JPWO2022219695A5

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Publication number: JPWO2022219695A5
Application number: JP2023514206A
Authority: JP
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2024-01-22

Description

一実施の形態における薄片試料作製装置は、イオンビームを照射可能なイオン源と、その表面に第１導電体および第２導電体が形成された試料を設置可能な第２ステージと、前記イオン源および前記第２ステージの各々の動作を制御する第２コントローラと、前記試料が前記第２ステージ上に設置された際に実行される作製手段と、を備える。ここで、前記作製手段は、（ａ）前記第１導電体および前記第２導電体が撮像されたＳＥＭ像、または、前記試料の設計データであり、且つ、前記第１導電体および前記第２導電体が示されたＣＡＤ像と、前記第１導電体と前記第２導電体との間に存在する不良箇所が明部および暗部として示されたＤＩ－ＥＢＡＣ像と、を重ね合わせた合成像であって、前記不良箇所の方向が示されている前記合成像を用意するステップ、（ｂ）前記ステップ（ａ）の後、前記合成像に示されている前記不良箇所の方向を参照して、前記試料の切断方向を決定するステップ、（ｃ）前記ステップ（ｂ）の後、前記切断方向に基づいて、前記イオンビームを前記試料に対して照射し、前記試料の一部を加工することで、前記不良箇所の断面が含まれた薄片試料を作製するステップ、を有する。

特許文献２では、ＥＢＡＣ像とＳＥＭ像とを重ね合わせた合成像によって、不良箇所の位置をある程度の精度で特定することが可能であるが、例えば、ショート不良における短絡の方向を特定することが出来ない。それ故、集束イオンビーム（ＦＩＢ：Focused Ion Beam）装置またはＦＩＢ－ＳＥＭ装置のような薄片試料作製装置を用いて、不良箇所の切断および薄膜化を行い、不良箇所の断面観察を行う工程において、不良箇所が不適切な方向に切断されてしまい、不良箇所の情報が失われる場合がある。

上述のようなヒストグラムによる抽出を行った場合、同様の理由によって、ｐｎ接合に起因する輝点および暗点も抽出されてしまい、これらが不良箇所であると誤認されてしまう場合がある。一方で、輝点および暗点は、不良箇所１２を除いた箇所に含まれている。そこで、ヒストグラムから不良箇所１２として暗部４６および明部４７を抽出することで、輝点および暗点を除いた画像データを生成できる。従って、不良箇所の誤認を抑制できる。

Claims

電子ビームを照射可能な電子源と、
前記電子ビームの集束および走査が可能な電子光学系と、
その表面に第１導電体および第２導電体が形成された試料を設置可能な第１ステージと、
前記電子ビームが前記試料に照射された際に、前記試料から発生する二次電子を検出するための検出器と、
第１探針と、
第２探針と、
前記電子源、前記電子光学系、前記第１ステージ、前記検出器、前記第１探針および前記第２探針の各々の動作を制御する第１コントローラと、
前記試料が前記第１ステージ上に設置された際に実行される検査手段と、
を備え、
前記検査手段は、
（ａ）前記第１探針を前記第１導電体に接触させ、且つ、前記第２探針を前記第２導電体に接触させた状態で、前記電子ビームを前記試料の表面上で走査するステップ、
（ｂ）前記ステップ（ａ）における前記電子ビームの走査と同期させながら、前記第１探針と前記第２探針との間の電位差の変化の微分値を計測するステップ、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）で計測された前記電位差の変化の微分値に基づいて、前記第１導電体と前記第２導電体との間に存在する不良箇所が明部および暗部として示されたＤＩ－ＥＢＡＣ像を取得するステップ、
（ｄ）前記ステップ（ｃ）で取得された前記ＤＩ－ＥＢＡＣ像から、前記不良箇所の方向を特定するステップ、
を有する、試料検査装置。
請求項１に記載の試料検査装置において、
前記ステップ（ｃ）は、
（ｃ１）前記ステップ（ｂ）で計測された前記電位差の変化の微分値のヒストグラムを生成するステップ、
（ｃ２）前記ヒストグラムのうち前記電位差の変化の微分値が最も小さい箇所をベースラインとし、前記ベースラインに対して前記電位差の変化の微分値が十分に大きい箇所を、前記不良箇所として特定するステップ、
（ｃ３）前記ステップ（ｃ２）で特定された前記不良箇所が前記明部および前記暗部として示された前記ＤＩ－ＥＢＡＣ像を取得するステップ、
を有する、試料検査装置。
請求項１に記載の試料検査装置において、
前記ステップ（ｄ）では、前記明部と前記暗部との境界に対して垂直な方向が、前記不良箇所の方向として特定される、試料検査装置。
請求項１に記載の試料検査装置において、
前記第１探針および前記第２探針は、差動増幅器を介して前記第１コントローラに電気的に接続され、
前記第１探針と前記第２探針との間には、前記第１探針に電気的に接続された第１可変抵抗素子と、前記第１可変抵抗素子に電気的に接続された第１定電圧電源と、前記第１定電圧電源に電気的に接続された第２定電圧電源と、前記第２定電圧電源および前記第２探針に電気的に接続された第２可変抵抗素子とが設けられ、
前記第１可変抵抗素子と前記差動増幅器との間には、第１コンデンサが設けられ、
前記第２可変抵抗素子と前記差動増幅器との間には、第２コンデンサが設けられ、
前記ステップ（ａ）では、前記不良箇所には、前記第１定電圧電源および前記第２定電圧電源から常に電圧が印加されている、試料検査装置。
請求項１に記載の試料検査装置において、
前記検査手段は、
（ｅ）前記ステップ（ａ）における前記電子ビームの走査と同期させながら、前記検出器で前記試料から発生する二次電子を検出することで、前記第１導電体および前記第２導電体が撮像されたＳＥＭ像を取得するステップ、
（ｆ）前記ＳＥＭ像と、前記ＤＩ－ＥＢＡＣ像とを重ね合わせた第１合成像を取得することで、前記不良箇所の位置を特定するステップ、
を更に有する、試料検査装置。
請求項５に記載の試料検査装置と、薄片試料作製装置とを含む検査システムであって、
前記薄片試料作製装置は、
イオンビームを照射可能なイオン源と、
前記試料を設置可能な第２ステージと、
前記イオン源および前記第２ステージの各々の動作を制御し、且つ、前記第１コントローラに電気的に接続された第２コントローラと、
前記試料が前記第２ステージ上に設置された際に実行される作製手段と、
を更に備え、
前記作製手段は、
（ｇ）前記ステップ（ｆ）で取得された前記第１合成像と、前記ステップ（ｄ）で特定された前記不良箇所の方向の情報とを、前記第１コントローラから前記第２コントローラへ取り込むステップ、
（ｈ）前記ステップ（ｇ）の後、前記第１合成像に前記不良箇所の方向を示すステップ、
（ｉ）前記ステップ（ｈ）の後、前記不良箇所の方向を参照して、前記試料の切断方向を決定するステップ、
（ｊ）前記ステップ（ｉ）の後、前記切断方向に基づいて、前記イオンビームを前記試料に対して照射し、前記試料の一部を加工することで、前記不良箇所の断面が含まれた薄片試料を作製するステップ、
を有する、検査システム。
請求項１に記載の試料検査装置において、
前記検査手段は、
（ｅ）前記試料の設計データであり、且つ、前記第１導電体および前記第２導電体が示されたＣＡＤ像を、前記第１コントローラに取り込むステップ、
（ｆ）前記ＣＡＤ像と、前記ＤＩ－ＥＢＡＣ像とを重ね合わせた第２合成像を取得することで、前記不良箇所の位置を特定するステップ、
を更に有する、試料検査装置。
請求項７に記載の試料検査装置と、薄片試料作製装置とを含む検査システムであって、
前記薄片試料作製装置は、
イオンビームを照射可能なイオン源と、
前記試料を設置可能な第２ステージと、
前記イオン源および前記第２ステージの各々の動作を制御し、且つ、前記第１コントローラに電気的に接続された第２コントローラと、
前記試料が前記第２ステージ上に設置された際に実行される作製手段と、
を更に備え、
前記作製手段は、
（ｇ）前記ステップ（ｆ）で取得された前記第２合成像と、前記ステップ（ｄ）で特定された前記不良箇所の方向の情報とを、前記第１コントローラから前記第２コントローラへ取り込むステップ、
（ｈ）前記ステップ（ｇ）の後、前記第２合成像に前記不良箇所の方向を示すステップ、
（ｉ）前記ステップ（ｈ）の後、前記不良箇所の方向を参照して、前記試料の切断方向を決定するステップ、
（ｊ）前記ステップ（ｉ）の後、前記切断方向に基づいて、前記イオンビームを前記試料に対して照射し、前記試料の一部を加工することで、前記不良箇所の断面が含まれた薄片試料を作製するステップ、
を有する、検査システム。
イオンビームを照射可能なイオン源と、
その表面に第１導電体および第２導電体が形成された試料を設置可能な第２ステージと、
前記イオン源および前記第２ステージの各々の動作を制御する第２コントローラと、
前記試料が前記第２ステージ上に設置された際に実行される作製手段と、
を備え、
前記作製手段は、
（ａ）前記第１導電体および前記第２導電体が撮像されたＳＥＭ像、または、前記試料の設計データであり、且つ、前記第１導電体および前記第２導電体が示されたＣＡＤ像と、前記第１導電体と前記第２導電体との間に存在する不良箇所が明部および暗部として示されたＤＩ－ＥＢＡＣ像と、を重ね合わせた合成像であって、前記不良箇所の方向が示されている前記合成像を用意するステップ、
（ｂ）前記ステップ（ａ）の後、前記合成像に示されている前記不良箇所の方向を参照して、前記試料の切断方向を決定するステップ、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）の後、前記切断方向に基づいて、前記イオンビームを前記試料に対して照射し、前記試料の一部を加工することで、前記不良箇所の断面が含まれた薄片試料を作製するステップ、
を有する、薄片試料作製装置。
請求項９に記載の薄片試料作製装置において、
前記合成像は、試料検査装置によって取得された画像データであり、
前記試料検査装置は、
電子ビームを照射可能な電子源と、
前記電子ビームの集束および走査が可能な電子光学系と、
前記試料を設置可能な第１ステージと、
前記電子ビームが前記試料に照射された際に、前記試料から発生する二次電子を検出するための検出器と、
第１探針と、
第２探針と、
前記電子源、前記電子光学系、前記第１ステージ、前記検出器、前記第１探針および前記第２探針の各々の動作を制御する第１コントローラと、
を備えている、薄片試料作製装置。
試料検査装置および薄片試料作製装置を用いて行われる試料の検査方法であって、
前記試料検査装置は、
電子ビームを照射可能な電子源と、
前記電子ビームの集束および走査が可能な電子光学系と、
その表面に第１導電体および第２導電体が形成された試料を設置可能な第１ステージと、
前記電子ビームが前記試料に照射された際に、前記試料から発生する二次電子を検出するための検出器と、
第１探針と、
第２探針と、
前記電子源、前記電子光学系、前記第１ステージ、前記検出器、前記第１探針および前記第２探針の各々の動作を制御する第１コントローラと、
を備え、
前記薄片試料作製装置は、
イオンビームを照射可能なイオン源と、
前記試料を設置可能な第２ステージと、
前記イオン源および前記第２ステージの各々の動作を制御し、且つ、前記第１コントローラに電気的に接続された第２コントローラと、
を備え、
（ａ）前記試料を前記第１ステージ上に設置するステップ、
（ｂ）前記ステップ（ａ）の後、前記第１探針を前記第１導電体に接触させ、且つ、前記第２探針を前記第２導電体に接触させた状態で、前記電子ビームを前記試料の表面上で走査するステップ、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）における前記電子ビームの走査と同期させながら、前記第１探針と前記第２探針との間の電位差の変化の微分値を計測するステップ、
（ｄ）前記ステップ（ｃ）で計測された前記電位差の変化の微分値に基づいて、前記第１導電体と前記第２導電体との間に存在する不良箇所が明部および暗部として示されたＤＩ－ＥＢＡＣ像を取得するステップ、
（ｆ）前記ステップ（ｄ）で取得された前記ＤＩ－ＥＢＡＣ像から、前記不良箇所の方向を特定するステップ、
（ｇ）前記ステップ（ａ）における前記電子ビームの走査と同期させながら、前記検出器で前記試料から発生する二次電子を検出することで、前記第１導電体および前記第２導電体が撮像されたＳＥＭ像を取得するステップであるか、前記試料の設計データであり、且つ、前記第１導電体および前記第２導電体が示されたＣＡＤ像を、前記第１コントローラに取り込むステップ、
（ｈ）前記ステップ（ｆ）および前記ステップ（ｇ）の後、前記ＳＥＭ像または前記ＣＡＤ像と、前記ＤＩ－ＥＢＡＣ像とを重ね合わせた合成像を取得することで、前記不良箇所の位置を特定するステップ、
（ｉ）前記ステップ（ｈ）の後、前記試料を前記試料検査装置から薄片試料作製装置へ搬送し、前記試料を前記第２ステージ上に設置するステップ、
（ｊ）前記ステップ（ｈ）で取得された前記合成像と、前記ステップ（ｆ）で特定された前記不良箇所の方向の情報とを、前記第１コントローラから前記第２コントローラへ取り込むステップ、
（ｋ）前記ステップ（ｊ）の後、前記合成像に前記不良箇所の方向を示すステップ、
（ｌ）前記ステップ（ｋ）の後、前記不良箇所の方向を参照して、前記試料の切断方向を決定するステップ、
（ｍ）前記ステップ（ｌ）の後、前記切断方向に基づいて、前記イオンビームを前記試料に対して照射し、前記試料の一部を加工することで、前記不良箇所の断面が含まれた薄片試料を作製するステップ、
を有する、試料の検査方法。
請求項１１に記載の試料の検査方法において、
前記ステップ（ｄ）は、
（ｄ１）前記ステップ（ｃ）で計測された前記電位差の変化の微分値のヒストグラムを生成するステップ、
（ｄ２）前記ヒストグラムのうち前記電位差の変化の微分値が最も小さい箇所をベースラインとし、前記ベースラインに対して前記電位差の変化の微分値が十分に大きい箇所を、前記不良箇所として特定するステップ、
（ｄ３）前記ステップ（ｄ２）で特定された前記不良箇所が前記明部および前記暗部として示された前記ＤＩ－ＥＢＡＣ像を取得するステップ、
を有する、試料の検査方法。
請求項１１に記載の試料の検査方法において、
前記ステップ（ｆ）では、前記明部と前記暗部との境界に対して垂直な方向が、前記不良箇所の方向として特定される、試料の検査方法。
請求項１１に記載の試料の検査方法において、
前記第１探針および前記第２探針は、差動増幅器を介して前記第１コントローラに電気的に接続され、
前記第１探針と前記第２探針との間には、前記第１探針に電気的に接続された第１可変抵抗素子と、前記第１可変抵抗素子に電気的に接続された第１定電圧電源と、前記第１定電圧電源に電気的に接続された第２定電圧電源と、前記第２定電圧電源および前記第２探針に電気的に接続された第２可変抵抗素子とが設けられ、
前記第１可変抵抗素子と前記差動増幅器との間には、第１コンデンサが設けられ、
前記第２可変抵抗素子と前記差動増幅器との間には、第２コンデンサが設けられ、
前記ステップ（ｂ）では、前記不良箇所には、前記第１定電圧電源および前記第２定電圧電源から常に電圧が印加されている、試料の検査方法。