JP2004253182A

JP2004253182A - Defect analyzing apparatus

Info

Publication number: JP2004253182A
Application number: JP2003040146A
Authority: JP
Inventors: Goroku Shimoma; 五六下間; Hidemi Koike; 英巳小池; Satomitsu Imai; 郷充今井; Hiroyuki Muto; 博幸武藤; Hidetaka Nagai; 秀卓永井
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-09-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a defect analyzing apparatus which does not damage anywhere other than a sample surface for being observed by an SEM, allows a wafer completed of an inspection to come back to a fabrication line again and to be used, and can improve yields. <P>SOLUTION: The defect analysis apparatus comprises a focused ion beam apparatus 10 which irradiates an ion beam and processes a sample; a scanning electron microscope 20 which irradiates an electron beam to an area processed by the focused ion beam apparatus 10; and an ion shower apparatus 30 which irradiates an Ar ion shower over a wider area than the electron beam irradiation area of the scanning electron microscope 20 along with the electron beam irradiation of the scanning electron microscope 20, where an accelerating voltage for the Ar ion shower is lower than the accelerating voltage for the ion beam which the focused ion beam apparatus 10 uses when processing the sample. The ion shower irradiation prevents the sample surface from being charged up by the electron beam irradiation of the scanning electron microscope. Secondary electrons generated by the electron beam irradiation of the scanning electron microscope 20 are detected and displayed as an image. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハなどの一部の欠陥を解析する不良解析装置に係り、特に、収束イオンビーム装置（ＦＩＢ）により欠陥の一部を加工した後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により加工部分を観察する場合に好適な不良解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の不良解析装置では、解析対象物の試料が半導体や絶縁物のとき、ＳＥＭによって観察しようとすると、ＳＥＭの電子によって、試料がチャージアップし観察できない現象が生じることがある。このチャージアップ対策としては、試料表面にカーボン（Ｃ）やアルミニューム（Ａｌ），白金（Ｐｔ）などを蒸着する方法が知られている。
【０００３】
また、例えば、特開平２−１５５４６号公報に記載のように、試料の裏面からイオンシャワーを照射してチャージアップした電子を中和する方法が知られている。
【特許文献】
特開平２−１５５４６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カーボンなどを試料の表面に蒸着する方法は、半導体用ウエハに複数のチップが形成され、そのうちの一つのチップの欠陥を調査する場合でも、観察面以外の試料全表面にチャージアップ防止用金属を蒸着しなければならず、調査後汚染によりウエハは破棄する必要があった。したがって、欠陥のあるチップ以外の正常なチップまで廃棄することとなり、歩留まりが低下するという問題があった。
【０００５】
また、特開平２−１５５４６号公報に記載の方法では、イオンシャワーを試料表面に照射した場合、試料が加工され、ダメージを与えるため、歩留まりが低下するという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、ＳＥＭで観察する試料表面以外にはダメージを与えないで、検査の終わったウエハを再びラインに戻して使用でき、歩留まりを向上できる不良解析装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、イオンビームを照射して試料を加工する収束イオンビーム装置と、この収束イオンビーム装置により加工された箇所に電子ビームを照射する走査型電子顕微鏡と、この走査型電子顕微鏡による電子ビーム照射によって発生した二次電子を検出し、画像表示する不良解析装置において、上記走査型電子顕微鏡による電子ビーム照射と同時に、この電子ビーム照射位置よりも広い範囲に、上記収束イオンビーム装置による加工時のイオンビームの加速電圧よりも低い加速電圧にてイオンシャワーを照射するイオンシャワー装置とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、イオンシャワーの照射により、上記走査型電子顕微鏡による電子ビーム照射によって上記試料表面がチャージアップするのを防止して、ＳＥＭで観察する試料表面以外にはダメージを与えないで、検査の終わったウエハを再びラインに戻して使用でき、歩留まりを向上し得るものとなる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記イオンシャワー装置のイオン源として、不活性ガスのイオン源を用いるようにしたものである。
【０００９】
（３）上記（１）において、好ましくは、電子ビーム照射によって発生した二次電子を画像処理する際、上記イオンシャワー装置によるイオンシャワーにより発生した二次電子信号を除去する画像処理装置を備えるようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６を用いて、本発明の一実施形態による不良解析装置の構成及び動作について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による不良解析装置の全体構成図である。図２及び図３は、チャージアップの説明図である。図４は、本発明の一実施形態による不良解析装置を用いたチャージアップ防止の原理説明図である。
【００１１】
本実施形態による不良解析装置は、欠陥部の加工用に用いる収束イオンビーム装置（ＦＩＢ）１０と、ＦＩＢ１０によって加工された箇所を観察するために用いる走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）２０と、ＳＥＭ２０による観察時のチャージアップ防止目的に用いるＡｒイオンシャワー３０とを備えている。
【００１２】
ＦＩＢ１０は、イオン銃１１からイオンビーム１２を照射し、ＦＩＢ電磁レンズ１３とＦＩＢ対物レンズ１５によりビームが絞られ、ＦＩＢ偏向レンズ１４により、試料ホルダー４０に保持された試料４２の面上を走査する。試料４２は、例えば、半導体ウェハであり、その表面には複数の半導体チップが形成されている。複数のチップの内、例えば、１つのチップに欠陥部があることが検出された場合、ＦＩＢ１０からイオンビーム１２をその欠陥部に照射して、欠陥部の断面構成が観察可能なような加工する。なお、欠陥部へのイオンビーム照射により、試料４２の表面からは二次電子が発生するが、発生した二次電子は二次電子検出器５０に導かれ、画像処理装置４２で処理された信号を画像表示モニター４４に表示する。
【００１３】
ＳＥＭ２０は、電子銃２１から電子ビーム２２を照射し、ＳＥＭ電磁レンズ２３とＳＥＭ対物レンズ２５によりビームが絞られ、ＳＥＭ偏向レンズ２４により試料４２の面上を走査する。ここでは、ＦＩＢ１０によって加工された欠陥部の断面形状が分かる部分に電子ビーム２２を照射して、欠陥部を観察し、不良解析を行う。電子ビームの照射により二次電子が発生するが、発生した二次電子は二次電子検出器５０に導かれ、画像処理装置５２で処理された信号を画像表示モニター４４に表示する。
【００１４】
ここで、ＳＥＭ２０の電子ビーム２２を加速電圧１ｋＶで観察する場合は問題ないが、加速電圧を高く（２〜１５ｋＶ）して観察した場合、観察面がチャージアップし電子ビーム照射位置がずれ、欠陥部分が観察できない現象が発生する。特に、ＦＩＢ１０によって欠陥部を加工した場合、加工した部分には加工粉が付着するため、加速電圧１ＫＶ程度で観察すると、加工粉の影響で断面形状がよく観察できない場合がある。このような場合、加速電圧を２〜１５ＫＶと高くすると欠陥部の観察がしやすくなるが、その一方で、上述したように、チャージアップによる問題が生じてくる。
【００１５】
ここで、図２及び図３を用いて、ＳＥＭの電子ビーム照射によるチャージアップ現象について説明する。
【００１６】
図２（Ａ）に示すように、試料ホルダー４０に保持された試料（半導体ウェハ）４２に電子ビーム２２を照射すると、通常、チャージアップしない場合は、図２（Ｂ）に示すように、試料４２の上に形成された細長いパターン４２Ａや円形のパターン４２Ｂが画像表示モニタ４４によって観察される。しかしながら、加速電圧を高く（２〜１５ｋＶ）して観察した場合、試料４２の表面に電子ｅ−がチャージアップすることにより、図２（Ｃ）に示すように、チャージアップした領域４２Ｃでは、パターンが観察されず、観察されるパターン４２Ａ’，４２Ｂ’は、チャージアップ領域４２Ｃ以外となり、不完全な像が観察されることになる。
【００１７】
また、図３（Ａ）に示すように、電子ｅ−によるチャージアップが発生すると、電子ビーム２２’の照射位置が移動する。その結果、図３（Ｂ）に示すように、図２（Ｃ）に示した状態に比べて、電子ビームの照射位置が移動した分、観察される位置が移動する。
【００１８】
以上のチャージアップによる現象を回避するため、本実施形態では、図１に示すように、ＳＥＭ２０による観察時のチャージアップ防止目的に用いるＡｒイオンシャワー３０を備えている。
【００１９】
Ａｒイオンシャワー３０は、Ａｒイオン銃３１からＡｒイオンビーム３２を照射し、Ａｒ用電磁レンズ３３とＡｒ用対物レンズ３４により、適度に調整され試料４２に照射する構造になっている。
【００２０】
ここで、図４（Ａ）に示すように、電子ビーム２２の照射部の試料（半導体ウエハ）４２の表面にＡｒイオンビーム３２を照射し、電子ｅ−とプラスイオン（＋）との電気的中和を図り、試料（半導体ウエハ）４２のチャージアップの防止を図るようにしている。
【００２１】
ここで、イオンシャワーとしては、Ａｒ（アルゴン）の他に、Ｎ_２（窒素）等の不活性ガスのイオンシャワーを用いている。不活性ガス以外のイオンシャワーを用いると、そのイオンシャワーの原子が試料４２の表面に付着するため、汚染されるチップが増加し、歩留まりが低下するからである。
【００２２】
また、Ａｒイオンシャワーの加速電圧は、１００〜５００Ｖ程度の低加速電圧としている。この加速電圧は、ＦＩＢ加工時の加速電圧（３０〜４０ＫＶ）よりも低い加速電圧としている。加速電圧を高くするとイオンビームによって試料の表面がエッチングされるため、試料にダメージが与えられるので、これを避けるため、ＦＩＢ加工時の加速電圧（３０〜４０ＫＶ）よりも低い加速電圧としている。
【００２３】
なお、ＦＩＢ加工を行った後、その端面を平面に加工するフラットミリングでは、Ａｒイオンの加速電圧を２〜３ＫＶとしており、Ａｒイオンシャワー３０の加速電圧は、２〜３ＫＶ程度とすることも可能である。
【００２４】
次に、図５及び図６を用いて、本実施形態による不良解析装置の動作について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による不良解析装置の動作時の模式図である。図６は、本発明の一実施形態による不良解析装置によって検出される二次電子信号の説明図である。
【００２５】
図５に示すように、電子ビーム２２は、試料４２の表面のＳＥＭ画像観察位置Ｓ１内を、偏向レンズ２４によって走査される。電子ビーム２２の走査に伴って、試料４２の表面から発生した二次電子は、二次電子検出器５０によって検出される。
【００２６】
一方、Ａｒイオンシャワー３２は、Ａｒイオンビーム照射範囲Ｉ１のように、ＳＥＭ画像観察位置Ｓ１より大きな範囲に照射される。Ａｒイオンビームの照射によっても試料４２の表面から発生した二次電子は、二次電子検出器５０によって検出される。
【００２７】
二次電子検出器５０によって検出された二次電子の強度は、例えば、図６（Ａ）に示すようになる。図６において、横軸は、走査範囲Ｌを示し、図５に示したＳＥＭ画像観察位置Ｓ１の巾に相当する。縦軸は、二次電子強度を示している。図６（Ａ）に示すように、検出される二次電子強度は、Ａｒイオンビーム３２により発生した僅かなイオンビームによる二次電子Ｉｘと、電子ビーム２２により発生した電子ビームによる二次電子Ｓｘとなる。イオンビームによる二次電子Ｉｘは、イオンビームが広い範囲を低い加速電圧で照射されるため、強度も少なく、また、全体の巾に渡ってほぼ一定の強度となる。一方、電子ビームによる二次電子Ｓｘは、試料の表面のパターンに応じて変動し、例えば、図２（Ｂ）の線状のパターンの場合、図６（Ａ）に示すような正弦波状の強度となる。イオンビームによる二次電子Ｉｘがバックグラウンドのように存在するため、電子ビームによる二次電子ＳｘのＳＮ比が相対的に低下することになる。
【００２８】
そこで、本実施形態では、最初に、Ａｒイオンビーム３２のみを試料の表面に照射し、そのとき発生する二次電子を二次電子検出器５０により検出し、検出された二次電子強度Ｉｘを画像処理装置５２に記憶する。次に、Ａｒイオンビーム３２と電子ビーム２２を同時に、図５に示すように照射することにより、そのとき発生する二次電子を二次電子検出器５０により検出し、検出された二次電子強度Ｓｘ＋Ｉｘを画像処理装置５２に記憶する。そして、画像処理装置５２は、最初に記憶されたイオンビームによる二次電子強度Ｉｘを、Ａｒイオンビーム３２と電子ビーム２２を同時に照射した場合において検出される二次電子強度Ｓｘ＋Ｉｘから差し引いた上で、画像表示モニター５４に表示することにより、結果として、電子ビームに対する二次電子信号だけをＳＥＭ画像として表示でき、ＳＮ比を向上することができる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態によれば、半導体用ウエハなどの不良解析において、チャージアップを防ぐために行う導電性をとるための蒸着作業が不要になるばかりでなく、高精度の不良解析ができ、欠陥解析終了後にウエハを再利用するためラインに戻すことが可能となる。したがって、正常なチップはそのまま使用できるため、歩留まりを向上できる。また導電性をとるための蒸着作業のため、一旦試料を装置外に取り出す手間が省け、不良解析時間を短縮できる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、ＳＥＭで観察する試料表面以外にはダメージを与えないで、検査の終わったウエハを再びラインに戻して使用でき、歩留まりを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による不良解析装置の全体構成図である。
【図２】チャージアップの説明図である。
【図３】チャージアップの説明図である。
【図４】本発明の一実施形態による不良解析装置を用いたチャージアップ防止の原理説明図である。
【図５】本発明の一実施形態による不良解析装置の動作時の模式図である。
【図６】本発明の一実施形態による不良解析装置によって検出される二次電子信号の説明図である。
【符号の説明】
１０…ＦＩＢ
１１…イオン銃
１２…イオンビーム
１３…ＦＩＢ電磁レンズ
１４…ＦＩＢ偏向レンズ
１５…ＦＩＢ対物レンズ
２０…ＳＥＭ
２１…電子銃
２２…電子ビーム
２３…ＳＥＭ電磁レンズ
２４…ＳＥＭ偏向レンズ
２５…ＳＥＭ対物レンズ
３０…Ａｒイオンシャワー
３１…Ａｒイオン銃
３２…Ａｒイオンビーム
３３…Ａｒ用電磁レンズ
３４…Ａｒ用対物レンズ
４０…試料ホルダー
４２…試料
５０…二次電子検出器
５２…画像処理装置
５４…画像表示モニター[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a failure analysis apparatus for analyzing a part of a defect such as a semiconductor wafer, and more particularly, to processing a part of the defect by a focused ion beam apparatus (FIB) and then processing the part by a scanning electron microscope (SEM). The present invention relates to a failure analysis device suitable for observing a failure.
[0002]
[Prior art]
In a conventional failure analysis device, when a sample to be analyzed is a semiconductor or an insulator, when the SEM is used to observe the sample, the SEM electrons may charge up the sample and cause a phenomenon that cannot be observed. As a measure against the charge-up, a method of depositing carbon (C), aluminum (Al), platinum (Pt), or the like on a sample surface is known.
[0003]
Also, for example, as described in JP-A-2-15546, a method of irradiating an ion shower from the back surface of a sample to neutralize charged electrons is known.
[Patent Document]
JP-A-2-15546
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of depositing carbon or the like on the surface of a sample is a method for preventing charge-up on the entire surface of the sample other than the observation surface, even when multiple chips are formed on a semiconductor wafer and defects of one of the chips are investigated. Metal had to be deposited and the wafers had to be discarded after investigation due to contamination. Therefore, normal chips other than defective chips are discarded, and the yield is reduced.
[0005]
Further, in the method described in JP-A-2-15546, when the ion shower is applied to the surface of the sample, the sample is processed and damaged, so that the yield is reduced.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a failure analysis apparatus that can return a wafer after inspection to a line again without damaging the surface other than the sample surface observed by the SEM and can improve the yield.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a focused ion beam device for processing a sample by irradiating an ion beam, and a scanning electron beam for irradiating a portion processed by the focused ion beam device with an electron beam. In a microscope and a defect analysis device that detects secondary electrons generated by electron beam irradiation by the scanning electron microscope and displays an image, simultaneously with the electron beam irradiation by the scanning electron microscope, the electron beam irradiation position is wider than the electron beam irradiation position. An ion shower device for irradiating an ion shower with an acceleration voltage lower than the acceleration voltage of the ion beam at the time of processing by the focused ion beam device is provided in the range.
With this configuration, the irradiation of the ion shower prevents the sample surface from being charged up by the electron beam irradiation with the scanning electron microscope, and does not damage the surface other than the sample surface to be observed by the SEM. The finished wafer can be returned to the line and used again, and the yield can be improved.
[0008]
(2) In the above (1), preferably, an ion source of an inert gas is used as an ion source of the ion shower device.
[0009]
(3) In the above (1), preferably, an image processing device for removing a secondary electron signal generated by an ion shower by the ion shower device when performing image processing of secondary electrons generated by electron beam irradiation is provided. It was made.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the configuration and operation of the failure analysis device according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a failure analysis device according to an embodiment of the present invention. 2 and 3 are explanatory diagrams of charge-up. FIG. 4 is a view for explaining the principle of charge-up prevention using the failure analyzer according to one embodiment of the present invention.
[0011]
The failure analyzer according to the present embodiment includes a focused ion beam device (FIB) 10 used for processing a defective portion, a scanning electron microscope (SEM) 20 used for observing a portion processed by the FIB 10, and an SEM 20. An Ar ion shower 30 used for the purpose of preventing charge-up during observation is provided.
[0012]
The FIB 10 irradiates the ion beam 12 from the ion gun 11, the beam is narrowed by the FIB electromagnetic lens 13 and the FIB objective lens 15, and scans the surface of the sample 42 held by the sample holder 40 by the FIB deflection lens 14. . The sample 42 is, for example, a semiconductor wafer, and a plurality of semiconductor chips are formed on the surface thereof. When it is detected, for example, that one of the chips has a defective portion, the FIB 10 irradiates the defective portion with the ion beam 12 so that the cross-sectional configuration of the defective portion can be observed. . It should be noted that secondary electrons are generated from the surface of the sample 42 by irradiating the defect portion with the ion beam, and the generated secondary electrons are guided to the secondary electron detector 50, and a signal processed by the image processing device 42. Is displayed on the image display monitor 44.
[0013]
The SEM 20 irradiates an electron beam 22 from an electron gun 21, the beam is narrowed down by an SEM electromagnetic lens 23 and an SEM objective lens 25, and scans the surface of a sample 42 by an SEM deflection lens 24. Here, the electron beam 22 is applied to a portion where the cross-sectional shape of the defect processed by the FIB 10 is known, the defect is observed, and failure analysis is performed. Secondary electrons are generated by the irradiation of the electron beam. The generated secondary electrons are guided to the secondary electron detector 50, and a signal processed by the image processing device 52 is displayed on the image display monitor 44.
[0014]
Here, when the electron beam 22 of the SEM 20 is observed at an acceleration voltage of 1 kV, there is no problem. However, when the electron beam 22 is observed at a high acceleration voltage (2 to 15 kV), the observation surface is charged up and the irradiation position of the electron beam is deviated. A phenomenon occurs in which the part cannot be observed. In particular, when a defective portion is processed by the FIB 10, the processing powder adheres to the processed portion, so that when observed at an acceleration voltage of about 1 KV, the cross-sectional shape may not be well observed due to the influence of the processing powder. In such a case, if the acceleration voltage is increased to 2 to 15 KV, it becomes easier to observe a defective portion, but on the other hand, as described above, a problem due to charge-up occurs.
[0015]
Here, the charge-up phenomenon due to the electron beam irradiation of the SEM will be described with reference to FIGS.
[0016]
As shown in FIG. 2A, when a sample (semiconductor wafer) 42 held in a sample holder 40 is irradiated with an electron beam 22, normally, when charge-up does not occur, as shown in FIG. The elongated pattern 42A and the circular pattern 42B formed on the pattern 42 are observed by the image display monitor 44. However, when the acceleration voltage is increased (2 to 15 kV) and observed, electrons e- are charged up on the surface of the sample 42, and as shown in FIG. Are not observed, and the observed patterns 42A ′ and 42B ′ are other than the charge-up region 42C, and an incomplete image is observed.
[0017]
Further, as shown in FIG. 3A, when charge-up due to electrons e- occurs, the irradiation position of the electron beam 22 'moves. As a result, as shown in FIG. 3B, the position to be observed moves by an amount corresponding to the movement of the irradiation position of the electron beam as compared with the state shown in FIG. 2C.
[0018]
In order to avoid the above-described phenomenon due to charge-up, the present embodiment includes an Ar ion shower 30 used for the purpose of preventing charge-up during observation by the SEM 20, as shown in FIG.
[0019]
The Ar ion shower 30 has a structure in which an Ar ion beam 32 is irradiated from an Ar ion gun 31, and is appropriately adjusted by an Ar electromagnetic lens 33 and an Ar objective lens 34 to irradiate a sample 42.
[0020]
Here, as shown in FIG. 4A, the surface of the sample (semiconductor wafer) 42 at the irradiation part of the electron beam 22 is irradiated with the Ar ion beam 32 to electrically connect the electron e− and the positive ion (+). Neutralization is performed to prevent charge-up of the sample (semiconductor wafer) 42.
[0021]
Here, as the ion shower, in addition to Ar (argon), an ion shower of an inert gas such as N ₂ (nitrogen) is used. If an ion shower other than the inert gas is used, the atoms of the ion shower adhere to the surface of the sample 42, so that the number of contaminated chips increases and the yield decreases.
[0022]
The acceleration voltage of the Ar ion shower is set to a low acceleration voltage of about 100 to 500 V. This accelerating voltage is lower than the accelerating voltage (30 to 40 KV) at the time of FIB processing. If the acceleration voltage is increased, the surface of the sample is etched by the ion beam, and the sample is damaged. To avoid this, the acceleration voltage is set lower than the acceleration voltage (30 to 40 KV) during FIB processing.
[0023]
In the flat milling in which the end face is processed into a flat surface after performing the FIB processing, the acceleration voltage of Ar ions is set to 2 to 3 KV, and the acceleration voltage of the Ar ion shower 30 can be set to about 2 to 3 KV. It is.
[0024]
Next, the operation of the failure analysis device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the operation of the failure analysis device according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is an explanatory diagram of a secondary electron signal detected by the failure analysis device according to one embodiment of the present invention.
[0025]
As shown in FIG. 5, the electron beam 22 is scanned by the deflection lens 24 in the SEM image observation position S1 on the surface of the sample 42. Secondary electrons generated from the surface of the sample 42 with the scanning of the electron beam 22 are detected by the secondary electron detector 50.
[0026]
On the other hand, the Ar ion shower 32 is irradiated to a range larger than the SEM image observation position S1, such as the Ar ion beam irradiation range I1. Secondary electrons generated from the surface of the sample 42 even by irradiation with the Ar ion beam are detected by the secondary electron detector 50.
[0027]
The intensity of the secondary electrons detected by the secondary electron detector 50 is, for example, as shown in FIG. 6, the horizontal axis indicates the scanning range L and corresponds to the width of the SEM image observation position S1 shown in FIG. The vertical axis indicates the secondary electron intensity. As shown in FIG. 6A, the detected secondary electron intensity is determined by the secondary electrons Ix generated by the slight ion beam generated by the Ar ion beam 32 and the secondary electrons Sx generated by the electron beam generated by the electron beam 22. It becomes. The secondary electrons Ix by the ion beam have a low intensity because the ion beam is irradiated over a wide range with a low acceleration voltage, and have a substantially constant intensity over the entire width. On the other hand, the secondary electrons Sx due to the electron beam fluctuate according to the pattern on the surface of the sample. For example, in the case of the linear pattern shown in FIG. 2B, the sinusoidal intensity shown in FIG. It becomes. Since the secondary electrons Ix due to the ion beam exist as a background, the SN ratio of the secondary electrons Sx due to the electron beam is relatively reduced.
[0028]
Therefore, in the present embodiment, first, only the Ar ion beam 32 is irradiated on the surface of the sample, the secondary electrons generated at that time are detected by the secondary electron detector 50, and the detected secondary electron intensity Ix is calculated. It is stored in the image processing device 52. Next, by irradiating the Ar ion beam 32 and the electron beam 22 simultaneously as shown in FIG. 5, the secondary electrons generated at that time are detected by the secondary electron detector 50, and the detected secondary electron intensity is detected. Sx + Ix is stored in the image processing device 52. Then, the image processing device 52 subtracts the secondary electron intensity Ix based on the ion beam stored first from the secondary electron intensity Sx + Ix detected when the Ar ion beam 32 and the electron beam 22 are simultaneously irradiated. By displaying the image on the image display monitor 54, as a result, only the secondary electron signal for the electron beam can be displayed as a SEM image, and the SN ratio can be improved.
[0029]
As described above, according to the present embodiment, in the failure analysis of a semiconductor wafer or the like, not only the vapor deposition work for obtaining conductivity to prevent charge-up is unnecessary, but also a highly accurate failure analysis is performed. After the defect analysis, the wafer can be returned to the line for reuse. Therefore, since a normal chip can be used as it is, the yield can be improved. In addition, since a vapor deposition operation for obtaining conductivity is performed, it is not necessary to temporarily remove the sample from the apparatus, and the failure analysis time can be reduced.
[0030]
【The invention's effect】
According to the present invention, the wafer after the inspection can be returned to the line and used without damaging the surface other than the sample surface observed by the SEM, and the yield can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a failure analysis device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of charge-up.
FIG. 3 is an explanatory diagram of charge-up.
FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of charge-up prevention using a failure analysis device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the operation of the failure analysis device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a secondary electron signal detected by the failure analysis device according to one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... FIB
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Ion gun 12 ... Ion beam 13 ... FIB electromagnetic lens 14 ... FIB deflection lens 15 ... FIB objective lens 20 ... SEM
21 ... Electron gun 22 ... Electron beam 23 ... SEM electromagnetic lens 24 ... SEM deflection lens 25 ... SEM objective lens 30 ... Ar ion shower 31 ... Ar ion gun 32 ... Ar ion beam 33 ... Ar electromagnetic lens 34 ... Ar objective lens 40 sample holder 42 sample 50 secondary electron detector 52 image processing device 54 image display monitor

Claims

イオンビームを照射して試料を加工する収束イオンビーム装置と、この収束イオンビーム装置により加工された箇所に電子ビームを照射する走査型電子顕微鏡と、この走査型電子顕微鏡による電子ビーム照射によって発生した二次電子を検出し、画像表示する不良解析装置において、
上記走査型電子顕微鏡による電子ビーム照射と同時に、この電子ビーム照射位置よりも広い範囲に、上記収束イオンビーム装置による加工時のイオンビームの加速電圧よりも低い加速電圧にてイオンシャワーを照射するイオンシャワー装置とを備え、
このイオンシャワーの照射により、上記走査型電子顕微鏡による電子ビーム照射によって上記試料表面がチャージアップするのを防止することを特徴とする不良解析装置。A focused ion beam device that irradiates an ion beam to process a sample, a scanning electron microscope that irradiates a portion processed by the focused ion beam device with an electron beam, and an electron beam irradiated by the scanning electron microscope. In a failure analyzer that detects secondary electrons and displays an image,
Simultaneously with the electron beam irradiation by the scanning electron microscope, ions that are irradiated with an ion shower at an acceleration voltage lower than the acceleration voltage of the ion beam at the time of processing by the convergent ion beam device over a range wider than the electron beam irradiation position. Equipped with a shower device,
A defect analysis apparatus characterized in that the irradiation of the ion shower prevents the sample surface from being charged up by electron beam irradiation by the scanning electron microscope.

請求項１記載の不良解析装置において、
上記イオンシャワー装置のイオン源として、不活性ガスのイオン源を用いることを特徴とする不良解析装置。The defect analysis device according to claim 1,
A failure analysis device characterized in that an inert gas ion source is used as the ion source of the ion shower device.

請求項１記載の不良解析装置において
電子ビーム照射によって発生した二次電子を画像処理する際、上記イオンシャワー装置によるイオンシャワーにより発生した二次電子信号を除去する画像処理装置を備えたことを特徴とする不良解析装置。2. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising an image processing device for removing a secondary electron signal generated by an ion shower by said ion shower device when performing image processing on secondary electrons generated by electron beam irradiation. Failure analysis device.