特許 7499864 検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-06

(45)【発行日】2024-06-14

(54)【発明の名称】検査方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20240607BHJP

   H01J 37/22 20060101ALI20240607BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20240607BHJP

   G01R 31/28 20060101ALI20240607BHJP

   G01R 31/305 20060101ALI20240607BHJP

   G01R 31/308 20060101ALI20240607BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 C

H01L21/66 J

H01J37/22 502H

H01J37/28 A

G01R31/28 L

G01R31/305

G01R31/308

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022553302

(86)(22)【出願日】2020-09-30

(86)【国際出願番号】 JP2020037156

(87)【国際公開番号】W WO2022070308

(87)【国際公開日】2022-04-07

【審査請求日】2023-03-13

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】三次 将太

(72)【発明者】

【氏名】中村 洋平

(72)【発明者】

【氏名】備前 大輔

(72)【発明者】

【氏名】布施 潤一

(72)【発明者】

【氏名】高田 哲

(72)【発明者】

【氏名】津野 夏規

【審査官】平野 崇

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１８７５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３９９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０４３３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３１３３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１３０５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０１４７９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｈ０１Ｊ ３７／２２

Ｈ０１Ｊ ３７／２８

Ｇ０１Ｒ ３１／２８

Ｇ０１Ｒ ３１／３０５

Ｇ０１Ｒ ３１／３０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

観察対象となる試料の微細構造を観察する、荷電粒子線装置を用いた検査方法であって、
前記荷電粒子線装置は：
荷電粒子線を照射する荷電粒子源と、前記荷電粒子線が前記試料に照射されることにより発生する２次電子を検出する検出器と、を有した荷電粒子光学系と、
前記試料に所定波長の光を照射する光源と、前記所定波長の光をパルス制御するゲートと、を有した光照射系と、
前記ゲートによりパルス制御された前記所定波長の光が照射された前記試料に電圧または電流を印加するプローブと、
前記印加電圧又は印加電流により前記試料の特性を計測する計測器と、
前記試料が設置される可動式ステージと、
を備え、
当該検査方法は、
パルス制御された前記所定波長の光に同期した制御を前記プローブに対して行いつつ、前記計測器の出力を用いて前記試料の特性を計測し、
前記試料の特性に基づいて回路モデルを生成し、
前記回路モデルと、前記検出器が出力する前記２次電子に関する検出信号から、前記試料の回路定数または欠陥構造を推定する、
ことを特徴とする検査方法。

【請求項2】

請求項１に記載の検査方法であって、
前記試料の特性は、電気特性である、
ことを特徴とする検査方法。

【請求項3】

請求項１に記載の検査方法であって、
前記荷電粒子光学系は、前記荷電粒子線をパルス制御する電子パルス発生器を含む、
ことを特徴とする検査方法。

【請求項4】

請求項１に記載の検査方法であって、
前記荷電粒子線装置はさらに：
前記プローブと前記試料とを観察する光学顕微鏡を備え、
前記回路定数又は前記欠陥構造の推定は、さらに前記光学顕微鏡の出力に基づいて行われる、
ことを特徴とする検査方法。

【請求項5】

請求項４に記載の検査方法であって、
前記試料は、所定の領域に電極をコーティングされた解析用試料である、
ことを特徴とする検査方法。

【請求項6】

請求項１に記載の検査方法であって、
前記プローブは非接触プローブであり、
前記計測器の出力は前記可動式ステージを介して前記試料から流れる電流値であり、
前記回路定数又は前記欠陥構造の推定は、さらに前記試料の表面電位に基づいて行われ、
前記表面電位は、前記非接触プローブを用いて、測定される、
ことを特徴とする検査方法。

【請求項7】

荷電粒子線装置と計算機とを含む装置であって、
前記荷電粒子線装置は：
荷電粒子線を照射する荷電粒子源と、前記荷電粒子線が観察対象となる試料に照射されることにより発生する２次電子を検出する検出器と、を有した荷電粒子光学系と、
前記試料に所定波長の光を照射する光源と、前記所定波長の光をパルス制御するゲートと、を有した光照射系と、
前記ゲートによりパルス制御された前記所定波長の光が照射された前記試料に電圧または電流を印加するプローブと、
前記印加電圧又は印加電流により前記試料の特性を計測する計測器と、
前記試料が設置される可動式ステージと、
を備え、
前記計算機は：
パルス制御された前記所定波長の光に同期した制御を前記プローブに対して行いつつ、前記計測器の出力を用いて前記試料の特性を計測し、
前記試料の特性に基づいて回路モデルを生成し、
前記回路モデルと、前記検出器が出力する前記２次電子に関する検出信号から、前記試料の回路定数または欠陥構造を推定する、
ことを特徴とする装置。

【請求項8】

請求項７に記載の装置であって、
前記試料の特性は、電気特性である、
ことを特徴とする装置。

【請求項9】

請求項７に記載の装置であって、
前記荷電粒子光学系は、前記荷電粒子線をパルス制御する電子パルス発生器を含む、
ことを特徴とする装置。

【請求項10】

請求項７に記載の装置であって、
前記荷電粒子線装置はさらに：
前記プローブと前記試料とを観察する光学顕微鏡を備え、
前記回路定数又は前記欠陥構造の推定は、さらに前記光学顕微鏡の出力に基づいて行われる、
ことを特徴とする装置。

【請求項11】

請求項１０に記載の装置であって、
前記試料は、所定の領域に電極をコーティングされた解析用試料である、
ことを特徴とする装置。

【請求項12】

請求項７に記載の装置であって、
前記プローブは非接触プローブであり、
前記計測器の出力は前記可動式ステージを介して前記試料から流れる電流値であり、
前記回路定数又は前記欠陥構造の推定は、さらに前記試料の表面電位に基づいて行われ、
前記表面電位は、前記非接触プローブを用いて、測定される、
ことを特徴とする装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子顕微鏡やイオン顕微鏡等の荷電粒子線装置は、微細な構造を持つ様々な試料の観察に用いられている。例えば、半導体デバイスの製造工程におけるプロセス管理を目的として、荷電粒子線装置の一つである走査電子顕微鏡が、試料である半導体ウェハ上に形成された半導体デバイスパターンの寸法計測や欠陥検査等の測定に応用されている。

【0003】

電子顕微鏡を用いた試料解析法の１つに、電子ビームを試料に照射することで得られる二次電子等に基づいて電位コントラスト像を形成し、電位コントラスト像の解析に基づいて、試料上に形成された素子の電気抵抗を評価する手法が知られている。

【0004】

例えば、特許文献１には、試料にプローブを接触し電流を計測できる機構を備え、電子ビームと光を照射、または電子ビームのみ照射したときの電流変化から欠陥を検査する方法が開示されている。特許文献２には、試料に光を照射することで電位コントラストを変化させ、欠陥の位置・種類を検査する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００３－０２２９４６号公報

【文献】特開２００３－１５１４８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

半導体デバイスの検査計測においては、製造工程におけるデバイスの電気特性の不良を検出することが求められる。特許文献１においては、電子ビームと光照射の条件から抵抗変化による欠陥を検査することができるが、容量性など時間応答に依存する欠陥は検出できない課題がある。また、特許文献２においては、欠陥の位置・種類を検査する方法が開示されているが、欠陥を定量的に評価するにはリファレンスとなる回路モデルが必要である。

【0007】

そこで、本発明の一側面は、従来の手法では測定できなかったデバイスの電気特性を測定することが可能な検査方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様にかかる検査方法は、荷電粒子線を用いて観察対象となる被検査試料の微細構造を観察する荷電粒子線装置で行われる検査方法であって、荷電粒子線を照射する荷電粒子源と、前記荷電粒子線をパルス制御する電子パルス発生器と、前記パルス制御された荷電粒子線が前記被検査試料に照射されることにより発生する２次電子を検出する検出器とを有した荷電粒子光学系と、前記被検査試料に所定波長の光を照射する光源と、前記所定波長の光をパルス制御するゲートとを有した光照射系とを有する荷電粒子線装置と、前記被検査試料または前記解析用試料に所定波長の光を照射する光源と、前記所定波長の光をパルス制御するゲートとを有した光照射系と、前記ゲートによりパルス制御された前記所定波長の光が照射された前記被検査試料または前記被検査試料の特性を検出する接触プローブと、前記接触プローブにより検出された前記被検査試料または前記被検査試料の特性を計測する計測器と、前記荷電粒子光学系と前記光照射系と前記接触プローブとを制御する制御装置と前記被検査試料または前記解析用試料を設置する可動式ステージを備え、前記制御装置は、パルス制御された前記所定波長の光に同期して前記接触プローブを制御し、前記被検査試料または前記解析用試料の特性を前記計測器で計測し、前記計測器が計測した値に基づいて回路モデルを生成する電気特性解析装置と、前記電気特性解析装置から作成された前記回路モデルと前記荷電粒子線装置により検出した前記２次電子の検出信号から、前記被検査試料の回路定数または欠陥構造を推定する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、従来の手法では測定できなかったデバイスの電気特性を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例１にかかる荷電粒子線装置の構成の一例を示す概略図である。

【図2】図１に示した荷電粒子線装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

【図3】実施例1にかかる電気特性解析装置の構成の一例を示す概略図である。

【図4】図３に示した電気特性解析装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

【図5】実施例１にかかる電気特性解析装置で行われる、回路定数推定方法の処理手順を示す回路定数推定処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】観察条件のうち、光条件入力部から入力される光条件、電子線条件入力部から入力される電子線条件の一例を説明するための図である。

【図7】ネットリストに含まれる接続情報の一例を示す図である。

【図8】電子デバイス回路情報の選択や各種条件の入力、回路定数の推定結果を表示する入出力画面の例を示す図である。

【図9】実施例１におけるユースケースの一例を示す図である。

【図10】実施例２における電気特性解析装置の構成の一例を示す概略図である。

【図11】実施例２における試料Ｓの加工例を説明するための図である。

【図12】実施例２におけるユースケースの一例を示す図である。

【図13】実施例３にかかる電気特性解析装置の構成の一例を示す概略図である。

【図14】実施例３におけるモデル抽出方法の一例を示す図である。

【図15】実施例３におけるユースケースの一例を示す図である。

【図16】計算機の一例を示すコンピュータの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。

【0012】

図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

【0013】

以下の説明では、「テーブル」、「リスト」等の表現にて各種情報を説明することがあるが、各種情報は、これら以外のデータ構造で表現されていてもよい。データ構造に依存しないことを示すために「ＸＸテーブル」、「ＸＸリスト」等を「ＸＸ情報」と呼ぶことがある。識別情報について説明する際に、「識別情報」、「識別子」、「名」、「ＩＤ」、「番号」等の表現を用いた場合、これらについてはお互いに置換が可能である。

【0014】

同一あるいは同様な機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。

【0015】

また、以下の説明では、プログラムを実行して行う処理を説明する場合があるが、プログラムは、プロセッサ（例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit））によって実行されることで、定められた処理を、適宜に記憶資源（例えばメモリ）および／またはインターフェースデバイス（例えば通信ポート）等を用いながら行うため、処理の主体がプロセッサとされてもよい。同様に、プログラムを実行して行う処理の主体が、プロセッサを有するコントローラ、装置、システム、計算機、ノードであってもよい。プログラムを実行して行う処理の主体は、演算部であれば良く、特定の処理を行う専用回路（例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit））を含んでいてもよい。

【0016】

プログラムは、プログラムソースから計算機のような装置にインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布サーバまたは計算機が読み取り可能な記憶メディアであってもよい。プログラムソースがプログラム配布サーバの場合、プログラム配布サーバはプロセッサと配布対象のプログラムを記憶する記憶資源を含み、プログラム配布サーバのプロセッサが配布対象のプログラムを他の計算機に配布してもよい。また、以下の説明において、２以上のプログラムが１つのプログラムとして実現されてもよいし、１つのプログラムが２以上のプログラムとして実現されてもよい。

【0017】

以下では、荷電粒子線装置の一態様として「走査型電子顕微鏡」（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を用いた場合について説明するが、ＳＥＭ以外の顕微鏡を用いてもよく、その例については実施例２以降で説明する。また、観察対象の画像として半導体ウェハ上の欠陥を撮像した画像を対象に説明するが、フラットパネルディスプレイや生体試料など他の試料を撮像した画像を対象としてもよい。

【0018】

また、以下では、走査型電子顕微鏡の一例として、半導体ウェハ上のパターンを計測する装置を例にとって説明するが、「走査型電子顕微鏡」とは、電子ビームを用いて試料の画像を撮像する装置を広く含むものとする。走査型電子顕微鏡のその他の例としては、走査型電子顕微鏡を用いた検査装置、レビュー装置、汎用の走査型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡を備えた試料加工装置や試料解析装置等が挙げられ、本開示はこれらの装置にも適用が可能である。また、以下に説明する実施例において走査型電子顕微鏡とは、上記走査型電子顕微鏡がネットワークで接続されたシステムや上記走査型電子顕微鏡を複数組み合わせた複合装置をも含むものとする。

【0019】

また、以下に説明する実施例において「試料」とは、パターンが形成された半導体ウェハを一例として説明するが、これに限られるものではなく、金属、セラミックス、生体試料等であっても良い。

【0020】

また、以下に説明する実施例において半導体ウェハ上のパターンを計測する走査型電子顕微鏡おける「計測」とは、半導体ウェハ上のパターンの電気特性を測定することを一例として説明するが、これに限られるものではなく、当該パターンの観察、検査であっても良い。

【0021】

（実施例１）
図１は、本実施例にかかる荷電粒子線装置の構成の一例を示す概略図である。実施例１における荷電粒子線装置１００は、試料の撮像を行うＳＥＭ本体１０１Ａと、ＳＥＭ制御機器群１０１Ｂとを有している。また、ＳＥＭ制御機器群１０１Ｂは、計算機１１５に接続されている。図１では、ＳＥＭ本体１０１ＡおよびＳＥＭ制御機器群１０１Ｂが計算機１１５に電気的に接続されたシステム構成を例示しているが、これらが１つの装置として構成されていてもよい。

【0022】

ＳＥＭ本体１０１Ａは、荷電粒子源となる電子銃１０２、光源１１４から出射されるレーザ光から電子パルスを発生させる電子パルス発生器１０３、電子銃１０２によって発生された１次電子ビーム（照射電子ビーム）の絞りとなるコンデンサレンズ１０４、１次電子ビームが対物レンズ１０６に入射する位置をアライメントする偏向器１０５、対物レンズ１０６、試料（ウェハ）が置かれるステージ（試料ホルダ）１０８、１次電子ビームの照射によって試料Ｓから得られる２次電子を検出する２次電子検出器１０９を含む。ステージ１０８は、モータ等の所定の動作機構により可動する可動式のステージであってもよい。

【0023】

１次電子ビームは、コンデンサレンズ１０４と対物レンズ１０６によって試料Ｓに対して収束させて照射される。偏向器１０５は、１次電子ビームが対物レンズ１０６に入射する位置をアライメントする。１次電子ビームは、図示しないディフレクタによって試料Ｓに対して走査される。１次電子ビームの照射によって試料Ｓから得られる２次電子は、図示しないＥ×Ｂフィルタで２次電子検出器１０９の方向に向けられ、２次電子検出器１０９で検出される。続いて、ＳＥＭ制御機器群１０１Ｂについて説明する。

【0024】

図１に示すように、ＳＥＭ制御機器群１０１Ｂは、ＳＥＭ本体１０１Ａの各部およびＳＥＭ制御機器群１０１Ｂの各部を制御する制御装置１１０、光源１１４から出射されるレーザ光を偏向するスプリッター等の光路レンズ１１２と、上記レーザ光を遮断するか否かを制御するゲート１１３、所定波長のレーザ光を試料Ｓに出射する光源１１４を含む。２次電子検出器１０９が検出した信号は、制御装置１１０に送られ画像化される。制御装置１１０には、２次電子検出器１０９から出力される信号に基づいて画像を生成する画像生成部、各種のレンズ、偏向器、電極、検出器、回路基板等に電圧を印加するための電圧源や電流を供給するための電流源等を制御する機器制御部が含まれている（図示省略）。機器制御部や画像生成部は、上述の通り、専用の回路基板によってハードウェアとして構成されていてもよいし、荷電粒子線装置１００に接続されたコンピュータで実行されるソフトウェアによって構成されてもよい。ハードウェアにより構成する場合には、処理を実行する複数の演算器を配線基板上、または半導体チップまたはパッケージ内に集積することにより実現できる。ソフトウェアにより構成する場合には、コンピュータに高速な汎用ＣＰＵを搭載して、所望の演算処理を実行するプログラムを実行することで実現できる。続いて、計算機１１５について説明する。

【0025】

計算機１１５は、ハードウェアとしては一般的なコンピュータから構成される。計算機１１５は、ＳＥＭ制御機器群１０１Ｂを介したＳＥＭ本体１０１Ａの制御や、当該制御のための様々な指示に基づく処理を行う演算器１１６、上記制御や処理に用いる各種データを記憶する記憶装置１１７を有している。また、計算機１１５には、上記制御や処理を行うための各種情報の入力や表示、あるいは上記制御や処理を行った結果を示す各種情報の出力や表示を行うための入出力装置１１８が電気的に接続されている。図１では特に説明していないが、計算機１１５には、キーボードやマウスといった入力装置を有している。

【0026】

計算機１１５は、例えば、図１６（コンピュータの概略図）に示すような、ＣＰＵ１４０１と、メモリ１４０２と、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)等の外部記憶装置１４０３と、ＣＤ(Compact Disk)やＤＶＤ(Digital Versatile Disk)等の可搬性を有する記憶媒体１４０８に対して情報を読み書きする読書装置１４０７と、キーボードやマウス等の入力装置１４０６と、ディスプレイ等の出力装置１４０５と、通信ネットワークに接続するためのＮＩＣ(Network Interface Card)等の通信装置１４０４と、これらを連結するシステムバス等の内部通信線(システムバスという)１４０９と、を備えた一般的なコンピュータ２００により実現できる。

【0027】

例えば、計算機１１５に記憶されるデータベースやテーブルは、ＣＰＵ１４０１がメモリ１４０２または外部記憶装置１４０３から読み出して利用することにより実現可能である。また、計算機１１５が有する回路マップモデル生成部２１１、回路シミュレーション（回路シミュレーション部）２１４、比較部２１６、回路定数推定演算部２１７、装置内回路モデル生成部２１２１（いずれも後述）は、ＣＰＵ１４０１が外部記憶装置１４０３に記憶されている所定のプログラムをメモリ１４０２にロードして実行することにより実現可能である。計算機１１５は、ＣＰＵ１４０１が入力装置１４０６を制御して入出力装置１１８の入力機能を実現してもよい。計算機１１５は、ＣＰＵ１４０１が出力装置１４０５を制御して入出力装置１１８の出力機能を実現してもよい。また、計算機１１５は、ＣＰＵ１４０１が通信装置１４０４を制御して通信機能を実現可能な通信部を有していてもよい。

【0028】

上述した所定のプログラムは、読書装置１４０７を介して記憶媒体１４０８から、あるいは、通信装置１４０４を介してネットワークから、外部記憶装置１４０３に記憶(ダウンロード)され、それから、メモリ１４０２上にロードされて、ＣＰＵ１４０１により実行されるようにしてもよい。また、読書装置１４０７を介して、記憶媒体１４０８から、あるいは通信装置１４０４を介してネットワークから、メモリ１４０２上に直接ロードされ、ＣＰＵ１４０１により実行されるようにしてもよい。

【0029】

図２は、図１に示した荷電粒子線装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。ＳＥＭ本体１０１Ａ、ＳＥＭ制御機器群１０１Ｂを構成する各部については図１と同一の符号を付してその説明を省略している。図２に示すように、入出力装置１１８は、機能的には、光源１１４から出射されるレーザ光の強度、波長、周期等の条件の入力を受け付ける光条件入力部２０１、電子銃１０２によって発生された１次電子ビームの加速電圧や倍率等の条件の入力を受け付ける電子線条件入力部２０２、観察対象とした試料Ｓの座標、ネットリスト、対応表等の試料Ｓを構成する電子デバイス回路情報の入力を受け付ける電子デバイス回路情報入力部２０３、試料Ｓのレイアウト情報やＤＲＡＭやＳＲＡＭといったデバイス情報の入力を受け付ける電子デバイスレイアウト情報入力部２０４を有する。例えばＤＲＡＭと入力した場合、装置内に用意したＤＲＡＭのレイアウト情報を試料Ｓに適用する。さらに、装置内にあらかじめ記憶する回路モデルをサーバ（例えば、モデルデータサーバ８４０）など情報媒体から入力する装置内回路モデルアップデート情報入力部２０５、試料Ｓの光応答特性の推定値（例えば、回路定数の推定値）を表示する推定結果表示部２０６、試料Ｓの光応答特性の実測値（例えば、試料Ｓの撮像結果）を表示する実測結果表示部２０７を含む。入出力装置１１８が入出力する情報の例については、図８を用いて後述する。

【0030】

また、計算機１１５は、機能的には、入出力装置１１８の光条件入力部２０１、電子線条件入力部２０２から入力された情報を記憶する観察条件記憶部２１０、入力された装置内回路モデルアップデート情報を記憶する装置内回路モデル記憶部２１２、入力された電子デバイス回路情報と電子デバイスレイアウト情報と装置内回路モデル記憶部の情報から試料Ｓの回路マップモデルを生成する回路マップモデル生成部２１１、回路マップモデル生成部２１１の回路マップモデルの電気特性をシミュレーションする回路シミュレーション２１４、２次電子検出器が検出した信号を記憶する実測結果記憶部２１３、回路シミュレーション結果と実測結果記憶部２１３が記憶する上記測結果とを比較し、両者が一致しているか否かを判定する比較器（比較部）２１６、上記シミュレーション結果と上記実測結果とが一致すると判定された場合の回路定数を推定する回路定数推定演算部２１７、回路定数推定演算部２１７による推定結果を記憶する推定結果記憶部２１８を含む。計算機が有する上記各記憶部は、例えば、ハードウェアとしては、上述したメモリや外部記憶装置を用いることができる。

【0031】

図３は、実施例１にかかる電気特性解析装置９００の一例を示す概略図である。実施例１における電気特性解析装置９００は、試料の撮像を行うＳＥＭ本体１０１Ｃと、ＳＥＭ制御機器群１０１Ｄとを有している。また、ＳＥＭ制御機器群１０１Ｃは、計算機１１５１に接続されている。図３では、ＳＥＭ本体１０１ＣおよびＳＥＭ制御機器群１０１Ｄが計算機１１５１に電気的に接続されたシステム構成を例示しているが、これらが１つの装置として構成されていてもよい。

【0032】

ＳＥＭ本体１０１Ｃは、図１に示したＳＥＭ本体１０１Ａと同様の構成を備えるほか、試料（ウェハ）Ｓをなぞることで試料の性質や形状等の特性を観察して、その検出信号（例えば、試料に流れる電流や磁気力、表面電位の検出信号）を出力する微細接触プローブ１０７を有する。各構成要素の基本的な動作については図１と同様であるため、ここでは同一の符号を付してその説明を省略する。続いて、ＳＥＭ制御機器群１０１Ｄについて説明する。

【0033】

図３に示すように、ＳＥＭ制御機器群１０１Ｄは、ＳＥＭ本体１０１Ｃの各部およびＳＥＭ制御機器群１０１Ｄの各部を制御する制御装置１１０の、プローブの電流や電圧を計測する計測器である電流・電圧計１１１を有する。これら以外の各構成要素の基本的な動作については図１の場合と同様であるため、ここではその説明を省略する。

【0034】

さらに、電気特性解析装置９００は、後述する図１０の場合と同様、ＳＥＭ本体１０１Ｃにより得られた試料Ｓの観察画像や当該観察画像に関する各種情報（例えば、試料Ｓの位置座標やプローブ条件等）を蓄積するウェハデータサーバ８２０に接続され、必要に応じてこれらの情報が読み出されてもよい。また、電気特性解析装置９００には、ウェハデータサーバ８２０から読み出された座標情報等に従ってプロービング測定が行われ、抽出した回路モデルを蓄積するモデルデータサーバ８４０に接続されてもよい。モデルデータサーバ８４０は、欠陥を定量的に評価するには回路マップモデルをはじめ各種回路モデルを蓄積し、必要に応じてこれらの情報が読み出されてもよい。

【0035】

図４は、図３に示した電気特性解析装置９００の機能的な構成の一例を示すブロック図である。ＳＥＭ本体１０１Ｃ、ＳＥＭ制御機器群１０１Ｄを構成する各部については図３と同一の符号を付してその説明を省略している。図４に示すように、入出力装置１１８１は、機能的には、図２に示した光条件入力部２０１、電子線条件入力部２０２のほか、プローブの位置座標や印加電圧、計測モード（電流計測または電圧計測のいずれかを示すモード）等の条件の入力を受け付けるプローブ接触条件入力部２０２１、図２に示した電子デバイス回路情報入力部２０３を有するほか、試料Ｓのレイアウト情報やＤＲＡＭやＳＲＡＭといったデバイス情報の入力を受け付ける電子デバイスレイアウト情報入力部２０４を含む。さらに、図２に示した装置内回路モデルアップデート情報入力部２０５のほか、実測値から回路の絶対値を得るための回路モデルから得られた欠陥箇所を含む試料Ｓの状態を表示する電子デバイス回路モデル表示部２０５１、図２に示した推定結果表示部２０６、実測結果表示部２０７を含む。

【0036】

また、計算機１１５１は、機能的には、入力された装置内回路モデルアップデート情報を記憶する装置内回路モデル記憶部２１２、入力された電子デバイス回路情報と電子デバイスレイアウト情報と装置内回路モデル記憶部２１２の情報から試料Ｓの回路マップモデルを生成する回路マップモデル生成部２１１、入出力装置の光条件入力部２０１、電子線条件入力部２０２、プローブ接触条件入力部２０３、２次電子検出器が検出した信号および電流・電圧計が計測した値を記憶する実測結果記憶部２１３、回路マップモデル生成部２１１から入力された情報を記憶する観察条件記憶部２１０、回路マップモデル生成部２１１が生成した回路マップモデルの電気特性をシミュレーションする回路シミュレーション２１４、回路シミュレーション結果と実測結果記憶部２１３が記憶する上記測結果とを比較し、両者が一致しているか否かを判定する比較器２１６、上記シミュレーション結果と上記実測結果とが一致すると判定された場合の回路定数を推定する回路定数推定演算部２１７、回路定数推定演算部２１７による推定結果を記憶する推定結果記憶部２１８を含む。計算機が有する上記各記憶部は、例えば、ハードウェアとしては、上述したメモリや外部記憶装置を用いることができる。装置内回路モデル生成部２１２１については、図５のフローチャートにおいて説明する。

【0037】

図５は、本実施例にかかる電気特性解析装置で行われる、回路定数推定方法の処理手順を示す回路定数推定処理の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、まず、計算機の制御部（例えば、ＣＰＵ１４０１）は、入出力装置１１８１から、光条件入力部２０１、電子線条件入力部２０２、プローブ接触条件入力部２０３から入力された各情報を受け取り（Ｓ３０１）、観察条件として観察条件記憶部２１０に記憶する（Ｓ３０２）。

【0038】

続いて、制御装置１１０は、観察条件記憶部２１０に記憶された上記入力された各条件にしたがって、電子銃１０２、偏向器１０５、光源１１４、光路レンズ１１２、プローブ１０７等を制御し（Ｓ３０３）、試料Ｓの画像を撮像する（Ｓ３０４）。これにより、ユーザは試料Ｓを観察する。

【0039】

制御装置１１０は、２次電子検出器１０９から得られた信号と電圧・電流計から得られた値とを計算機１１５１に出力し、計算機１１５１の制御部（例えば、ＣＰＵ１４０１）は、これらの情報を実測結果として実測結果記憶部２１３に記憶する（Ｓ３０５）。

【0040】

そして、計算機１１５１の制御部（例えば、ＣＰＵ１４０１）は、全ての観察条件による試料Ｓの観察が終了したか否かを判定し（Ｓ３０６）、全ての観察条件（例えば、ユーザが指定した複数の条件あるいは予め定められた複数の条件）による試料Ｓの観察が終了したと判定した場合（Ｓ３０６；Ｙｅｓ）、装置内回路モデル生成部２１２１は、入力された電子デバイス回路情報２０３と電子デバイスレイアウト情報２０４と装置内回路モデルアップデート情報入力部２０５の情報に基づいて回路モデルを生成し、回路モデルの電気特性をシミュレーションする。装置内回路モデル生成部２１２１は、シミュレーション結果と実測結果を比較しモデルの一致性を確認する（Ｓ３０７）。

【0041】

一方、計算機１１５１の制御部（例えば、ＣＰＵ１４０１）は、全ての観察条件による試料Ｓの観察が終了していないと判定した場合（Ｓ３０６；Ｎｏ）、Ｓ３０３に戻り、全ての観察条件による試料Ｓの観察が終了するまで、以降の処理を繰り返す。

【0042】

例えば、回路マップモデル生成部２１１は、シミュレーション結果と実測結果の比較において、その一致度が入力された閾値よりも高かった場合、回路モデルの回路定数を推定結果として表示する。一方、回路マップモデル生成部２１１は、シミュレーション結果と実測結果の比較において、その一致度が入力された閾値よりも低かった場合は、別に用意した回路シミュレーション結果と比較し、閾値よりも高くなるまで繰り返す。

【0043】

図６は、電気特性解析装置の観察条件のうち、光条件入力部２０１から入力される光条件、電子線条件入力部２０２から入力される電子線条件の一例を説明するための図である。図６の（ａ）は、上記光条件および電子線条件にしたがって試料Ｓが観察される様子を示している。制御装置１１０は、強度や波長等を定めた上記光条件に基づいて出射したレーザ光Ｙ、加速電圧や倍率等を定めた上記電子線条件に基づいて照射した１次電子ビームＸをパルス制御する。２次電子検出器１０９およびプローブ１０７は、パルス制御されたレーザ光Ｙ、１次電子ビームＸに同期して、観察領域Ｒに置かれた試料Ｓをサンプリングする。図６の（ｂ）は、１次電子ビームＸをパルス制御し、レーザ光Ｙの強度を一定としたときに得られる２次電子検出信号とプローブ電流の波形（Ａ）、１次電子ビームＸの強度を一定とし、レーザ光Ｙをパルス制御したときに得られる２次電子検出信号とプローブ電流の波形（Ｂ）、１次電子ビームＸおよびレーザ光Ｙをパルス制御したときに得られる２次電子検出信号とプローブ電流の波形（Ｃ）の例を示している。これらのグラフに示すように、１次電子ビームＸおよびレーザ光Ｙの双方をパルス制御した場合、２次電子検出信号とプローブ電流の波形がより短時間で得られるため、欠陥の位置・種類を短時間で検査することができる。

【0044】

続いて、図５に戻り、装置内回路モデル生成部２１２１が回路モデルを生成すると、上記その旨とともに入出力装置１１８に出力された回路マップモデルの構成を示す情報に基づいてユーザが入力した試料Ｓの位置座標、ネットリストに含まれる接続情報、これらの対応表等の電子デバイス回路情報と、Ｓ３０２で記憶された観察条件とを用いて、試料Ｓについてのネットリストを生成する。さらに、回路シミュレーション２１４は、試料Ｓについてのネットリストの等価回路を生成し、生成した等価回路のシミュレーションを実行する（Ｓ３０８）。

【0045】

図７は、ネットリストに含まれる接続情報の一例を示す図である。図７では、（ａ）～（ｇ）までの各部品がリストに登録されている。回路マップモデル生成部２１１は、これらの部品や接続情報を読み出して組み合わせることで、試料Ｓについてのネットリストを生成する。そして、回路シミュレーション２１４は、生成されたネットリストから等価回路を生成し、シミュレーション実行する。

【0046】

比較部２１６は、回路シミュレーション２１４によるシミュレーション結果と実測結果記憶部２１３が記憶する上記実測結果とを比較し（Ｓ３０９）、両者が一致しているか否かを判定する（Ｓ３１０）。比較部２１６は、両者が一致していないと判定した場合（Ｓ３１０；Ｎｏ）、Ｓ３０８に戻り、両者が一致するまでネットリストの生成、等価回路のシミュレーションを継続する。

【0047】

一方、上記シミュレーション結果と上記実測結果とが一致すると判定された場合（Ｓ３１０；Ｙｅｓ）、回路定数推定演算部２１７は、当該等価回路の回路定数を試料Ｓの回路定数として推定するとともに（Ｓ３１１）、推定結果を推定結果記憶部２１８に記憶し、計算機１１５の制御部（例えば、ＣＰＵ１４０１）が、Ｓ３０５で記憶された実測結果とともに当該推定結果を、それぞれ入出力装置１１８の実測結果表示部２０７および推定結果表示部２０６に表示する（Ｓ３１２）。

【0048】

図８は、電子デバイス回路情報の選択や各種条件の入力、回路定数や回路状態の推定結果を表示する入出力画面の例を示す図である。図８に示すように、入出力画面６００には、座標ファイルを選択するための選択欄６０１と、ネットリストファイルを選択するための選択欄６０２と、対応表ファイルを選択するための選択欄６０３とを含む電子デバイス回路情報入力部２０４が設けられている。

【0049】

選択欄６０１は、試料Ｓの位置座標を定めた座標ファイルの選択を受け付ける。ユーザは、あらかじめ記憶されているコンピュータのフォルダや計算機１１５１から受け取った回路マップモデルにおける試料Ｓの位置座標等を上記座標ファイルから読み出す。あるいは読み出した座標ファイルに定められた位置座標を変更し、新たな位置座標を設定することができる。

【0050】

選択欄６０２は、ネットリストを含むネットリストファイルの選択を受け付ける。ユーザは、あらかじめ記憶されているコンピュータのフォルダや計算機１１５１から受け取った回路マップモデルにおける試料Ｓのネットリスト等を上記ネットリストファイルから読み出す。あるいは読み出したネットリストファイルに定められたネットリストや部品を変更し、新たなネットリストや部品を設定することができる。

【0051】

選択欄６０３は、ネットリストと試料Ｓの位置座標とを対応付けた対応表ファイルの選択を受け付ける。ユーザは、あらかじめ記憶されているコンピュータのフォルダや計算機１１５１から受け取った回路マップモデルにおける試料Ｓのネットリストと試料Ｓの位置座標の対応表等を上記対応表ファイルから読み出す。あるいは読み出した対応表ファイルに定められた対応表を変更し、新たな対応表を設定することができる。

【0052】

さらに、入出力画面６００は、電子線条件を入力するための入力欄６０４を含む電子線条件入力部２０２と、光条件を入力するための入力欄６０５を含む光条件入力部２０１と、プローブ条件を入力するための入力欄６０６を含むプローブ線条件入力部２０３とを有している。これらの入力欄は、ユーザが試料Ｓを観察する際に、観察環境に応じて値が入力される。図８では、例えば、入力欄６０４には加速電圧として８００Ｖが入力され、入力欄６０５にはレーザ光の強度として１０ｍＶが入力され、入力欄６０６には印加電圧として５０ｍＶが入力されている。

【0053】

さらに、入出力画面６００には、上記選択欄６０１～６０３、上記入力欄６０４～６０６において選択または入力された条件で試料Ｓを観察したときのＳＥＭ画像を表示する画像表示部６０７を含む。図８では、試料Ｓが位置座標Ｐ１４５の位置に置かれていることを示している。

【0054】

また、入出力画面６００には、画像表示部６０７で示された位置座標での試料Ｓの光応答特性について、例えば、回路定数の実測結果と推定結果とを１つのグラフ上で表した光応答比較グラフを表示する光応答表示部６０８を含む推定結果表示部２０６および実測結果表示部２０７を有している。図８では、実測結果を示す実測グラフＲと、推定結果を示す推定グラフＰとが１つの表示部に表示され、比較されていることがわかる。

【0055】

さらに、入出力画面６００には、推定結果としてられた回路状態を表示する回路状態表示部６０９を含む推定結果表示部２０６を有している。図８では、図５に示した回路状態推定処理の結果、Ｎ０２１とＮ０２２間に配置されたダイオードに欠陥があることが表示されている。

【0056】

図９は、本実施例におけるユースケースの一例を示す図である。図９に示すように、半導体の製造工程では、インライン環境で、複数の製造工程Ｐ１～Ｐ３において基板上に形成されたパターンの計測や欠陥検査が、各工程に対応して設けられた荷電粒子線装置７０３および７０４、ウェハテスタ７０５を用いて行われる。これらの計測や欠陥検査を経て一定の基準を満たしたもののみダイシング・パッケージング装置７０６に送られ、製品として出荷される。

【0057】

インライン環境では、半導体の製造を管理するデータサーバ７０１から装置内回路モデルアップデート情報入力部２０５の情報やレシピ情報を受け取り、これらの情報に従って、各工程で検査が行われる。そして、各工程での検査結果が検査情報としてデータサーバ７０１にフィードバックされる。特に、ウェハテスタ７０５は、試料Ｓのレイヤーの上層に、後半の製造工程で構築された配線等を除去する前処理工程７０７に、それまでの過程で製造された半導体デバイスとともに、ウェハ検査データをデータサーバ７０１に出力する。

【0058】

前処理工程７０７では、前処理を行う前処理装置（例えば、計算機１１５１と同様のコンピュータ）が、上記配線等を除去した後のデータを電気特性解析装置１００に出力し、電気特性解析装置１００において図５で示した回路状態推定処理が行われて欠陥検査された後、その検査結果が、データサーバ７１０を介して、装置内回路モデルアップデート情報入力部２０５の情報やレシピとしていずれかの製造工程にフィードバックされる。このほか、各製造工程では、荷電粒子線装置７０３および７０４で検査を終えた半導体デバイスの一部が電気特性解析装置１００に搬送される。

【0059】

また、データサーバ７０１に蓄積されたデータは、ＧＤＳ（Graphic Data System）データ、プロセス情報、ウェハ検査データとして計算サーバ７０２に読み込まれる。計算サーバ７０２は、電気特性解析装置１００を構成する計算機１１５１を代用してよい。計算サーバ７０２は試料Ｓの位置座標を示す座標情報がデータサーバ７０１に出力され、インラインでの検査に用いることもできる。

【0060】

このように、本実施例では、荷電粒子線を用いて観察対象となる試料（例えば、試料Ｓ）の微細構造を観察する電気特性解析装置８００において、上記試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子源（例えば、電子銃１０２）と、上記荷電粒子線をパルス制御する電子パルス発生器（例えば、電子パルス発生器１０３）と、上記パルス制御された荷電粒子線が上記試料に照射されることにより発生する２次電子を検出する検出器（例えば、２次電子検出器１０９）とを有した荷電粒子光学系と、上記試料に所定波長の光を照射する光源（例えば、光源１１４）と、上記所定波長の光をパルス制御するゲート（例えば、ゲート１１３）とを有した光照射系と、上記電子パルス発生器によりパルス制御された荷電粒子線および上記ゲートによりパルス制御された上記所定波長の光が照射された上記試料の特性を検出する接触プローブ（例えば、微細接触プローブ１０７）と、上記接触プローブにより検出された上記試料の特性を計測する計測器（例えば、電流・電圧計１１１）と、上記荷電粒子光学系と上記光照射系と上記接触プローブとを制御する制御装置（例えば、制御装置１１０）と、を備え、上記制御装置は、パルス制御された上記荷電粒子線および上記所定波長の光に同期して上記接触プローブを制御し、上記試料の特性を上記計測器で計測するので、従来の手法では測定できなかったデバイスの電気特性を測定することができる。

【0061】

（実施例２）
実施例１では、ＳＥＭを用いた電気特性解析装置について説明したが、本発明はＳＥＭ以外の顕微鏡を用いた場合にも適用することができる。以下では、ＳＥＭにかえて光学顕微鏡を用いた電気特性解析装置について説明する。

【0062】

荷電粒子線によって試料を加工する場合、作業者は、試料の加工位置と荷電粒子線の照射位置を観察しながら、試料の加工を行う。したがって、当該加工中に、実施例１のように、試料の加工位置の画像を取得する必要がある。通常、２次電子検出器によって得られた２次電子像を用いるが、２次電子検出器によって得られた２次電子像では、ブロードな荷電粒子線を照射する場合、加工や堆積膜形成を行う位置の特定が困難である場合がある。

【0063】

そこで、以下では、光学顕微鏡によって、加工位置と荷電粒子線の照射位置を特定することができる。例えば、荷電粒子線照射によって形成された加工痕を光学顕微鏡で確認することにより荷電粒子線の照射位置を確認することができる。また、予め荷電粒子線の照射位置と光学顕微鏡の観察位置が合うように機械的あるいは電気的な調整を行ってもよい。それによって、荷電粒子線の加工位置を光学顕微鏡の画像から判断することができる。また、予め荷電粒子線の照射位置と光学顕微鏡の観察位置との関係を記録しておいてもよい。それによって、荷電粒子線の加工位置を光学顕微鏡の画像から判断することができる。

【0064】

図１０は、本実施例における電気特性解析装置の構成の一例を示す概略図である。実施例２における電気特性解析装置は、光学式顕微鏡８０１Ａと、顕微鏡制御機器群８０１Ｂとを有している。また、顕微鏡制御機器群８０１Ｂは、計算機８１５に接続されている。図１０では、光学式顕微鏡８０１Ａおよび顕微鏡制御機器群８０１Ｂが計算機８１５に電気的に接続されたシステム構成を例示しているが、実施例１の場合と同様、これらが１つの装置として構成されていてもよい。

【0065】

光学式顕微鏡８０１Ａは、光学式顕微鏡本体８０２、実施例１と同様のプローブ８０７およびステージ８０８を含む。光学式顕微鏡本体８０２の具体的な構成については特に示していないが、荷電粒子線を用いた装置として従来から一般的に知られている光学顕微鏡（例えば、共焦点光学系を有した光学顕微鏡）を用いることができる。以下では、光学顕微鏡本体８０２は、荷電粒子源の光軸に沿って配置されている前提で説明しているが、試料上の荷電粒子源の照射位置を観察することができれば、光学顕微鏡本体８０２の位置及び光軸の位置は任意である。例えば、光学顕微鏡本体８０２の光軸は荷電粒子源の光軸に対して傾斜して配置してもよい。続いて、顕微鏡制御機器群８０１Ｂについて説明する。

【0066】

図１０に示すように、顕微鏡制御機器群８０１Ｂは、光学式顕微鏡８０１Ａの各部および顕微鏡制御機器群８０１Ｂの各部を制御する制御装置８１０、プローブ８０７の電流や電圧を計測する計測器である電流・電圧計８１１、光源８１４から出射されるレーザ光を偏向するスプリッター等の光路レンズ８１２と、上記レーザ光を遮断するか否かを制御するゲート８１３、所定波長のレーザ光を試料Ｓに出射する光源８１４を含む。

【0067】

光学式顕微鏡本体８０２において上記レーザ光を走査することで共焦点顕微鏡の像が形成された画像信号が制御装置１１０に送られ画像化される。制御装置８１０には、光学式顕微鏡本体８０２から出力される画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部、各種のレンズ、偏向器、電極、検出器、回路基板等に電圧を印加するための電圧源や電流を供給するための電流源等を制御する機器制御部が含まれている（図示省略）。当該機器制御部については、実施例１の場合と同様、各種ハードウェアや各種ソフトウェアによって構成されてもよい。続いて計算機８１５について説明する。

【0068】

計算機８１５は、実施例１の場合と同様、ハードウェアとしては一般的なコンピュータから構成される。計算機８１５は、顕微鏡制御機器群８０１Ｂを介した光学式顕微鏡８０１Ａの制御や、当該制御のための様々な指示に基づく処理を行う演算器８１６、上記制御や処理に用いる各種データを記憶する記憶装置８１７を有している。また、制御装置８１０には、上記制御や処理を行うための各種情報の入力や表示、あるいは上記制御や処理を行った結果を示す各種情報の出力や表示を行うための入出力装置１１８が電気的に接続されている。図１０では、制御装置８１０に入出力装置８１８が接続されている場合を例示しているが、実施例１の場合と同様、入出力装置８１８が計算機８１５に接続されていてもよい。

【0069】

さらに、電気特性解析装置８００には、光学式顕微鏡８０１Ａにより得られた試料Ｓの観察画像や当該観察画像に関する各種情報（例えば、試料Ｓの位置座標、図６に示した光条件６０５やプローブ条件６０６等）を蓄積するウェハデータサーバ８２０に接続され、必要に応じてこれらの情報が読み出される。また、電気特性解析装置８００には、ウェハデータサーバ８２０から読み出された座標情報等に従ってプロービング測定が行われ、抽出した回路モデルを蓄積するモデルデータサーバ８４０に接続される。モデルデータサーバ８４０は、欠陥を定量的に評価するには回路マップモデルをはじめ各種回路モデルを蓄積し、必要に応じてこれらの情報が読み出されてもよい。

【0070】

図１１は、実施例２における試料Ｓの加工例を説明するための図である。実施例２における電気特性解析装置８００では、光学式顕微鏡を用いて肉眼で試料Ｓを観察するため、試料Ｓの複数の電極を一つの領域にまとめ、当該領域を１つの電極とみなして計測対象としている。図１１の（ａ）は、試料Ｓのある座標位置に配置されたチップ９０１を複数の領域Ｒに分割する例を示している。図１１の（ａ）では、ある座標位置付近の座標エリアごとにプロセス条件（例えば、ドーズ量等）を定め、当該座標エリアに対応する位置座標に配置されているチップ９０１が５つの領域Ｒの位置に設けられていることを示している。

【0071】

図１１の（ｂ）は、図１１の（ａ）に示した複数の領域Ｒのうちある１つの領域に形成されている複数の電極を１つの計測対象とする手順を示している。具体的には、コーティング電極を塗布する前（処理前）およびコーティング電極を塗布した後（処理後）の領域Ｒにおけるチップ９０１の上面図および断面図を示している。処理前の状態では、領域Ｒの複数の電極Ｅおよび拡散層Ｄ（図１１の（ｂ）では９個）がそれぞれ互いに離間した位置座標に配置され、それぞれが独立しているが、処理後の状態では、領域Ｒの複数の電極Ｅおよび拡散層Ｄが、コーティング電極Ｅ’として疑似的な１つの電極として形成されていることがわかる。

【0072】

このように、電気特性解析装置８００では、プロセス条件を試料Ｓの座標エリアごとに変えたモデル作成用ウェハに対し、座標エリアごとにコーティング処理を行い、プローブにより座標エリアごとの光照射時の電気特性を測定する。そして、座標エリアごとにコーティング電極が生成された試料の光応答特性の実測値が、計算機８１５の記憶装置８１７（例えば、実施例１の実測結果記憶部２１３と同様の記憶部）に記憶され、当該コーティング電極が生成された試料についての回路マップモデルの生成、ネットリストの生成、等価回路のシミュレーション等、図５のＳ３０７以降の処理と同様の処理が行われる。

【0073】

図１２は、本実施例におけるユースケースの一例を示す図である。図１２に示すユースケースでは、実施例１の場合と同様、インライン環境で複数の製造工程Ｐ１１～Ｐ１３において基板上に形成されたパターンの計測や欠陥検査が、各工程に対応して設けられた荷電粒子線装置８０３および８０４、ウェハテスタ８０５を用いて行われ、一定の基準を満たしたもののみダイシング・パッケージング装置８０６に送られ、製品として出荷される。

【0074】

また、実施例１の場合と同様、インライン環境では、半導体の製造を管理するデータサーバ１００１から装置内回路モデルアップデート情報入力部２０５の情報やレシピ情報を受け取り、これらの情報に従って、各工程で検査が行われ、各工程での検査結果が検査情報としてデータサーバ７０１にフィードバックされる。特に、本実施例では、ウェハテスタ８０５において、実施例１の場合と同様の前処理工程１２０７（前処理工程１）のほか、図１１に示した加工を行う前処理工程１２０８（前処理工程２）が行われる。前処理工程１２０８は、インラインでの荷電粒子線装置８０３および８０４の後において行われ、各製造工程での検査後半導体デバイスの一部が電気特性解析装置８００に搬送される。

【0075】

また、ウェハテスタ８０５において、実施例１の場合と同様の前処理工程１２０７を経て、荷電粒子線装置８００において図で示した回路状態推定処理が行われて欠陥検査された後、その検査結果が、データサーバ１００１を介して、装置内回路モデルアップデート情報やレシピとしていずれかの製造工程にフィードバックされる。このほか、各製造工程では、荷電粒子線装置８０３および８０４での検査結果に関するデータが、電気特性解析装置８００に出力される。データサーバ１００１に蓄積されたデータは、ＧＤＳデータ、プロセス情報、ウェハ検査データとして計算サーバ１００２に読み込まれる。計算サーバ１００２は、荷電粒子線装置８００を構成する計算機８１５を代用してよい。計算サーバ１００２は試料Ｓの位置座標を示す座標情報がデータサーバ１００１に出力され、インラインでの検査に用いることもできる。

【0076】

このように、本実施例では、荷電粒子線を用いて観察対象となる試料の微細構造を観察する電気特性解析装置８００において、上記試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子源（例えば、電子銃１０２と同様の電子銃）と、上記荷電粒子線をパルス制御する電子パルス発生器（例えば、電子パルス発生器１０３と同様の電子パルス発生器）とを有した荷電粒子光学系と、上記試料に所定波長の光を照射する光源（例えば、光源８１４）と、上記所定波長の光をパルス制御するゲート（例えば、ゲート８１３）とを有した光照射系と、上記電子パルス発生器によりパルス制御された荷電粒子線および上記ゲートによりパルス制御された上記所定波長の光が照射された上記試料の特性を検出する接触プローブ（例えば、プローブ８０７）と、上記接触プローブにより検出された上記試料の特性を計測する計測器（例えば、電流・電圧計８１１）と、上記荷電粒子光学系と上記光照射系と上記接触プローブとを制御する制御装置（例えば、制御装置８１０）と、を備え、上記制御装置は、パルス制御された上記荷電粒子線および上記所定波長の光に同期して上記接触プローブを制御し、上記試料のプロセス条件を上記試料の座標エリアごとに定めた所定の領域（例えば、領域Ｒ）について複数の電極Ｅがコーティングされたコーティング電極Ｅ’を用いて、上記試料の特性を上記計測器で計測するので、実施例１とは異なる方法で、従来の手法では測定できなかったデバイスの電気特性を測定することができる。

【0077】

（実施例３）
実施例１では、ＳＥＭを用いた電気特性解析装置において、試料（ウェハ）Ｓをなぞることで試料の性質や形状等の特性を観察して、その検出信号を出力する微細接触プローブを用いたが、非接触プローブを用いることもできる。以下では、ＳＥＭを用いた電気特性解析装置において、非接触プローブを用いた電気特性解析装置について説明する。

【0078】

図１３は、本実施例にかかる電気特性解析装置の構成の一例を示す概略図である。実施例３における電気特性解析装置１１００は、試料の撮像を行うＳＥＭ本体１１０１Ａと、ＳＥＭ制御機器群１１０１Ｂとを有している。また、ＳＥＭ制御機器群１１０１Ｂは、実施例１の場合と同様、計算機１１１５に接続されている。図１３では、ＳＥＭ本体１１０１ＡおよびＳＥＭ制御機器群１１０１Ｂが計算機１１１５に電気的に接続されたシステム構成を例示しているが、実施例１の場合と同様、これらが１つの装置として構成されていてもよい。

【0079】

ＳＥＭ本体１１０１Ａは、実施例１の場合と同様、電子銃１１０２、電子パルス発生器１１０３、コンデンサレンズ１１０４、偏向器１１０５、対物レンズ１１０６を有し、さらに、探針を一定距離離した非接触状態で試料（ウェハ）Ｓの性質や形状等の特性を観察して、その検出信号（例えば、試料に流れる電流や磁気力、表面電位の検出信号）を出力する非接触プローブ１１０７、試料が置かれるステージ１１０８、１次電子ビームの照射によって試料Ｓから得られる２次電子を検出する２次電子検出器１１０９を含む。続いて、ＳＥＭ制御機器群１１０１Ｂについて説明する。

【0080】

図１３に示すように、ＳＥＭ制御機器群１１０１Ｂは、実施例１の場合と同様、ＳＥＭ本体１１０１Ａの各部およびＳＥＭ制御機器群１１０１Ｂの各部を制御する制御装置１１０、光路レンズ１１１２、ゲート１１３、光源１１４を含むほか、プローブ１１０７と試料Ｓが置かれるステージ１１０８に流れる電流を計測する計測器である電流計１１１１Ａ、試料Ｓの表面電位を計測する計測器である表面電位計１１１１Ｂを有する。続いて計算機１１１５について説明する。

【0081】

計算機１１１５は、ハードウェアとしては一般的なコンピュータから構成される。計算機１１１５は、実施例１の場合と同様、ＳＥＭ制御機器群１１０１Ｂを介したＳＥＭ本体１１０１Ａの制御や、当該制御のための様々な指示に基づく処理を行う演算器１１１６、上記制御や処理に用いる各種データを記憶する記憶装置１１１７を有している。また、計算機１１１５には、実施例１の場合と同様、入出力装置１１１８が電気的に接続され、キーボードやマウスといった入力装置を有している。

【0082】

また、電気特性解析装置１１００には、非接触でプロービング測定が行われ、抽出した回路モデルを蓄積するモデルデータサーバ１１４０に接続される。モデルデータサーバ１１４０は、実施例２の場合と同様、回路マップモデルをはじめ各種回路モデルを蓄積し、必要に応じてこれらの情報が読み出されてもよい。

【0083】

図１４は、実施例３におけるモデル抽出方法の一例を示す図である。図１４に示すように、本実施例では、電子銃１１０２が電子線Ｘを照射させて試料Ｓの帯電を生成した後、プローブ１１０７の下に試料Ｓを移動する。その後、光源１１１４からレーザ光Ｙが照射されたときの試料Ｓの表面電位の変化を表面電位計１１１１Ｂで測定するとともに、プローブ１１０７と試料Ｓが置かれるステージ１１０８に流れる電流を電流計１１１１Ａで計測する。計測した表面電位と試料Ｓに流れた電流から等価回路モデルが作成される。当該等価回路モデルは、実施例１の場合と同様、装置内回路モデル生成部２１２１と同様の装置内回路モデル生成部を用いて行えばよい。表面電位計１１１１Ｂは、レーザ光が試料Ｓ上に照射されるように、スリット１２０１が設けられていてもよい。

【0084】

このように、電気特性解析装置１１００では、試料Ｓに電子線を照射して帯電させた後、レーザ光を照射して試料の表面電位および試料電流といった光照射時の電気特性を測定し、その試料の光応答特性の実測値が、計算機１１１５の記憶装置１１１７（例えば、実施例１の実測結果記憶部２１３と同様の記憶部）に記憶され、当該試料についての回路マップモデルの生成、ネットリストの生成、等価回路のシミュレーション等、図３のＳ３０７以降の処理と同様の処理が行われる。

【0085】

図１５は、本実施例におけるユースケースの一例を示す図である。図１５では、実施例１の場合と同様、インライン環境で、複数の製造工程Ｐ１～Ｐ３において基板上に形成されたパターンの計測や欠陥検査が、各工程に対応して設けられた荷電粒子線装置１３０３および１３０４、ウェハテスタ１３０５を用いて行われ、一定の基準を満たしたもののみダイシング・パッケージング装置１３０６に送られ、製品として出荷される。その他、インライン環境では、実施例１の場合と同様、データサーバ１３０１から装置内回路モデルアップデート情報入力部２０５の情報やレシピ情報を受け取り、これらの情報に従って、各工程で検査が行われ、検査結果が検査情報としてデータサーバ１３０１にフィードバックされる。

【0086】

特に、本実施例では、ウェハテスタ１３０５において、実施例１の場合と同様の前処理工程１３０７が行われ、当該前処理工程１３０７を経て、電気特性解析装置１１００において図３で示した回路状態推定処理が行われて欠陥検査された後、その検査結果が、データサーバ７１０を介して、装置内回路モデルアップデート情報やレシピとしていずれかの製造工程にフィードバックされる。このほか、各製造工程では、荷電粒子線装置１３０３および１３０４での検査後に半導体デバイスの一部が、電気特性解析装置１１００に搬送される。データサーバ１３０１に蓄積されたデータは、ＧＤＳデータ、プロセス情報、ウェハ検査データとして計算サーバ１３０２に読み込まれる。計算サーバ１３０２は、電気特性解析装置１１００を構成する計算機１１８を代用してよい。計算サーバ１３０２は試料Ｓの位置座標を示す座標情報がデータサーバ１３０１に出力され、インラインでの検査に用いることもできる。

【0087】

このように、本実施例では、荷電粒子線を用いて観察対象となる試料（例えば、試料Ｓ）の微細構造を観察する電気特性解析装置１１００において、上記試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子源（例えば、電子銃１１０２）と、上記荷電粒子線をパルス制御する電子パルス発生器（例えば、電子パルス発生器１１０３）と、上記パルス制御された荷電粒子線が上記試料に照射されることにより発生する２次電子を検出する検出器（例えば、２次電子検出器１１０９）とを有した荷電粒子光学系と、上記試料に所定波長の光を照射する光源（例えば、光源１１１４）と、上記所定波長の光をパルス制御するゲート（例えば、ゲート１１１３）とを有した光照射系と、上記電子パルス発生器によりパルス制御された荷電粒子線および上記ゲートによりパルス制御された上記所定波長の光が照射された上記試料の特性を検出する非接触プローブ（例えば、非接触プローブ１１０７）と、上記非接触プローブにより検出された上記試料の特性を計測する計測器（例えば、電流計１１１１Ａ、表面電位計１１１１Ｂ）と、上記荷電粒子光学系と上記光照射系と上記非接触プローブとを制御する制御装置（例えば、制御装置１１１０）と、を備え、上記計測器は、上記非接触プローブに流れる電流を計測する上記電流計１１１１Ａと、上記試料の表面電位を計測する上記表面電位計１１１１Ｂとを有し、上記制御装置は、パルス制御された上記荷電粒子線および上記所定波長の光に同期して上記非接触プローブを制御し、上記試料の特性として、上記荷電粒子線を照射させて上記試料の帯電を生成した後、上記所定波長の光が照射されたときの上記試料の表面電位の変化を上記表面電位計で測定し、上記非接触プローブに流れる電流を上記電流計で計測するので、実施例１、実施例２とは異なる方法で、従来の手法では測定できなかったデバイスの電気特性を測定することができる。

【0088】

また、本発明は、被検査試料と、当該被検査試料と同様の構造を有した解析用試料とを、荷電粒子線装置と接触プローブを備えた電気特性解析装置とを用いて検査する検査方法としても把握することができる。

【0089】

例えば、実施例１において、荷電粒子線を用いて観察対象となる被検査試料（例えば、試料Ｓ）の微細構造を観察する荷電粒子線装置で行われる検査方法であって、荷電粒子線を照射する荷電粒子源（例えば、電子銃１０２）と、前記荷電粒子線をパルス制御する電子パルス発生器（例えば、電子パルス発生器１０３）と、前記パルス制御された荷電粒子線が前記被検査試料に照射されることにより発生する２次電子を検出する検出器（例えば、２次電子検出器１０９）とを有した荷電粒子光学系と、前記被検査試料に所定波長の光を照射する光源（例えば、光源１１４）と、前記被検査試料または前記解析用試料に所定波長の光を照射する光源（例えば、光源１１４）と、前記所定波長の光をパルス制御するゲート（例えば、ゲート１１３）とを有した光照射系と、前記ゲートによりパルス制御された前記所定波長の光が照射された前記被検査試料または前記被検査試料の特性を検出する接触プローブ（例えば、微細接触プローブ１０７）と、前記接触プローブにより検出された前記被検査試料または前記被検査試料の特性を計測する計測器（例えば、電流・電圧計１１１）と、前記荷電粒子光学系と前記光照射系と前記接触プローブとを制御する制御装置（例えば、制御装置１１０）と、前記被検査試料または前記解析用試料を設置する可動式ステージ（例えば、ステージ１０８）を備え、前記制御装置は、前記所定波長の光に同期して前記接触プローブを制御し、前記被検査試料または前記解析用試料の特性を前記計測器で計測し、前記計測器が計測した値に基づいて回路モデルを生成する電気特性解析装置（例えば、電気特性解析装置９００）と、を備えたシステムにおいて、前記電気特性解析装置から作成された前記回路モデルと前記荷電粒子線装置により検出した前記２次電子の検出信号を比較等することにより、前記被検査試料の回路定数または欠陥構造を推定する検査方法としても把握される。

【0090】

さらに、上記検査方法において、前記電気特性解析装置の前記接触プローブは、入力された計測座標まで自動操縦し、自動で前記被検査試料の電気特性を計測してもよい。例えば、プローブ接触条件入力部２０３から入力された条件、あるいは他のあらかじめ定められた条件に従って、制御装置１１０がプローブ１０７を所定の目標位置となる計測座標まで自動的に操作してもよい。

【0091】

さらに、上記検査方法において、前記電気特性解析装置は荷電粒子線を照射する荷電粒子源（例えば、電子銃１０２）と、前記荷電粒子線をパルス制御する電子パルス発生器（例えば、電子パルス発生器１０３）と、前記パルス制御された荷電粒子線が前記被検査試料に照射されることにより発生する２次電子を検出する検出器（例えば、２次電子検出器１０９）とを有した荷電粒子光学系を備えてもよい。

【0092】

さらに、上記検査方法において、前記電気特性解析装置（例えば、電気特性解析装置８００）は、前記被検査試料または前記解析用試料に所定波長の光を照射する光源（例えば、光源８１４）と、前記所定波長の光をパルス制御するゲート（例えば、ゲート８１３）とを有した光照射系と、前記ゲートによりパルス制御された前記所定波長の光が照射された前記被検査試料または前記解析用試料の特性を検出する接触プローブ（例えば、微細接触プローブ１０７）と、前記接触プローブにより検出された前記被検査試料または前記解析用試料の特性を計測する計測器（例えば、電流・電圧計１１１）と、前記被検査試料または前記解析用試料と前記接触プローブを観察する光学顕微鏡（例えば、光学式顕微鏡８０１Ａ）と、前記光照射系と前記接触プローブと前記光学顕微鏡を制御する制御装置（例えば、制御装置８１０）により前記被検査試料の回路定数または欠陥構造を推定してもよい。

【0093】

さらに、上記光学顕微鏡を有したシステムにおける上記検査方法において、例えば、図１１に示したように、前記解析用試料の所定の領域に電極をコーティングするステップを有してもよい。

【0094】

さらに、上記検査方法において、前記電気特性解析装置（例えば、電気特性解析装置１１００）は、荷電粒子線を照射する荷電粒子源（例えば、電子銃１１０２）と、前記荷電粒子線をパルス制御する電子パルス発生器（例えば、電子パルス発生器１１０３）と、前記パルス制御された荷電粒子線が前記被検査試料に照射されることにより発生する２次電子を検出する検出器（例えば、２次電子検出器１１０９）とを有した荷電粒子光学系と、前記被検査試料または前記解析用試料に所定波長の光を照射する光源（例えば、光源１１１４）と、前記所定波長の光をパルス制御するゲート（例えば、ゲート１１１３）とを有した光照射系と、前記電子パルス発生器によりパルス制御された荷電粒子線および前記ゲートによりパルス制御された前記所定波長の光が照射された前記被検査試料または前記被検査試料の特性を検出する非接触プローブ（例えば、非接触プローブ１１０７）と、前記被検査試料または前記解析用試料に流れる電流を計測する計測器（例えば、電流計１１１１Ａ）と、を備え、前記電気特性解析装置を用いて、前記被検査試料の回路定数または欠陥構造を推定してもよい。

【0095】

さらに、上記計測器（例えば、電流計１１１１Ａ、表面電位計１１１１Ｂ）を有したシステムにおいて、前記電気特性解析装置は、前記パルス制御された荷電粒子線により帯電した前記被検査試料または解析用試料を前記可動式ステージにより前記非接触プローブの位置に移動し、前記パルス制御された光に同期して前記非接触プローブにより表面電位を計測し、前記電流計により前記被検査試料または前記解析用試料に流れる電流を計測してもよい。

【符号の説明】

【0096】

１００ 荷電粒子線装置
８００、９００、１１００ 電気特性解析装置
１０１Ａ ＳＥＭ本体
１０１Ｂ ＳＥＭ制御機器群
１０２ 電子銃
１０３ 電子パルス発生器
１０４ コンデンサレンズ
１０５ 偏向器
１０６ 対物レンズ
１０７ 微細接触プローブ１０７
１０８ ステージ（試料ホルダ）
１０９ ２次電子検出器
１１０ 制御装置
１１１ 電流・電圧計
１１２ 光路レンズ
１１３ ゲート
１１４ 光源
１１５、１１５１ 計算機
１１６ 演算器
１１７ 記憶装置
１１８、１１８１ 入出力装置
２０１ 光条件入力部
２０２ 電子線条件入力部
２０２１ プローブ接触条件入力部
２０３ 電子デバイス回路情報入力部
２０４ 電子デバイスレイアウト情報入力部
２０５ 装置内モデルアップデート情報入力部
２０６ 推定結果表示部
２０７ 実測結果表示部
２１０ 観察条件記憶部
２１１ 回路マップモデル生成部
２１２１ 装置内回路モデル生成部
２１２ 装置内回路モデル記憶部
２１３ 実測結果記憶部
２１４ 回路シミュレーション
２１６ 比較部
２１７ 回路定数推定演算部
２１８ 推定結果記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】