壓訊號量的大小深淺化,且形成為電子線照射位置的畫素值,藉此可形成本實施例之電壓映射像。以比較例而言,亦顯示使用電壓放大器(增益100000倍)來取代差動放大器7的結果。
由此可確認,伴隨電阻體602的電阻值的減少,差動放大器7所輸出的電壓值的絕對值呈減少傾向。藉由本實施例的測定電路,可感測該程度的電阻的不同意指可進行低電阻不良的異常感測。其中,在作為比較例所顯示的電壓放大器中,在雜訊埋入資料,無法取得值。
在現時點,適於半導體元件之參數測試所使用的一般測定器的最小可能測定電壓為0.5μV左右。相對於此,在本實施例的測定電路中係使約0.1μV之微小電壓訊號的差異成為可能。因此,在本實施例的測定電路中係徹底地進行雜訊去除。差動放大器7係將2條測定纜線的差分放大,因此可將對雙方測定纜線施加為相同的雜訊去除。接著,如上所述,藉由測定器進行積算處理,將原在差動放大器7無法去除的隨機雜訊去除。此外,藉由依圖2中所說明的條件設定所設定的測定時序進行計測,將電子線照射時、非照射時的測定值的差分設為測定值,藉此去除低頻率雜訊。對於雜訊的去除手法,分別可對應的雜訊種類固定,藉由活用廣泛手法,實現高感度檢測。
此外,若訊號量大而雜訊的影響變小時,藉由資訊處理裝置9,調整差動放大器7的放大率或藉由測定器所得的積算量等。如上所示,資訊處理裝置9係不僅取得、加工測定資料,亦發揮按照測定資料所包含的雜訊種類來提供最適雜訊去除工程的作用。
接著,說明第2課題的解決內容。圖9係觀察半導體層的EBAC像之例。過暗的部分900為來自半導體層的反應。相對於此,將使用圖1的微小元件特性評估裝置中的計測電路進行測定後的結果顯示於圖10。為測定過暗的部分900的部分的電流值而圖表化者。由此可辨識,在EBAC像中雖然過暗,但是在該區域存在電流變化。如上所示,關於在EBAC像中未取得資訊的區域,亦可得詳細資訊,可進行如上所示之區域中的物理上的解釋。
EBAC像的對比係根據吸收電流量。在此吸收電流量係受到測定試料的奈米尺度的內部構造與所入射的電子的複雜舉動影響而改變,因此僅以視覺觀察對比,係在所得資訊有其界限。相對於此,可藉由圖1的微小元件特性評估裝置,精密測定電壓值,因此本實施例係具有可得在習知之EBAC像中無法獲得的資訊的潛能。
以圖6中所示之試料之例進行說明。以電阻體602的電阻值而言,準備具有不同電阻值的6個試料來進行解析。試料係如圖6所示,電極603(Al)與電阻體602(Si)等不同材料相接觸。因此,在EBAC像中,跨越電極603與電阻體602的交界的對比因賽貝克反應而變大,以交界為界顯示白與黑的像。但是,如前所述,電阻體602的電阻值愈小,EBAC像的對比愈小,因賽貝克反應所致之對比亦愈小。因此,若電阻體602的電阻值成為數100Ω,在EBAC像中係僅獲得可視認因賽貝克效果所致之對比的存在的程度的資訊。相對於此,圖11係顯示針對各個試料,對圖6所示之位置605照射電子線所測定到的電壓值。橫軸表示電阻體602的電阻值、縱軸表示電壓值(其中,本電壓值係成為以差動放大器放大後的值)。如圖11所示,藉由著重在電壓值的數值而圖表化,發現6個試料係被分為2個群組。該2個群組係電阻體602的大小不同,群組701係電阻體寬幅為10μm,群組702係電阻體寬幅為1μm。如上所示,藉由取得精密的數值資料,可加深對微小元件的內部構造或現象的知見。 實施例1
在圖12中顯示微小元件特性評估裝置的第1實施例。在本實施例中,係可進行根據EBAC像的EBAC解析與根據電特性映射像的電特性映射解析的合作解析。具體而言,藉由可高速進行試料表面的大範圍的觀察的EBAC解析,確認大概的異常部位,限定出檢查部位之後,藉由在測定處理具有時間的電特性映射解析,解析詳細內容。
關於與圖1的微小元件特性評估裝置為共通的構成,係使用相同符號,且省略重複說明者。在以下之實施例中亦同。在本實施例中,差動放大器7係透過切換器20而連接於半導體參數分析儀8、及EBAC控制裝置21。藉由該切換,可切換電特性映射觀察與EBAC觀察。EBAC控制裝置21係將差動放大器7的輸出作為表示電子線的照射位置中的吸收電流量的訊號來進行輸出,藉由資訊處理裝置9,將EBAC像22畫像化。
圖12的微小元件特性評估裝置中的測定電路係如先前所作說明,成為適於以EBAC像難以檢測的低電阻性的不良解析者,可使用在LSI元件的配線構造中的缺陷檢測、解析等。首先,進行研磨至LSI元件的測定接觸子出現在表面為止。將如上所示經研磨的LSI元件作為測定試料5,對露出於表面的接觸子接觸測定探針3,首先在EBAC控制裝置21切換差動放大器7的輸出,藉由EBAC像22,探索所希望的配線部。之後,在半導體參數分析儀8切換差動放大器7的輸出,且切換成電壓映射觀察,藉由電壓映射像15進行詳細解析。藉此,可有效率地進行LSI元件的配線構造中的異常的檢測、解析。 實施例2
在圖13中顯示微小元件特性評估裝置的第2實施例。本實施例係關於微小元件特性評估裝置的GUI(Graphical User Interface,圖形使用者介面),為了將電特性映射像進行詳細解析,由使用者介面指定電特性映射像的一部分,且將所被指定的部位的測定值進行圖表顯示。藉此,可將著重部位的詳細內容立即掌握為數值資料,有助於解析在試料所發生的電氣現象。
雖未特別限定,本實施例之解析資料係顯示在2畫面監視器10a、10b。可在監視器10b所顯示的電壓映射像15,在GUI上畫出線狀標記25。資訊處理裝置9係在電壓映射像15特定藉由標記25所指定出的位置,且將該位置的測定值作為圖表26而顯示在監視器10b。圖表26係在橫軸顯示藉由標記25所指定出的位置、在縱軸顯示該位置的測定值(此時為電壓值)者。 實施例3
在圖14中顯示微小元件特性評估裝置的第3實施例。本實施例亦可關於微小元件特性評估裝置的GUI,對複數試料進行電特性映射觀察,將該觀察結果(電特性映射像)排列來進行比較。此外,由使用者介面指定電特性映射像的預定部位,將該部分的測定值圖表化來顯示。
雖未特別限定,本實施例之解析資料亦被顯示在2畫面監視器10a、10b。對於被顯示在畫面監視器10b的電壓映射像15a~d,可在GUI上指定分別供使用者指定欲比較的位置之用的點狀標記30a~d。對於各試料,由資料庫11抽出該指定位置的測定值,形成為將縱軸設為指定位置的測定值(此時為電壓值)、將橫軸設為比較對象之試料名的圖表31而顯示在監視器10a。 實施例4
在圖15中顯示微小元件特性評估裝置的第4實施例。在本實施例中,由測定探針3取得電流訊號,且作成電流映射像35。測定探針3的輸出係透過測定纜線13而連接於半導體參數分析儀8。藉由電壓映射像所為之觀察係假想LSI元件的低電阻性的配線構造中的異常檢測等,相對於此,藉由電流映射像所為之觀察係假想LSI元件的半導體層的PN接合中的異常檢測等。半導體參數分析儀8等一般半導體元件的參數測試用途的測定器的測定精度係對本用途具有充分精度,因此在本實施例的測定電路中,係將來自測定探針3的輸出直接照原樣連接於半導體參數分析儀8。
用以作成電流映射像的計測方法係按照圖2的流程圖(將電壓訊號改讀為電流訊號)。若為電流測定,亦必須去除高頻率的隨機雜訊,而且如圖4B所示存在低頻率的雜訊,必須去除該影響之故。
藉由圖15的微小元件特性評估裝置,可藉由觀察半導體層的電流映射像來觀察半導體層的電流的分布量。藉由將此與半導體模擬等相比較,可推測摻雜量等的半導體構造。 實施例5
在圖16中顯示微小元件特性評估裝置的第5實施例。本實施例係作成脈衝響應映射像41作為電特性映射像的微小元件特性評估裝置。測定探針3的輸出係透過測定纜線13而連接於示波器40。示波器40係透過通訊纜線14而連接於資訊處理裝置9。
在本實施例中,電子線照射、非照射時,以預定的間隔、脈衝寬幅入射所照射的入射電子線。示波器40係計測藉由脈衝電子線而以脈衝狀產生的探針電流42,且計測脈衝的上升時間43,作為數值資料而傳送至資訊處理裝置9。資訊處理裝置9係將在示波器40所被計測到的脈衝上升時間43,區分為例如256階調來決定各畫素的畫素值,且作成脈衝響應映射像41,來作為數值映射畫像。
在圖16所示之脈衝響應映射像41中,係以模式顯示針對LSI元件的配線構造所觀察到的像。金屬配線部分係由於脈衝探針電流急速上升而以黑顯示,相對於此,絕緣層部分基本上以白顯示。但是,金屬配線彼此所近接的區域44係具有電容成分,藉此呈現對應該電容成分的大小的對比。
如上所示,可藉由脈衝響應映射像41來觀察造成訊號延遲或雜訊的原因的配線間電容。可由脈衝響應映射像所呈現的對比來解析異常,亦可藉由將正常元件試樣與不良元件試樣作比較,來解析異常。
其中,在此係說明將脈衝電流的上升時間作為電特性來進行計測之例,但是並非侷限於此,可加大響應脈衝電子線的照射的脈衝響應特性,作為電特性來進行測定。例如,考慮由脈衝電壓值的變化進行關於高頻損失的解析。此外亦考慮脈衝寬幅、脈衝電流值等的測定。 實施例6
在圖17中顯示微小元件特性評估裝置的第6實施例。在本實施例中係作成剖面電壓映射像。
在此係顯示將測定試料設為將注入有氧離子的裸矽晶圓進行斜向研磨的試料45之例。在試料台6的表面係設有用以由試料45的背面測定電特性的電極46,試料45係被載置於電極46上。因測定探針3接觸電極46,可以半導體參數分析儀8來計測試料45的背面的電位變化。在本實施例中,係將所謂裸矽晶圓的高電阻試料作為計測對象,因此測定探針3的輸出係透過測定纜線13而直接照原樣連接於半導體參數分析儀8。雖然並未使用差動放大器,但是為了去除高頻率的隨機雜訊及低頻率的雜訊的影響,按照圖2的流程圖進行計測。其中,藉由使真空腔室4的基準電位與半導體參數分析儀8的基準電位共通化,來提高測定精度。
對經斜向研磨的試料45表面照射電子線。在最初的電子線的照射位置P1照射電子線,藉此由測定探針3計測電位V1。接著,掃描電子線,在照射位置P2照射電子線,藉此計測電位V2。在此,由電位V2減去電位V1的值係成為深度位置Pd2(指照射位置P2的深度方向的位置,以下同)與深度位置Pd1之間的電位差Vmap1,將電位差Vmap1連同位置資料(Pd1,Pd2)一起保存在資料庫11。接著,在照射位置P3照射電子線,藉此計測電位V3。由電位V3減去電位V2的值係成為深度位置Pd2與深度位置Pd3之間的電位差Vmap2,將電位差Vmap1連同位置資料(Pd2,Pd3)一起保存在資料庫11。沿著經斜向研磨的表面,反覆相同操作。該等電子線的掃描、電位測定、深度位置的算出係自動進行。例如,深度位置係可根據研磨開始位置與電子線照射位置的水平方向的距離及研磨面的傾斜角來算出。
被蓄存在資料庫11的位置資料(Pd1,Pd2)、(Pd2,Pd3)等係表示矽剖面的深度,將對應該位置的電位差資料Vmap1、Vmap2等,形成為深淺顯示而畫像化,藉此可作成剖面電壓映射。 實施例7
在圖18中顯示微小元件特性評估裝置的第7實施例。在本實施例中係併用模擬器。藉由比較電特性映射像與針對該電特性以模擬所得的模擬像,可將不同的部分推定為不良部位。在圖18中係顯示作成電壓映射像作為電特性映射像之例,微小元件特性評估裝置的測定電路的構成係與圖1相同。其中,可按照作成電特性映射像的電特性來構成測定電路。此外,以使用在測定電特性的測定器之例而言,顯示半導體參數分析儀8之例,但是可按照所測定的電特性,使用示波器、阻抗分析儀、LCR阻抗分析儀等。
模擬一般會產生較高的運算負荷,因此在本實施例中的資訊處理裝置9係可進行藉由GPU(Graphics Processing Unit,圖形處理單元)所為之並列處理計算。使用GPU的並列處理功能,執行由測定試料的構造所預想的電壓映射的2次元模擬,並且進行供電壓映射像作成之用的資料收集及畫像處理。此時,將GPU的處理器的一部分確保在電壓測定及電壓映射像作成/顯示用。另一方面,理論上為了與測定並行掌握顯示什麼樣的電壓映射像,將測定試料5的構造形成為模擬模型,對試料表面的各位置,計算電子線被入射至本構造時所發生的電壓。
將藉由測定試料5的實測所得的電壓映射像15顯示在監視器10b,將藉由上述模擬所預想的模擬像50顯示在監視器10a,藉由將兩者作比較,可推測有無異常。其中,在其他實施態樣中,亦即亦無關於模擬器的併用,而適用可進行藉由GPU所為之並列處理計算處理的資訊處理裝置9,係由於電特性映射的作成的運算負荷大,故為有效。 實施例8
在圖19中顯示微小元件特性評估裝置的第8實施例。本實施例中,自動使測定探針3接觸試料表面的複數接觸子,可自動進行複數配線構造的電特性映射測定(例如電壓映射測定)。微小元件特性評估裝置的構成若進行電壓映射測定,係與圖1的構成相同。為了進行自動測定,資訊處理裝置9係以使測定探針3移動至所希望的接觸子上,且使其接觸的方式,控制測定探針3的驅動裝置。使用圖19,說明第8實施例中之針測位置設定動作。
在圖19中顯示在試料5的表面形成有3個接觸子55a~c,測定探針3a接觸第1接觸子55a,測定探針3b接觸第3接觸子55c的狀態。以自動測定而言,假想在使測定探針接觸接觸子55a、55c而實施電特性映射測定之後,使測定探針3a移動至接觸子55b,且在使測定探針接觸接觸子55b、55c的狀態下進行電特性映射測定的情形。資訊處理裝置9係設定X、Y、Z方向之3次元的假想座標56,按照假想座標56來控制測定探針3的移動。
假想座標56的X方向及Y方向的假想座標係根據藉由微小元件特性評估裝置所取得的SEM像來進行設定(關於其詳細內容,作為第11實施例,容後詳述)。在圖19中基於方便說明起見,對於測定試料5,顯示出疊合藉由資訊處理裝置9所設定的X、Y方向的假想座標及Z方向的假想座標的狀態。X、Y方向的假想座標係可在SEM像中適當設定,在圖19之例中,第1接觸子55a的位置座標為(0,0),成為移動目的端的第2接觸子55b的位置座標為(7,5)。
另一方面,測定探針3係具彈性的前端以預定的接觸壓接觸接觸子55,藉此可得適當接觸。因此,為了使所接觸的接觸子移動,必須至前端成為暫時完全離開接觸子的狀態為止,使其以Z方向移動(上拉),之後以(X,Y)方向移動,且再度使其以Z方向移動(下拉),俾以預定的接觸壓接觸移動目的端的接觸子。因此,必須事先掌握由適當接觸接觸子的狀態至成為完全遠離的狀態為止之藉由驅動裝置所得之Z方向的驅動量,將此藉由Z方向的假想座標的刻度進行特定。
具體而言,首先在使測定探針3接觸接觸子55a、55c的狀態下,對測定試料5照射電子線來測定電壓。接著,在保持照射電子線的狀況下,將測定探針3a以Z方向上拉。假設在Z方向的刻度5中,測定電壓為0。此時,資訊處理裝置9係以5刻度份使測定探針3作上下的方式使驅動裝置驅動,藉此可控制測定探針3對接觸子55的接觸/非接觸。在此,以一例而言,Z方向的刻度係以朝Z方向的測定探針3的驅動時間作為基準,以任意時間進行等分割,在假想上,可藉由將此時間間隔作為Z方向的刻度來建立對應來實現。例如,可將Z方向的1刻度,設定為藉由驅動裝置所為之驅動測定探針3朝向Z方向5秒鐘。
測定者係使用假想座標,來指定複數接觸子的位置,藉此資訊處理裝置9係依序以所被指定的假想座標(X,Y)為目標而使測定探針3自動移動,且使其接觸測定試料5的接觸子,藉此可進行自動計測。藉此,資訊處理裝置9係可在監視器顯示在複數場所所觸診的電壓映射像,可得高測定產出量。
其中,本實施例之假想座標係不僅針測位置的設定,亦可使用在其他電子線的照射位置的設定。 實施例9
在圖20中顯示微小元件特性評估裝置的第9實施例。本實施例係可在作為實施例5所說明的微小元件特性評估裝置中,進行與入射脈衝電子線所得的動態EBAC像的合作解析。本實施例之微小元件特性評估裝置係具有EBAC控制裝置21,俾以取得動態EBAC像62。測定探針3的輸出係藉由切換器60而被輸入至EBAC控制裝置21或示波器40。此外,在切換器60與EBAC控制裝置21之間係設有用以將測定探針3的輸出放大的電壓放大器61。
對測定試料5照射脈衝電子線,EBAC控制裝置21係與脈衝電子線同步測定吸收電流量,資訊處理裝置9根據所被測定到的吸收電流量,作成EBAC像,藉此可得與一般EBAC像不同之反映出測定試料中的電容成分的動態EBAC像。EBAC觀察係可高速進行試料表面的大範圍的觀察,因此以動態EBAC觀察確認大概的異常部位,且針對在測定處理具有時間的電特性映射測定,限定測定區域而作成、解析脈衝響應映射像41,藉此可有效率地進行異常檢測、解析。 實施例10
在圖21中顯示微小元件特性評估裝置的第10實施例。在本實施例中,由有別於用以取得電特性映射像的探針的其他探針,對測定試料5施加電壓訊號,且可將此時所得的電壓對比像66與電特性映射(電壓映射)像進行比較者。在此,為了取得電壓對比像,施加至探針的訊號係不僅靜態的直流訊號,關於動態的高頻訊號等訊號的形態,並未限定。
測定探針3係分別透過電壓訊號施加纜線65及測定纜線13而連接於半導體參數分析儀8。其中,電壓訊號施加纜線65係僅在功能上與測定纜線13作區別,為傳達類比訊號的纜線,亦可使用與測定纜線13相同的纜線。
透過測定探針3a,由半導體參數分析儀8對測定試料5施加預定的電壓訊號。資訊處理裝置9係根據來自檢測器2的檢測訊號,作成電壓對比像66。另一方面,藉由半導體參數分析儀8計測來自測定探針3b的輸出電壓,且作成電壓映射像。用以作成電壓映射像的測定方法係按照圖2的流程,但是在圖21之例中係以如開路障礙般的缺陷檢測、解析為目的,所得訊號相對較大,因此並未進行圖1的微小元件特性評估裝置中藉由差動放大器所為之放大,半導體參數分析儀8將來自測定探針3b的輸出電壓照原樣直接測定。 實施例11
使用圖22~23,說明微小元件特性評估裝置的第11實施例。在本實施例中,說明電特性映射測定中的假想座標的設定方法。在第1實施例、第9實施例、第10實施例中說明了與其他評估手法的合作解析之例。在如上所示之合作解析中,有欲將藉由其他評估手法所得的像與電特性映射像進行比較的情形,此時若未取得位置關係的整合,難以將藉由複數評估手法所得的結果進行比較、對照。或者,在由藉由其他評估手法所得的像特定測定區域而作為電特性映射像方面,亦必須取得位置關係的整合。此外,在第2實施例(參照圖13)中,係在電特性映射像中指定區域而將測定值圖表化,但是亦考慮由SEM像或藉由其他評估手法所得的像,例如EBAC像,指定區域來測定電特性,且將測定值圖表化的GUI。因此,在第11實施例中,係將資訊處理裝置9根據來自檢測器2的檢測訊號所作成的SEM像作為基準,使與各種電特性映射像、EBAC像、電壓對比像的位置關係作整合。之所以將SEM像作為基準,係基於在SEM像詳細呈現試料的構造,用以設定假想座標的基準位置的設定較為容易之故。微小元件特性評估裝置的構成係與圖1的構成相同,按照所測定的電特性、及所適用的評估手法來構成測定電路。
圖22係微小元件特性評估裝置所取得的SEM像70之例。SEM像的視野係按照作為評估對象的區域來進行設定。在該例中係可在試料表面觀察2條配線71、72。因此,配線71、72的角落之中,將3處分別與第1標誌器73、第2標誌器74、第3標誌器75對合,以該等為基準位置而登錄在資訊處理裝置9。其中,標誌器係如後所述成為假想2次元座標的基準者,因此必須最少3個,標誌器的位置係以設定在SEM像70中彼此儘可能遠離的位置為宜。此外,在該例中,係將配線的角落作為記號來設定標誌器,但是作為記號的試料的構造並非限定於配線。亦可為如異物者,而非侷限於試料的構造。此外,標誌器73~75的形狀亦非限定於圖示者。
接著,設定假想座標(X,Y)。例如,如圖23所示,以第1標誌器73為原點(0,0),藉由資訊處理裝置9,設定假想2次元座標76。根據依該SEM像所設定的假想座標,將EBAC像、電特性映射像與位置關係建立對應。
若不變更攝像條件,具體而言不變更視野或倍率時,操作電子線的範圍與作成SEM像時相同,因此藉由以SEM像所作成的假想2次元座標76所得之試料表面的位置關係EBAC像或電特性映射像均可形成為相同者來共有。另一方面,若變更視野或倍率時,根據取得SEM像之時與取得EBAC像或電特性映射像之時的攝像條件(電子線的偏向控制量、倍率的變更量等),將假想座標進行座標轉換,藉此可特定與針對EBAC像、電特性映射像各個藉由假想座標所指定的位置相對應的EBAC像、電特性映射像的位置。藉此,例如,當欲取得與在EBAC像中被指定出的位置相對應的電特性映射像上的測定資料之時,係將在EBAC像中被指定出的位置轉換成假想座標上的位置,且藉由假想座標來特定電特性映射像中的位置,藉此可得其測定值。
以上使用複數實施例,說明本發明。本發明並非為限定於上述實施例者,包含各種變形例。例如,上述實施例係為了易於瞭解本發明而作說明者,並非限定為具備所說明的全部構成者。此外,可將某實施例的構成的一部分置換成其他實施例的構成,此外,亦可在某實施例的構成加上其他實施例的構成。此外,關於各實施例的構成的一部分,亦可進行其他實施例的構成的追加/刪除/置換。
1‧‧‧電子光學系 2‧‧‧檢測器 3‧‧‧測定探針 3a‧‧‧測定探針 3b‧‧‧測定探針 4‧‧‧真空腔室 5‧‧‧測定試料 6‧‧‧試料台 7‧‧‧差動放大器 8‧‧‧半導體參數分析儀 9‧‧‧資訊處理裝置 10、10a、10b‧‧‧監視器 11‧‧‧資料庫 12‧‧‧控制裝置 13‧‧‧測定纜線 14‧‧‧通訊纜線 15‧‧‧電壓映射像 15a~15d‧‧‧電壓映射像 21‧‧‧EBAC控制裝置 22‧‧‧EBAC像 25‧‧‧標記 26、31‧‧‧圖表 35‧‧‧電流映射像 40‧‧‧示波器 41‧‧‧脈衝響應映射像 42‧‧‧探針電流 43‧‧‧脈衝上升時間 45‧‧‧試料 46‧‧‧電極 50‧‧‧模擬像 55、55a~55c‧‧‧接觸子 56‧‧‧假想座標 61‧‧‧電壓放大器 62‧‧‧動態EBAC像 65‧‧‧電壓訊號施加纜線 66‧‧‧電壓對比像 70‧‧‧SEM像 71、72‧‧‧配線 73、74、75‧‧‧標誌器 76‧‧‧假想2次元座標 401、402‧‧‧訊號波形 403、404‧‧‧測定時序圖 500‧‧‧電子線 501‧‧‧試料表面 502‧‧‧1點 503、504‧‧‧位置 600‧‧‧絕緣體層 602‧‧‧電阻體 603、604‧‧‧電極 605‧‧‧位置 610‧‧‧EBAC像 611‧‧‧高對比部分 612‧‧‧背景部分 613‧‧‧低對比部分 701、702‧‧‧群組 900‧‧‧過暗的部分
圖1係微小元件特性評估裝置的概略圖。 圖2係作成電壓映射像的流程圖。 圖3係用以說明藉由積算處理所為之平均化的圖。 圖4A係顯示電壓訊號的時間變化及該情形下的測定時序的圖。 圖4B係顯示電流訊號的時間變化及該情形下的測定時序的圖。 圖5係用以說明電壓映射測定中的測定值的算出方法的圖。 圖6係試料之例。 圖7A係圖6所示之試料的EBAC像的模式圖。 圖7B係顯示EBAC像中的階調差的電阻依存性的圖。 圖8係藉由圖1的計測電路所為之測定例。 圖9係EBAC像之例。 圖10係對應圖9所示之EBAC像的電流分布資料。 圖11係藉由圖1的計測電路所為之測定例。 圖12係第1實施例之微小元件特性評估裝置的概略圖。 圖13係第2實施例之微小元件特性評估裝置的概略圖。 圖14係第3實施例之微小元件特性評估裝置的概略圖。 圖15係第4實施例之微小元件特性評估裝置的概略圖。 圖16係第5實施例之微小元件特性評估裝置的概略圖。 圖17係第6實施例之微小元件特性評估裝置的概略圖。 圖18係第7實施例之微小元件特性評估裝置的概略圖。 圖19係說明第8實施例中之針測位置設定動作的圖。 圖20係第9實施例之微小元件特性評估裝置的概略圖。 圖21係第10實施例之微小元件特性評估裝置的概略圖。 圖22係用以說明第11實施例中之假想2次元座標的設定方法的圖。 圖23係用以說明第11實施例中之假想2次元座標的設定方法的圖。
1‧‧‧電子光學系
2‧‧‧檢測器
3‧‧‧測定探針
4‧‧‧真空腔室
5‧‧‧測定試料
6‧‧‧試料台
7‧‧‧差動放大器
8‧‧‧半導體參數分析儀
9‧‧‧資訊處理裝置
10‧‧‧監視器
11‧‧‧資料庫
12‧‧‧控制裝置
13‧‧‧測定纜線
14‧‧‧通訊纜線
15‧‧‧電壓映射像

Claims (17)

  1. 一種半導體檢查裝置,其係具有: 載置試料的試料台; 對前述試料照射電子線的電子光學系; 接觸前述試料的測定探針; 測定來自前述測定探針的輸出的測定器;及 取得響應對前述試料照射前述電子線之來自前述測定探針的輸出的測定值的資訊處理裝置, 前述資訊處理裝置係設定:對前述試料開始照射前述電子線的時序及凍結照射前述電子線的時序;在前述電子線被照射在前述試料的狀態下,前述測定器測定來自前述測定探針的輸出的第1測定期間;及前述電子線的照射被凍結後,前述測定器測定來自前述測定探針的輸出的第2測定期間, 由在前述第1測定期間被測定出的第1測定值與在前述第2測定期間被測定出的第2測定值的差,求出響應對前述試料照射前述電子線之來自前述測定探針的輸出的測定值。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體檢查裝置,其中,前述資訊處理裝置係檢測對前述試料照射前述電子線時之來自前述測定探針的輸出的時間變化,以前述第1測定期間及前述第2測定期間包含在前述時間變化少的時段的方式進行設定。
  3. 如申請專利範圍第2項之半導體檢查裝置,其中,前述第1測定值係將前述測定器在前述第1測定期間中所測定出的測定值進行積算處理的值,前述第2測定值係將前述測定器在前述第2測定期間中所測定出的測定值進行積算處理的值。
  4. 如申請專利範圍第3項之半導體檢查裝置,其中,前述測定器係測定響應前述電子線的照射而在前述測定探針所產生的電壓訊號。
  5. 如申請專利範圍第3項之半導體檢查裝置,其中,具有: 接觸前述試料的第1測定探針及第2測定探針;及 來自前述第1測定探針的輸出連接於第1輸入端子,來自前述第2測定探針的輸出連接於第2輸入端子的差動放大器, 前述測定器係測定由前述差動放大器被輸出的電壓訊號。
  6. 如申請專利範圍第5項之半導體檢查裝置,其中,前述資訊處理裝置係控制前述差動放大器的增益。
  7. 如申請專利範圍第3項之半導體檢查裝置,其中,前述測定器係測定響應前述電子線的照射而在前述測定探針所產生的電流訊號。
  8. 如申請專利範圍第3項之半導體檢查裝置,其中,前述電子光學系係在前述試料上2次元掃描, 前述資訊處理裝置係將響應前述電子線的照射之來自前述測定探針的輸出的測定值,與前述電子線的照射位置建立對應來進行記憶。
  9. 如申請專利範圍第8項之半導體檢查裝置,其中,前述資訊處理裝置係將對應前述電子線的照射位置的畫素的畫素值,作成根據響應前述電子線的照射之來自前述測定探針的輸出的測定值所決定的數值映射畫像。
  10. 如申請專利範圍第8項之半導體檢查裝置,其中,具有檢測藉由前述電子線與前述試料的相互作用所被放出的訊號電子的檢測器, 前述資訊處理裝置係由從前述檢測器被檢測到的訊號作成SEM像,根據前述SEM像,設定假想座標。
  11. 如申請專利範圍第10項之半導體檢查裝置,其中,前述資訊處理裝置係使前述測定探針移動至藉由前述假想座標被指定出的位置。
  12. 一種半導體檢查裝置,其係具有: 載置試料的試料台; 對前述試料照射電子線的電子光學系; 接觸前述試料的測定探針; 測定來自前述測定探針的輸出的測定器; 檢測藉由前述電子線與前述試料的相互作用所被放出的訊號電子的檢測器;及 取得響應對前述試料照射前述電子線之來自前述測定探針的輸出的測定值的資訊處理裝置, 前述電子光學系係藉由第1攝像條件,在前述試料上2次元掃描,前述資訊處理裝置係由從前述檢測器被檢測到的訊號作成SEM像,根據前述SEM像,設定假想座標, 前述電子光學系係藉由第2攝像條件,在前述試料上2次元掃描,前述資訊處理裝置係根據藉由前述測定器被測定到之來自前述測定探針的輸出的測定值,作成電特性映射像, 前述資訊處理裝置係將前述假想座標根據前述第1攝像條件及前述第2攝像條件進行座標轉換,藉此在前述電特性映射像上特定藉由前述假想座標被指定出的位置。
  13. 如申請專利範圍第12項之半導體檢查裝置,其中,前述資訊處理裝置係根據響應對前述電特性映射像的畫素所對應的位置照射前述電子線之來自前述測定探針的輸出的測定值,來決定前述電特性映射像的畫素值。
  14. 如申請專利範圍第12項之半導體檢查裝置,其中,具有EBAC(Electron Beam Absorbed Current,電子束吸收電流)控制裝置,其係由響應前述電子線的照射之來自前述測定探針的輸出,輸出前述電子線的照射位置中表示吸收電流量的訊號, 前述電子光學系係藉由第3攝像條件,在前述試料上2次元掃描,前述資訊處理裝置係由前述EBAC控制裝置所輸出的訊號作成EBAC像,且將前述假想座標根據前述第1攝像條件及前述第3攝像條件進行座標轉換,藉此將前述EBAC像上的位置轉換成前述假想座標上的位置。
  15. 如申請專利範圍第12項之半導體檢查裝置,其中,前述測定器所測定之來自前述測定探針的輸出的測定值係電壓值或電流值。
  16. 如申請專利範圍第12項之半導體檢查裝置,其中,前述電子光學系係對前述試料照射脈衝電子線, 前述測定器所測定之來自前述測定探針的輸出的測定值係脈衝響應特性。
  17. 如申請專利範圍第16項之半導體檢查裝置,其中,具有EBAC(Electron Beam Absorbed Current,電子束吸收電流)控制裝置,其係由響應前述脈衝電子線的照射之來自前述測定探針的輸出,與前述脈衝電子線同步,輸出前述脈衝電子線的照射位置中表示吸收電流量的訊號, 前述電子光學系係藉由第4攝像條件,在前述試料上2次元掃描,前述資訊處理裝置係由前述EBAC控制裝置所輸出的訊號作成動態EBAC像,且將前述假想座標根據前述第1攝像條件及前述第4攝像條件進行座標轉換,藉此將前述動態EBAC像上的位置轉換成前述假想座標上的位置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI741747B (zh) * 2020-08-20 2021-10-01 鴻勁精密股份有限公司 作業裝置之壓接機構
TWI799024B (zh) * 2021-12-22 2023-04-11 技嘉科技股份有限公司 自動量測訊號的控制系統與方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7159312B2 (ja) * 2018-06-28 2022-10-24 株式会社日立ハイテク 半導体検査装置
US11410830B1 (en) * 2019-03-23 2022-08-09 Kla Corporation Defect inspection and review using transmissive current image of charged particle beam system
EP4231227A3 (en) * 2020-09-10 2023-11-15 Imec VZW Method for denoising an electron microscope image
KR20230154949A (ko) * 2021-04-13 2023-11-09 주식회사 히타치하이테크 시료 검사 장치, 검사 시스템, 박편 시료 제작 장치 및 시료의 검사 방법

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4812623A (en) * 1985-02-05 1989-03-14 D. H. Haden Limited Electrical apparatus
IN165839B (zh) * 1985-02-05 1990-01-20 Haden D H Ltd
JPH02157665A (ja) * 1988-12-09 1990-06-18 Fujitsu Ltd 電子ビームテスタ
KR100200215B1 (ko) * 1996-04-08 1999-06-15 윤종용 상관 신경 회로망을 이용한 납땜 검사 장치 및방법
JP3749107B2 (ja) * 1999-11-05 2006-02-22 ファブソリューション株式会社 半導体デバイス検査装置
CN100382272C (zh) * 1999-11-05 2008-04-16 拓普康株式会社 半导体器件检查装置
JP4767650B2 (ja) * 1999-11-05 2011-09-07 株式会社トプコン 半導体デバイス検査装置
JP2001156136A (ja) 1999-11-30 2001-06-08 Jeol Ltd 荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法
JP4312910B2 (ja) * 1999-12-02 2009-08-12 株式会社日立製作所 レビューsem
JP3732738B2 (ja) 2000-12-08 2006-01-11 ファブソリューション株式会社 半導体デバイス検査装置
JP2002310954A (ja) * 2001-04-18 2002-10-23 Shimadzu Corp 試料解析装置
JP3955445B2 (ja) * 2001-06-11 2007-08-08 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置の検査方法及び試料検査装置
US6819117B2 (en) * 2002-01-30 2004-11-16 Credence Systems Corporation PICA system timing measurement & calibration
JP4229783B2 (ja) 2002-10-02 2009-02-25 日本電子株式会社 半導体ウェハ試料の検査方法および装置
JP2004296771A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Renesas Technology Corp 半導体検査装置及び検査方法
JP2004340652A (ja) 2003-05-14 2004-12-02 Hitachi Ltd 欠陥検査装置および陽電子線応用装置
JP4733959B2 (ja) 2003-12-24 2011-07-27 株式会社日立ハイテクノロジーズ プローブ接触方法及び荷電粒子線装置
JP4629493B2 (ja) * 2005-05-11 2011-02-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の検査方法
TWI512304B (zh) 2005-09-13 2015-12-11 Ebara Corp 半導體裝置及其檢查方法
JP2008041757A (ja) 2006-08-02 2008-02-21 Nec Electronics Corp 半導体検査装置および半導体検査方法
JP2008166702A (ja) 2006-12-06 2008-07-17 Jeol Ltd 荷電粒子ビーム装置
JP2008204775A (ja) 2007-02-20 2008-09-04 Jeol Ltd 荷電粒子ビーム装置
JP4467588B2 (ja) 2007-02-28 2010-05-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ 試料検査装置及び吸収電流像の作成方法
US7663390B2 (en) * 2007-06-25 2010-02-16 Hitachi High-Technologies Corporation Inspection apparatus and method
JP5072543B2 (ja) 2007-11-09 2012-11-14 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の不良解析方法および不良解析装置
JP2009141090A (ja) * 2007-12-06 2009-06-25 Renesas Technology Corp 走査型電子顕微鏡
JP2010040803A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Hitachi High-Technologies Corp 電子ビームを用いた半導体検査装置
JP2010135684A (ja) 2008-12-08 2010-06-17 Renesas Technology Corp 電子ビーム吸収電流解析方法及び電子ビーム吸収電流解析器
JP5356284B2 (ja) 2010-03-05 2013-12-04 株式会社東芝 電子部品の検査方法及び検査装置
WO2011155044A1 (ja) * 2010-06-10 2011-12-15 株式会社島津製作所 Tftアレイ検査の電子線走査方法およびtftアレイ検査装置
JP5684612B2 (ja) * 2011-03-09 2015-03-18 株式会社日立ハイテクサイエンス X線分析装置
EP2732299A4 (en) 2011-07-15 2015-03-25 Orbotech Ltd ELECTRICAL TESTING OF ELECTRONIC DEVICES BY MEANS OF ELECTRON BEAM-INDUCED PLASMA STONES
JP5873741B2 (ja) 2012-03-09 2016-03-01 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体検査装置および半導体検査方法
JP5983275B2 (ja) * 2012-10-09 2016-08-31 富士通株式会社 検査装置および検査方法
JP2014143348A (ja) * 2013-01-25 2014-08-07 Renesas Electronics Corp 半導体装置の不良解析方法、および不良解析装置
SG11201505836WA (en) * 2013-02-01 2015-09-29 Hamamatsu Photonics Kk Semiconductor device inspection device and semiconductor device inspection method
JP6117625B2 (ja) * 2013-06-07 2017-04-19 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. 電子線検査装置及び電子線検査方法
JP5453664B1 (ja) * 2013-07-16 2014-03-26 Wafer Integration株式会社 自己検知型カンチレバーを用いた走査型探針顕微鏡式プローバ
JP6283501B2 (ja) * 2013-11-12 2018-02-21 浜松ホトニクス株式会社 周波数解析装置及び周波数解析方法
WO2016002003A1 (ja) 2014-07-01 2016-01-07 株式会社日立ハイテクノロジーズ 基板検査装置及び方法
KR102104059B1 (ko) * 2014-07-31 2020-04-23 삼성전자 주식회사 전도성 원자힘 현미경 장치 및 전도성 원자힘 현미경 장치의 동작 방법
JP6520356B2 (ja) * 2015-04-28 2019-05-29 新東工業株式会社 検査装置および検査方法
WO2017018148A1 (ja) * 2015-07-29 2017-02-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ 動的な応答解析プローバ装置
JP6594434B2 (ja) * 2015-09-02 2019-10-23 株式会社日立ハイテクノロジーズ 回路検査方法および試料検査装置
JP6865044B2 (ja) * 2017-01-19 2021-04-28 浜松ホトニクス株式会社 検査方法、検査装置、及びマーキング形成方法
US20190152595A1 (en) * 2017-11-17 2019-05-23 Bigfoot Technologies Inc. Apparatus for Sustained Surveillance and Deterrence with Unmanned Aerial Vehicles (UAV)
JP7159312B2 (ja) * 2018-06-28 2022-10-24 株式会社日立ハイテク 半導体検査装置
JPWO2022244235A1 (zh) * 2021-05-21 2022-11-24

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI741747B (zh) * 2020-08-20 2021-10-01 鴻勁精密股份有限公司 作業裝置之壓接機構
TWI799024B (zh) * 2021-12-22 2023-04-11 技嘉科技股份有限公司 自動量測訊號的控制系統與方法

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Publication number Publication date
JPWO2020003458A1 (ja) 2021-07-08
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KR20210013158A (ko) 2021-02-03
WO2020003458A1 (ja) 2020-01-02
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