试样检查装置的制作方法

本发明涉及一种试样检查装置，其一边使至少1根探针与形成有电路的半导体及其他试样接触，一边对试样照射带电粒子束，对通过探针的接触而确定的电路中的不良进行分析。

背景技术：

1、在半导体表面形成有电路的半导体试样的不良解析中，重要的是确定不良部位。另一方面，随着近来的装置的微细化，难以确定不良部位。其结果，不良解析需要大量的时间。目前，obirch(optical beam induced resistance change，激光束电阻异常侦测)、eb(electron beam，电子束)测试仪及其他解析装置被用于这种不良解析。

2、其中，在与配线的不良解析相关的领域中，将以电子束为代表的带电粒子束照射至半导体试样，并且使探针(probe)与试样接触，对由配线吸收的电流或从半导体试样释放的二次信号(二次电子或反射电子等)进行解析而图像化的技术受到关注。基于由配线吸收的电流(吸收电流)获得的信号(吸收电流信号)的分布像被称为电子束吸收电流像(ebac(electron beam absorbed current)像)。

3、专利文献1公开了如下技术：使用使在电子束的扫描时从2根探针输出的吸收电流与电子束的扫描联动地输出吸收电流像的试样检查装置，将对电连接有2个探针的试样的配线区间中的不良部位照射电子束时引起的电阻值的变化作为正常部位与不良部位的电阻值的比率变化来检测，由此确定不良部位。

4、在专利文献2中公开了如下技术：使至少1根探针与形成有电路的试样接触，一边经由探针向通过探针的接触而确定的电路供给电力，一边利用带电粒子束对试样进行扫描，经由探针测定被带电粒子束局部加热的不良的电阻值变化，由此容易确定不良部位。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本特开2012-033604号公报

8、专利文献2：国际公开第2017/038293号

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、在现有的ebac像中，根据因何种材料发生短路、以及不良部的电阻值的大小这样的试料状态，有时难以区分不良部位和正常部位。发明人特别着眼于几乎不会表现为电阻值的变化的不良部。这样的不良的ebac信号被偏置电流的噪声分量埋没，难以检测不良部位。

3、使用图2说明形成ebac像的原理。图2表示对在表面形成有导电体20a、20b的半导体试样照射电子束3的情况。在差动放大器23的正输入端子和负输入端子分别连接有探针21a、21b，探针21a与导电体20a接触，探针21b与导电体20b接触。

4、当对试样的表面进行扫描中的电子束3照射到导电体20a时，来自电子束3的电荷在探针21a传输而输入到差动放大器23的正端子。在此，当具有某个电阻值的不良部22与导电体20a和导电体20b接触时，电荷经由不良部22在导电体20b中流动，通过探针21b输入到差动放大器23的负输入端子。由此，导电体20b的电位成为从导电体20a的电位降低了由不良部22引起的电压下降量的值。

5、在不良部22的电阻值低的情况下，因流过经由不良部22的电流，能够将不良部22识别为短路不良。另一方面，在不良部22的电阻值高的情况下，例如在比差动放大器23的输入阻抗27a、27b大的情况下，经由不良部22的电流难以流动。因此，难以区别于没有不良部22的状态。

6、图3表示对图2的试样得到的像。第一阶段的像101是sem像的示意图。由于二次电子从试样等的端部大量生成，因此得到强调了导电体20、探针21的轮廓的像。因此，在不良部22埋入试样的内部的情况下、即使不埋入内部但与周围没有高度差的情况下、非常微细的情况下等，不良部22有时几乎不出现在sem像中。

7、第二阶段～第四阶段的像102～104是ebac像的示意图。ebac像102是不存在不良的情况下的像。由于导电体20a与导电体20b之间不导通，因此通过将电子束3照射至导电体20a上，而在导电体20a与导电体20b之间产生电位差。因此，在ebac像102中，在导电体20a与导电体20b之间产生明确的对比度。

8、ebac像103是不良部22为短路不良(低电阻不良)的情况下的像。即使不良部22不出现在sem像中，来自电子束3的电荷也会通过不良部22流向导电体20b。因此，在ebac像103中，在不良部22的存在部位产生具有渐变的对比度。由此，能够确定在sem像中无法确定的不良部22。此外，该渐变的情况根据导电体20a、20b、不良部22的长度、不良部22的电阻值等而不同。

9、ebac像104是作为ebac像难以确定不良位置的一例，例如是不良部22为高电阻不良的情况下的像。在不良部22的电阻高的情况下，导电体20a与导电体20b之间几乎不导通。即，几乎不流过经由不良部22的电流。因此，尽管存在不良部22，但在ebac像104中产生与没有不良的情况下的ebac像102大致相同的对比度。进而，根据不良部22的电阻值，不良部位的亮度也成为与其周围的亮度大致相同的程度。这样，难以根据ebac像确定不良的位置。

10、在本发明中，其目的在于，检测在现有的ebac像中难以确定的、电阻值变化低的电容耦合引起的不良部位，或者将虽然在电气上正常但在空间上接近、在电气容差低的部位检测为潜在不良部位。

11、另外，由于对称为ebac信号的微弱的信号进行放大并图像化，因此目的还在于降低出现在ebac像中的来自装置的电噪声。

12、用于解决课题的手段

13、作为本发明的一个实施方式的试样检查装置具有：带电粒子光学系统，其向试样照射带电粒子束；第一探针，其与试样接触；放大器，其输入端子与第一探针连接；以及相位检波部，其被输入放大器的输出信号，对第一探针施加交流电压，相位检波部利用与交流电压同步且具有相同频率的参照信号对放大器的输出信号进行相位检波。

14、发明效果

15、本发明提供一种试样检查装置，其能够确定迄今为止检测困难的电容性不良、电气容差低的潜在不良部位。

16、根据本说明书的记述和附图，其他课题和新的特征将变得明确。

技术特征：

1.一种试样检查装置，其特征在于，具有：

2.根据权利要求1所述的试样检查装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的试样检查装置，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的试样检查装置，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的试样检查装置，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的试样检查装置，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的试样检查装置，其特征在于，

8.根据权利要求5所述的试样检查装置，其特征在于，

9.根据权利要求2所述的试样检查装置，其特征在于，

10.一种试样检查装置，其特征在于，具备：

11.根据权利要求10所述的试样检查装置，其特征在于，

12.根据权利要求11所述的试样检查装置，其特征在于，

技术总结
本发明提供一种试样检查装置，能够确定电容性不良、电气容差低的潜在的不良部位。试样检查装置具有：带电粒子光学系统，其向试样(19)照射带电粒子束；第一探针(21a)，其与试样接触；放大器(23)，其输入端子与第一探针连接；以及相位检波部(40)，其被输入放大器的输出信号，对第一探针施加交流电压，相位检波部利用与交流电压同步且具有相同频率的参照信号对放大器的输出信号进行相位检波。

技术研发人员：岛守智子,奈良安彦,布施润一,影山晃
受保护的技术使用者：株式会社日立高新技术
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15