JP2000299361A - Charged beam processing apparatus and method, semiconductor failure analysis method, and sample vacuum evaluation apparatus - Google Patents
Charged beam processing apparatus and method, semiconductor failure analysis method, and sample vacuum evaluation apparatusInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】多層化され、しかも狭ピッチ化された配線から
なる配線層を有する半導体デバイス等の試料に対して特
に下層の配線について不良解析や欠陥修正を可能にした
荷電ビーム処理装置およびその方法、半導体の不良解析
方法を提供することになる。
【解決手段】半導体デバイス等の試料の片面から荷電ビ
ームプロセスを行う際に、もう一方の面からエネルギビ
ーム、もしくはプロービングすることによって、前記荷
電ビームによる局所プロセスの処理位置や処理深さをモ
ニタすることにより、信頼性の高い不良解析を実現す
る。
(57) [PROBLEMS] To provide a charged beam capable of performing failure analysis and defect correction particularly on a lower layer wiring of a sample such as a semiconductor device having a wiring layer having a multilayered and narrow pitch wiring. A processing apparatus and method, and a semiconductor failure analysis method are provided. When performing a charged beam process from one surface of a sample such as a semiconductor device, an energy beam or probing is performed from the other surface to monitor a processing position and a processing depth of a local process by the charged beam. Thus, highly reliable failure analysis is realized.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス等
の試料における設計不良やプロセス不良等について解析
する不良解析、プロセス欠陥等の欠陥修正を行うための
荷電ビーム処理装置及びその方法、半導体の不良解析方
法並びに試料の真空内評価装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged beam processing apparatus and method for performing defect analysis for analyzing design defects and process defects in a sample such as a semiconductor device and correcting defects such as process defects, and a semiconductor defect. The present invention relates to an analysis method and an apparatus for evaluating a sample in a vacuum.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体デバイスは、微細化、多層
化が進み、論理も煩雑化しているため、その製造が極め
て困難な状況となっている。その結果として、製造プロ
セス起因の不良や設計不良等の製品不良が多発するた
め、その不良原因を解析することが重要となってきてい
る。このように幾つかある不良のうち、例えば配線系不
良(ショート、オープン)の解析手法としては、EBテ
スタ、エミッション顕微鏡、OBIC(Optical
Beam Induced Current)やOB
IRCH(Optical Beam Induced
Resistance CHange)解析、メカニ
カルプローバなどが用いられ、論理デバッグの手法とし
ては、荷電ビームによる配線修正が用いられている。2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices have been miniaturized and multilayered, and logic has become complicated. As a result, product defects such as defects due to the manufacturing process and design defects occur frequently, and it is becoming important to analyze the causes of the defects. Among such several defects, for example, an EB tester, an emission microscope, an OBIC (Optical)
Beam Induced Current) and OB
IRCH (Optical Beam Induced)
(Resistance Change) analysis, mechanical prober, and the like are used, and as a logic debugging method, wiring correction using a charged beam is used.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】集束イオンビームや電
子ビームなどの荷電ビームによる配線修正では、不良デ
バイスの不良個所を直接修正する、すなわち配線の切断
や接続を行った後、動作確認することで、デバッグが可
能となる。しかしながら、微細化が進んだデバイスで
は、集束イオンビームの加工位置精度、加工深さ制御の
点で、配線修正が極めて困難であり、修正可能な条件
(加工場所はパターンが疎の領域、配線層は比較的表面
に近い浅い層)が限られるといった課題があった。ま
た、加工難度の高い荷電ビーム論理デバッグにおいて
は、荷電ビーム処理の不良が発生する可能性も高く、修
正歩留りが低下するという課題があった。さらに、論理
デバッグでは、不良個所を限定しきれないケースもあ
り、設計者の経験と勘により試行錯誤しながら配線修正
を実際に行い、検証することもある。デバッグの結果、
やはり不良という結果となった場合、修正プロセスが不
良なのか、修正個所が見当違いであったのかの区別が付
かず、解析が長期化するという課題があった。In the wiring correction using a charged beam such as a focused ion beam or an electron beam, the defective portion of a defective device is directly corrected, that is, the operation is confirmed after the wiring is cut or connected. , Debugging becomes possible. However, in devices with advanced miniaturization, it is extremely difficult to correct wiring in terms of processing position accuracy and processing depth control of the focused ion beam, and the conditions under which wiring can be corrected (processing locations include areas with sparse patterns, wiring layers Has a problem that a shallow layer relatively close to the surface is limited. In addition, in charged beam logic debugging having a high degree of processing difficulty, there is a high possibility that a defect in charged beam processing will occur, and there is a problem in that the correction yield decreases. Furthermore, in logic debugging, there are cases where the defective portion cannot be limited, and the wiring is actually corrected and verified by trial and error based on the experience and intuition of the designer. As a result of debugging,
If the result is still defective, it is not possible to distinguish whether the repair process is defective or the repair location is misplaced, and there is a problem that the analysis is prolonged.
【0004】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
多層化され、しかも狭ピッチ化された配線からなる配線
層を有する半導体デバイス等の試料に対して特に下層の
配線について不良解析や欠陥修正を可能にした荷電ビー
ム処理装置およびその方法、半導体の不良解析方法を提
供することにある。また、本発明の他の目的は、多層化
され、しかも狭ピッチ化された配線からなる配線層を有
する半導体デバイス等の試料に対して真空内評価を可能
にした試料の真空内評価装置を提供することにある。[0004] An object of the present invention is to solve the above problems.
Charged beam processing apparatus and method capable of performing defect analysis and defect correction particularly on lower layer wiring for a sample such as a semiconductor device having a wiring layer composed of multilayered and narrowed wirings, and a semiconductor defect It is to provide an analysis method. Another object of the present invention is to provide an apparatus for evaluating a sample in a vacuum, which is capable of performing an evaluation in a vacuum on a sample such as a semiconductor device having a wiring layer having a multilayered and narrowed wiring. Is to do.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、半導体デバイス等の試料の片面から荷電
ビームプロセスを行う際に、もう一方の面からエネルギ
ビーム、もしくはプロービングすることによって、前記
荷電ビームによる局所プロセスの処理位置や処理深さを
検出(例えばモニタ)することにより、信頼性の高い不
良解析を実現することができるようにしたことを特徴と
する。また、本発明は、半導体デバイス等の試料を搭載
したステージを設置する試料室と、荷電ビーム源にて発
生した荷電ビームを荷電ビーム光学系により集束して試
料の一方の面側(例えば配線層側)から照射し、試料に
対して加工あるいは成膜等の荷電ビーム処理を行う荷電
ビーム処理手段と、レーザ発振源から発生させたレーザ
ビームをレーザ光学系を介して前記試料の他方の面側
(例えば基板側)から照射し、前記荷電ビーム処理を検
出(観察も含む)する検出手段とを備えることを特徴と
する荷電ビーム処理装置である。In order to achieve the above object, the present invention provides a method for performing a charged beam process from one side of a sample such as a semiconductor device by performing an energy beam or probing from the other side. By detecting (for example, monitoring) the processing position and processing depth of the local process using the charged beam, a highly reliable failure analysis can be realized. In addition, the present invention provides a sample chamber in which a stage on which a sample such as a semiconductor device is mounted is installed, and a charged beam generated by a charged beam source is focused by a charged beam optical system to one side of the sample (for example, a wiring layer). Side), a charged beam processing means for performing charged beam processing such as processing or film formation on the sample, and a laser beam generated from a laser oscillation source via the laser optical system on the other surface side of the sample. (E.g., from the substrate side) and a detection means for detecting (including observation) the charged beam processing.
【0006】また、本発明は、前記荷電ビーム処理装置
の検出手段には、レーザビームの照射に基づく前記試料
の他方の面側からの反射光あるいは散乱光からなる光学
像を検出する撮像手段を備えることを特徴とする。ま
た、本発明は、前記荷電ビーム処理装置の検出手段に
は、レーザビームの照射に基づく機械式探針により電気
信号を検出するプロービング手段を備えることを特徴と
する。また、本発明は、半導体デバイス等の試料を搭載
したステージを設置する試料室と、第1の荷電ビーム源
にて発生した第1の荷電ビームを第1の荷電ビーム光学
系により集束して試料の一方の面側(例えば基板側)か
ら照射し、試料に対して加工あるいは成膜等の荷電ビー
ム処理を行う荷電ビーム処理手段と、第2の荷電ビーム
源にて発生した前記第1の荷電ビームとは異なる第2の
荷電ビームを試料の他方の面側(例えば配線層)から照
射し、前記荷電ビーム処理を検出(観察も含む)する検
出手段とを備えることを特徴とする荷電ビーム処理装置
である。In the present invention, the detection means of the charged beam processing apparatus preferably includes an imaging means for detecting an optical image formed by reflected light or scattered light from the other surface of the sample based on the irradiation of the laser beam. It is characterized by having. Further, the present invention is characterized in that the detecting means of the charged beam processing apparatus includes a probing means for detecting an electric signal by a mechanical probe based on laser beam irradiation. In addition, the present invention provides a sample chamber in which a stage on which a sample such as a semiconductor device is mounted is installed, and a first charged beam generated by a first charged beam source is focused by a first charged beam optical system to be used as a sample. A charged beam processing means for irradiating the sample from one surface side (for example, the substrate side) to perform charged beam processing such as processing or film formation on the sample, and the first charged beam generated by the second charged beam source Detecting means for irradiating a second charged beam different from the beam from the other surface side (for example, a wiring layer) of the sample and detecting (including observation) the charged beam processing. Device.
【0007】また、本発明は、前記荷電ビーム処理装置
の検出手段には、第2の荷電ビームの照射に基づく前記
試料内の配線の電位分布を例えば2次電子放出率などで
検出する電位分布検出手段(荷電粒子検出器等)を備え
ることを特徴とする。また、本発明は、前記荷電ビーム
処理装置の検出手段には、第2の荷電ビームの照射に基
づく機械式探針により電気信号を検出するプロービング
手段(電気信号を印加する場合も含む)を備えることを
特徴とする。また、本発明は、半導体デバイス等の試料
を搭載したステージを設置する試料室と、荷電ビーム源
にて発生した荷電ビームを試料の一方の面側(例えば配
線層側)から照射し、試料に対して加工あるいは成膜等
の荷電ビーム処理を行う荷電ビーム処理手段と、前記試
料から前記荷電ビーム処理を機械式探針により励起され
る電流や抵抗の変化として現われる電流または電圧変化
等を検出するプロービング検出手段とを備えることを特
徴とする荷電ビーム処理装置である。Further, according to the present invention, the detecting means of the charged beam processing apparatus includes a potential distribution for detecting a potential distribution of the wiring in the sample based on the irradiation of the second charged beam by, for example, a secondary electron emission rate. It is characterized by including detection means (a charged particle detector or the like). Further, in the present invention, the detection means of the charged beam processing apparatus includes a probing means (including a case where an electric signal is applied) for detecting an electric signal by a mechanical probe based on the irradiation of the second charged beam. It is characterized by the following. Further, the present invention provides a sample chamber in which a stage on which a sample such as a semiconductor device is mounted is installed, and a charged beam generated by a charged beam source is irradiated from one surface side (for example, a wiring layer side) of the sample to the sample. A charged beam processing means for performing charged beam processing such as processing or film formation on the other hand, and detecting the charged beam processing from the sample, such as a current or voltage change appearing as a change in current or resistance excited by a mechanical probe. A charged beam processing apparatus comprising a probing detection unit.
【0008】また、本発明は、荷電ビーム源にて発生し
た荷電ビームを荷電ビーム光学系により集束して試料室
内に設置された半導体デバイス等の試料の一方の面側
(例えば配線層側)から照射し、試料に対して加工ある
いは成膜等の荷電ビーム処理を行う荷電ビーム処理工程
と、レーザ発振源から発生させたレーザビームをレーザ
光学系を介して前記試料の他方の面側(例えば基板側)
から照射し、このレーザビームの照射に基づく前記試料
の他方の面側からの反射光あるいは散乱光からなる光学
像を撮像手段で撮像して前記荷電ビーム処理を検出(観
察も含む)する検出工程とを有することを特徴とする荷
電ビーム処理方法である。また、本発明は、荷電ビーム
源にて発生した荷電ビームを荷電ビーム光学系により集
束して試料室内に設置された半導体デバイス等の試料の
一方の面側(例えば配線層側)から局所領域に照射し、
試料に対して所望の荷電ビーム処理を行う荷電ビーム処
理工程と、レーザ発振源から発生させたレーザビームを
レーザ光学系を介して前記試料の他方の面側(例えば基
板側)から照射し、このレーザビームの照射に基づく前
記試料から得られるレーザ誘起電気信号の変化または電
流もしくは電圧の変化を機械式探針により検出して前記
荷電ビーム処理を検出(観察も含む)する検出工程とを
有することを特徴とする荷電ビーム処理方法である。Further, according to the present invention, a charged beam generated by a charged beam source is focused by a charged beam optical system, and the charged beam is focused from one surface side (for example, a wiring layer side) of a sample such as a semiconductor device installed in a sample chamber. A charged beam processing step of irradiating the sample and performing a charged beam processing such as processing or film formation on the sample, and a laser beam generated from a laser oscillation source via the laser optical system on the other surface side of the sample (for example, the substrate). side)
A detecting step of detecting (including observation) the charged beam processing by capturing an optical image composed of reflected light or scattered light from the other surface side of the sample based on the irradiation of the laser beam by an imaging unit. And a charged beam processing method. In addition, the present invention focuses a charged beam generated by a charged beam source by a charged beam optical system and places a sample such as a semiconductor device installed in a sample chamber from one surface side (for example, a wiring layer side) to a local region. Irradiate,
A charged beam processing step of performing a desired charged beam processing on the sample, and irradiating a laser beam generated from a laser oscillation source from the other surface side (for example, the substrate side) of the sample via a laser optical system; A detection step of detecting (including observation) the charged beam processing by detecting a change in a laser-induced electric signal or a change in current or voltage obtained from the sample based on the irradiation of the laser beam with a mechanical probe. A charged beam processing method characterized by the following.
【0009】また、本発明は、第1の荷電ビーム源にて
発生した第1の荷電ビームを第1の荷電ビーム光学系に
より集束して半導体デバイス等の試料の一方の面側(例
えば基板側)から局所領域に照射し、試料に対して所望
の荷電ビーム処理を行う荷電ビーム処理工程と、第2の
荷電ビーム源にて発生した前記第1の荷電ビームとは異
なる第2の荷電ビームを試料の他方の面側(例えば配線
層側)から照射し、前記試料からの2次荷電粒子信号を
検出して荷電ビーム処理を検出(観察も含む)する検出
工程とを有することを特徴とする荷電ビーム処理方法で
ある。また、本発明は、第1の荷電ビーム源にて発生し
た第1の荷電ビームを第1の荷電ビーム光学系により集
束して半導体デバイス等の試料の一方の面側(例えば基
板側)から局所領域に照射し、試料に対して所望の荷電
ビーム処理を行う荷電ビーム処理工程と、機械式探針に
より前記試料への電圧印加を行い、第2の荷電ビーム源
にて発生した前記第1の荷電ビームとは異なる第2の荷
電ビームを試料の他方の面側(例えば配線層側)から照
射し、前記試料からの2次荷電粒子信号を検出して荷電
ビーム処理を検出(観察も含む)する検出工程とを有す
ることを特徴とする荷電ビーム処理方法である。Further, according to the present invention, a first charged beam generated by a first charged beam source is focused by a first charged beam optical system, and is focused on one surface side of a sample such as a semiconductor device (for example, on a substrate side). ) Irradiates the sample to a local region to perform a desired charged beam processing on the sample, and a second charged beam generated by the second charged beam source and different from the first charged beam. Irradiating from the other surface side of the sample (for example, the wiring layer side), detecting a secondary charged particle signal from the sample, and detecting charged beam processing (including observation). This is a charged beam processing method. Further, according to the present invention, a first charged beam generated by a first charged beam source is focused by a first charged beam optical system and locally focused from one surface side (for example, a substrate side) of a sample such as a semiconductor device. Irradiating an area, performing a charged beam processing step of performing a desired charged beam processing on the sample, and applying a voltage to the sample by a mechanical probe, and generating the first charged beam generated by a second charged beam source. A second charged beam different from the charged beam is irradiated from the other surface side (for example, the wiring layer side) of the sample, and a secondary charged particle signal from the sample is detected to detect charged beam processing (including observation). A charged beam processing method.
【0010】また、本発明は、荷電ビーム源から発生さ
せた荷電ビームを荷電ビーム光学系で集束し、試料室内
に搭載した半導体デバイス等の試料の一方の面側(例え
ば配線層側)から所望の領域に照射して所望の処理を行
う荷電ビーム処理工程と、前記試料から機械式探針によ
り電気信号変化を検出することで、荷電ビーム処理を検
出する検出工程とを有することを特徴とする荷電ビーム
処理方法である。また、本発明は、試料室内に設置され
た半導体デバイスの上面(例えば配線層側)から修正す
べき領域、もしくは不良原因を特定するために局所処理
を必要とする領域に、集束した荷電ビームを照射して処
理を行う荷電ビーム処理工程と、エネルギビームを前記
試料の下面側(例えば基板側)から照射して、前記半導
体デバイスからの物理信号を検出することにより前記荷
電ビーム処理の状態を検出(観察も含む)し、この検出
される荷電ビーム処理の状態を基に荷電ビーム処理の条
件補正、または半導体デバイスの良否を判定する解析工
程とを有することを特徴とする半導体の不良解析方法で
ある。Further, according to the present invention, a charged beam generated from a charged beam source is converged by a charged beam optical system, and a desired surface of a sample such as a semiconductor device mounted in a sample chamber (for example, from a wiring layer side) is desired. A charged beam processing step of performing desired processing by irradiating an area of the sample, and a detection step of detecting charged beam processing by detecting a change in an electric signal from the sample with a mechanical probe. This is a charged beam processing method. In addition, the present invention provides a method in which a focused charged beam is focused on a region to be corrected from the top surface (for example, the wiring layer side) of a semiconductor device installed in a sample chamber or a region requiring local processing to identify a cause of a defect. A charged beam processing step of irradiating and processing, and a state of the charged beam processing by detecting a physical signal from the semiconductor device by irradiating an energy beam from a lower surface side (for example, a substrate side) of the sample. (Including observation), and correcting the condition of the charged beam processing based on the detected state of the charged beam processing, or an analysis step of determining the quality of the semiconductor device. is there.
【0011】また、本発明は、真空に保持された試料室
と、前記試料室に設置しステージと、前記ステージに試
料を搭載するための試料ホルダと、前記試料ホルダに搭
載された3次元位置決めが可能なマニピュレータとを備
えることを特徴とする試料の真空内評価装置である。ま
た、本発明は、真空に保持された試料室と、前記試料室
に設置された、試料を搭載するステージと、前記試料を
評価するための3次元位置決めが可能で、かつ、複数の
プローブ針を任意に抽出し交換できる接触型探針とを備
えることを特徴とする試料の真空内評価装置である。以
上説明したように、前記構成によれば、集束イオンビー
ムや電子ビームなどの荷電ビームによる配線修正や不良
解析において、修正プロセスをモニタする手段を搭載す
ることによって、従来困難であった狭ピッチ、深層配線
の修正を可能にし、荷電ビーム処理の歩留りを向上でき
る。また、前記構成によれば、修正プロセスをモニタす
ることにより、不良解析の信頼性向上を実現し、手戻り
をなくすことで、不良解析のTAT(タクトタイム)を
短縮し、半導体の開発及び製造期間の短縮と低コスト化
を実現できる。Further, the present invention provides a sample chamber held in a vacuum, a stage installed in the sample chamber, a sample holder for mounting a sample on the stage, and a three-dimensional positioning mounted on the sample holder. And an in-vacuum evaluation apparatus for a sample, comprising: Further, the present invention provides a sample chamber held in a vacuum, a stage mounted on the sample chamber, on which a sample is mounted, three-dimensional positioning for evaluating the sample, and a plurality of probe needles. And a contact-type probe that can arbitrarily extract and exchange the sample. As described above, according to the above configuration, in wiring correction and failure analysis by a charged beam such as a focused ion beam or an electron beam, by mounting a means for monitoring the correction process, a narrow pitch, which was conventionally difficult, It is possible to correct the deep wiring and improve the yield of the charged beam processing. Further, according to the above configuration, the reliability of the failure analysis is improved by monitoring the repair process, and the TAT (tact time) of the failure analysis is shortened by eliminating rework, thereby developing and manufacturing the semiconductor. Shorter period and lower cost can be realized.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体デバイス等の
不良解析、欠陥修正等を行うための荷電ビーム処理装置
およびその方法、および試料の真空内評価装置の実施の
形態について図面を用いて説明する。近年、半導体デバ
イスは、微細化、多層化が進み、論理も煩雑化している
ため、その製造が極めて困難な状況になっている。その
結果として、製造プロセス起因の不良や設計不良等の製
品不良が多発するため、その不良原因を解析したり、欠
陥を修正したりすることが重要になってきている。即
ち、本発明に係る半導体デバイスとしては、製造プロセ
ス起因の不良や設計不良等の製品不良をテスタによる動
作試験によって調べることができるようにほぼ製品とし
て完成されたものである。当然、不良箇所がある程度特
定可能な半完成品でも適用することは可能である。ま
た、半導体デバイスは、半導体チップの状態でも、半導
体ウエハ等の基板の状態でもよい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a charged beam processing apparatus and method for performing failure analysis, defect correction, and the like of a semiconductor device and the like according to the present invention and an apparatus for evaluating a sample in a vacuum will be described with reference to the drawings. I do. 2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices have been miniaturized and multilayered, and logic has become complicated. As a result, product defects such as defects due to the manufacturing process and design defects occur frequently. Therefore, it is important to analyze the cause of the defect and to correct the defect. That is, the semiconductor device according to the present invention is almost completed as a product so that a product defect such as a defect due to a manufacturing process or a design defect can be checked by an operation test using a tester. Naturally, it is possible to apply even a semi-finished product in which a defective portion can be specified to some extent. Further, the semiconductor device may be in a state of a semiconductor chip or a state of a substrate such as a semiconductor wafer.
【0013】(実施の形態1)まず、本発明に係る半導
体デバイス等の不良解析、欠陥修正等を行うための荷電
ビーム処理装置およびその方法の第1の実施の形態につ
いて説明する。図1は、本発明に係る不良解析装置の第
1の実施の形態を示す図である。本発明に係る不良解析
装置は、液体金属であるGaイオン源や、デュオプラズ
マイオン源、ガスプラズマイオン源などで構成されたイ
オン源2およびイオン源2から出射されたイオンビーム
の電流を制御する電流制御系やイオンビームを集束する
光学系やブランキングさせる光学系や偏向させる偏向電
極等を含むイオン光学系4を設置し、真空排気装置(図
示せず)により真空に保たれたイオンビーム鏡筒1と、
試料7から発生する2次電子や2次イオン等の荷電粒子
を検出する荷電粒子検出器8、試料7の表面に帯電した
電荷を中和もしくは放出させるために電子やイオンとい
った荷電ビームもしくは表面を励起して導通化させる波
長の光を照射する手段で構成された帯電防止手段9、半
導体デバイス等の試料7を載置し、XYステージ、XY
Zステージ等から構成されたステージ6および試料7内
の配線に流れる電流等をプロービングして検出ためのメ
カニカルプローバ20を設置して真空排気される試料室
5と、試料7の裏面からレーザ光を照射し、試料の裏面
から得られるレーザ顕微鏡像を検出してモニタするため
のレーザ発振源11、対物レンズ等から構成された光学
系14およびカメラ等の撮像手段13等から構成される
レーザ顕微鏡10と、荷電粒子検出器8で検出される荷
電粒子像、メカニカルプローバ20で検出される試料7
内の配線に流れる電流等の特性、および撮像手段13で
撮像されるレーザ顕微鏡像等を入力してモニタ100上
に出力したり、入力された画像や電流等の特性に基いて
イオン光学系4やイオン源2を制御する制御装置(制御
電源も含む)15およびステージ6を制御するコンピュ
ータ200とで構成される。イオン光学系4は、一例と
して、引き出し電極、加速電極、アライナ電極、ブラン
キング電極、スティグマ偏向電極、静電レンズ、制限ア
パーチャで構成され、制御装置15からの制御に基いて
集束と走査、非照射の制御が行われる。当然、制御装置
(制御電源も含む)15から得られるイオンビームの偏
向量(走査量)や試料7に照射されるイオンビーム電流
やイオンビームを整形するアパーチヤの径等のデータが
コンピュータ200に入力される。また、ステージ6が
位置する座標データもステージ6で計測されてコンピュ
ータ200に入力される。(Embodiment 1) First, a first embodiment of a charged beam processing apparatus and method for performing failure analysis, defect correction, and the like of a semiconductor device or the like according to the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a failure analysis device according to the present invention. The defect analysis apparatus according to the present invention controls an ion source 2 including a liquid metal Ga ion source, a duoplasma ion source, a gas plasma ion source, and the like, and an ion beam emitted from the ion source 2. An ion beam mirror which is provided with a current control system, an optical system for focusing an ion beam, an optical system for blanking, a deflection electrode for deflecting, and the like, and is kept in a vacuum by a vacuum exhaust device (not shown). Cylinder 1;
A charged particle detector 8 for detecting charged particles such as secondary electrons and secondary ions generated from the sample 7; and a charged beam or surface such as electrons and ions for neutralizing or releasing charges charged on the surface of the sample 7. An antistatic means 9 composed of a means for irradiating light of a wavelength to be excited and made conductive, a sample 7 such as a semiconductor device, etc. are mounted, and an XY stage, XY
A stage 6 composed of a Z stage and the like and a mechanical prober 20 for probing and detecting a current flowing through wiring in the sample 7 are installed, and a sample chamber 5 which is evacuated and evacuated, and a laser beam is irradiated from the back surface of the sample 7. A laser microscope 10 including a laser oscillation source 11 for irradiating and detecting and monitoring a laser microscope image obtained from the back surface of the sample, an optical system 14 including an objective lens, and imaging means 13 such as a camera. The charged particle image detected by the charged particle detector 8 and the sample 7 detected by the mechanical prober 20
The characteristics such as the current flowing through the wiring in the inside, the laser microscope image and the like imaged by the imaging means 13 are input and output on the monitor 100, and the ion optical system 4 And a control device (including a control power supply) 15 for controlling the ion source 2 and a computer 200 for controlling the stage 6. The ion optical system 4 includes, for example, an extraction electrode, an acceleration electrode, an aligner electrode, a blanking electrode, a stigma deflection electrode, an electrostatic lens, and a limiting aperture. Irradiation control is performed. Naturally, data such as the deflection amount (scanning amount) of the ion beam obtained from the control device (including the control power supply) 15, the ion beam current applied to the sample 7, and the diameter of the aperture for shaping the ion beam are input to the computer 200. Is done. Also, coordinate data at which the stage 6 is located is measured by the stage 6 and input to the computer 200.
【0014】上記構成により、イオンビーム3は、イオ
ンビーム鏡筒1に設けたイオン源2から引き出され、コ
ンピュータ200からの制御指令に基いて制御装置15
によって制御されるイオン光学系4により加速及び集束
され、偏向制御や、ビームの照射及び非照射の制御(ブ
ランキング)が行われる。イオンビーム3の加速は、通
常20kVないし50kV程度、イオンビーム3の電流
は、数pAないし数十nAまで様々であるが、この限り
ではない。イオンビーム3のビーム径は、イオン光学系
4により通常数nmから1.0μm程度に集束される
が、用途に応じてビーム径をさらに細く集束しても良い
し、拡げても良い。そして、テスタにより動作試験が可
能なほぼ完成された半導体デバイス等から形成された試
料7は、真空排気装置(図示せず)により真空に保たれ
た試料室5に設けたステージ6上に搭載される(必要に
応じて、試料7は試料ホルダを介してステージ6に搭載
しても良い。また、半導体ウエハカセットから自動でス
テージまで搭載するオートローダを介して導入しても良
い。)。次に、イオン光学系4によりイオンビーム3を
ステージ6に搭載されて位置決めされた試料7に対して
走査して、観察、加工、及びデポジションガスと共同し
て成膜等を行う。ステージ6は、XYステージ、XYZ
ステージ等が用いられる。イオンビーム3を試料7に照
射した際、試料7からは2次荷電粒子(2次イオン及び
2次電子)等が放出される。荷電粒子検出器8は、試料
7から放出される2次荷電粒子を検出し、信号を増幅し
た後、コンピュータ200に入力する。コンピュータ2
00は、ステージ6から入力されるステージの座標系
(位置座標)と制御装置15から入力されるイオンビー
ムの走査信号と荷電粒子検出器8から入力される2次荷
電粒子信号とに基いてSIM(Scanning Io
n Microscope)像100aを作成してモニ
タ100上に出力することによって、観察や加工位置決
めなどを行うことができる。加工の位置決めは、例え
ば、モニタ100の画面上で加工位置を電子ラインや電
子枠等で指定することによってコンピュータ200は、
それを検出してステージ6等を制御することによってイ
オンビームの光軸に試料上の加工位置を位置決めするこ
とができる。なお、試料7から放出される2次荷電粒子
(2次イオン及び2次電子)は、試料表面の凹凸状態を
反映させたものである。According to the above configuration, the ion beam 3 is extracted from the ion source 2 provided in the ion beam column 1, and is controlled by the control device 15 based on a control command from the computer 200.
The beam is accelerated and focused by the ion optical system 4 controlled by the controller, and deflection control and control of beam irradiation and non-irradiation (blanking) are performed. The acceleration of the ion beam 3 is generally about 20 kV to 50 kV, and the current of the ion beam 3 varies from several pA to several tens nA, but is not limited thereto. The beam diameter of the ion beam 3 is usually converged by the ion optical system 4 to about several nm to about 1.0 μm. However, the beam diameter may be further narrowed or converged depending on the application. Then, a sample 7 formed from a semiconductor device or the like which is almost completed and which can be subjected to an operation test by a tester is mounted on a stage 6 provided in a sample chamber 5 kept in a vacuum by a vacuum exhaust device (not shown). (If necessary, the sample 7 may be mounted on the stage 6 via a sample holder. Alternatively, the sample 7 may be introduced via an autoloader which automatically mounts the stage from the semiconductor wafer cassette.) Next, the ion beam 3 is scanned by the ion optical system 4 with respect to the sample 7 mounted and positioned on the stage 6 to perform observation, processing, and film formation in cooperation with a deposition gas. Stage 6 is an XY stage, XYZ
A stage or the like is used. When the sample 7 is irradiated with the ion beam 3, secondary charged particles (secondary ions and secondary electrons) are emitted from the sample 7. The charged particle detector 8 detects secondary charged particles emitted from the sample 7, amplifies the signal, and inputs the amplified signal to the computer 200. Computer 2
00 is a SIM based on the stage coordinate system (position coordinates) input from the stage 6, the ion beam scanning signal input from the control device 15, and the secondary charged particle signal input from the charged particle detector 8. (Scanning Io
An n Microscope) image 100a is created and output on the monitor 100, so that observation, processing positioning, and the like can be performed. The positioning of the processing is performed, for example, by designating the processing position on the screen of the monitor 100 by using an electronic line, an electronic frame, or the like.
By detecting this and controlling the stage 6 and the like, the processing position on the sample can be positioned on the optical axis of the ion beam. The secondary charged particles (secondary ions and secondary electrons) emitted from the sample 7 reflect irregularities on the surface of the sample.
【0015】また、コンピュータ200は、荷電粒子検
出器8から入力される2次荷電粒子信号を元にその信号
強度の時間変化をモニタ100上に出力することによっ
て、加工終点(通常加工の終点においては材質が変化す
ることから2次荷電粒子信号においても強度の変化が生
じる。)の判定を行うことができる。当然、コンピュー
タ200において、荷電粒子検出器8から入力される2
次荷電粒子信号を元にその信号強度の時間変化を検出す
ることによって、自動的に加工の終点の判定を行うこと
ができる。試料7の表面(イオンビーム3が照射される
面)が電気的に絶縁性である場合、イオンビーム3の照
射により表面が帯電することで、イオンビーム3の軌道
ずれや試料7の絶縁破壊が発生するため、所望の処理が
不可能となる。そこで、電子やイオンといった荷電ビー
ム、もしくは絶縁物表面を励起して導電化させる波長を
有する光(SiO2の場合は紫外光など)を照射する手
段で構成される帯電防止手段9を用いることによって、
帯電を防止または逃がして絶縁膜上においても所望の処
理を可能とする。The computer 200 outputs a time change of the signal intensity on the monitor 100 based on the secondary charged particle signal input from the charged particle detector 8 to thereby process the end point (normally at the end point of the processing). Changes in the material, the intensity also changes in the secondary charged particle signal). Naturally, in the computer 200, the 2 input from the charged particle detector 8
The end point of the processing can be automatically determined by detecting the time change of the signal intensity based on the next charged particle signal. When the surface of the sample 7 (the surface irradiated with the ion beam 3) is electrically insulative, the surface is charged by the irradiation of the ion beam 3, so that the orbital deviation of the ion beam 3 and the dielectric breakdown of the sample 7 are prevented. As a result, desired processing becomes impossible. Therefore, by using a charging beam such as electrons or ions, or an antistatic means 9 composed of a means for irradiating light having a wavelength that excites the surface of an insulator to make it conductive (e.g., ultraviolet light in the case of SiO 2 ). ,
Prevention or release of electrification enables desired processing even on the insulating film.
【0016】以上説明した集束イオンビーム装置では、
加速したイオンによるスパッタ現象を利用して半導体デ
バイス(半導体素子)の断面を露出させる加工や、半導
体デバイスの配線の欠陥修正や、試料表面の観察及び分
析を行うことができる。半導体の断面を露出させる加工
の場合、その後SEM観察によって断面の観察及び分析
をすることができる。また、イオンビーム加工によるフ
ォトマスクの欠陥修正にも適用することができる。しか
しながら、試料7として半導体デバイスの場合、図2に
示すように配線層71が益々多層化され、しかも微細化
がはかられることになる。更に、層間絶縁層の表面をC
MP(Chemical Mechanical Po
lishing)等によって平坦化されるため、その下
の配線層の位置情報が失われることになる。そのため、
多層配線層71における下層配線については半導体デバ
イスの表面には凹凸として現われず、2次荷電粒子(2
次イオン及び2次電子)像として検出することは困難と
なり、下層配線層の観察もそれに対する加工位置決めも
困難となる。なお、モニタ100の画面上にモニタされ
た2次荷電粒子像100aにおける80は、図2におい
てイオンビーム3を照射することによって例えば第2層
目の配線を露出されるまで加工された穴を示す。In the focused ion beam apparatus described above,
It is possible to perform processing for exposing a cross section of a semiconductor device (semiconductor element) by using a sputtering phenomenon by accelerated ions, repair of wiring defects of the semiconductor device, and observation and analysis of a sample surface. In the case of processing for exposing a cross section of a semiconductor, the cross section can be observed and analyzed by SEM observation. Further, the present invention can also be applied to defect correction of a photomask by ion beam processing. However, in the case of a semiconductor device as the sample 7, as shown in FIG. 2, the wiring layer 71 is more and more multi-layered, and further miniaturization is required. Further, the surface of the interlayer insulating layer is
MP (Chemical Mechanical Po)
In this case, the position information of the underlying wiring layer is lost. for that reason,
Regarding the lower layer wiring in the multilayer wiring layer 71, the secondary charged particles (2
It becomes difficult to detect them as secondary ion and secondary electron) images, and it becomes difficult to observe the lower wiring layer and to position it for processing. In the secondary charged particle image 100a monitored on the screen of the monitor 100, reference numeral 80 denotes a hole processed by irradiating the ion beam 3 in FIG. 2 until, for example, the second layer wiring is exposed. .
【0017】そこで、イオンビーム3によるプロセスを
モニタするモニタ装置(レーザ顕微鏡等)が必要とな
る。次に、このモニタ装置(レーザ顕微鏡等)の一実施
例について説明する。まず、モニタ装置でモニタできる
ように、予め次に説明するように、試料7に対して処理
を施しておくことが必要となる。即ち、図2に示すよう
に、半導体デバイスである半導体ウエハあるいは半導体
チップで構成された試料7を、配線層71が形成されて
いる面にイオンビーム3が照射できるようにステージ6
上に搭載した場合、イオンビーム3の処理をレーザ光1
2にてモニタするには、予め、レーザ光12が処理すべ
き配線を検知できる程度に試料7の処理予定位置直下の
裏面におけるSi基板73を局所的、あるいは全面的に
機械的あるいは機械化学的(CMP(Chemical
Mechanical Polishing)法)に
研磨して薄片化しておく。レーザ発振源11として赤色
He−Neレーザ(波長633nm)を出射するものを
用いてレーザ光12が赤色He−Neレーザ(波長63
3nm)の場合には、拡散層74のSiを透過しないた
め、素子分離酸化膜(例えば、LOCOSで材質はSi
O2)72まで鏡面研磨することによって、素子分離酸
化膜72を通して多層の配線層71における下層の配線
のレーザ顕微鏡像を撮像手段13で撮像することが可能
となる。Therefore, a monitor device (such as a laser microscope) for monitoring the process using the ion beam 3 is required. Next, an embodiment of the monitor device (such as a laser microscope) will be described. First, it is necessary to perform processing on the sample 7 in advance, as described below, so that it can be monitored by the monitor device. That is, as shown in FIG. 2, a sample 6 composed of a semiconductor wafer or a semiconductor chip as a semiconductor device is placed on a stage 6 so that the surface on which the wiring layer 71 is formed can be irradiated with the ion beam 3.
When mounted on the top, the processing of the ion beam 3
In order to monitor by the method 2, the Si substrate 73 on the back surface immediately below the processing target position of the sample 7 is mechanically or mechanochemically localized beforehand so that the wiring to be processed by the laser beam 12 can be detected. (CMP (Chemical
(Mechanical Polishing method). The laser beam 12 emits a red He-Ne laser (wavelength: 633 nm) as the laser oscillation source 11 and the laser beam 12 emits a red He-Ne laser (wavelength: 63).
In the case of 3 nm, since the diffusion layer 74 does not pass through Si, the element isolation oxide film (for example, LOCOS and the material is Si
By performing mirror polishing to O 2 ) 72, a laser microscope image of a lower wiring in the multilayer wiring layer 71 can be captured by the imaging unit 13 through the element isolation oxide film 72.
【0018】一方、レーザ発振源11として1100n
m程度ないし1200nm程度以上の赤外波長を有する
半導体レーザを用いた場合、1100nm程度ないし1
200nm程度以上の赤外波長のレーザ光は、Siを透
過するため拡散層74を数μmないし数十μm程度まで
残しても、多層の配線層71における下層の配線のレー
ザ顕微鏡像を撮像手段13で撮像することが可能とな
る。次に、レーザ顕微鏡像によるモニタおよび加工位置
の設定について説明する。即ち、半導体デバイスのSi
等の基板73を局所的若しくは全面的に機械的若しくは
機械化学的に研磨して薄肉化し、この薄肉化された基板
部73を透過する波長の長い赤色(600nm〜760
nm程度)若しくは赤外線(760nm以上)のレーザ
光12を、レーザ発振源11から出射させて光学系14
を介して試料7の裏面(イオンビーム3を照射する面と
反対側)に照射する。光学系14は共焦点顕微鏡の原理
を用いており、レーザ光12を集束して試料7の裏面上
を走査し、(明視野もしくは暗視野で)試料7からの反
射光や散乱光に基づく顕微鏡像をカメラ等の撮像手段1
3で検出するように構成されている。従って、光学系1
4によって集束されたレーザビーム12が試料7の裏面
上を走査するように照射され、薄肉化された基板73を
通して多層配線層71の配線パターン(下層の配線パタ
ーンをはっきり表わしたもの)からのレーザ顕微鏡像が
光学系14によって得られ、この得られたレーザ顕微鏡
像が撮像手段13で撮像され、信号処理回路(図示せ
ず)を介してコンピュータ200に入力される。コンピ
ュータ200は、撮像手段13から入力されたレーザ顕
微鏡像100bをモニタ100等に出力させる。このと
き、裏面からのレーザ顕微鏡画像100bは、表面から
の2次荷電粒子画像100aと比較しやすいように反転
させるとよい。逆に表面の2次荷電粒子画像100aを
反転させてもよい。On the other hand, 1100 n
When a semiconductor laser having an infrared wavelength of about m to 1200 nm or more is used, about 1100 nm to 1
The laser light having an infrared wavelength of about 200 nm or more transmits the laser microscope image of the lower wiring in the multilayer wiring layer 71 even if the diffusion layer 74 remains up to about several μm to several tens μm because it transmits Si. It becomes possible to take an image. Next, setting of a monitor and a processing position using a laser microscope image will be described. That is, the Si of the semiconductor device
Or the like is mechanically or mechanochemically polished to reduce the thickness of the substrate 73 locally or entirely, and a red light having a long wavelength (600 nm to 760) transmitted through the thinned substrate portion 73.
A laser beam 12 of about nm or about 760 nm is emitted from a laser oscillation source 11 to form an optical system 14.
Is irradiated on the back surface of the sample 7 (the side opposite to the surface irradiated with the ion beam 3). The optical system 14 uses the principle of a confocal microscope, focuses the laser beam 12, scans the back surface of the sample 7, and uses a microscope based on reflected light or scattered light (in a bright field or a dark field) from the sample 7. Image capturing means 1 such as a camera
3 to be detected. Therefore, the optical system 1
The laser beam 12 focused by 4 is irradiated so as to scan on the back surface of the sample 7, and the laser beam from the wiring pattern of the multilayer wiring layer 71 (which clearly shows the wiring pattern of the lower layer) passes through the thinned substrate 73. A microscope image is obtained by the optical system 14, and the obtained laser microscope image is picked up by the image pickup means 13 and input to the computer 200 via a signal processing circuit (not shown). The computer 200 outputs the laser microscope image 100b input from the imaging unit 13 to the monitor 100 or the like. At this time, the laser microscope image 100b from the back surface may be inverted so as to be easily compared with the secondary charged particle image 100a from the front surface. Conversely, the secondary charged particle image 100a on the surface may be inverted.
【0019】試料(対象物)7への焦点合わせは、レー
ザ光軸方向(Z方向)にステージ6を上下動させるのが
最も簡便であるが、光学系14で調整するなどこの限り
ではない。Z方向の上下動をさせる場合は、イオンビー
ム3の焦点も若干ずれるため、人手による調整や、Z移
動量に応じて自動でイオン光学系4の調整を必要に応じ
て行う。イオンビーム3の光軸と試料7の交点に、光学
系14の終端から試料7に向かうレーザ光12の光軸と
を概ね一致させておき(1μm以内が望ましいがこの限
りではない)、試料7の上面(図1での)へのイオンビ
ーム3の処理位置(加工位置)を、試料7の下面(図1
での)、すなわち裏面へのレーザ光12による光学系1
4の視野内に入るように配置する。しかし、例えば、モ
ニタ100画面上における下層の配線に対するイオンビ
ーム3による加工位置の設定は、裏面からのレーザ顕微
鏡画像100bに基づくため、予め、コンピュータ20
0は、2次荷電粒子画像100aとレーザ顕微鏡画像1
00bとのずれ量(イオンビーム3の光軸とレーザビー
ム12の光軸とのずれ量)を求めておくか、このずれ量
を無くすように共通するステージ6の座標系を補正して
おけばよい。これにより、コンピュータ200は、裏面
からの配線パターン(特に下層の配線パターンを明確に
表わす。)を示すレーザ顕微鏡画像100bに基いて、
2次荷電粒子画像100aに対して補正されたイオンビ
ーム3の加工位置(加工領域も含む)を設定することが
可能となる。なお、図1では、レーザ発振源11や光学
系10の一部が試料室5の外側に配置しているが、試料
室5内に設置することも可能である。The simplest way to focus on the sample (object) 7 is to move the stage 6 up and down in the laser optical axis direction (Z direction). When the ion beam 3 is moved up and down, the focal point of the ion beam 3 is slightly shifted. Therefore, manual adjustment and automatic adjustment of the ion optical system 4 according to the Z movement amount are performed as necessary. The intersection of the optical axis of the ion beam 3 and the sample 7 is made substantially coincident with the optical axis of the laser beam 12 traveling from the end of the optical system 14 toward the sample 7 (preferably within 1 μm, but not limited thereto). The processing position (processing position) of the ion beam 3 on the upper surface (in FIG. 1) of the
), That is, the optical system 1 by the laser beam 12 on the back surface
4 so as to be within the field of view. However, for example, the setting of the processing position by the ion beam 3 with respect to the lower wiring on the screen of the monitor 100 is based on the laser microscope image 100b from the back surface.
0 is a secondary charged particle image 100a and a laser microscope image 1
00b (the amount of deviation between the optical axis of the ion beam 3 and the optical axis of the laser beam 12) or the common coordinate system of the stage 6 is corrected so as to eliminate this amount of deviation. Good. Thereby, the computer 200 is based on the laser microscope image 100b showing the wiring pattern from the back surface (particularly, the lower wiring pattern is clearly shown).
The processing position (including the processing area) of the ion beam 3 corrected for the secondary charged particle image 100a can be set. In FIG. 1, the laser oscillation source 11 and a part of the optical system 10 are arranged outside the sample chamber 5, but may be installed inside the sample chamber 5.
【0020】更に、図3を用いてイオンビーム3による
加工位置のモニタリングについて説明する。図3は、加
工序盤と加工終盤とにおいて、加工中の半導体断面と、
加工底面から得られるモニタ画像(レーザ顕微鏡像)1
00bとを対応させて示した図である。イオンビーム3
により対象配線に対する穿孔加工位置を確認するため
に、コンピュータ200によってモニタ100上にレー
ザ顕微鏡像100bを表示して観察する。このとき、2
次荷電粒子像100bで観察される穿孔加工位置の画像
をオフセット補正(ずれ補正)してレーザ顕微鏡像10
0b上に表示してもよい。これによって下層配線パター
ンに対して表面からの穿孔加工位置が観察されることに
なる。さらに、加工序盤において、配線パターン(特に
下層の配線パターンを明確に表わす。)を示すレーザ顕
微鏡画像100b上に、加工底面を示す画像82が徐々
に映し出され、配線の画像83と加工底面の画像82に
より穿孔加工位置の位置ずれ量等をモニタすることがで
きる。もし、加工中に穴底の位置ずれを確認できた場合
には、コンピュータ200は、加工中断指令を制御装置
15に出して加工を中断し、2次荷電粒子画像100a
に対する逐次加工位置の位置ずれ補正指令を制御装置1
5に出してイオンビーム3による加工位置の補正を行う
ことができる。なお、位置ずれ補正指令を、モニタ10
0の画面上で電子線やカーソル線等を用いることによっ
て作成することもできる。また、コンピュータ200
は、画像処理を施すことによって、自動的に位置ずれ補
正指令を作成することもできる。Further, monitoring of the processing position by the ion beam 3 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a semiconductor cross section during processing at an early stage and a late stage of processing,
Monitor image (laser microscope image) obtained from the processing bottom 1
FIG. 10B is a diagram showing an example corresponding to 00b. Ion beam 3
The computer 200 displays and observes the laser microscope image 100b on the monitor 100 in order to confirm the drilling position on the target wiring. At this time, 2
The image of the drilling position observed in the next charged particle image 100b is offset-corrected (shift-corrected), and the laser microscope image 10 is corrected.
0b may be displayed. Thereby, the drilling position from the surface of the lower wiring pattern is observed. Further, in the early stage of processing, an image 82 indicating a processing bottom surface is gradually displayed on a laser microscope image 100b showing a wiring pattern (particularly, a lower wiring pattern is clearly shown), and an image 83 of the wiring and an image of the processing bottom surface are gradually displayed. With 82, it is possible to monitor the amount of displacement of the drilling position and the like. If the displacement of the hole bottom can be confirmed during the processing, the computer 200 issues a processing interruption command to the control device 15 to interrupt the processing, and the secondary charged particle image 100a
Control command for the positional deviation correction command of the sequential machining position with respect to
5, the processing position can be corrected by the ion beam 3. Note that the position shift correction command is transmitted to the monitor 10.
It can also be created by using an electron beam, a cursor line or the like on the screen 0. The computer 200
Can automatically generate a position shift correction command by performing image processing.
【0021】ところで、加工途中で、半導体デバイスに
対して位置ずれ補正加工ができない場合には、最初から
修正し直す必要がある。また、イオンビーム3がGaイ
オンビームの場合は、反射率の高いGaが、最上層およ
び層間絶縁膜のSiO2に打ち込まれるため、位置の確
認はしやすくなる。一方、加工中に、コンピュータ20
0は、例えばステージ6に対して焦点制御信号を出して
レーザ光12の焦点を送り込むことによって、撮像手段
13で加工底面を示す画像が撮像され、この撮像された
画像が入力されて例えばモニタ100によって観察する
こともできる。この際、ステージ6のZ方向移動をとも
なう場合は、イオンビームの焦点深度は通常200〜3
00μmと深いため、焦点ずれに対しては問題ないが、
イオンビーム3が位置ずれを生じる可能性があるため、
イオンビーム3を一時停止することが望ましい。そし
て、加工終盤においては、レーザ顕微鏡像100bとし
て、イオンビームによる加工底面の画像84も鮮明に確
認することができ、加工部の配線画像の変化による終点
の観察とコンピュータ200による画像処理に基いて自
動的に終点を検出することもできる。なお、終点を観察
により認識するときには、終点になった信号をスイッチ
やキーボード等の入力手段を用いてコンピュータ200
に入力する必要がある。If the semiconductor device cannot be processed for positional deviation correction during the processing, it is necessary to correct it again from the beginning. When the ion beam 3 is a Ga ion beam, Ga having a high reflectance is implanted into SiO 2 of the uppermost layer and the interlayer insulating film, so that the position can be easily confirmed. On the other hand, during processing, the computer 20
For example, when the focus control signal is output to the stage 6 and the focus of the laser beam 12 is sent to the stage 6, an image indicating the processing bottom surface is captured by the imaging unit 13, and the captured image is input to the monitor 100, for example. Can also be observed. At this time, when the stage 6 is moved in the Z direction, the focal depth of the ion beam is usually 200 to 3
Since it is as deep as 00 μm, there is no problem with defocus,
Since the ion beam 3 may be displaced,
It is desirable to temporarily stop the ion beam 3. Then, at the end of processing, the image 84 of the processing bottom surface by the ion beam can be clearly confirmed as the laser microscope image 100b, and based on the observation of the end point due to the change in the wiring image of the processed portion and the image processing by the computer 200. The end point can be automatically detected. When the end point is recognized by observation, the signal at the end point is input to the computer 200 using an input means such as a switch or a keyboard.
Must be entered.
【0022】以上説明したように、イオンビーム3によ
る特に下層配線の切断加工、および下層配線の他の配線
との接続加工を行うことが可能となる。多層の配線層と
して埋設された所望の配線間の付加配線による接続は、
所望の配線をイオンビーム3による穴あけ加工によって
露出させ(窓開け加工)、該穴内に金属材料ガス雰囲気
によるイオンビームCVDにより金属材料を析出させて
配線に接続されたプラグを形成し、これらプラグ同志を
最上層絶縁膜上でイオンビームCVDにより繋ぎあわせ
て行う。これと類似して、イオンビーム3を用いたスパ
ッタリングによる窓開け加工、並びにCVDによるプラ
グおよび該プラグにつながった最上層の絶縁膜上に局所
導電膜形成により、下層にある配線から電極パッドを引
き出すことができ、その結果この電極パッドをメカニカ
ルプロービングやEBテスタ用のパッドとして用いるこ
とができる。As described above, it is possible to perform the cutting processing of the lower layer wiring and the connection processing of the lower layer wiring with other wirings by using the ion beam 3. Connection by additional wiring between desired wirings buried as a multilayer wiring layer is as follows:
A desired wiring is exposed by drilling with an ion beam 3 (window opening processing), and a metal material is deposited in the hole by ion beam CVD in a metal material gas atmosphere to form plugs connected to the wiring. On the uppermost insulating film by ion beam CVD. Similarly to this, an electrode pad is pulled out from a wiring in a lower layer by opening a window by sputtering using an ion beam 3 and forming a local conductive film on a plug and an uppermost insulating film connected to the plug by CVD. As a result, this electrode pad can be used as a pad for mechanical probing or an EB tester.
【0023】次に、レーザ顕微鏡画像100bを配線切
断や窓開け加工の終点検出に用いる実施例について説明
する。即ち、コンピュータ200による配線切断の終点
制御は、モニタ100に表示されるレーザ顕微鏡画像1
00bを元に、加工部の配線残膜の画像85が消滅し、
加工穴底の画像84が完全に健在化したことを観察し、
その時点でイオンビーム3の加工を停止させる信号を入
力手段を用いてコンピュータ200に入力し、コンピュ
ータ200は、制御装置15に加工停止指令を出してブ
ランキング電極を作動させてイオンビーム3による加工
を停止させることによって行われる。また、コンピュー
タ200は、撮像手段13で撮像されるレーザ顕微鏡画
像100bに対して画像処理を施すことによって加工部
の配線残膜の画像85が消滅し、加工穴底の画像84が
完全に健在化したことを自動的に検出し、この検出され
た信号に基いて制御装置15に加工停止指令を出してブ
ランキング電極を作動させてイオンビーム3による加工
を停止させることもできる。また、窓開け加工の場合の
加工終了の制御(終点制御)は、モニタ100に表示さ
れるレーザ顕微鏡画像100bを元に、加工部の配線の
画像85が底面画像84によって消失し始めた時点、あ
るいは加工部の配線の画像85が消滅した直後を観察
し、その時点でイオンビーム3の加工を停止させる信号
を入力手段を用いてコンピュータ200に入力し、コン
ピュータ200は、制御装置15に加工停止指令を出し
てブランキング電極を作動させてイオンビーム3による
加工を停止(終了)させることによって行われる。ま
た、コンピュータ200は、撮像手段13で撮像される
レーザ顕微鏡画像100bに対して画像処理を施すこと
によって加工部の配線の画像85が底面画像84によっ
て消失し始めた時点、あるいは加工部の配線の画像85
が消滅した直後を自動的に検出し、この検出された信号
に基いて制御装置15に加工停止指令を出してブランキ
ング電極を作動させてイオンビーム3による加工を停止
(終了)させることもできる。Next, a description will be given of an embodiment in which the laser microscope image 100b is used for detecting the end point of wiring cutting and window opening processing. That is, the control of the end point of the wire cutting by the computer 200 is performed by the laser microscope image 1 displayed on the monitor 100.
00b, the image 85 of the wiring residual film of the processed portion disappears,
Observing that the image 84 of the bottom of the machined hole was completely alive,
At that time, a signal for stopping the processing of the ion beam 3 is input to the computer 200 by using the input means, and the computer 200 issues a processing stop command to the control device 15 to activate the blanking electrode and thereby perform the processing by the ion beam 3. This is done by stopping. In addition, the computer 200 performs image processing on the laser microscope image 100b captured by the imaging unit 13 so that the image 85 of the wiring residual film of the processed portion disappears, and the image 84 of the processed hole bottom is completely restored. It is also possible to automatically detect that the processing has been performed, and issue a processing stop command to the control device 15 based on the detected signal to activate the blanking electrode to stop processing by the ion beam 3. Further, the control of the end of the processing in the case of the window opening processing (end point control) is based on the laser microscope image 100b displayed on the monitor 100, when the wiring image 85 of the processed part starts to disappear by the bottom image 84, Alternatively, the operator immediately observes the disappearance of the wiring image 85 of the processed portion, inputs a signal for stopping the processing of the ion beam 3 to the computer 200 using the input means at that time, and the computer 200 instructs the control device 15 to stop the processing. This is performed by issuing a command and operating the blanking electrode to stop (end) processing by the ion beam 3. Further, the computer 200 performs image processing on the laser microscope image 100b captured by the imaging unit 13 so that the image 85 of the wiring of the processed part starts to disappear by the bottom image 84, or Image 85
It is also possible to automatically detect immediately after the disappearance of, and issue a processing stop command to the control device 15 based on the detected signal to operate the blanking electrode to stop (end) processing by the ion beam 3. .
【0024】配線の画像85が消滅した直後を加工終了
とした場合、配線が切断されてしまうが、配線の断面が
露出されているので、窓開け加工穴内にこの配線の断面
と接続するようにイオンビームCVDによって金属膜を
成膜することができ(金属ガスとイオンビームによる成
膜では、通常、加工穴底と比較して加工穴側壁の方が成
膜速度が速い。)、その結果切断された配線に接続され
たプラグを形成することができる。次に、メカニカルプ
ローバ20を用いて加工終点判定を行う実施例について
説明する。即ち、図1に示したように試料室5内にメカ
ニカルプローバ20を設置し、配線へのメカニカルプロ
ービングにより、配線に流れるイオンビーム3の電流を
計測し、コンピュータ200はこの計測された電流に基
いて加工終点を判定することができる。例えば、イオン
ビーム3による電流が顕著に流入し始めた時点を窓開け
加工の終点として判定する。メカニカルプローバ20
は、XYZ駆動機構を有し、ステージ6上に搭載するの
が望ましいが、この限りではない。ところで、配線への
メカニカルプロービングは、メカニカルプローバ20に
よる試料7上の所望の電極90や、イオンビーム3を用
いた加工で予め露出させた配線パターンに接触させて行
われる。このとき、イオンビーム3を照射し、荷電粒子
検出器8で検出される2次荷電粒子像に元づく、メカニ
カルプローブ20と試料7の電極90等のパターン像と
の相対位置をコンピュータ200によってモニタ100
に表示することによって観察することができ、その結果
メカニカルプローブ20の位置決めが可能となる。If the processing is terminated immediately after the wiring image 85 disappears, the wiring is cut, but the cross section of the wiring is exposed. A metal film can be formed by ion beam CVD (in the case of film formation using a metal gas and an ion beam, the film forming speed is usually higher on the side wall of the processed hole than on the bottom of the processed hole), and as a result, cutting is performed. Plugs connected to the formed wiring can be formed. Next, an embodiment in which the processing end point is determined using the mechanical prober 20 will be described. That is, as shown in FIG. 1, a mechanical prober 20 is set in the sample chamber 5, and the current of the ion beam 3 flowing through the wiring is measured by mechanical probing to the wiring. The computer 200 calculates the current based on the measured current. Thus, the processing end point can be determined. For example, a point in time when the current by the ion beam 3 starts to flow significantly is determined as the end point of the window opening processing. Mechanical prober 20
Preferably has an XYZ drive mechanism and is mounted on the stage 6, but is not limited to this. By the way, the mechanical probing to the wiring is performed by contacting a desired electrode 90 on the sample 7 with the mechanical prober 20 or a wiring pattern previously exposed by processing using the ion beam 3. At this time, the computer 200 monitors the relative position between the mechanical probe 20 and the pattern image of the electrode 90 of the sample 7 based on the secondary charged particle image detected by the charged particle detector 8 by irradiating the ion beam 3. 100
Can be observed by displaying it on the display, and as a result, the positioning of the mechanical probe 20 becomes possible.
【0025】以上説明した実施の形態によれば、狭ピッ
チ化による加工サイズの縮小と配線の深層化に対応させ
ることができる。また、裏面からのレーザ顕微鏡像によ
るモニタリングによって、加工穴底の位置ずれや隣接配
線との短絡等の情報が得られ、修正加工の良否をその場
で判定することができる。また、コンピュータ200に
おいて、荷電粒子検出器8で検出される2次荷電粒子信
号の変化に基いて判定できる終点信号の補助として、レ
ーザビーム12によるレーザ顕微鏡画像を併用すれば、
終点の判定について信頼性を向上させることができる。
なお、発光分光器(図示せず)を設置し、該発光分光器
によってレーザによる発光分光を捉えることによって、
コンピュータ200は、イオンビーム3の照射状況をモ
ニタすることも可能である。また、以上では、試料7が
半導体デバイスで、配線層が形成されている面にイオン
ビーム3を照射するように試料7をステージ6に搭載し
た場合について説明したが、逆に、拡散層が形成されて
いる面にイオンビーム3を照射するようにステージ6に
搭載しても良い。この場合、Si等の基板を通してイオ
ンビーム3による穴開け加工や配線切断加工を施すこと
ができる。また、以上では、イオンビーム鏡筒1を試料
室7の上方に搭載し、ステージ6の下方よりレーザ光1
2を導入しているが、逆に、ステージ6の上方からレー
ザ光12を導入し、試料室5の下方にイオンビーム鏡筒
1を設置することも可能である。According to the embodiment described above, it is possible to cope with a reduction in the processing size due to the narrow pitch and an increase in the wiring depth. Further, by monitoring with a laser microscope image from the back surface, information such as a positional shift of the bottom of the processing hole and a short circuit with an adjacent wiring can be obtained, and the quality of the correction processing can be determined on the spot. Further, in the computer 200, if a laser microscope image by the laser beam 12 is used in combination with an end point signal that can be determined based on a change in the secondary charged particle signal detected by the charged particle detector 8,
The reliability of the determination of the end point can be improved.
By installing an emission spectroscope (not shown) and capturing the emission spectrum of the laser by the emission spectroscope,
The computer 200 can also monitor the irradiation status of the ion beam 3. In the above description, the case where the sample 7 is a semiconductor device and the sample 7 is mounted on the stage 6 so that the surface on which the wiring layer is formed is irradiated with the ion beam 3 has been described. It may be mounted on the stage 6 so as to irradiate the surface on which the ion beam 3 is irradiated. In this case, it is possible to perform a drilling process or a wiring cutting process by the ion beam 3 through a substrate such as Si. In the above description, the ion beam column 1 is mounted above the sample chamber 7, and the laser beam 1
2, the laser beam 12 can be introduced from above the stage 6 and the ion beam column 1 can be installed below the sample chamber 5.
【0026】以上説明した装置及び手順で、配線切断お
よび配線間の接続による配線修正や測定用パッドを形成
した後、別の装置である、LSIテスタ、EBテスタ、
マニュアルプローバ等により論理デバッグを行い、次の
ロットの設計データや製造プロセスに反映させること
で、多層化され、狭ピッチされた配線層を有する半導体
デバイスの開発及び製造期間を短縮することができる。After the wiring correction and the measurement pads are formed by cutting the wiring and connecting the wirings by the above-described apparatus and procedure, another apparatus such as an LSI tester, an EB tester,
By performing logic debugging using a manual prober or the like and reflecting the result in the design data and manufacturing process of the next lot, the development and manufacturing period of a semiconductor device having multilayered and narrow pitch wiring layers can be shortened.
【0027】次に、配線修正以外の不良解析を同時に行
う場合の実施の形態ついて図4を用いて説明する。図4
は、本発明に係るレーザ光を用いた不良解析について説
明するための図である。図4(a)は、実際の配線欠陥
を示す模式図である。メカニカルプローバ20によっ
て、試料7の所望の電極90や、イオンビーム3を用い
た加工で予め露出させた配線パターンに接触させる。そ
こで、Si基板側からレーザビーム12を走査しながら
照射すると、基板73を通して配線層71の下層配線に
照射することによって、下層の配線材料が励起され、そ
の結果として電流が流れることになる。この電流の変化
をメカニカルプローバ20によって検出する。そして、
コンピュータ200は、図(b)に示すようなレーザビ
ーム12の2次元の走査を2次元座標とするメカニカル
プローバ20によって検出される電流変化に対応したコ
ントラスト画像(レーザビーム走査による電流信号変換
画像)95を作成し、モニタ100等に出力して表示す
ることができる。また、レーザビーム12の照射によ
り、下層の配線材料を局所的に温度上昇させることで抵
抗を変化させ、その結果として変化した電流・電圧変化
をメカニカルプローバ20で検出することによって、コ
ンピュータ200は、図4(b)に示すようなレーザビ
ーム12の2次元の走査を2次元座標とするコントラス
ト画像を作成してモニタ100上に出力させることがで
きる。このモニタ100に表示された図4(b)に示す
コントラスト画像の情報95と、コンピュータ200に
対して入力手段(記録媒体、もしくはCADシステムに
接続されたネットワーク等)によって入力された図4
(c)に示すモニタ100に表示された試料7のCAD
データ情報96などと突き合わせて(比較して)解析す
ることによって、配線の異常箇所(断線もしくは断線に
近い状態の欠陥箇所や短絡もしくは短絡に近い状態の欠
陥箇所)の位置をマウス等を用いて指定することによっ
て特定することができる。なお、コンピュータ200
は、図4(b)に示すコントラスト画像の情報95と図
4(c)に示す試料7のCADデータ情報96との差画
像を抽出し、この抽出された差画像の端部の座標を算出
することによって配線の異常箇所の位置情報を自動的に
算出することもできる。コンピュータ200は、モニタ
100上において指定して特定されたまたは自動的に算
出された配線の異常箇所の位置を、荷電粒子検出器8で
検出されるイオンビームの座標系に変換することによっ
て、イオン光学系(特に偏向電極)4を制御する制御装
置15に対して配線の異常箇所の位置を特定することが
できる。そして、コンピュータ200からの制御指令に
基いて制御装置15によりイオン光学系4を制御してイ
オンビーム3により配線の欠陥箇所を直接補修(短絡の
場合配線切断によって直接補修でき、断線欠陥の場合断
線配線同志のプラグを最上層を介して接続して直接補修
できる。)するか、あるいは間接的に(他の配線から信
号を入力させたり、バイパス付加配線を形成する等の)
補修を行う。更に、この補修結果を上記したレーザビー
ム12を用いた解析方法により検証することができる。
このとき、イオンビーム3による加工のin―situ
モニタとして、メカニカルプローバ20から検出される
電流もしくは電圧信号変化を利用しても良い。Next, an embodiment in which failure analysis other than wiring correction is performed simultaneously will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 3 is a diagram for explaining a failure analysis using a laser beam according to the present invention. FIG. 4A is a schematic diagram showing an actual wiring defect. The mechanical prober 20 makes contact with a desired electrode 90 of the sample 7 and a wiring pattern previously exposed by the processing using the ion beam 3. Therefore, when the laser beam 12 is irradiated while scanning from the Si substrate side, by irradiating the lower wiring of the wiring layer 71 through the substrate 73, the lower wiring material is excited, and as a result, a current flows. This change in current is detected by the mechanical prober 20. And
The computer 200 generates a contrast image (current signal converted image by laser beam scanning) corresponding to a current change detected by the mechanical prober 20 using two-dimensional scanning of the laser beam 12 as two-dimensional coordinates as shown in FIG. 95 can be created and output to and displayed on the monitor 100 or the like. In addition, by irradiating the laser beam 12, the resistance is changed by locally increasing the temperature of the wiring material of the lower layer, and the resulting current / voltage change is detected by the mechanical prober 20. As shown in FIG. 4B, a contrast image having two-dimensional scanning of the laser beam 12 as two-dimensional coordinates can be created and output on the monitor 100. The information 95 of the contrast image shown in FIG. 4B displayed on the monitor 100 and FIG. 4 inputted to the computer 200 by an input means (a recording medium or a network connected to a CAD system).
CAD of the sample 7 displayed on the monitor 100 shown in FIG.
By analyzing (comparing with) the data information 96 and the like, the position of an abnormal portion of the wiring (a defective portion in a state of disconnection or near disconnection or a defective portion in a state of short circuit or near short circuit) can be determined using a mouse or the like. It can be specified by specifying. The computer 200
Extracts the difference image between the information 95 of the contrast image shown in FIG. 4B and the CAD data information 96 of the sample 7 shown in FIG. 4C, and calculates the coordinates of the end of the extracted difference image. By doing so, it is also possible to automatically calculate the position information of the abnormal part of the wiring. The computer 200 converts the position of the abnormal portion of the wiring specified and specified or automatically calculated on the monitor 100 into the coordinate system of the ion beam detected by the charged particle detector 8, and It is possible to specify the position of the abnormal portion of the wiring to the control device 15 that controls the optical system (particularly, the deflection electrode) 4. The controller 15 controls the ion optical system 4 based on a control command from the computer 200 to directly repair the defective portion of the wiring with the ion beam 3 (in the case of a short circuit, it can be directly repaired by cutting the wiring, and in the case of a disconnection defect, it can be broken). It can be directly repaired by connecting the plugs of the wirings via the top layer.) Or indirectly (such as inputting a signal from another wiring or forming a bypass additional wiring).
Perform repairs. Further, the result of the repair can be verified by the analysis method using the laser beam 12 described above.
At this time, in-situ processing by the ion beam 3 is performed.
As a monitor, a change in current or voltage signal detected from the mechanical prober 20 may be used.
【0028】以上説明した実施の形態によれば、不良解
析の試行錯誤に要する時間を短縮でき、製品開発期間及
びコストを短縮できる。また、図1では、イオンビーム
3が試料7に照射する面からメカニカルプローバ20を
接触させるような配置となっているが、試料7の裏面か
ら所望の配線に接触させるようにメカニカルプローバ2
0を配置し、レーザ顕微鏡像に基いて位置決めを行って
も良い。なお、本実施の形態において、イオンビームを
電子ビームに代用しても良い。このとき、電子ビームで
は加工ができないため、反応性ガスを電子ビーム照射部
に供給して加工を促進するための手段(例えばガスノズ
ル)が必要となる。According to the embodiment described above, the time required for trial and error in failure analysis can be reduced, and the product development period and cost can be reduced. In FIG. 1, the mechanical prober 20 is arranged so as to make contact with the mechanical prober 20 from the surface where the ion beam 3 irradiates the sample 7.
0 may be arranged and positioning may be performed based on a laser microscope image. Note that in this embodiment, an ion beam may be substituted for an electron beam. At this time, since processing cannot be performed with an electron beam, a means (for example, a gas nozzle) for supplying a reactive gas to an electron beam irradiation unit to accelerate the processing is required.
【0029】(実施の形態2)本発明に係る半導体デバ
イス等の不良解析、欠陥修正等を行うための荷電ビーム
処理装置およびその方法の第2の実施の形態について説
明する。図5は、本発明に係る不良解析装置の第2の実
施の形態を示す図である。本第2の実施の形態は、第1
の実施の形態のレーザ光学系を電子光学系に置き換えた
ものにほぼ類似する。まず、イオンビーム鏡筒1を試料
室5の下方に配置する。その詳細については、第1の実
施の形態と同様である。一方、試料室5の上方には、電
子ビーム照射装置(電子顕微鏡、EBテスタ、電子ビー
ムアシストエッチング装置等)を搭載する。イオンビー
ム照射装置との違いは、電子ビーム鏡筒30内の構成で
ある。電子ビーム鏡筒30内に設置した電子源31から
電子ビーム32を放出させ、電子光学系33で集束さ
せ、走査、非照射の制御を行う。電子源31は、熱電子
放射型(タングステンヘアピンフィラメントやランタン
ヘキサボライドポイントカソード)、電界放射型などで
ある。電子ビーム32の加速電圧は、通常数百Vないし
数百kV程度、電子ビーム32の電流は、数pAないし
数十μAまで様々である。電子ビーム32のビーム径は
1nm程度に集束させるが、用途に応じてビーム径を変
えても良い。電子光学系33は、一例として、引き出し
電極、加速電極、スティグマ偏向コイル、静電レンズ、
磁場レンズ等で構成する。制御装置98は、電子光学系
(引き出し電極、加速電極、スティグマ偏向コイル、静
電レンズ、磁場レンズ等)33や電子源31等を制御す
ると共にスティグマ偏向コイル等に提供する電子ビーム
の偏向量、電子ビームの加速電圧、電子ビームの電流、
電子ビームのビーム径等のデータをコンピュータ200
へ提供するものである。加速電子ビーム照射装置の場
合、試料7からの2次イオン放出はほとんどないため、
2次電子を荷電粒子検出器34により検出し、コンピュ
ータ200に入力し、コンピュータ200内で、画像処
理を行った後、モニタ100に映し出す。表面が絶縁性
を有する試料の場合、電子ビーム照射装置では、加速電
圧により2次電子放出量が変化することを利用して、入
射電子と放出する2次電子の収支がほぼ一致するように
加速電圧をおよそ1kV以下に下げて観察することによ
り、試料7の帯電を抑制する手法がよく採られるが、加
速電圧を下げると電子ビームの分解能が下がることは避
けられない。従って、高分解能を維持しつつ帯電を防止
するため、荷電ビーム、もしくは絶縁物表面を励起して
導電化させる波長を有する光(SiO2の場合は紫外光
など)を照射する帯電防止手段9を必要に応じて搭載す
る。図5は、試料7(半導体)の裏面すなわち拡散層の
面からイオンビーム3の局所処理を行う場合について示
してある。第1の実施の形態と同様、ステージ6に搭載
する前に、予め試料7の薄片化等の予備処理を行うこと
によって、イオンビーム加工時間を短縮することができ
る。(Embodiment 2) A second embodiment of a charged beam processing apparatus and method for performing failure analysis, defect correction, and the like of a semiconductor device or the like according to the present invention will be described. FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the failure analysis device according to the present invention. The second embodiment is similar to the first embodiment.
It is almost similar to the embodiment in which the laser optical system is replaced with an electron optical system. First, the ion beam column 1 is arranged below the sample chamber 5. The details are the same as in the first embodiment. On the other hand, an electron beam irradiation device (an electron microscope, an EB tester, an electron beam assisted etching device, etc.) is mounted above the sample chamber 5. The difference from the ion beam irradiation device is the configuration inside the electron beam column 30. An electron beam 32 is emitted from an electron source 31 installed in an electron beam column 30 and focused by an electron optical system 33 to control scanning and non-irradiation. The electron source 31 is a thermionic emission type (tungsten hairpin filament or lanthanum hexaboride point cathode), a field emission type, or the like. The acceleration voltage of the electron beam 32 usually varies from several hundred V to several hundred kV, and the current of the electron beam 32 varies from several pA to several tens μA. Although the beam diameter of the electron beam 32 is focused to about 1 nm, the beam diameter may be changed according to the application. The electron optical system 33 includes, for example, an extraction electrode, an acceleration electrode, a stigma deflection coil, an electrostatic lens,
It is composed of a magnetic lens and the like. The control device 98 controls the electron optical system (extraction electrode, acceleration electrode, stigma deflection coil, electrostatic lens, magnetic field lens, etc.) 33 and the electron source 31 and also deflects the amount of electron beam deflection provided to the stigma deflection coil and the like. Electron beam acceleration voltage, electron beam current,
Data such as the beam diameter of the electron beam is stored in the computer 200
To provide. In the case of an accelerated electron beam irradiation apparatus, since secondary ions are hardly emitted from the sample 7,
Secondary electrons are detected by the charged particle detector 34, input to the computer 200, image-processed in the computer 200, and displayed on the monitor 100. In the case of a sample having an insulating surface, the electron beam irradiator accelerates so that the balance between the incident electrons and the secondary electrons to be emitted substantially matches, using the fact that the amount of secondary electrons emitted varies with the acceleration voltage. A method of suppressing the charging of the sample 7 by observing the voltage at about 1 kV or less is often adopted. However, when the acceleration voltage is reduced, the resolution of the electron beam is inevitably reduced. Therefore, in order to prevent electrification while maintaining high resolution, the antistatic means 9 for irradiating a charged beam or light having a wavelength that excites the surface of the insulator to make it conductive (such as ultraviolet light in the case of SiO 2 ) is used. Mount as required. FIG. 5 shows a case where local processing of the ion beam 3 is performed from the back surface of the sample 7 (semiconductor), that is, the surface of the diffusion layer. As in the first embodiment, by performing preliminary processing such as thinning of the sample 7 before mounting it on the stage 6, the ion beam processing time can be reduced.
【0030】以下は、例えば、イオンビーム3の処理
が、試料7の対象配線への穿孔加工106であった場合
について説明する。図6は、第2の実施の形態において
電子ビームを用いて不良解析をする実施例を説明するた
めの図である。電子ビーム32にて半導体デバイスの試
料7の上面を走査すると、配線101、102の電位状
態に応じた2次電子放出率の変化が現れ、これを荷電粒
子検出器8で検出してコンピュータ200に入力し、コ
ンピュータ200において画像処理することによってモ
ニタ100上に表示することができる。これにより、露
出した電極、パシベーション膜104で覆われた配線1
01、102の電位状態をモニタすることができる。必
要に応じてCADデータをコンピュータ200に取り込
み、画面上で比較することも可能である。例えば下層の
対象配線103へのイオンビーム3のプロセスをモニタ
するために、例えば下層の対象配線103と導通のある
配線101、102等、前記プロセスにより信号の変化
が得られる箇所を含む領域105を電子ビーム32で走
査する。例えば、イオンビーム3で穴開け加工106を
施して配線103を切断する際、この配線に繋がる試料
7の上面に近い配線101、102を電子ビーム32に
より観察すると切断加工前の電子ビーム像110が得ら
れる。イオンビーム3への加工が進み、配線103に到
達するとイオンビーム3の電流が配線103へと流れ込
み、対象配線部分の電子ビーム像が変化することにな
る。ここで、少なくともイオンビーム3が対象配線10
3を含む領域105を加工していることが確認できる。
さらに加工が進み配線が切断されると、再度電子ビーム
像120として電子ビーム像の変化を確認でき、この
後、入力手段(図示せず)等を用いてコンピュータ20
0に入力することによってコンピュータ200から制御
装置15に加工停止指令信号を入力させてイオンビーム
加工を停止することができる。この切断加工が隣接配線
へショートしていないことをモニタしたい場合には、は
じめの電子ビーム32の照射領域の設定において、隣接
配線に関与する電子ビーム画像が得られるように、例え
ばモニタ画面上において電子線やカーソル線等を用いて
観察領域を指定することによってコンピュータ200に
対して電子線による観察領域を設定しておけばよい。コ
ンピュータ200は、この設定された電子線による観察
領域に関するデータを制御装置98に提供することによ
って電子光学系33の偏向電極(図示せず)またはステ
ージ6を制御することによって設定された観察領域にお
ける電子ビーム像が荷電粒子検出器34によって検出さ
れて得られることになる。この電子ビーム像において画
像変化が見られなければ、ショートがないと確認するこ
とができるわけである。このとき、イオンビーム照射中
は、配線への帯電の影響によりノイズが発生し、この画
像モニタに影響を及ぼす場合もあるが、少なくともイオ
ンビーム3が非照射であればショートモニタを行うこと
はできるため、間欠的にイオンビームを照射し、この非
照射時に電子ビーム画像を取り込むことも有効である。
もちろん、加工の終点検出において、電子ビーム画像の
変化と、イオンビーム照射による荷電粒子検出器8から
の信号変化による判定を併用すれば、信頼性を向上させ
ることができる。In the following, for example, a case will be described in which the processing of the ion beam 3 is a boring process 106 on the target wiring of the sample 7. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of performing a failure analysis using an electron beam in the second embodiment. When the upper surface of the sample 7 of the semiconductor device is scanned with the electron beam 32, a change in the secondary electron emission rate according to the potential state of the wirings 101 and 102 appears, and this is detected by the charged particle detector 8 and transmitted to the computer 200. The image can be input and processed by the computer 200 to be displayed on the monitor 100. As a result, the exposed electrode and the wiring 1 covered with the passivation film 104 are formed.
01 and 102 can be monitored. If necessary, the CAD data can be imported into the computer 200 and compared on the screen. For example, in order to monitor the process of the ion beam 3 to the lower target wiring 103, an area 105 including a portion where a signal change can be obtained by the process, such as the wirings 101 and 102 that are electrically connected to the lower target wiring 103, is formed. Scanning is performed with the electron beam 32. For example, when the hole 103 is cut by the ion beam 3 to cut the wiring 103, when the wirings 101 and 102 near the upper surface of the sample 7 connected to the wiring are observed by the electron beam 32, an electron beam image 110 before the cutting processing is obtained. can get. When the processing into the ion beam 3 proceeds and reaches the wiring 103, the current of the ion beam 3 flows into the wiring 103, and the electron beam image of the target wiring portion changes. Here, at least the ion beam 3 is
It can be confirmed that the region 105 including No. 3 is being processed.
When the processing is further advanced and the wiring is cut, a change in the electron beam image can be confirmed again as the electron beam image 120, and thereafter, the computer 20 is input using input means (not shown) or the like.
By inputting 0, a processing stop command signal can be input from the computer 200 to the control device 15 to stop the ion beam processing. When it is desired to monitor that this cutting process does not cause a short circuit to the adjacent wiring, for example, on the monitor screen, an electron beam image related to the adjacent wiring is obtained in the first setting of the irradiation area of the electron beam 32. The observation region using the electron beam may be set in the computer 200 by specifying the observation region using an electron beam, a cursor line, or the like. The computer 200 controls the deflection electrode (not shown) of the electron optical system 33 or the stage 6 by providing the control device 98 with data on the set observation region by the electron beam. The electron beam image is detected and obtained by the charged particle detector 34. If no image change is observed in the electron beam image, it can be confirmed that there is no short circuit. At this time, during the irradiation of the ion beam, noise is generated due to the influence of the charge on the wiring, which may affect the image monitor. However, if at least the ion beam 3 is not irradiated, the short monitor can be performed. Therefore, it is also effective to irradiate the ion beam intermittently and capture an electron beam image during the non-irradiation.
Of course, in the detection of the processing end point, the reliability can be improved by using both the change in the electron beam image and the determination based on the change in the signal from the charged particle detector 8 due to the irradiation of the ion beam.
【0031】また、メカニカルプローバ20をステージ
6に搭載することで、EBテスタとしての機能を拡張す
ることができる。所望の電極パッド90や、イオンビー
ム処理(イオンビームCVD)等により予め下層配線か
ら電極パッドを引き出し、これらにメカニカルプローバ
20を用いてプロービングして電圧印加、電流導入を行
い、半導体の動作状態を模擬することで、電子ビーム3
2の走査照射により荷電粒子検出器34で検出される電
位コントラスト像をコンピュータ200において得るこ
とも可能となる。なお、ガスノズル(図示せず)を搭載
して、このノズルから反応性ガス供給しながら、電子ビ
ーム32を照射することで加工ツールとしての機能拡張
を実現できる。また、反応性ガスの代わりに、金属材料
ガスを用いることで電子ビーム32による成膜も可能で
ある。さらに、不良解析の過程において、はじめにEB
テスタとしての機能を活用して、不良箇所を絞り込み、
これをイオンビーム3や前述したEBによる加工、成膜
を駆使して検証する方法も可能である。図2において
は、試料7の上面へ、直接メカニカルプローバ20を用
いてメカニカルプロービングして、裏面からのイオンビ
ーム3によるプロセスをモニタすることも簡便である。By mounting the mechanical prober 20 on the stage 6, the function as an EB tester can be extended. A desired electrode pad 90 or an electrode pad is previously pulled out from the lower wiring by ion beam processing (ion beam CVD) or the like, and probing is performed on these with a mechanical prober 20 to apply a voltage and introduce a current to change the operating state of the semiconductor. By simulating, the electron beam 3
The computer 200 can also obtain a potential contrast image detected by the charged particle detector 34 by the second scanning irradiation. In addition, by mounting a gas nozzle (not shown) and irradiating the electron beam 32 while supplying a reactive gas from the nozzle, the function expansion as a processing tool can be realized. Further, by using a metal material gas instead of the reactive gas, film formation by the electron beam 32 is also possible. In addition, during the failure analysis process,
Utilizing the function as a tester, narrowing down defective parts,
A method of verifying this by making full use of the processing and film formation using the ion beam 3 and the EB described above is also possible. In FIG. 2, it is also easy to perform mechanical probing directly on the upper surface of the sample 7 using the mechanical prober 20 to monitor the process by the ion beam 3 from the back surface.
【0032】メカニカルプローバ20については、プロ
ーブ針の先端の消耗、誤動作による破損が予想され、こ
の場合、試料室内を大気開放する必要が生じ、作業効率
を低下させる。その対策として、予備のプローブを試料
室5内に設けておき、遠隔動作でプローブ針を交換させ
る機構により、装置のダウンタイムを低減することがで
きる。この交換機構は、図7に示すようにロボットのよ
うなマニピュレータにより破損したプローブ針を後退さ
せ、新規のプローブ針150をセットする方式や、図8
に示すように予め1セットのメカニカルプローバ20に
複数本のプローブ針151を円盤152上に放射状にセ
ットし、この円盤152を回転させ、所望のプローブ針
のみ接触させる方式等考えられるが、この限りではな
い。いずれの実施の形態についても、反応性ガス(例え
ば塩素、キセノンダイフロライド、ヨウ素、臭素等)を
供給する手段を設け、この反応性ガスをノズルを介して
試料7上に供給することにより加工速度を増速する、荷
電ビームガスアシストエッチング(イオンビームアシス
トエッチング、電子ビームアシストエッチング)に応用
することも可能である。また、前述したようにデポジシ
ョン用のガス(例えばタングステンヘキサカルボニル、
TEOS等)をノズルを介して供給する手段を設け、こ
れを供給することにより、試料7上に所望の導電性膜あ
るいは絶縁堆積膜を形成する荷電ビームCVDに適用す
ることも可能である。With respect to the mechanical prober 20, it is expected that the tip of the probe needle will be worn out or damaged due to malfunction, and in this case, it is necessary to open the sample chamber to the atmosphere, which lowers the working efficiency. As a countermeasure, a spare probe is provided in the sample chamber 5, and a mechanism for remotely exchanging the probe needle can reduce downtime of the apparatus. This exchange mechanism retreats a broken probe needle by a manipulator such as a robot as shown in FIG. 7 and sets a new probe needle 150, and FIG.
As shown in (1), a method in which a plurality of probe needles 151 are radially set on a disk 152 in a set of mechanical probers 20 in advance, the disk 152 is rotated, and only a desired probe needle is brought into contact, may be considered. is not. In any of the embodiments, means for supplying a reactive gas (eg, chlorine, xenon difluoride, iodine, bromine, etc.) is provided, and the reactive gas is supplied onto the sample 7 through a nozzle to process. It is also possible to apply to charged beam gas assisted etching (ion beam assisted etching, electron beam assisted etching) for increasing the speed. Further, as described above, the deposition gas (for example, tungsten hexacarbonyl,
By providing a means for supplying TEOS or the like via a nozzle and supplying the same, it is also possible to apply the present invention to charged beam CVD for forming a desired conductive film or insulating deposited film on the sample 7.
【0033】[0033]
【発明の効果】本発明によれば、集束イオンビームや電
子ビームなどの荷電ビームによる配線修正や不良解析に
おいて、従来困難であった狭ピッチ、深層配線の修正を
可能にし、荷電ビーム処理の歩留りを向上できる効果を
奏する。また、本発明によれば、修正プロセスをモニタ
することにより、不良解析の信頼性向上を実現し、手戻
りをなくすことで、不良解析のTAT(タクトタイム)
を短縮し、半導体の開発及び製造期間の短縮と低コスト
化を実現できる効果を奏する。According to the present invention, it is possible to correct a narrow pitch and a deep wiring, which has been difficult in the past, in a wiring correction and a failure analysis using a charged beam such as a focused ion beam or an electron beam, and the yield of the charged beam processing is improved. The effect which can improve is produced. Further, according to the present invention, by improving the reliability of the failure analysis by monitoring the repair process and eliminating rework, the TAT (tact time) of the failure analysis is improved.
, And the effect of shortening the development and manufacturing period of the semiconductor and reducing the cost can be achieved.
【図1】本発明に係る半導体デバイス等の不良解析、欠
陥修正等を行うための荷電ビーム処理装置およびその方
法の第1の実施の形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a charged beam processing apparatus and method for performing failure analysis, defect correction, and the like of a semiconductor device and the like according to the present invention.
【図2】図1に示す第1の実施の形態を半導体デバイス
に適用した場合について説明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view for describing a case where the first embodiment shown in FIG. 1 is applied to a semiconductor device.
【図3】イオンビームによる加工序盤と加工終盤との各
々における加工中の半導体断面と、加工底面からのモニ
タ画像とを説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a semiconductor cross section during processing in each of an early stage and a late stage of processing by an ion beam, and a monitor image from a processing bottom surface.
【図4】配線の欠陥位置を検出して特定するための実際
の配線欠陥の模式図と、レーザビーム走査による電流信
号変換画像と、CADデータとを説明するための図であ
る。FIG. 4 is a diagram for explaining a schematic diagram of an actual wiring defect for detecting and specifying a wiring defect position, a current signal converted image by laser beam scanning, and CAD data.
【図5】本発明に係る半導体デバイス等の不良解析、欠
陥修正等を行うための荷電ビーム処理装置およびその方
法の第2の実施の形態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of a charged beam processing apparatus and method for performing failure analysis, defect correction, and the like of a semiconductor device and the like according to the present invention.
【図6】図5に示す第2の実施の形態を半導体デバイス
に適用した場合について説明するための断面斜視図およ
び切断加工前と切断終了時とにおけるモニタ画面表示を
示す図である。6 is a cross-sectional perspective view for describing a case where the second embodiment shown in FIG. 5 is applied to a semiconductor device, and a diagram showing a monitor screen display before and after cutting processing.
【図7】本発明に係るメカニカルプローバの一実施例を
示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing one embodiment of a mechanical prober according to the present invention.
【図8】本発明に係るメカニカルプローバの他の一実施
例を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing another embodiment of the mechanical prober according to the present invention.
1…イオンビーム鏡筒、2…イオン源、3…イオンビー
ム、4…イオン光学系、5…試料室、6…ステージ、7
…試料(半導体デバイス)、8…荷電粒子検出器、9…
帯電防止手段、10…レーザ顕微鏡、11…レーザ発振
源、12…レーザビーム、13…撮像手段、14…光学
系、15…制御装置、20…メカニカルプローバ、30
…電子ビーム鏡筒、31…電子源31、32…電子ビー
ム、33…電子光学系、71…配線層、72…素子分離
膜、74…拡散層、80…穴、73…Si等の基板、8
4…加工底穴の画像、85…配線残膜の画像、90…電
極、95…レーザビーム走査による電流信号変換画像、
96…CADデータ、98…制御装置、100…モニ
タ、100a…2次荷電粒子画像、100b…レーザ顕
微鏡像、101、102、103…配線、106…穴、
110…切断加工前の電子ビーム像、120…切断終了
後の電子ビーム像、200…コンピュータ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ion beam column, 2 ... Ion source, 3 ... Ion beam, 4 ... Ion optical system, 5 ... Sample chamber, 6 ... Stage, 7
... sample (semiconductor device), 8 ... charged particle detector, 9 ...
Antistatic means, 10 laser microscope, 11 laser oscillation source, 12 laser beam, 13 imaging means, 14 optical system, 15 control device, 20 mechanical prober, 30
... Electron beam column, 31 ... Electron source 31, 32 ... Electron beam, 33 ... Electronic optical system, 71 ... Wiring layer, 72 ... Element isolation film, 74 ... Diffusion layer, 80 ... Hole, 73 ... Substrate such as Si, 8
4: image of processed bottom hole, 85: image of wiring residual film, 90: electrode, 95: current signal converted image by laser beam scanning,
Reference numeral 96: CAD data, 98: control device, 100: monitor, 100a: secondary charged particle image, 100b: laser microscope image, 101, 102, 103: wiring, 106: hole,
110: electron beam image before cutting, 120: electron beam image after cutting, 200: computer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 淳三 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 水村 通伸 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 西村 規正 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 園部 泰夫 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 小池 英巳 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 Fターム(参考) 2G051 AA51 AB02 BA06 BA08 BA10 BA20 CA04 CB01 CB05 DA07 EA08 FA01 4M106 AA01 AA02 AA10 AA11 AA12 AC12 BA01 BA03 BA05 CA02 CA04 CA05 CA08 CA10 CA16 CA39 CA51 DE02 DE03 DE04 DE20 DE21 DH11 DH24 DH32 DH37 DH60 DJ04 DJ05 DJ07 DJ17 DJ18 DJ19 DJ20 DJ33 DJ38 DJ40 5C033 UU03 UU04 UU10 5C034 AA02 AA03 AA09 AB01 AB04 AB09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Junzo Higashi 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Hitachi, Ltd.Production Technology Laboratory (72) Inventor Toshinobu Mizumura 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Address Co., Ltd.Production Technology Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Norimasa Nishimura 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture 16 in the Hitachi, Ltd. Device Development Center Co., Ltd. (72) Inventor Hidemi Koike 882, Ma, Hitachinaka-shi, Ibaraki F-term in the Measuring Instruments Division, Hitachi, Ltd. 2G051 AA51 AB02 BA06 BA08 BA10 BA20 CA04 CB01 CB05 DA07 EA08 FA01 4M106 AA01 AA02 AA10 AA11 AA12 AC12 BA01 BA03 BA05 CA02 CA04 CA05 CA08 CA10 CA16 CA39 CA51 DE02 DE03 DE04 DE20 DE21 DH11 DH24 DH32 DH37 DH60 DJ04 DJ05 DJ07 DJ17 DJ18 DJ19 DJ20 DJ33 DJ38 DJ40 5C033 UU03 UU04 UU10 5C034 AA02 AA03 AA09 AB01 AB04 AB09
Claims (15)
と、 荷電ビーム源にて発生した荷電ビームを荷電ビーム光学
系により集束して試料の一方の面側から照射し、試料に
対して加工あるいは成膜等の荷電ビーム処理を行う荷電
ビーム処理手段と、 レーザ発振源から発生させたレーザビームをレーザ光学
系を介して前記試料の他方の面側から照射し、前記荷電
ビーム処理を検出する検出手段とを備えることを特徴と
する荷電ビーム処理装置。1. A sample chamber in which a stage on which a sample is mounted is installed, and a charged beam generated by a charged beam source is focused by a charged beam optical system and irradiated from one side of the sample to process the sample. Alternatively, charged beam processing means for performing charged beam processing such as film formation, and irradiating a laser beam generated from a laser oscillation source from the other surface side of the sample via a laser optical system to detect the charged beam processing A charged beam processing apparatus comprising: a detection unit.
基づく前記試料の他方の面側からの反射光あるいは散乱
光からなる光学像を検出する撮像手段を備えることを特
徴とする請求項1に記載の荷電ビーム処理装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein said detecting means includes an imaging means for detecting an optical image composed of reflected light or scattered light from the other surface of said sample based on the irradiation of the laser beam. A charged beam processing apparatus according to item 1.
基づく機械式探針により電気信号を検出するプロービン
グ手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の荷電
ビーム処理装置。3. The charged beam processing apparatus according to claim 1, wherein said detecting means includes probing means for detecting an electric signal by a mechanical probe based on laser beam irradiation.
と、 第1の荷電ビーム源にて発生した第1の荷電ビームを第
1の荷電ビーム光学系により集束して試料の一方の面側
から照射し、試料に対して加工あるいは成膜等の荷電ビ
ーム処理を行う荷電ビーム処理手段と、 第2の荷電ビーム源にて発生した前記第1の荷電ビーム
とは異なる第2の荷電ビームを試料の他方の面側から照
射し、前記荷電ビーム処理を検出する検出手段とを備え
ることを特徴とする荷電ビーム処理装置。4. A sample chamber in which a stage on which a sample is mounted is installed, and a first charged beam generated by a first charged beam source is focused by a first charged beam optical system to be on one side of the sample. And a charged beam processing means for performing charged beam processing such as processing or film formation on a sample, and a second charged beam generated by a second charged beam source and different from the first charged beam. A charged beam processing apparatus, comprising: a detector configured to irradiate the sample from the other surface side and detect the charged beam processing.
射に基づく前記試料の電位分布を検出する電位分布検出
手段を備えることを特徴とする請求項4に記載の荷電ビ
ーム処理装置。5. The charged beam processing apparatus according to claim 4, wherein said detecting means includes potential distribution detecting means for detecting a potential distribution of said sample based on irradiation of a second charged beam.
射に基づく機械式探針により電気信号を検出するプロー
ビング手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の
荷電ビーム処理装置。6. A charged beam processing apparatus according to claim 1, wherein said detecting means includes probing means for detecting an electric signal by a mechanical probe based on irradiation of a second charged beam.
と、 荷電ビーム源にて発生した荷電ビームを試料の一方の面
側から照射し、試料に対して加工あるいは成膜等の荷電
ビーム処理を行う荷電ビーム処理手段と、 前記試料から前記荷電ビーム処理を機械式探針により検
出するプロービング検出手段とを備えることを特徴とす
る荷電ビーム処理装置。7. A sample chamber in which a stage on which a sample is mounted is installed, and a charged beam generated by a charged beam source is irradiated from one surface side of the sample to perform charged beam processing such as processing or film formation on the sample. And a probing detecting means for detecting the charged beam processing from the sample by a mechanical probe.
電ビーム光学系により集束して試料室内に設置された試
料の一方の面側から照射し、試料に対して加工あるいは
成膜等の荷電ビーム処理を行う荷電ビーム処理工程と、 レーザ発振源から発生させたレーザビームをレーザ光学
系を介して前記試料の他方の面側から照射し、このレー
ザビームの照射に基づく前記試料の他方の面側からの反
射光あるいは散乱光からなる光学像を撮像手段で撮像し
て前記荷電ビーム処理を検出する検出工程とを有するこ
とを特徴とする荷電ビーム処理方法。8. A charged beam generated by a charged beam source is focused by a charged beam optical system and irradiated from one side of a sample placed in a sample chamber to charge the sample for processing or film formation. A charged beam processing step of performing beam processing; and irradiating a laser beam generated from a laser oscillation source from the other surface side of the sample via a laser optical system, and the other surface of the sample based on the irradiation of the laser beam. A charged-beam processing method, comprising: picking up an optical image composed of reflected light or scattered light from a side by an imaging means to detect the charged-beam processing.
電ビーム光学系により集束して試料室内に設置された試
料の一方の面側から局所領域に照射し、試料に対して所
望の荷電ビーム処理を行う荷電ビーム処理工程と、 レーザ発振源から発生させたレーザビームをレーザ光学
系を介して前記試料の他方の面側から照射し、このレー
ザビームの照射に基づく前記試料から得られるレーザ誘
起電気信号の変化または電流もしくは電圧変化を機械式
探針により検出して前記荷電ビーム処理を検出する検出
工程とを有することを特徴とする荷電ビーム処理方法。9. A charged beam generated by a charged beam source is focused by a charged beam optical system and irradiated to a local region from one surface side of a sample set in a sample chamber, and a desired charged beam is applied to the sample. A charged beam processing step of performing processing, and irradiating a laser beam generated from a laser oscillation source from the other surface side of the sample via a laser optical system, and laser induced by the sample based on the laser beam irradiation A detection step of detecting a change in an electric signal or a change in current or voltage with a mechanical probe to detect the charged beam processing.
荷電ビームを第1の荷電ビーム光学系により集束して試
料の一方の面側から局所領域に照射し、試料に対して所
望の荷電ビーム処理を行う荷電ビーム処理工程と、 第2の荷電ビーム源にて発生した前記第1の荷電ビーム
とは異なる第2の荷電ビームを試料の他方の面側から照
射し、前記試料からの2次荷電粒子信号を検出して荷電
ビーム処理を検出する検出工程とを有することを特徴と
する荷電ビーム処理方法。10. A first charged beam generated by a first charged beam source is converged by a first charged beam optical system and irradiated to a local region from one surface side of a sample, and the sample is irradiated to a desired area. A charged beam processing step of performing charged beam processing of the above, irradiating from the other surface side of the sample a second charged beam different from the first charged beam generated in the second charged beam source, from the sample Detecting the charged beam processing by detecting the secondary charged particle signal of (1).
荷電ビームを第1の荷電ビーム光学系により集束して試
料の一方の面側から局所領域に照射し、試料に対して所
望の荷電ビーム処理を行う荷電ビーム処理工程と、 機械式探針により前記試料への電圧印加を行い、第2の
荷電ビーム源にて発生した前記第1の荷電ビームとは異
なる第2の荷電ビームを試料の他方の面側から照射し、
前記試料からの2次荷電粒子信号を検出して荷電ビーム
処理を検出する検出工程とを有することを特徴とする荷
電ビーム処理方法。11. A first charged beam generated by a first charged beam source is converged by a first charged beam optical system and irradiated to a local area from one surface side of a sample, and the sample is irradiated with a desired beam. And a second charged beam different from the first charged beam generated by a second charged beam source by applying a voltage to the sample by a mechanical probe. From the other side of the sample,
A detection step of detecting a secondary charged particle signal from the sample to detect charged beam processing.
を荷電ビーム光学系で集束し、試料室内に搭載した試料
の一方の面側から所望の領域に照射して所望の処理を行
う荷電ビーム処理工程と、 前記試料から機械式探針により電気信号変化を検出する
ことで、荷電ビーム処理を検出する検出工程とを有する
ことを特徴とする荷電ビーム処理方法。12. A charged beam process for converging a charged beam generated from a charged beam source by a charged beam optical system and irradiating a desired area from one surface side of a sample mounted in a sample chamber to perform a desired process. A charged beam processing method, comprising: detecting a change in an electric signal from the sample with a mechanical probe to detect charged beam processing.
上面側から修正すべき領域、もしくは不良原因を特定す
るために局所処理を必要とする領域に、集束した荷電ビ
ームを照射して処理を行う荷電ビーム処理工程と、 エネルギビームを前記試料の下面側から照射して、前記
半導体デバイスからの物理信号を検出することにより前
記荷電ビーム処理の状態を検出し、この検出される荷電
ビーム処理の状態を基に荷電ビーム処理の条件補正、ま
たは半導体デバイスの良否を判定する解析工程とを有す
ることを特徴とする半導体の不良解析方法。13. A process in which a focused charge beam is irradiated to a region to be corrected from the upper surface side of a semiconductor device installed in a sample chamber or a region requiring local processing to identify a cause of a defect. A charged beam processing step; irradiating an energy beam from the lower surface side of the sample to detect a physical signal from the semiconductor device to detect a state of the charged beam processing; and a state of the detected charged beam processing. A condition correction of charged beam processing based on the above, or an analysis step of judging pass / fail of the semiconductor device.
ニピュレータとを備えることを特徴とする試料の真空内
評価装置。14. A sample chamber held in a vacuum, a stage installed in the sample chamber, a sample holder for mounting a sample on the stage, and a three-dimensionally positionable manipulator mounted on the sample holder. A device for evaluating a sample in a vacuum, comprising:
つ、複数のプローブ針を任意に抽出し交換できる接触型
探針とを備えることを特徴とする試料の真空内評価装
置。15. A sample chamber held in a vacuum, a stage mounted in the sample chamber for mounting a sample, three-dimensional positioning for evaluating the sample is possible, and a plurality of probe needles are provided. An apparatus for evaluating a sample in a vacuum, comprising: a contact probe that can be arbitrarily extracted and replaced.
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|---|---|---|---|
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