荷電粒子線装置、試料加工方法及び半導体検査装置
【課題】ＬＭＩＳ汚染を発生させることなく、膜中の異物を正確に検出し電子顕微鏡による観察を迅速に行うことができる荷電粒子線装置、試料加工方法及び半導体検査装置を提供する。
【解決手段】他の光学式検査装置によって検出された、膜６６中に存在する欠陥の原因となる異物６５を他の光学式検査装置で取得された位置情報を基に光学式顕微鏡４３で検出し、電子顕微鏡画像やイオン顕微鏡画像による異物６５の観察やＥＤＸによる異物６５の元素分析ができるように非金属のイオンビーム２２で試料３１を加工する。
【解決手段】他の光学式検査装置によって検出された、膜６６中に存在する欠陥の原因となる異物６５を他の光学式検査装置で取得された位置情報を基に光学式顕微鏡４３で検出し、電子顕微鏡画像やイオン顕微鏡画像による異物６５の観察やＥＤＸによる異物６５の元素分析ができるように非金属のイオンビーム２２で試料３１を加工する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は試料を検査解析する荷電粒子線装置、試料加工方法及び半導体検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばマイクロプロセッサやメモリ等の半導体デバイスの歩留りを低下させる不良原因の代表例として試料（ウェーハ等）への異物の付着が挙げられる。導電性の異物がパターン間に付着して回路を短絡させる、絶縁性の異物が配線パターンの接続部に付着して導通不良を発生させる等、異物付着は不良デバイスの原因となる。そこで、異物の発生源を特定して異物の発生を防止する必要がある。異物の発生源を特定する方法のひとつとして、異物の元素を分析して原因を推定する方法がある。元素分析は、電子ビームを照射して物質から放出させる特性Ｘ線のエネルギースペクトルから元素を同定する分散形Ｘ線分光（ＥＤＸ：Energy Dispersive X-ray）装置を利用することで可能である。
【０００３】
現在、異物を検出する装置としては、スループットの高い光学式検査装置が一般的である。光学式検査装置は、試料を搭載したステージを移動させながら光学式顕微鏡等で試料表面を撮影したりレーザ光を照射した試料表面の散乱光を検出したりして試料像を得て、セルやダイ単位で隣接するもの同士を比較して欠陥部を検出する。
【０００４】
光学式検査装置で欠陥が検出された試料は、走査電子顕微鏡に渡されてより高い分解能で欠陥を解析されることが多い。レビューＳＥＭと呼ばれる電子顕微鏡は、欠陥の自動観察や自動分類などが行える欠陥解析用の走査電子顕微鏡であり、ＥＤＸの機能を搭載しているものもある。しかし、光学式検査装置で検出された欠陥が、必ずしも走査電子顕微鏡で確認できるとは限らない。例えば、酸化シリコン膜や透明なレジスト膜の中に異物が存在する場合、光学式顕微鏡で膜中の異物が確認できたとしても走査電子顕微鏡では膜表面の情報のみで膜中の異物の情報を得ることができない。つまりＳＥＭ画像で異物が確認できないため、元素分析用の電子ビームを照射する箇所が判別できずＥＤＸの機能を活かすことができない。
【０００５】
そこで、膜中の異物を分析する場合、ＦＩＢ（集束イオンビーム）加工装置が用いられている。異物等が表面に現れるまで膜をＦＩＢで削った後、露出した異物をＳＥＭで観察したりＥＤＸ分析したりする。
【０００６】
現在、ＦＩＢのイオン源として、Ｇａ（ガリウム）等の液体金属を用いたＬＭＩＳ（液体金属イオン源）を用いるのが一般的である。ＬＭＩＳを使用したＦＩＢ加工装置の場合、試料のＦＩＢ照射面にＬＭＩＳが付着し汚染を発生させしまう問題がある。そのため、ＦＩＢで加工した試料は製造ラインに戻すことができずに廃棄していた。また、ＥＤＸ分析においてもＬＭＩＳが異物の正確な元素分析を妨げる要因となる。
【０００７】
それに対し、ＦＩＢ加工装置を用いずに露光とエッチングによって試料表面の膜を加工し、膜中の異物を露出させる手法が考えられている（特許文献１等参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３４０２９１号号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、膜中の異物を分析するために露光とエッチングを用いて試料表面を加工する場合、ＬＭＩＳによる汚染問題は回避できても手間が掛かり歩留まり低下の大きな要因になってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、ＬＭＩＳ汚染を発生させることなく、膜中の異物を正確に検出し電子顕微鏡による観察を迅速に行うことができる荷電粒子線装置、試料加工方法及び半導体検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、他の光学式検査装置によって検出された膜中に存在する欠陥の原因となる異物を他の光学式検査装置で取得された位置情報を基に光学式顕微鏡で検出し、電子顕微鏡画像やイオン顕微鏡画像により異物が観察できるように非金属のイオンビームで試料を加工する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＳＥＭ画像では観察できない膜中にある異物の形状観察が迅速にできるようになる。これにより、必要な場合にはＥＤＸ分析のための試料の加工に速やかに移行することができ、異物の発生原因の推定が短時間に行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の半導体検査装置の一実施の形態の全体構成を示す概略図である。
本実施の形態における半導体検査装置は、試料（ウェーハ等）３１を保持する試料ホルダー３２と試料ホルダー３２を搭載し移動可能に構成された試料ステージ３３を包囲する試料室３０を有している。
【００１４】
試料ホルダー３２には、試料３１を保持する領域外に、試料３１から切り出した試料片（マイクロサンプル）９３（後述）を搭載するカートリッジ３４を保持するカートリッジユニット４０（図６参照）が設けられている。カートリッジユニット４０は、搭載したマイクロサンプルへのイオンビーム等の入射角度を調整できるようにカートリッジ３４をその軸心周りに回転させる機能を有している。
【００１５】
試料ステージ３３は水平面内のｘ軸，ｙ軸と鉛直方向のｚ軸に沿って水平姿勢を保って移動可能である。試料ステージ３３には、搭載した試料３１の表面を水平面に対して傾けられるように水平姿勢から傾斜したり、試料ホルダー搭載面に直交する軸周りに回転したりする機能を必要に応じて付加しても良い。試料ホルダー３２上の試料３１に電子ビームやイオンビームを照射するときは、試料室３０の内部は図示しない真空排気装置により真空に保たれる。
【００１６】
試料室３０には、電子ビーム１２を集束して試料ホルダー３２上の試料３１表面に走査し照射する電子ビーム光学系を有する電子ビームカラム（ＳＥＭカラム）１０、電子ビーム１２を照射されて試料３１から放出された二次電子を検出する二次電子検出器４１、電子ビーム１２を照射されて試料３１から放出された特性Ｘ線を検出するＸ線検出器４２、試料ホルダー３２上の試料３１表面にイオンビーム２２を照射するイオンビーム光学系を有するイオンビームカラム２０、光学式顕微鏡４３、光学式顕微鏡４３で明視野像を撮影するための照明光を試料ホルダー３２上の試料３１表面に照射する明視野光源４４、光学式顕微鏡４３で暗視野像を撮影するための照明光を試料ホルダー３２上の試料３１表面に照射する暗視野光源４５、ビーム照射によってデポジション膜を形成するデポジションガスを流出するデポガス源５１、試料３１から試料片（マイクロサンプル）を摘出するプローブ６１を移動させるプローブ移動機構６２、試料室３０の真空度を悪化させることなく試料３１とカートリッジ３４を試料室３０に搬入・搬出するための試料交換室３５が接続されている。
【００１７】
光学式顕微鏡４３はイオンビーム２２の照射領域（ビーム照準位置近傍）を観察できる位置に配置し、明視野用光源４４と暗視野用光源４５は互いの照明光の照射範囲がほぼ一致するように配置する。
【００１８】
図５は上記カートリッジ３４の構成を示す図、図６は試料ホルダー３２の構成を示す図である。
カートリッジ３４は、試料３１から取り出した試料片９３を固定するサンプルキャリア９０を保持しており、試料片９３を高分解能解析装置に移動させる容器としての役割を果たす。カートリッジ搬送ロボット３７（図１参照）は、カートリッジケース３９（図１参照）に格納したカートリッジ３４を取り出して大気状態の試料交換室３５内の試料ホルダー３２上に移動する。また、試料搬送ロボット３６（図１参照）は、試料ケース３８（図１参照）に格納された他の光学式検査装置で欠陥検査済みの試料３１を、大気状態の試料交換室３５内に待機させた試料ホルダー３２上に移動させる。このように、試料ホルダー３２は試料３１とともにカートリッジ３４を搭載することができる。また、試料ホルダー３２にはカートリッジ３４をその中心軸周りに回転させ、保持した試料片９３を傾斜させられる機構が組み込まれている。試料３１とカートリッジ３４を搭載した試料ホルダー３２は、試料交換室３５を真空に排気した後、試料室３０内の試料ステージ３３上に移動させる。
【００１９】
図１に戻り、デポガス源５１から供給するデポジションガスには、例えばオルトケイサンテトラエチル（ＴＥＯＳ）等を用いる。ＴＥＯＳは、ビーム照射による分解でシリコン酸化膜を形成する。
【００２０】
電子ビームカラム１０の電子ビーム光学系は、電子源１１から引き出された電子ビーム１２を集束して試料ホルダー３２に保持された試料３１上に走査し照射するものである。この電子ビーム光学系は、電子源１１から電子ビーム１２を引き出す引出し電極１３、引き出し電極１３により引き出した電子ビーム１２を集束する集束レンズ１４、集束した電子ビーム１２の径を絞るビーム絞り１５、電子ビーム１２を偏向し走査する偏向器１６、及び対物レンズ１７を有している。装置起動時、試料室３０に通じる電子ビームカラム１０の内部は試料室３０とともに高真空に保持される。
【００２１】
イオンビームカラム２０のイオンビーム光学系は、非金属のガスイオン源２１から引き出されたイオンビーム２２を試料ホルダー３２に保持された試料３１上に照射するものである。このイオンビーム光学系は、ガスイオン源２１からイオンビーム２２を引き出す引出し電極２３、引き出し電極２３により引き出したイオンビーム２２を集束する集束レンズ２４、集束したイオンビーム２２の断面形状を整形するマスク２５、イオンビーム２２を偏向する偏向器２６、及び対物レンズ２７を有している。装置起動時、試料室３０に通じるイオンビームカラム２０の内部は試料室３０とともに高真空に保持される。
【００２２】
また、本実施の形態の半導体検査装置には、制御系として、電子ビームカラム１０を制御する電子ビームカラム制御部１８、イオンビームカラム２０を制御するイオンビームカラム制御部２８、試料ステージ３３・明視野光源４４・暗視野光源４５・デポガス源５１・プローブ移動機構６２等の両カラム１０，２０以外の構成要素全体を制御する全体制御部７４が備えられている。
【００２３】
電子ビームカラム１０による電子顕微鏡画像（この場合ＳＥＭ画像）やイオンビームカラム２０によるイオン顕微鏡画像（ＳＩＭ画像）、光学式顕微鏡４３による光顕像のそれぞれの画像データは、画像生成部７５により生成される。画像生成部７５は、電子ビーム１２を照射しているときに二次電子検出器４１から入力された二次電子の検出信号を電子ビームカラム制御部１８から入力された電子ビームの走査信号に同期してＳＥＭ画像の画像データを生成したり、イオンビーム２２を照射しているときに二次電子検出器４１から入力された二次電子の検出信号をイオンビームカラム制御部２８から入力されたイオンビームの走査信号に同期してＳＩＭ画像の画像データを生成したり、光学式顕微鏡４３からの撮影データを基に光学式顕微鏡４３で撮影した光顕像の画像データを生成したりする。こうして生成された各画像データは画像処理部７６に入力され、画像処理部７６は、半導体デバイス中の隣接領域（セルやダイ単位）で画像データを比較し、その違いから欠陥部を検出する。
【００２４】
また、本実施の形態の半導体検査装置には、上記画像データにより再構成された各種顕微鏡画像を表示する表示装置７０、及びキーボード７２やマウス７３といった操作装置を有するコンピュータ７０が備えられている。
【００２５】
イオンビームカラム２０のガスイオン源２１は、酸素やアルゴン等の非金属ガスをプラズマ化してイオンビーム２２を発生させる。ガスイオン源２１で発生させたイオンビーム２２は幅の広いプロジェクションビームとなる。上記したイオンビームカラム制御部２８には、イオンビームカラム２０に指示するイオンビームの集束動作のプログラムとして少なくとも２種類のビームモードが格納されている。
【００２６】
第１ビームモードは、図２（ａ）に示すように集束レンズ２４で絞ったイオンビームをマスク２５の円形のマスク穴２５Ａ（図３参照）に通過させた後、偏向器２６により走査偏向し対物レンズ２７により試料３１上でフォーカスさせるモードである。この第１ビームモードのイオンビームを走査イオンビーム２２Ａ（図３参照）とする。この走査イオンビーム２２Ａは、加工イオンビーム２２Ｂ（図３参照）による試料３１等の加工位置を確定するために用いられる。
【００２７】
第２ビームモードは、図２（ｂ）に示すように集束レンズ２４でビームを細く絞らずマスク２５のマスク穴２５Ｂａ又は２５Ｂｂを通過させてマスク穴２５Ｂａ又は２５Ｂｂの形状にビーム断面が整形されたプロジェクションビームを対物レンズ２７で縮小投射して加工するモードである。この第２ビームモードのイオンビームを加工イオンビーム２２Ｂとする。この第２ビームモードでは走査イオンビーム２２Ａに比して加工イオンビーム２２Ｂのビーム電流を大きくすることができ、第１ビームモードで生成するイオンビームを加工イオンビームとする場合に比して加工速度を向上させることができる。
【００２８】
イオンビームカラム２０に備えられたマスク２５は、図３に示すように走査イオンビーム用の丸いマスク穴２５Ａと加工イオンビーム用の加工形状に対応するマスク穴２５Ｂａ，２５Ｂｂを設けた薄い板である。マスク穴２５Ｂａは矩形であり断面矩形の加工イオンビーム２２Ｂａ（図１９参照）を整形し、マスク穴２５Ｂｂはコの字型であり断面コの字型の加工イオンビーム２２Ｂｂ（図１８参照）を整形する。図示しない駆動装置によって、マスク２５を図３中の矢印方向に移動することでビームモードを設定する。なお、マスク穴の数や形状は図３に図示した態様に限らない。
【００２９】
図３（ａ）は走査イオンビーム２２Ａを照射する第１ビームモード時の様子を表す図である。
図３（ａ）に示したように、第１ビームモードでは、マスク穴２５Ａの穴径より僅かに大きい程度に集束レンズ２４によりイオンビーム２２を絞り、マスク２５を通過した走査イオンビーム２２Ａを偏向器２６で走査して対物レンズ２７によって試料３１上にフォーカスさせる。
【００３０】
図３（ｂ）は加工イオンビーム２２Ｂを照射する第２ビームモード時の様子を表す図である。
図３（ｂ）に示すように、第２イオンビームモードでは、集束レンズ２４でイオンビーム２２を絞らず、マスク２５における加工イオンビーム整形用のマスク穴２５Ｂａ又は２５Ｂｂ（本例では２５Ｂｂ）を覆うビーム径のイオンビーム２２を照射し、マスク穴２５Ｂａ又は２５Ｂｂを通過した加工イオンビーム２２Ｂを偏向器２６によって位置補正しつつ対物レンズ２７で試料３１上に縮小投射させる。
【実施例１】
【００３１】
図４は他の光学式検査装置で検出された試料の欠陥部を本実施の形態の半導体検査装置で解析（レビュー）する手順の第１実施例を示すフローチャートである。
以下に図４を用いて本実施の形態の半導体検査装置を用いた欠陥解析手順を説明する。
【００３２】
本実施の形態の半導体検査装置を半導体デバイス製造工程のウェーハ欠陥検査に用いる場合、まず図４のＳ１０１の処理で試料（ウェーハ）３１を搬入する。試料３１の搬入にあたっては、まず、他の光学式検査装置で欠陥検査した試料３１を事前に試料ケース３８に格納しロードポートに搭載しておく。
【００３３】
試料３１を試料ケース３８に格納した状態でコンピュータ７１により検査開始を指示すると、全体制御部７４によって試料搬送ロボット３６に指令信号が出力されて試料ケース３８に格納されている試料３１が試料搬送ロボット３６によって取り出され、大気状態の試料交換室３５内に待機した試料ホルダー３２上に試料３１が移動する。また、全体制御部７４によりカートリッジ搬送ロボット３７に指令信号が出力されカートリッジケース３９に格納したカートリッジ３４が取り出されて大気状態の試料交換室３５内の試料ホルダー３２上に移動し、試料３１とカートリッジ３４が試料ホルダー３２に搭載される（図６参照）。そして、全体制御部７４により図示しない真空排気装置に指令信号が出力されて試料交換室３５が真空に排気された後、試料３１とカートリッジ３４を搭載した試料ホルダー３２が試料室３０内の試料ステージ３３上に移動する。
【００３４】
Ｓ１０２に手順を移し、他の光学式検査装置で事前に検出された欠陥を確認するために欠陥の光顕像の取得を指示すると、操作信号を受け取った全体制御装置７４は、試料ステージ３３に指令信号を出力し光学式顕微鏡４３の視野内に欠陥部位が入るように試料ステージ３３を移動させる。他の光学式検査装置により検出された欠陥部位の位置を示す検査結果ファイルは、ネットワークなどを介して光学式検査装置からコンピュータ７１に転送される。全体制御部７４は、先の検査結果ファイルを基に光学式検査装置で欠陥を検出した際の条件に合わせて明視野用光源４４と暗視野用光源４５を選択して点灯し、光学式顕微鏡４３により試料像を撮影する。
【００３５】
図７は明視野光顕像取得の原理を示す図である。
図７に示したように、光学式顕微鏡４３で明視野光顕像を取得する場合、明視野用光源４４で発生した照明光４６を試料３１に照射し、光学式顕微鏡４３で試料３１上の異物（欠陥）６５を撮影する。この撮影情報が画像生成部７５で処理された結果生成された明視野光顕像は、図８に示すように、表示装置７０に備えられた明視野光顕像の表示を指示するＢＦボタン８３を操作することによって表示装置７０の画像表示エリア８０に表示される。
【００３６】
図９は暗視野光顕像取得の原理を示す図である。
図９に示すように光学式顕微鏡４３で暗視野光顕像を取得する場合、光学式顕微鏡４３に照明光４６の反射光４７が入射しない位置に設置された暗視野用光源４５により試料３１に照明光３５を照射する。そして試料３１上の異物６５で発生した散乱光４８を光学式顕微鏡４３で撮影する。この撮影情報が画像生成部７５で処理された結果生成された暗視野光顕像は、図１０に示すように、表示装置７０に備えられた明視野光顕像の表示を指示するＤＦボタン８４を操作することによって表示装置７０の画像表示エリア８０に表示される。
【００３７】
また、光学式顕微鏡４３で得られた試料像（明視野光顕像・暗視野光顕像）は画像処理部７６に入力され、画像処理部７６によって隣接する比較領域（セルやダイ単位）で比較することにより欠陥部を検出する。光顕像による異物の検出に成功した場合、Ｓ１０５に手順を移してＳＥＭ画像により異物を検出する。異物検出に失敗した場合には、Ｓ１０４でエラー処理を実施してＳ１１０に手順を移し、試料３１を装置外に搬出して本解析手順を終了する。
【００３８】
Ｓ１０５では、電子ビームカラム制御部１８により電子ビームカラム１０を制御して光学式顕微鏡４３で検出した欠陥の電子顕微鏡画像（ＳＥＭ画像）を取得しＳＥＭ画像による欠陥検出を試みる。
【００３９】
図１１はＳＥＭ画像取得の原理を示す図である。
図１１に示すように電子ビームカラム１０と二次電子検出器４１を用いてＳＥＭ画像を取得する場合、電子ビームカラム１０から出力された電子ビーム１２を試料３１上に走査させ、発生する二次電子を二次電子検出器４１で検出する。電子ビーム１２の走査信号に同期して二次電子検出器４１の信号を取り込んで画像生成部７５でＳＥＭ画像を生成する。生成されたＳＥＭ画像は、図１２に示すように、表示装置７０に備えられた明視野光顕像の表示を指示するＳＥＭボタン８１を操作することによって表示装置７０の画像表示エリア８０に表示される。画像処理部７６において半導体デバイス中の隣接領域（セルやダイ単位）でＳＥＭ画像を比較することで欠陥部位を検出する。
【００４０】
Ｓ１０６では、ＳＥＭ画像により光学式顕微鏡４３で検出した欠陥部位を検出することに成功したかどうかを判定する。ＳＥＭ画像による異物の検出に成功した場合、Ｓ１０７に手順を移してＳＥＭ画像による異物の観察を行い、失敗した場合にはＳ１０８でイオンビームにより試料を加工する。ＳＥＭ画像による欠陥部位の検出失敗の原因の一つに図１３に示すように異物６５が膜中（膜６６の下）に存在する場合がある。ＳＥＭでは試料の表面のみの情報しか取得できないため、このように欠陥部位が膜６６に覆われて試料表面がなだらかな場合には、光顕像で検出できた異物６６が必ずしもＳＥＭ画像で観察できるとは限らない。そのため、図１４に示すように表示装置７０の画像表示エリア８０のＳＥＭ画像に異物６６が生じされない場合がある。
【００４１】
ＳＥＭ画像で異物の検出に成功しなかった場合、Ｓ１０８に手順を移してイオンビームカラム制御部２８によりイオンビームカラム２０を制御し、明視野光顕像（或いは暗視野光顕像）を見ながらイオンビームにより膜６６を加工して異物６５を表面に露出させる。このように異物６５を試料３１から摘出せずに異物６５覆う膜６５を削り取って異物６５を表出させる場合、図１５に示すようにイオンビーム２２からマスク２５を退避させ、マスク穴でビーム断面を制限しない幅の広いイオンビームを用いる。これによって、広い範囲を高速に加工することができる。また、図１６に示すようにイオンビーム２２の照射領域に電子ビーム１２を走査させて二次電子信号を二次電子検出器４１で検出することにより、ＳＥＭ画像加工の経過をＳＥＭカラムで随時確認する。これにより、異物６５が表出した時点でイオンビーム加工を終了することができる（Ｓ１０５，Ｓ１０６）。
【００４２】
欠陥部位のＳＥＭ画像の取得に成功したら、Ｓ１０７で高倍率のＳＥＭ画像で異物６５を詳細に観察し、Ｓ１０９で異物６５に電子ビーム１２を照射して得られるＸ線をＸ線検出器４２で検出してＥＤＸを用いて元素を分析する。これにより異物６５の元素を特定し、その発生源を推定することができる。そして、異物６５の解析が終了したらＳ１１０に移り、全体制御部７４によってＳ１０１と逆の手順で試料交換室３５を経由して試料ケース３８に試料３１を搬出し、以上の手順を終了する。
【００４３】
続いて本実施の形態により得られる作用効果を順次説明する。
一般に試料の欠陥部位の検出にはスループットの高い光学式検査装置が用いられ、光学式検査装置で欠陥が検出された場合、光学式検査装置で検出された欠陥部位をＳＥＭ等の電子顕微鏡で観察し、より高い分解能の画像で欠陥部位を観察するのが通常である。
【００４４】
しかし、光学式検査装置で欠陥が検出された試料をＳＥＭに渡して欠陥部位のＳＥＭ画像を得ようとしても、先に図１３及び図１４に示したように、欠陥部位（ウェーハ表面に付着した異物６５等）が膜で覆われている場合、ＳＥＭでは試料の表面（つまり膜）の情報しか得ることができないため、光学式検査装置から受け取った位置情報に基づいてその付近をＳＥＭで観察してもＳＥＭ画像で異物を確認することができない。また、異物の元素分析をするにしても、異物を露出させる必要があるが膜中の異物のＳＩＭ画像を得るのも難しく、ＥＤＸの機能を利用することも容易ではない。当然ながら、ＦＩＢ加工ができなければＴＥＭやＳＴＥＭによる観察もできない。
【００４５】
それに対し、本実施の形態によれば、仮に異物が膜中に存在し異物をＳＥＭ画像で捉えることができない場合でも、ＳＥＭ観察前に光学式顕微鏡４３により異物を捉えているので、その光顕像で異物を捉えた位置にイオンビームを照射して膜を除去することにより膜中の異物を露出させることができる。
【００４６】
例えば、光顕像を見ながらＦＩＢ加工すれば確実に異物を被覆する膜を除去することができる。また、ＦＩＢ加工前にイオンビームの照準位置と異物を光顕像上で合わせて（或いは光学式顕微鏡４３により検出された異物の座標上にイオンビームの照準を合わせて）異物を被覆する膜が確実にＦＩＢ加工されるようにしておき、ＳＥＭ観察しながらＦＩＢ加工しＳＥＭ画像（又はＳＩＭ画像）で異物が確認されたら（異物が露出したら）直ちにＦＩＢ加工を中止することもできる。また、表示装置７０の表示エリア８０に光顕像とＳＥＭ画像（又はＳＩＭ画像）を同時に表示できるようにしておけば、光顕像を見ながら膜を効率的に除去しつつＳＥＭ画像（又はＳＩＭ画像）で異物が露出された時点でＦＩＢ加工を終了させることも可能である。
【００４７】
このように本実施の形態によれば、膜に覆われた異物も光学式顕微鏡４３で容易かつ迅速に発見することができ、欠陥部位の電子顕微鏡観察やＥＤＸ元素分析ができない場合でも、高精度かつ迅速に膜をＦＩＢ加工により除去することができる。しかも、Ｇａ等のＬＭＩＳではなく非金属元素を加工イオンビームに用いているので、ＦＩＢ加工による試料のＬＭＩＳ汚染も生じない。よって、ＬＭＩＳ汚染を発生させることなく、膜中の異物を正確に検出し電子顕微鏡による観察やＥＤＸ分析を迅速に行うことができるので、異物の発生原因を短時間で推定でき、歩留りを向上させることができる。
【００４８】
また、イオンビームが非金属であるため、ＦＩＢ加工後の試料にＬＭＩＳ汚染が生じないので、ＦＩＢ加工後の試料を製造プロセスに戻すことも可能であり、廃棄ウェーハの削減にも寄与する。また、非金属イオンビームを用いて汚染発生を防止していても、加工穴のサイズによっては加工穴をそのままにしておくと加工穴に異物が溜まり易く、その後の汚染発生の一因になる。このような場合には加工穴をデポで埋めれば良い。
【００４９】
また、本例では光学式顕微鏡４３で暗視野光顕像と明視野光顕像の双方を取得可能な構成であるため、両者を用途や目的に応じて使い分けることができる。例えば、暗視野光顕像では観察対象物が実際よりも大きく表示されるため小さな異物を検出する際に有効であるが、散乱光が得られ難い（例えばなだらかな）試料形状であると明確な像が得られ難い場合もある。それに対し、明視野光顕像では暗視野光顕像のように実際よりも観察物が大きく表示されるはないが、試料の表面形状によらず試料を観察することができる。双方の使用を前提としていない場合には、明視野光源４４及び暗視野光源４５のいずれかを省略しても良い。
【実施例２】
【００５０】
図１７は他の光学式検査装置で検出された試料の欠陥部を本実施の形態の半導体検査装置で解析（レビュー）する手順の第２実施例を示すフローチャートである。
【００５１】
本例は、膜中に存在し、電子ビーム１２の走査によるＳＥＭ画像やイオンビーム２２の走査によるＳＩＭ画像では十分に観察できない異物６５をより高分解能の顕微鏡画像で正確に解析するのに好適な処理フローである。
【００５２】
本例では、まずＳ２０１にて先に図５及び図６を用いて説明したように試料３１及びカートリッジ３４を試料ホルダー３２に搭載し、それを試料室３０内に搬入する。
【００５３】
Ｓ２０２，Ｓ２０３，Ｓ２０４は図４のＳ１０２，１０３，１０４と同様であり、試料室３０に搬入された試料３１の欠陥部位を光学式顕微鏡４３で検出し、光顕像による欠陥検出に失敗しＳ２０３の判定が満たされなければＳ２０４のエラー処理を経由してＳ２１１に手順を移し、試料３１及びカートリッジ３４を搬出して本例の解析手順を終了する。
【００５４】
一方、光顕像による欠陥検出に成功しＳ２０３の判定が満たされたら、Ｓ２０５に手順を移し、図１８に示すように第２ビームモードに切り換え、マスク２５のマスク穴２５Ｂｂを通過させた断面コの字型の加工イオンビーム２２Ｂｂを試料３１に斜めから照射し、異物６５を囲うようなコの字型の溝を形成する。
【００５５】
続くＳ２０６では、図１９に示すように試料ステージ３３を１８０°回転させ、さらにＳ２０７に移って第１ビームモードに切り換え、マスク２５のマスク穴２５Ｂａを通過させた断面矩形の加工イオンビーム２２Ｂａを試料３１に斜めから照射し、先に形成したコの字型の溝との間に異物６５を包囲する矩形の溝を加工して楔型の試料片９３を切り出す。イオンビームの走査とステージ３３の回転・移動の機能を組み合わせれば同様に試料片を切り出すことができるが、予め加工穴の形状に整形したイオンビームを用いることで加工時間を短時することができる。
【００５６】
Ｓ２０８では、図２０に示すように、溝加工により試料３１から分離した試料片９３をプローブ６１の先端に付着させプローブ６１を引き上げて試料片９３を取り出す。試料片９３は、静電力によりプローブ６１に吸着させるか、静電力による吸着力が弱い場合にはデポジションガス５２を供給しながらのイオンビーム２２の照射によるデポジション膜によりプローブ６１に接着する。
【００５７】
Ｓ２０９では、試料片９３を摘出した後に試料３１に残される加工穴９６を埋め戻す。試料片９３を取り出した後の加工穴９６をそのまま残しておくと加工穴９６に異物が溜まり易く、加工穴９６を残した試料３１を製造ラインに戻すと次のプロセスにおいて問題となることがある。そこで、Ｓ２０９の手順では、図２１に示すようにデポジションガス５２を供給しながらイオンビーム２２を照射して加工穴９６を埋め戻す。このとき、イオンビームカラム２０のマスク２５は、効率的にデポジション膜を形成するために加工穴９６を埋め戻すのに好適なマスク穴を適宜選択する。
【００５８】
Ｓ２１０では、図２２に示すように、プローブ６１及び試料ステージ３３を走査して試料片９３をカートリッジ３４に保持したサンプルキャリア９０の上部に移動し、試料片９３とサンプルキャリア９０の接触部分にデポジションガス５２を供給しながらイオンビーム２２を照射することによってデポジション膜５４を形成して両者を接着し、サンプルキャリア９０上に試料片９３を搭載してプローブ６１を試料片９３から分離する。
【００５９】
Ｓ２１１では、試料３１と一緒に試料ホルダー３２に保持されたカートリッジ３４を試料交換室３５に搬出し、カートリッジ搬送ロボット３７によりカートリッジケース３９に排出して異常の手順を終了する。
【００６０】
排出したカートリッジ３４はＴＥＭやＳＴＥＭなどの高分解能解析装置のサイドエントリステージに挿入可能な試料ホルダー９５（図２３参照）の先端に装着することができる。したがって、ＳＥＭやＳＩＭでは十分に観察できないような微細な異物もより高分解能なＴＥＭ或いはＳＴＥＭといった電子顕微鏡の画像で詳細に観察することができる。
【００６１】
また、その試料ホルダー９５は、イオンビーム加工装置のサイドエントリステージに挿入することができ、Ｇａイオン源の細く絞ったイオンビームで追加工できる。試料３１から取り出した試料片９３は、Ｇａイオンビーム照射によって汚染されるが、ラインには戻さないため問題とならない。図２４に示すように薄膜化された試料片９３は、ＴＥＭやＳＴＥＭのような高分解能解析装置で詳細な解析ができる。また、薄膜化した試料片９３はＥＤＸ分析する際にバックグランドのノイズが軽減し、正確な分析が可能となる。また本例の半導体検査装置にて予めＦＩＢ加工によって試料片９３を薄膜化しておくことも可能である。
【００６２】
したがって、本実施例によっても先に説明した第１実施例と同様の効果を得ることができ、ＳＥＭよりもより高分解能のＴＥＭやＳＴＥＭで異物を観察する必要性がある場合には本例のような操作を選択することにより、より詳細な異物の観察及び分析が可能になる。
【実施例３】
【００６３】
図２５は他の光学式検査装置で検出された試料の欠陥部を本実施の形態の半導体検査装置で解析（レビュー）する手順の第３実施例を示すフローチャートである。
【００６４】
本例も、ＳＥＭ画像やＳＩＭ画像では十分に観察できない膜中に存在する異物をより高分解能な電子顕微鏡画像で正確に解析するのに好適な解析方法に関するものである。第２実施例に対してプローブ６１の使い方が特徴となる。
【００６５】
本例におけるＳ３０１〜Ｓ３０４は第１実施例におけるＳ１０１〜Ｓ１０４と同様であり、光顕像による欠陥部位の検出に成功しＳ３０３の判定が満たされたらＳ３０５に手順を移す。
【００６６】
図２６は膜中に存在する異物６５を暗視野用光源４４と光学式顕微鏡４３で検出する構成を示す図である。
Ｓ３０５では、この図２６に示すように、異物６５によって隆起した膜６６に暗視野用光源４５で照明光４６を照射し、発生した散乱光４８を光学式顕微鏡４３で観察して異物６５の暗視野光顕像を取得する。プローブ６１は光学式顕微鏡４３の観察視野で少なくともイオンビームカラム２０のイオンビーム照射位置及びその周辺部を移動させる機構を備え、そして、異物６５の近傍にプローブ６１を移動してプローブ６１の先端で異物６５を指示する。このとき、表示装置７０のＤＦボタン８４を操作することで、図２７に示したようにプローブ６１の先端で異物６５を指示している様子を捉えた暗視野光顕像が表示装置７０の表示エリア８０に映し出される。
【００６７】
Ｓ３０６では、図２８に示したように、表示装置７０のＳＩＭボタン８２を操作して画像表示エリア８０にＳＩＭ画像が表示されるように切り替え、イオンビームカラム２０を用いて暗視野光顕像で観察した付近の領域のＳＩＭ画像を表示エリア８０に表示させる。ＳＩＭ画像では、表面がなだらかな膜中に存在する異物は観察できないため図示したようにプローブ６１のみがＳＩＭ画像で観察できるようになる。このとき、暗視野光顕像とＳＩＭ画像の視野は完全には一致しないため、プローブ６１は暗視野光顕像からずれた位置に表示される。そこで、図２９に示すように表示されているプローブ６１の位置を基準にし、暗視野光顕像上で確認されたプローブ６１と異物の位置関係に基づいて膜中の異物の位置をＳＩＭ画像上で推定し、加工領域１０５を指定する。
【００６８】
そして、Ｓ３０７に手順を移して加工領域１０５にイオンビームを照射することにより、図３０に示すように膜６６が加工され、膜中に存在する異物６５が表面に出現する。このとき、本例では表示装置７０には試料に形成しようとする加工穴の形状やイオンビームの形状等を指定するボタン８５〜８９が用意されており、設定した加工領域１０５の大きさや形状に応じてボタン８５〜８９で目標とする加工穴やイオンビームの形状を各ボタンの表示を参考に組み合わせて指定することでＦＩＢ加工の操作を容易化している。
【００６９】
その後、表示装置７０のＳＥＭボタン８１を操作して画像表示エリア８０にＳＥＭ画像が表示されるように切り替え、電子ビームカラム１０を用い表出した異物６５をＳＥＭ画像で観察したり（Ｓ３０８）、ＥＤＸ分析したり（Ｓ３０９）した上で、第１実施例のＳ１１０と同様に試料を搬出して本例の解析手順を終了する。
【００７０】
本実施例においても、異物が膜中に存在する場合でも光学式顕微鏡４３でそれを検出することができるので、第１実施例と同様の効果を得ることができる。また、本例の場合、プローブ６１を加工点の指標として利用することで、光顕像とＳＩＭ画像の視野のずれに関係なくプローブ６１の像との位置関係でイオンビームの照射位置を容易に推定することができるので、光顕像とＳＩＭ画像やＳＥＭ画像を表示装置に同時に表示する機能が備えられていなくてもＳＩＭ画像上を見ながら確実に膜を除去することができる。
【００７１】
なお、本例では暗視野光顕像上でプローブ６１を異物近傍の指標位置に移動させた。照明光の照射角度の関係で暗視野光顕像では目標物が実際よりも大きく映し出されるため、精緻にプローブ６１を移動させる上では暗視野光顕像を見ながらプローブ６１を操作することが好ましい。しかしながら、この作業は明視野光顕像上でも行うことができる。暗視野光顕像の場合、試料表面の状態によっては散乱光が検出され難く明確な像が得られ難い場合もある。その場合には明視野光顕像上でプローブ６１と異物の位置関係を確認しながらプローブ６１を操作すれば良い。
【００７２】
図３１は本発明の半導体検査装置の他の実施の形態の全体構成を示す概略図である。図３１において既出図面と同様の部分又は同様の役割を果たす部分には同符号を付して説明を省略する。
図３１に示すように、本例の半導体検査装置は、電子ビーム１２を照射する電子ビームカラム１０を垂直に立てて実装している。この場合、イオンビーム２２を照射するイオンビームカラム２０の視野の上方にイオンビームカラム２０の視野を視野内に捉える光学式顕微鏡４３を配置する関係上、電子ビームカラム１０をイオンビームカラム２０と同一点を視野にするように配置することが物理的に難しくなり、ＳＥＭ画像とＳＩＭ画像の観察視野が異なってくる。
【００７３】
つまり、本実施の形態の場合、電子ビームとイオンビームのビーム照準位置が離間するように電子ビームカラム１０とイオンビームカラム２０が配置されている。そのため、光学式顕微鏡４３に移動機構を設け、電子ビームカラムのビーム照準位置を観察視野内に捉えられる位置とイオンビームカラムのビーム照準位置を観察視野内に捉えられる位置との間で光学式顕微鏡４３を移動させる構成とする。したがって、明視野光源４４・暗視野光源４５も光学式顕微鏡４３とともに移動する構成とするか、照明光の照射領域を光学式顕微鏡４３の観察視野に応じて偏向できる構成となっている。なお、光学式顕微鏡４３を、その観察方向を変更する構成とすることも考えられるし、イオンビーム照準位置観察用の光学式顕微鏡と電子ビーム観察用の光学式顕微鏡を別途備える構成とすることも考えられる。
【００７４】
本実施の形態のような実装構成でも、光学式顕微鏡４３をプロジェクションイオンビームが照射されるＳＩＭ画像の観察視野に合わせて設置することで、先の膜中に存在する異物の分析は可能であり、前に説明した各実施例と同様の解析手順を実施することが可能である。また、光学式顕微鏡４３に観察視野を移動させる移動機構を備えることにより、ＳＥＭ画像の観察視野とＳＩＭ画像の観察視野をそれぞれ観察することでも対応できる。
【００７５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。
【００７６】
例えば、以上では備え付けのＸ線検出器４２を設ける構成としたが、本質的効果は、光学式顕微鏡４３を併せ持つことで電子顕微鏡像やイオン顕微鏡像では観察し難いような異物を的確に捉え、それにより電子顕微鏡像やイオン顕微鏡像を迅速に取得し、ひいてはＦＩＢ加工、ＥＤＸ分析に迅速に移行することにある。したがって、Ｘ線検出器は備え付けでなくとも追加設置するような構成とすることも考えられるし、加工後の試料を別のＥＤＸ分析装置で分析することも可能である。
【００７７】
また、異常では明視野用光源４４と暗視野用光源４５を別々に設けたが、これらを共通の光源として光源を移動させる機構を用いることで、明視野光源としても暗視野光源としても利用できるように構成することができる。また、画像生成部７５により電子顕微鏡画像と光学式顕微鏡画像の両方を生成する構成としたが、それぞれ別々の画像生成部を設ける構成としても良い。また、二次電子検出器４１に代えて又はこれに追加して、試料を透過した透過電子を検出する透過電子検出器を試料信号検出器として設けることで、電子ビームカラム１０によりＴＥＭやＳＴＥＭによる観察ができるようにすることも考えられる。
【００７８】
また、他の光学式検査装置で検査した試料を本発明の半導体検査装置で詳細に解析する例を説明したが、他の光学式検査装置で未検査の試料を本半導体検査装置に実装された光学式顕微鏡４３で検査し、欠陥が検出されれば前述した各フローと同様の手順で詳細に異物を観察・元素分析するといったこともある。また、膜中（或いは膜下）の異物を詳細に解析する例を各例で説明したが、膜表面の欠陥部位の観察にも本発明の半導体検査装置は勿論適用可能である。
【００７９】
さらに、本発明の半導体検査装置は、マイクロプロセッサやメモリ等の半導体デバイスの欠陥を観察・解析する以外にも、液晶やハードディスク、その他の精密部品・製品・半製品等の半導体以外の対象物の欠陥部位を検査・解析する荷電粒子線装置としても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の半導体検査装置の一実施の形態の全体構成を示す概略図である。
【図２】イオンビームのビームモードの違いを示す説明図である。
【図３】ビームモードとマスクの位置の関係を示す図である。
【図４】他の光学式検査装置で検出された試料の欠陥部を本実施の形態の半導体検査装置で解析（レビュー）する手順の第１実施例を示すフローチャートである。
【図５】カートリッジの構成を示す図である。
【図６】試料ホルダーの構成を示す図である。
【図７】明視野光顕像取得の原理を示す図である。
【図８】明視野光顕像の表示を示す図である。
【図９】暗視野光顕像取得の原理を示す図である。
【図１０】暗視野光顕像の表示を示す図である。
【図１１】ＳＥＭ画像取得の原理を示す図である。
【図１２】ＳＥＭ画像の表示を示す図である。
【図１３】膜中の異物のＳＥＭ画像取得の状態を示す図である。
【図１４】膜中の異物のＳＥＭ画像の表示を示す図である。
【図１５】マスクとイオンビームの位置関係を示す図である。
【図１６】異物を被覆する膜をイオンビームで除去する様子を示した図である。
【図１７】他の光学式検査装置で検出された試料の欠陥部を本実施の形態の半導体検査装置で解析（レビュー）する手順の第２実施例を示すフローチャートである。
【図１８】加工イオンビームによる加工状態を示す図である。
【図１９】加工イオンビームによる加工状態を示す図である。
【図２０】プローブにより試料片を取り出す様子を示す図である。
【図２１】加工穴を埋め戻す様子を表した図である。
【図２２】試料片をカートリッジのサンプルキャリアに固定した様子を示した図である。
【図２３】カートリッジと試料ホルダーの構成例を示す図である。
【図２４】試料片を薄膜化した状態を示す図である。
【図２５】他の光学式検査装置で検出された試料の欠陥部を本実施の形態の半導体検査装置で解析（レビュー）する手順の第３実施例を示すフローチャートである。
【図２６】暗視野光顕像による異物検出の様子を示す図である。
【図２７】暗視野光顕像上でプローブを異物付近に移動させた状態を示す図である。
【図２８】プローブを指標にした異物近傍のＳＩＭ画像の表示を示す図である。
【図２９】プローブを指標にＳＩＭ画像上で加工位置を定めた様子を示す図である。
【図３０】加工イオンビームによる加工状態がＳＩＭ画像で確認されている様子を示す図である。
【図３１】本発明の半導体検査装置の他の実施の形態の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０ 電子ビームカラム
１１ 電子源
１２ 電子ビーム
１３ 引き出し電極
１４ 集束レンズ
１５ ビーム絞り
１６ 偏向器
１７ 対物レンズ
１８ 電子ビームカラム制御部
２０ イオンビームカラム
２１ ガスイオン源
２２ イオンビーム
２２Ａ 走査イオンビーム
２２Ｂ 加工イオンビーム
２３ 引き出し電極
２４ 集束レンズ
２５ マスク
２５Ａ マスク穴
２５Ｂａ マスク穴
２５Ｂｂ マスク穴
２６ 偏向器
２７ 対物レンズ
２８ イオンビームカラム制御部
３０ 試料室
３１ 試料
３２ 試料ホルダー
３３ 試料ステージ
４１ 二次電子検出器
４２ Ｘ線検出器
４３ 光学式顕微鏡
４４ 明視野光源
４５ 暗視野光源
４６ 照明光
５１ デポガス源
５２ デポジションガス
６１ プローブ
６２ プローブ移動機構
６５ 異物
７５ 画像生成部
９３ 試料片
【技術分野】
【０００１】
本発明は試料を検査解析する荷電粒子線装置、試料加工方法及び半導体検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばマイクロプロセッサやメモリ等の半導体デバイスの歩留りを低下させる不良原因の代表例として試料（ウェーハ等）への異物の付着が挙げられる。導電性の異物がパターン間に付着して回路を短絡させる、絶縁性の異物が配線パターンの接続部に付着して導通不良を発生させる等、異物付着は不良デバイスの原因となる。そこで、異物の発生源を特定して異物の発生を防止する必要がある。異物の発生源を特定する方法のひとつとして、異物の元素を分析して原因を推定する方法がある。元素分析は、電子ビームを照射して物質から放出させる特性Ｘ線のエネルギースペクトルから元素を同定する分散形Ｘ線分光（ＥＤＸ：Energy Dispersive X-ray）装置を利用することで可能である。
【０００３】
現在、異物を検出する装置としては、スループットの高い光学式検査装置が一般的である。光学式検査装置は、試料を搭載したステージを移動させながら光学式顕微鏡等で試料表面を撮影したりレーザ光を照射した試料表面の散乱光を検出したりして試料像を得て、セルやダイ単位で隣接するもの同士を比較して欠陥部を検出する。
【０００４】
光学式検査装置で欠陥が検出された試料は、走査電子顕微鏡に渡されてより高い分解能で欠陥を解析されることが多い。レビューＳＥＭと呼ばれる電子顕微鏡は、欠陥の自動観察や自動分類などが行える欠陥解析用の走査電子顕微鏡であり、ＥＤＸの機能を搭載しているものもある。しかし、光学式検査装置で検出された欠陥が、必ずしも走査電子顕微鏡で確認できるとは限らない。例えば、酸化シリコン膜や透明なレジスト膜の中に異物が存在する場合、光学式顕微鏡で膜中の異物が確認できたとしても走査電子顕微鏡では膜表面の情報のみで膜中の異物の情報を得ることができない。つまりＳＥＭ画像で異物が確認できないため、元素分析用の電子ビームを照射する箇所が判別できずＥＤＸの機能を活かすことができない。
【０００５】
そこで、膜中の異物を分析する場合、ＦＩＢ（集束イオンビーム）加工装置が用いられている。異物等が表面に現れるまで膜をＦＩＢで削った後、露出した異物をＳＥＭで観察したりＥＤＸ分析したりする。
【０００６】
現在、ＦＩＢのイオン源として、Ｇａ（ガリウム）等の液体金属を用いたＬＭＩＳ（液体金属イオン源）を用いるのが一般的である。ＬＭＩＳを使用したＦＩＢ加工装置の場合、試料のＦＩＢ照射面にＬＭＩＳが付着し汚染を発生させしまう問題がある。そのため、ＦＩＢで加工した試料は製造ラインに戻すことができずに廃棄していた。また、ＥＤＸ分析においてもＬＭＩＳが異物の正確な元素分析を妨げる要因となる。
【０００７】
それに対し、ＦＩＢ加工装置を用いずに露光とエッチングによって試料表面の膜を加工し、膜中の異物を露出させる手法が考えられている（特許文献１等参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３４０２９１号号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、膜中の異物を分析するために露光とエッチングを用いて試料表面を加工する場合、ＬＭＩＳによる汚染問題は回避できても手間が掛かり歩留まり低下の大きな要因になってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、ＬＭＩＳ汚染を発生させることなく、膜中の異物を正確に検出し電子顕微鏡による観察を迅速に行うことができる荷電粒子線装置、試料加工方法及び半導体検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、他の光学式検査装置によって検出された膜中に存在する欠陥の原因となる異物を他の光学式検査装置で取得された位置情報を基に光学式顕微鏡で検出し、電子顕微鏡画像やイオン顕微鏡画像により異物が観察できるように非金属のイオンビームで試料を加工する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＳＥＭ画像では観察できない膜中にある異物の形状観察が迅速にできるようになる。これにより、必要な場合にはＥＤＸ分析のための試料の加工に速やかに移行することができ、異物の発生原因の推定が短時間に行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の半導体検査装置の一実施の形態の全体構成を示す概略図である。
本実施の形態における半導体検査装置は、試料（ウェーハ等）３１を保持する試料ホルダー３２と試料ホルダー３２を搭載し移動可能に構成された試料ステージ３３を包囲する試料室３０を有している。
【００１４】
試料ホルダー３２には、試料３１を保持する領域外に、試料３１から切り出した試料片（マイクロサンプル）９３（後述）を搭載するカートリッジ３４を保持するカートリッジユニット４０（図６参照）が設けられている。カートリッジユニット４０は、搭載したマイクロサンプルへのイオンビーム等の入射角度を調整できるようにカートリッジ３４をその軸心周りに回転させる機能を有している。
【００１５】
試料ステージ３３は水平面内のｘ軸，ｙ軸と鉛直方向のｚ軸に沿って水平姿勢を保って移動可能である。試料ステージ３３には、搭載した試料３１の表面を水平面に対して傾けられるように水平姿勢から傾斜したり、試料ホルダー搭載面に直交する軸周りに回転したりする機能を必要に応じて付加しても良い。試料ホルダー３２上の試料３１に電子ビームやイオンビームを照射するときは、試料室３０の内部は図示しない真空排気装置により真空に保たれる。
【００１６】
試料室３０には、電子ビーム１２を集束して試料ホルダー３２上の試料３１表面に走査し照射する電子ビーム光学系を有する電子ビームカラム（ＳＥＭカラム）１０、電子ビーム１２を照射されて試料３１から放出された二次電子を検出する二次電子検出器４１、電子ビーム１２を照射されて試料３１から放出された特性Ｘ線を検出するＸ線検出器４２、試料ホルダー３２上の試料３１表面にイオンビーム２２を照射するイオンビーム光学系を有するイオンビームカラム２０、光学式顕微鏡４３、光学式顕微鏡４３で明視野像を撮影するための照明光を試料ホルダー３２上の試料３１表面に照射する明視野光源４４、光学式顕微鏡４３で暗視野像を撮影するための照明光を試料ホルダー３２上の試料３１表面に照射する暗視野光源４５、ビーム照射によってデポジション膜を形成するデポジションガスを流出するデポガス源５１、試料３１から試料片（マイクロサンプル）を摘出するプローブ６１を移動させるプローブ移動機構６２、試料室３０の真空度を悪化させることなく試料３１とカートリッジ３４を試料室３０に搬入・搬出するための試料交換室３５が接続されている。
【００１７】
光学式顕微鏡４３はイオンビーム２２の照射領域（ビーム照準位置近傍）を観察できる位置に配置し、明視野用光源４４と暗視野用光源４５は互いの照明光の照射範囲がほぼ一致するように配置する。
【００１８】
図５は上記カートリッジ３４の構成を示す図、図６は試料ホルダー３２の構成を示す図である。
カートリッジ３４は、試料３１から取り出した試料片９３を固定するサンプルキャリア９０を保持しており、試料片９３を高分解能解析装置に移動させる容器としての役割を果たす。カートリッジ搬送ロボット３７（図１参照）は、カートリッジケース３９（図１参照）に格納したカートリッジ３４を取り出して大気状態の試料交換室３５内の試料ホルダー３２上に移動する。また、試料搬送ロボット３６（図１参照）は、試料ケース３８（図１参照）に格納された他の光学式検査装置で欠陥検査済みの試料３１を、大気状態の試料交換室３５内に待機させた試料ホルダー３２上に移動させる。このように、試料ホルダー３２は試料３１とともにカートリッジ３４を搭載することができる。また、試料ホルダー３２にはカートリッジ３４をその中心軸周りに回転させ、保持した試料片９３を傾斜させられる機構が組み込まれている。試料３１とカートリッジ３４を搭載した試料ホルダー３２は、試料交換室３５を真空に排気した後、試料室３０内の試料ステージ３３上に移動させる。
【００１９】
図１に戻り、デポガス源５１から供給するデポジションガスには、例えばオルトケイサンテトラエチル（ＴＥＯＳ）等を用いる。ＴＥＯＳは、ビーム照射による分解でシリコン酸化膜を形成する。
【００２０】
電子ビームカラム１０の電子ビーム光学系は、電子源１１から引き出された電子ビーム１２を集束して試料ホルダー３２に保持された試料３１上に走査し照射するものである。この電子ビーム光学系は、電子源１１から電子ビーム１２を引き出す引出し電極１３、引き出し電極１３により引き出した電子ビーム１２を集束する集束レンズ１４、集束した電子ビーム１２の径を絞るビーム絞り１５、電子ビーム１２を偏向し走査する偏向器１６、及び対物レンズ１７を有している。装置起動時、試料室３０に通じる電子ビームカラム１０の内部は試料室３０とともに高真空に保持される。
【００２１】
イオンビームカラム２０のイオンビーム光学系は、非金属のガスイオン源２１から引き出されたイオンビーム２２を試料ホルダー３２に保持された試料３１上に照射するものである。このイオンビーム光学系は、ガスイオン源２１からイオンビーム２２を引き出す引出し電極２３、引き出し電極２３により引き出したイオンビーム２２を集束する集束レンズ２４、集束したイオンビーム２２の断面形状を整形するマスク２５、イオンビーム２２を偏向する偏向器２６、及び対物レンズ２７を有している。装置起動時、試料室３０に通じるイオンビームカラム２０の内部は試料室３０とともに高真空に保持される。
【００２２】
また、本実施の形態の半導体検査装置には、制御系として、電子ビームカラム１０を制御する電子ビームカラム制御部１８、イオンビームカラム２０を制御するイオンビームカラム制御部２８、試料ステージ３３・明視野光源４４・暗視野光源４５・デポガス源５１・プローブ移動機構６２等の両カラム１０，２０以外の構成要素全体を制御する全体制御部７４が備えられている。
【００２３】
電子ビームカラム１０による電子顕微鏡画像（この場合ＳＥＭ画像）やイオンビームカラム２０によるイオン顕微鏡画像（ＳＩＭ画像）、光学式顕微鏡４３による光顕像のそれぞれの画像データは、画像生成部７５により生成される。画像生成部７５は、電子ビーム１２を照射しているときに二次電子検出器４１から入力された二次電子の検出信号を電子ビームカラム制御部１８から入力された電子ビームの走査信号に同期してＳＥＭ画像の画像データを生成したり、イオンビーム２２を照射しているときに二次電子検出器４１から入力された二次電子の検出信号をイオンビームカラム制御部２８から入力されたイオンビームの走査信号に同期してＳＩＭ画像の画像データを生成したり、光学式顕微鏡４３からの撮影データを基に光学式顕微鏡４３で撮影した光顕像の画像データを生成したりする。こうして生成された各画像データは画像処理部７６に入力され、画像処理部７６は、半導体デバイス中の隣接領域（セルやダイ単位）で画像データを比較し、その違いから欠陥部を検出する。
【００２４】
また、本実施の形態の半導体検査装置には、上記画像データにより再構成された各種顕微鏡画像を表示する表示装置７０、及びキーボード７２やマウス７３といった操作装置を有するコンピュータ７０が備えられている。
【００２５】
イオンビームカラム２０のガスイオン源２１は、酸素やアルゴン等の非金属ガスをプラズマ化してイオンビーム２２を発生させる。ガスイオン源２１で発生させたイオンビーム２２は幅の広いプロジェクションビームとなる。上記したイオンビームカラム制御部２８には、イオンビームカラム２０に指示するイオンビームの集束動作のプログラムとして少なくとも２種類のビームモードが格納されている。
【００２６】
第１ビームモードは、図２（ａ）に示すように集束レンズ２４で絞ったイオンビームをマスク２５の円形のマスク穴２５Ａ（図３参照）に通過させた後、偏向器２６により走査偏向し対物レンズ２７により試料３１上でフォーカスさせるモードである。この第１ビームモードのイオンビームを走査イオンビーム２２Ａ（図３参照）とする。この走査イオンビーム２２Ａは、加工イオンビーム２２Ｂ（図３参照）による試料３１等の加工位置を確定するために用いられる。
【００２７】
第２ビームモードは、図２（ｂ）に示すように集束レンズ２４でビームを細く絞らずマスク２５のマスク穴２５Ｂａ又は２５Ｂｂを通過させてマスク穴２５Ｂａ又は２５Ｂｂの形状にビーム断面が整形されたプロジェクションビームを対物レンズ２７で縮小投射して加工するモードである。この第２ビームモードのイオンビームを加工イオンビーム２２Ｂとする。この第２ビームモードでは走査イオンビーム２２Ａに比して加工イオンビーム２２Ｂのビーム電流を大きくすることができ、第１ビームモードで生成するイオンビームを加工イオンビームとする場合に比して加工速度を向上させることができる。
【００２８】
イオンビームカラム２０に備えられたマスク２５は、図３に示すように走査イオンビーム用の丸いマスク穴２５Ａと加工イオンビーム用の加工形状に対応するマスク穴２５Ｂａ，２５Ｂｂを設けた薄い板である。マスク穴２５Ｂａは矩形であり断面矩形の加工イオンビーム２２Ｂａ（図１９参照）を整形し、マスク穴２５Ｂｂはコの字型であり断面コの字型の加工イオンビーム２２Ｂｂ（図１８参照）を整形する。図示しない駆動装置によって、マスク２５を図３中の矢印方向に移動することでビームモードを設定する。なお、マスク穴の数や形状は図３に図示した態様に限らない。
【００２９】
図３（ａ）は走査イオンビーム２２Ａを照射する第１ビームモード時の様子を表す図である。
図３（ａ）に示したように、第１ビームモードでは、マスク穴２５Ａの穴径より僅かに大きい程度に集束レンズ２４によりイオンビーム２２を絞り、マスク２５を通過した走査イオンビーム２２Ａを偏向器２６で走査して対物レンズ２７によって試料３１上にフォーカスさせる。
【００３０】
図３（ｂ）は加工イオンビーム２２Ｂを照射する第２ビームモード時の様子を表す図である。
図３（ｂ）に示すように、第２イオンビームモードでは、集束レンズ２４でイオンビーム２２を絞らず、マスク２５における加工イオンビーム整形用のマスク穴２５Ｂａ又は２５Ｂｂ（本例では２５Ｂｂ）を覆うビーム径のイオンビーム２２を照射し、マスク穴２５Ｂａ又は２５Ｂｂを通過した加工イオンビーム２２Ｂを偏向器２６によって位置補正しつつ対物レンズ２７で試料３１上に縮小投射させる。
【実施例１】
【００３１】
図４は他の光学式検査装置で検出された試料の欠陥部を本実施の形態の半導体検査装置で解析（レビュー）する手順の第１実施例を示すフローチャートである。
以下に図４を用いて本実施の形態の半導体検査装置を用いた欠陥解析手順を説明する。
【００３２】
本実施の形態の半導体検査装置を半導体デバイス製造工程のウェーハ欠陥検査に用いる場合、まず図４のＳ１０１の処理で試料（ウェーハ）３１を搬入する。試料３１の搬入にあたっては、まず、他の光学式検査装置で欠陥検査した試料３１を事前に試料ケース３８に格納しロードポートに搭載しておく。
【００３３】
試料３１を試料ケース３８に格納した状態でコンピュータ７１により検査開始を指示すると、全体制御部７４によって試料搬送ロボット３６に指令信号が出力されて試料ケース３８に格納されている試料３１が試料搬送ロボット３６によって取り出され、大気状態の試料交換室３５内に待機した試料ホルダー３２上に試料３１が移動する。また、全体制御部７４によりカートリッジ搬送ロボット３７に指令信号が出力されカートリッジケース３９に格納したカートリッジ３４が取り出されて大気状態の試料交換室３５内の試料ホルダー３２上に移動し、試料３１とカートリッジ３４が試料ホルダー３２に搭載される（図６参照）。そして、全体制御部７４により図示しない真空排気装置に指令信号が出力されて試料交換室３５が真空に排気された後、試料３１とカートリッジ３４を搭載した試料ホルダー３２が試料室３０内の試料ステージ３３上に移動する。
【００３４】
Ｓ１０２に手順を移し、他の光学式検査装置で事前に検出された欠陥を確認するために欠陥の光顕像の取得を指示すると、操作信号を受け取った全体制御装置７４は、試料ステージ３３に指令信号を出力し光学式顕微鏡４３の視野内に欠陥部位が入るように試料ステージ３３を移動させる。他の光学式検査装置により検出された欠陥部位の位置を示す検査結果ファイルは、ネットワークなどを介して光学式検査装置からコンピュータ７１に転送される。全体制御部７４は、先の検査結果ファイルを基に光学式検査装置で欠陥を検出した際の条件に合わせて明視野用光源４４と暗視野用光源４５を選択して点灯し、光学式顕微鏡４３により試料像を撮影する。
【００３５】
図７は明視野光顕像取得の原理を示す図である。
図７に示したように、光学式顕微鏡４３で明視野光顕像を取得する場合、明視野用光源４４で発生した照明光４６を試料３１に照射し、光学式顕微鏡４３で試料３１上の異物（欠陥）６５を撮影する。この撮影情報が画像生成部７５で処理された結果生成された明視野光顕像は、図８に示すように、表示装置７０に備えられた明視野光顕像の表示を指示するＢＦボタン８３を操作することによって表示装置７０の画像表示エリア８０に表示される。
【００３６】
図９は暗視野光顕像取得の原理を示す図である。
図９に示すように光学式顕微鏡４３で暗視野光顕像を取得する場合、光学式顕微鏡４３に照明光４６の反射光４７が入射しない位置に設置された暗視野用光源４５により試料３１に照明光３５を照射する。そして試料３１上の異物６５で発生した散乱光４８を光学式顕微鏡４３で撮影する。この撮影情報が画像生成部７５で処理された結果生成された暗視野光顕像は、図１０に示すように、表示装置７０に備えられた明視野光顕像の表示を指示するＤＦボタン８４を操作することによって表示装置７０の画像表示エリア８０に表示される。
【００３７】
また、光学式顕微鏡４３で得られた試料像（明視野光顕像・暗視野光顕像）は画像処理部７６に入力され、画像処理部７６によって隣接する比較領域（セルやダイ単位）で比較することにより欠陥部を検出する。光顕像による異物の検出に成功した場合、Ｓ１０５に手順を移してＳＥＭ画像により異物を検出する。異物検出に失敗した場合には、Ｓ１０４でエラー処理を実施してＳ１１０に手順を移し、試料３１を装置外に搬出して本解析手順を終了する。
【００３８】
Ｓ１０５では、電子ビームカラム制御部１８により電子ビームカラム１０を制御して光学式顕微鏡４３で検出した欠陥の電子顕微鏡画像（ＳＥＭ画像）を取得しＳＥＭ画像による欠陥検出を試みる。
【００３９】
図１１はＳＥＭ画像取得の原理を示す図である。
図１１に示すように電子ビームカラム１０と二次電子検出器４１を用いてＳＥＭ画像を取得する場合、電子ビームカラム１０から出力された電子ビーム１２を試料３１上に走査させ、発生する二次電子を二次電子検出器４１で検出する。電子ビーム１２の走査信号に同期して二次電子検出器４１の信号を取り込んで画像生成部７５でＳＥＭ画像を生成する。生成されたＳＥＭ画像は、図１２に示すように、表示装置７０に備えられた明視野光顕像の表示を指示するＳＥＭボタン８１を操作することによって表示装置７０の画像表示エリア８０に表示される。画像処理部７６において半導体デバイス中の隣接領域（セルやダイ単位）でＳＥＭ画像を比較することで欠陥部位を検出する。
【００４０】
Ｓ１０６では、ＳＥＭ画像により光学式顕微鏡４３で検出した欠陥部位を検出することに成功したかどうかを判定する。ＳＥＭ画像による異物の検出に成功した場合、Ｓ１０７に手順を移してＳＥＭ画像による異物の観察を行い、失敗した場合にはＳ１０８でイオンビームにより試料を加工する。ＳＥＭ画像による欠陥部位の検出失敗の原因の一つに図１３に示すように異物６５が膜中（膜６６の下）に存在する場合がある。ＳＥＭでは試料の表面のみの情報しか取得できないため、このように欠陥部位が膜６６に覆われて試料表面がなだらかな場合には、光顕像で検出できた異物６６が必ずしもＳＥＭ画像で観察できるとは限らない。そのため、図１４に示すように表示装置７０の画像表示エリア８０のＳＥＭ画像に異物６６が生じされない場合がある。
【００４１】
ＳＥＭ画像で異物の検出に成功しなかった場合、Ｓ１０８に手順を移してイオンビームカラム制御部２８によりイオンビームカラム２０を制御し、明視野光顕像（或いは暗視野光顕像）を見ながらイオンビームにより膜６６を加工して異物６５を表面に露出させる。このように異物６５を試料３１から摘出せずに異物６５覆う膜６５を削り取って異物６５を表出させる場合、図１５に示すようにイオンビーム２２からマスク２５を退避させ、マスク穴でビーム断面を制限しない幅の広いイオンビームを用いる。これによって、広い範囲を高速に加工することができる。また、図１６に示すようにイオンビーム２２の照射領域に電子ビーム１２を走査させて二次電子信号を二次電子検出器４１で検出することにより、ＳＥＭ画像加工の経過をＳＥＭカラムで随時確認する。これにより、異物６５が表出した時点でイオンビーム加工を終了することができる（Ｓ１０５，Ｓ１０６）。
【００４２】
欠陥部位のＳＥＭ画像の取得に成功したら、Ｓ１０７で高倍率のＳＥＭ画像で異物６５を詳細に観察し、Ｓ１０９で異物６５に電子ビーム１２を照射して得られるＸ線をＸ線検出器４２で検出してＥＤＸを用いて元素を分析する。これにより異物６５の元素を特定し、その発生源を推定することができる。そして、異物６５の解析が終了したらＳ１１０に移り、全体制御部７４によってＳ１０１と逆の手順で試料交換室３５を経由して試料ケース３８に試料３１を搬出し、以上の手順を終了する。
【００４３】
続いて本実施の形態により得られる作用効果を順次説明する。
一般に試料の欠陥部位の検出にはスループットの高い光学式検査装置が用いられ、光学式検査装置で欠陥が検出された場合、光学式検査装置で検出された欠陥部位をＳＥＭ等の電子顕微鏡で観察し、より高い分解能の画像で欠陥部位を観察するのが通常である。
【００４４】
しかし、光学式検査装置で欠陥が検出された試料をＳＥＭに渡して欠陥部位のＳＥＭ画像を得ようとしても、先に図１３及び図１４に示したように、欠陥部位（ウェーハ表面に付着した異物６５等）が膜で覆われている場合、ＳＥＭでは試料の表面（つまり膜）の情報しか得ることができないため、光学式検査装置から受け取った位置情報に基づいてその付近をＳＥＭで観察してもＳＥＭ画像で異物を確認することができない。また、異物の元素分析をするにしても、異物を露出させる必要があるが膜中の異物のＳＩＭ画像を得るのも難しく、ＥＤＸの機能を利用することも容易ではない。当然ながら、ＦＩＢ加工ができなければＴＥＭやＳＴＥＭによる観察もできない。
【００４５】
それに対し、本実施の形態によれば、仮に異物が膜中に存在し異物をＳＥＭ画像で捉えることができない場合でも、ＳＥＭ観察前に光学式顕微鏡４３により異物を捉えているので、その光顕像で異物を捉えた位置にイオンビームを照射して膜を除去することにより膜中の異物を露出させることができる。
【００４６】
例えば、光顕像を見ながらＦＩＢ加工すれば確実に異物を被覆する膜を除去することができる。また、ＦＩＢ加工前にイオンビームの照準位置と異物を光顕像上で合わせて（或いは光学式顕微鏡４３により検出された異物の座標上にイオンビームの照準を合わせて）異物を被覆する膜が確実にＦＩＢ加工されるようにしておき、ＳＥＭ観察しながらＦＩＢ加工しＳＥＭ画像（又はＳＩＭ画像）で異物が確認されたら（異物が露出したら）直ちにＦＩＢ加工を中止することもできる。また、表示装置７０の表示エリア８０に光顕像とＳＥＭ画像（又はＳＩＭ画像）を同時に表示できるようにしておけば、光顕像を見ながら膜を効率的に除去しつつＳＥＭ画像（又はＳＩＭ画像）で異物が露出された時点でＦＩＢ加工を終了させることも可能である。
【００４７】
このように本実施の形態によれば、膜に覆われた異物も光学式顕微鏡４３で容易かつ迅速に発見することができ、欠陥部位の電子顕微鏡観察やＥＤＸ元素分析ができない場合でも、高精度かつ迅速に膜をＦＩＢ加工により除去することができる。しかも、Ｇａ等のＬＭＩＳではなく非金属元素を加工イオンビームに用いているので、ＦＩＢ加工による試料のＬＭＩＳ汚染も生じない。よって、ＬＭＩＳ汚染を発生させることなく、膜中の異物を正確に検出し電子顕微鏡による観察やＥＤＸ分析を迅速に行うことができるので、異物の発生原因を短時間で推定でき、歩留りを向上させることができる。
【００４８】
また、イオンビームが非金属であるため、ＦＩＢ加工後の試料にＬＭＩＳ汚染が生じないので、ＦＩＢ加工後の試料を製造プロセスに戻すことも可能であり、廃棄ウェーハの削減にも寄与する。また、非金属イオンビームを用いて汚染発生を防止していても、加工穴のサイズによっては加工穴をそのままにしておくと加工穴に異物が溜まり易く、その後の汚染発生の一因になる。このような場合には加工穴をデポで埋めれば良い。
【００４９】
また、本例では光学式顕微鏡４３で暗視野光顕像と明視野光顕像の双方を取得可能な構成であるため、両者を用途や目的に応じて使い分けることができる。例えば、暗視野光顕像では観察対象物が実際よりも大きく表示されるため小さな異物を検出する際に有効であるが、散乱光が得られ難い（例えばなだらかな）試料形状であると明確な像が得られ難い場合もある。それに対し、明視野光顕像では暗視野光顕像のように実際よりも観察物が大きく表示されるはないが、試料の表面形状によらず試料を観察することができる。双方の使用を前提としていない場合には、明視野光源４４及び暗視野光源４５のいずれかを省略しても良い。
【実施例２】
【００５０】
図１７は他の光学式検査装置で検出された試料の欠陥部を本実施の形態の半導体検査装置で解析（レビュー）する手順の第２実施例を示すフローチャートである。
【００５１】
本例は、膜中に存在し、電子ビーム１２の走査によるＳＥＭ画像やイオンビーム２２の走査によるＳＩＭ画像では十分に観察できない異物６５をより高分解能の顕微鏡画像で正確に解析するのに好適な処理フローである。
【００５２】
本例では、まずＳ２０１にて先に図５及び図６を用いて説明したように試料３１及びカートリッジ３４を試料ホルダー３２に搭載し、それを試料室３０内に搬入する。
【００５３】
Ｓ２０２，Ｓ２０３，Ｓ２０４は図４のＳ１０２，１０３，１０４と同様であり、試料室３０に搬入された試料３１の欠陥部位を光学式顕微鏡４３で検出し、光顕像による欠陥検出に失敗しＳ２０３の判定が満たされなければＳ２０４のエラー処理を経由してＳ２１１に手順を移し、試料３１及びカートリッジ３４を搬出して本例の解析手順を終了する。
【００５４】
一方、光顕像による欠陥検出に成功しＳ２０３の判定が満たされたら、Ｓ２０５に手順を移し、図１８に示すように第２ビームモードに切り換え、マスク２５のマスク穴２５Ｂｂを通過させた断面コの字型の加工イオンビーム２２Ｂｂを試料３１に斜めから照射し、異物６５を囲うようなコの字型の溝を形成する。
【００５５】
続くＳ２０６では、図１９に示すように試料ステージ３３を１８０°回転させ、さらにＳ２０７に移って第１ビームモードに切り換え、マスク２５のマスク穴２５Ｂａを通過させた断面矩形の加工イオンビーム２２Ｂａを試料３１に斜めから照射し、先に形成したコの字型の溝との間に異物６５を包囲する矩形の溝を加工して楔型の試料片９３を切り出す。イオンビームの走査とステージ３３の回転・移動の機能を組み合わせれば同様に試料片を切り出すことができるが、予め加工穴の形状に整形したイオンビームを用いることで加工時間を短時することができる。
【００５６】
Ｓ２０８では、図２０に示すように、溝加工により試料３１から分離した試料片９３をプローブ６１の先端に付着させプローブ６１を引き上げて試料片９３を取り出す。試料片９３は、静電力によりプローブ６１に吸着させるか、静電力による吸着力が弱い場合にはデポジションガス５２を供給しながらのイオンビーム２２の照射によるデポジション膜によりプローブ６１に接着する。
【００５７】
Ｓ２０９では、試料片９３を摘出した後に試料３１に残される加工穴９６を埋め戻す。試料片９３を取り出した後の加工穴９６をそのまま残しておくと加工穴９６に異物が溜まり易く、加工穴９６を残した試料３１を製造ラインに戻すと次のプロセスにおいて問題となることがある。そこで、Ｓ２０９の手順では、図２１に示すようにデポジションガス５２を供給しながらイオンビーム２２を照射して加工穴９６を埋め戻す。このとき、イオンビームカラム２０のマスク２５は、効率的にデポジション膜を形成するために加工穴９６を埋め戻すのに好適なマスク穴を適宜選択する。
【００５８】
Ｓ２１０では、図２２に示すように、プローブ６１及び試料ステージ３３を走査して試料片９３をカートリッジ３４に保持したサンプルキャリア９０の上部に移動し、試料片９３とサンプルキャリア９０の接触部分にデポジションガス５２を供給しながらイオンビーム２２を照射することによってデポジション膜５４を形成して両者を接着し、サンプルキャリア９０上に試料片９３を搭載してプローブ６１を試料片９３から分離する。
【００５９】
Ｓ２１１では、試料３１と一緒に試料ホルダー３２に保持されたカートリッジ３４を試料交換室３５に搬出し、カートリッジ搬送ロボット３７によりカートリッジケース３９に排出して異常の手順を終了する。
【００６０】
排出したカートリッジ３４はＴＥＭやＳＴＥＭなどの高分解能解析装置のサイドエントリステージに挿入可能な試料ホルダー９５（図２３参照）の先端に装着することができる。したがって、ＳＥＭやＳＩＭでは十分に観察できないような微細な異物もより高分解能なＴＥＭ或いはＳＴＥＭといった電子顕微鏡の画像で詳細に観察することができる。
【００６１】
また、その試料ホルダー９５は、イオンビーム加工装置のサイドエントリステージに挿入することができ、Ｇａイオン源の細く絞ったイオンビームで追加工できる。試料３１から取り出した試料片９３は、Ｇａイオンビーム照射によって汚染されるが、ラインには戻さないため問題とならない。図２４に示すように薄膜化された試料片９３は、ＴＥＭやＳＴＥＭのような高分解能解析装置で詳細な解析ができる。また、薄膜化した試料片９３はＥＤＸ分析する際にバックグランドのノイズが軽減し、正確な分析が可能となる。また本例の半導体検査装置にて予めＦＩＢ加工によって試料片９３を薄膜化しておくことも可能である。
【００６２】
したがって、本実施例によっても先に説明した第１実施例と同様の効果を得ることができ、ＳＥＭよりもより高分解能のＴＥＭやＳＴＥＭで異物を観察する必要性がある場合には本例のような操作を選択することにより、より詳細な異物の観察及び分析が可能になる。
【実施例３】
【００６３】
図２５は他の光学式検査装置で検出された試料の欠陥部を本実施の形態の半導体検査装置で解析（レビュー）する手順の第３実施例を示すフローチャートである。
【００６４】
本例も、ＳＥＭ画像やＳＩＭ画像では十分に観察できない膜中に存在する異物をより高分解能な電子顕微鏡画像で正確に解析するのに好適な解析方法に関するものである。第２実施例に対してプローブ６１の使い方が特徴となる。
【００６５】
本例におけるＳ３０１〜Ｓ３０４は第１実施例におけるＳ１０１〜Ｓ１０４と同様であり、光顕像による欠陥部位の検出に成功しＳ３０３の判定が満たされたらＳ３０５に手順を移す。
【００６６】
図２６は膜中に存在する異物６５を暗視野用光源４４と光学式顕微鏡４３で検出する構成を示す図である。
Ｓ３０５では、この図２６に示すように、異物６５によって隆起した膜６６に暗視野用光源４５で照明光４６を照射し、発生した散乱光４８を光学式顕微鏡４３で観察して異物６５の暗視野光顕像を取得する。プローブ６１は光学式顕微鏡４３の観察視野で少なくともイオンビームカラム２０のイオンビーム照射位置及びその周辺部を移動させる機構を備え、そして、異物６５の近傍にプローブ６１を移動してプローブ６１の先端で異物６５を指示する。このとき、表示装置７０のＤＦボタン８４を操作することで、図２７に示したようにプローブ６１の先端で異物６５を指示している様子を捉えた暗視野光顕像が表示装置７０の表示エリア８０に映し出される。
【００６７】
Ｓ３０６では、図２８に示したように、表示装置７０のＳＩＭボタン８２を操作して画像表示エリア８０にＳＩＭ画像が表示されるように切り替え、イオンビームカラム２０を用いて暗視野光顕像で観察した付近の領域のＳＩＭ画像を表示エリア８０に表示させる。ＳＩＭ画像では、表面がなだらかな膜中に存在する異物は観察できないため図示したようにプローブ６１のみがＳＩＭ画像で観察できるようになる。このとき、暗視野光顕像とＳＩＭ画像の視野は完全には一致しないため、プローブ６１は暗視野光顕像からずれた位置に表示される。そこで、図２９に示すように表示されているプローブ６１の位置を基準にし、暗視野光顕像上で確認されたプローブ６１と異物の位置関係に基づいて膜中の異物の位置をＳＩＭ画像上で推定し、加工領域１０５を指定する。
【００６８】
そして、Ｓ３０７に手順を移して加工領域１０５にイオンビームを照射することにより、図３０に示すように膜６６が加工され、膜中に存在する異物６５が表面に出現する。このとき、本例では表示装置７０には試料に形成しようとする加工穴の形状やイオンビームの形状等を指定するボタン８５〜８９が用意されており、設定した加工領域１０５の大きさや形状に応じてボタン８５〜８９で目標とする加工穴やイオンビームの形状を各ボタンの表示を参考に組み合わせて指定することでＦＩＢ加工の操作を容易化している。
【００６９】
その後、表示装置７０のＳＥＭボタン８１を操作して画像表示エリア８０にＳＥＭ画像が表示されるように切り替え、電子ビームカラム１０を用い表出した異物６５をＳＥＭ画像で観察したり（Ｓ３０８）、ＥＤＸ分析したり（Ｓ３０９）した上で、第１実施例のＳ１１０と同様に試料を搬出して本例の解析手順を終了する。
【００７０】
本実施例においても、異物が膜中に存在する場合でも光学式顕微鏡４３でそれを検出することができるので、第１実施例と同様の効果を得ることができる。また、本例の場合、プローブ６１を加工点の指標として利用することで、光顕像とＳＩＭ画像の視野のずれに関係なくプローブ６１の像との位置関係でイオンビームの照射位置を容易に推定することができるので、光顕像とＳＩＭ画像やＳＥＭ画像を表示装置に同時に表示する機能が備えられていなくてもＳＩＭ画像上を見ながら確実に膜を除去することができる。
【００７１】
なお、本例では暗視野光顕像上でプローブ６１を異物近傍の指標位置に移動させた。照明光の照射角度の関係で暗視野光顕像では目標物が実際よりも大きく映し出されるため、精緻にプローブ６１を移動させる上では暗視野光顕像を見ながらプローブ６１を操作することが好ましい。しかしながら、この作業は明視野光顕像上でも行うことができる。暗視野光顕像の場合、試料表面の状態によっては散乱光が検出され難く明確な像が得られ難い場合もある。その場合には明視野光顕像上でプローブ６１と異物の位置関係を確認しながらプローブ６１を操作すれば良い。
【００７２】
図３１は本発明の半導体検査装置の他の実施の形態の全体構成を示す概略図である。図３１において既出図面と同様の部分又は同様の役割を果たす部分には同符号を付して説明を省略する。
図３１に示すように、本例の半導体検査装置は、電子ビーム１２を照射する電子ビームカラム１０を垂直に立てて実装している。この場合、イオンビーム２２を照射するイオンビームカラム２０の視野の上方にイオンビームカラム２０の視野を視野内に捉える光学式顕微鏡４３を配置する関係上、電子ビームカラム１０をイオンビームカラム２０と同一点を視野にするように配置することが物理的に難しくなり、ＳＥＭ画像とＳＩＭ画像の観察視野が異なってくる。
【００７３】
つまり、本実施の形態の場合、電子ビームとイオンビームのビーム照準位置が離間するように電子ビームカラム１０とイオンビームカラム２０が配置されている。そのため、光学式顕微鏡４３に移動機構を設け、電子ビームカラムのビーム照準位置を観察視野内に捉えられる位置とイオンビームカラムのビーム照準位置を観察視野内に捉えられる位置との間で光学式顕微鏡４３を移動させる構成とする。したがって、明視野光源４４・暗視野光源４５も光学式顕微鏡４３とともに移動する構成とするか、照明光の照射領域を光学式顕微鏡４３の観察視野に応じて偏向できる構成となっている。なお、光学式顕微鏡４３を、その観察方向を変更する構成とすることも考えられるし、イオンビーム照準位置観察用の光学式顕微鏡と電子ビーム観察用の光学式顕微鏡を別途備える構成とすることも考えられる。
【００７４】
本実施の形態のような実装構成でも、光学式顕微鏡４３をプロジェクションイオンビームが照射されるＳＩＭ画像の観察視野に合わせて設置することで、先の膜中に存在する異物の分析は可能であり、前に説明した各実施例と同様の解析手順を実施することが可能である。また、光学式顕微鏡４３に観察視野を移動させる移動機構を備えることにより、ＳＥＭ画像の観察視野とＳＩＭ画像の観察視野をそれぞれ観察することでも対応できる。
【００７５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。
【００７６】
例えば、以上では備え付けのＸ線検出器４２を設ける構成としたが、本質的効果は、光学式顕微鏡４３を併せ持つことで電子顕微鏡像やイオン顕微鏡像では観察し難いような異物を的確に捉え、それにより電子顕微鏡像やイオン顕微鏡像を迅速に取得し、ひいてはＦＩＢ加工、ＥＤＸ分析に迅速に移行することにある。したがって、Ｘ線検出器は備え付けでなくとも追加設置するような構成とすることも考えられるし、加工後の試料を別のＥＤＸ分析装置で分析することも可能である。
【００７７】
また、異常では明視野用光源４４と暗視野用光源４５を別々に設けたが、これらを共通の光源として光源を移動させる機構を用いることで、明視野光源としても暗視野光源としても利用できるように構成することができる。また、画像生成部７５により電子顕微鏡画像と光学式顕微鏡画像の両方を生成する構成としたが、それぞれ別々の画像生成部を設ける構成としても良い。また、二次電子検出器４１に代えて又はこれに追加して、試料を透過した透過電子を検出する透過電子検出器を試料信号検出器として設けることで、電子ビームカラム１０によりＴＥＭやＳＴＥＭによる観察ができるようにすることも考えられる。
【００７８】
また、他の光学式検査装置で検査した試料を本発明の半導体検査装置で詳細に解析する例を説明したが、他の光学式検査装置で未検査の試料を本半導体検査装置に実装された光学式顕微鏡４３で検査し、欠陥が検出されれば前述した各フローと同様の手順で詳細に異物を観察・元素分析するといったこともある。また、膜中（或いは膜下）の異物を詳細に解析する例を各例で説明したが、膜表面の欠陥部位の観察にも本発明の半導体検査装置は勿論適用可能である。
【００７９】
さらに、本発明の半導体検査装置は、マイクロプロセッサやメモリ等の半導体デバイスの欠陥を観察・解析する以外にも、液晶やハードディスク、その他の精密部品・製品・半製品等の半導体以外の対象物の欠陥部位を検査・解析する荷電粒子線装置としても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の半導体検査装置の一実施の形態の全体構成を示す概略図である。
【図２】イオンビームのビームモードの違いを示す説明図である。
【図３】ビームモードとマスクの位置の関係を示す図である。
【図４】他の光学式検査装置で検出された試料の欠陥部を本実施の形態の半導体検査装置で解析（レビュー）する手順の第１実施例を示すフローチャートである。
【図５】カートリッジの構成を示す図である。
【図６】試料ホルダーの構成を示す図である。
【図７】明視野光顕像取得の原理を示す図である。
【図８】明視野光顕像の表示を示す図である。
【図９】暗視野光顕像取得の原理を示す図である。
【図１０】暗視野光顕像の表示を示す図である。
【図１１】ＳＥＭ画像取得の原理を示す図である。
【図１２】ＳＥＭ画像の表示を示す図である。
【図１３】膜中の異物のＳＥＭ画像取得の状態を示す図である。
【図１４】膜中の異物のＳＥＭ画像の表示を示す図である。
【図１５】マスクとイオンビームの位置関係を示す図である。
【図１６】異物を被覆する膜をイオンビームで除去する様子を示した図である。
【図１７】他の光学式検査装置で検出された試料の欠陥部を本実施の形態の半導体検査装置で解析（レビュー）する手順の第２実施例を示すフローチャートである。
【図１８】加工イオンビームによる加工状態を示す図である。
【図１９】加工イオンビームによる加工状態を示す図である。
【図２０】プローブにより試料片を取り出す様子を示す図である。
【図２１】加工穴を埋め戻す様子を表した図である。
【図２２】試料片をカートリッジのサンプルキャリアに固定した様子を示した図である。
【図２３】カートリッジと試料ホルダーの構成例を示す図である。
【図２４】試料片を薄膜化した状態を示す図である。
【図２５】他の光学式検査装置で検出された試料の欠陥部を本実施の形態の半導体検査装置で解析（レビュー）する手順の第３実施例を示すフローチャートである。
【図２６】暗視野光顕像による異物検出の様子を示す図である。
【図２７】暗視野光顕像上でプローブを異物付近に移動させた状態を示す図である。
【図２８】プローブを指標にした異物近傍のＳＩＭ画像の表示を示す図である。
【図２９】プローブを指標にＳＩＭ画像上で加工位置を定めた様子を示す図である。
【図３０】加工イオンビームによる加工状態がＳＩＭ画像で確認されている様子を示す図である。
【図３１】本発明の半導体検査装置の他の実施の形態の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０ 電子ビームカラム
１１ 電子源
１２ 電子ビーム
１３ 引き出し電極
１４ 集束レンズ
１５ ビーム絞り
１６ 偏向器
１７ 対物レンズ
１８ 電子ビームカラム制御部
２０ イオンビームカラム
２１ ガスイオン源
２２ イオンビーム
２２Ａ 走査イオンビーム
２２Ｂ 加工イオンビーム
２３ 引き出し電極
２４ 集束レンズ
２５ マスク
２５Ａ マスク穴
２５Ｂａ マスク穴
２５Ｂｂ マスク穴
２６ 偏向器
２７ 対物レンズ
２８ イオンビームカラム制御部
３０ 試料室
３１ 試料
３２ 試料ホルダー
３３ 試料ステージ
４１ 二次電子検出器
４２ Ｘ線検出器
４３ 光学式顕微鏡
４４ 明視野光源
４５ 暗視野光源
４６ 照明光
５１ デポガス源
５２ デポジションガス
６１ プローブ
６２ プローブ移動機構
６５ 異物
７５ 画像生成部
９３ 試料片
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を搭載して移動可能な試料ステージと、
この試料ステージを包囲する試料室と、
この試料室に接続され、電子源及び該電子源から引き出された電子ビームを集束して前記試料上に走査し照射する電子ビーム光学系を有する電子ビームカラムと、
前記試料室に接続され、非金属のガスイオン源及び該ガスイオン源から引き出されたイオンビームを前記試料上に照射するイオンビーム光学系を有するイオンビームカラムと、
前記電子ビームカラムからの電子ビーム又は前記イオンビームカラムからのイオンビームを前記試料に照射することで得られる顕微鏡画像生成用の試料信号を検出する試料信号検出器と、
この試料信号検出器からの検出信号を取り込んで試料の電子顕微鏡画像又はイオン顕微鏡画像を生成する画像生成部と、
前記イオンビームカラムのイオンビーム照準位置が観察視野に入るように前記試料室に設けられた光学式顕微鏡と、
この光学式顕微鏡からの撮影情報を取り込んで試料の光学式顕微鏡画像を生成する画像生成部と
を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記光学式顕微鏡で明視野像を撮影するための照明光を前記試料上に照射する明視野光源を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記光学式顕微鏡で暗視野像を撮影するための照明光を前記試料上に照射する暗視野光源を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項２の荷電粒子線装置において、前記暗視野光源が、照明光の照射角度を変えられるように移動可能に取り付けられており、前記光学式顕微鏡で明視野像を撮影するための照明光を前記試料上に照射する明視野光源を兼ねることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記イオンビームカラムは形状の異なる複数のマスク穴を備えたマスクを有しており、前記マスクを移動させ、イオンビームを通過させるマスク穴を切り替えるかイオンビームに前記マスクが干渉しないようにイオンビームから前記マスクを退避させるかしてイオンビームの形状が変更可能であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記光学式顕微鏡の観察視野内で前記イオンビームカラムのイオンビーム照準位置及びその周辺を移動可能なプローブ、及び前記イオンビーム照射位置にデポジションガスを供給するデポガス源を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１の荷電粒子線装置において、電子ビームとイオンビームのビーム照準位置が離間するように前記電子ビームカラムと前記イオンビームカラムを配置したことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項７の荷電粒子線装置において、前記光学式顕微鏡の観察視野内に前記電子ビームカラムのビーム照準位置を捉えられる位置と前記イオンビームカラムのビーム照準位置を捉えられる位置との間で前記光学式顕微鏡を移動させる移動機構を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記試料信号検出器は、前記電子ビームカラムからの電子ビームが照射されて試料から発生した二次電子を検出する二次電子検出器であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記試料信号検出器は、前記電子ビームカラムからの電子ビームが試料を透過した透過電子を検出する透過電子検出器であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記電子ビームカラムからの電子ビームが照射されて試料から放出される特性Ｘ線を検出するＸ線検出器を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項１の荷電粒子線装置を用い、前記光学式顕微鏡により試料に付着した異物を検出した後、電子顕微鏡画像又はイオン顕微鏡画像で異物が観察できない場合、光学式顕微鏡画像で異物の位置を確認し異物を被覆する膜を前記イオンビームカラムからのイオンビームにより加工して部分的に除去し、表出した異物に前記電子ビーム又はイオンビームを照射することで得られる試料信号を基に顕微鏡画像を取得することを特徴とする試料加工方法。
【請求項１３】
請求項１２の試料加工方法において、前記表出した異物に前記電子ビームカラムからの電子ビームを照射し、異物から放出される特性Ｘ線をＸ線検出器で検出し異物の元素分析に用いることを特徴とする試料加工方法。
【請求項１４】
請求項５の荷電粒子線装置を用い、前記光学式顕微鏡により試料に付着した異物を検出した後、電子顕微鏡画像又はイオン顕微鏡画像で異物が観察できない場合、光学式顕微鏡画像で異物の位置を確認し、前記マスクを操作して形状を変えたイオンビームによって異物を含む試料片を試料から切り出すことを特徴とする試料加工方法。
【請求項１５】
請求項６の荷電粒子線装置を用い、前記光学式顕微鏡により試料に付着した異物を検出した後、電子顕微鏡画像又はイオン顕微鏡画像で異物が観察できない場合、光学式顕微鏡画像で異物の位置を確認し、前記マスクを操作して形状を変えたイオンビームによって異物を含む試料片を試料から切り出し、切り出した試料片を前記プローブに付着させて取り出すことを特徴とする試料加工方法。
【請求項１６】
請求項６の荷電粒子線装置を用い、前記光学式顕微鏡により試料に付着した異物を検出した後、電子顕微鏡画像又はイオン顕微鏡画像で異物が観察できない場合、光学式顕微鏡画像を見ながら異物周囲に前記プローブを移動させて前記プローブにより異物の位置を指示し、ＳＩＭ画像で前記プローブを指標にして異物の位置を推定し、定めた加工位置を前記イオンビームからのイオンビームにより加工することを特徴とする試料加工方法。
【請求項１７】
半導体試料を搭載して移動可能な試料ステージと、
この試料ステージを包囲する試料室と、
この試料室に接続され、電子源及び該電子源から引き出された電子ビームを集束して前記半導体試料上に走査し照射する電子ビーム光学系を有する電子ビームカラムと、
前記試料室に接続され、非金属のガスイオン源及び該ガスイオン源から引き出されたイオンビームを前記半導体試料上に照射するイオンビーム光学系を有するイオンビームカラムと、
前記電子ビームカラムからの電子ビーム又は前記イオンビームカラムからのイオンビームを半導体試料に照射することで得られる顕微鏡画像生成用の試料信号を検出する試料信号検出器と、
この試料信号検出器からの検出信号を取り込んで半導体試料の電子顕微鏡画像又はイオン顕微鏡画像を生成する画像生成部と、
前記イオンビームカラムのイオンビーム照準位置が観察視野に入るように前記試料室に設けられた光学式顕微鏡と、
この光学式顕微鏡からの撮影情報を取り込んで半導体試料の光学式顕微鏡画像を生成する画像生成部と
を備えたことを特徴とする半導体検査装置。
【請求項１】
試料を搭載して移動可能な試料ステージと、
この試料ステージを包囲する試料室と、
この試料室に接続され、電子源及び該電子源から引き出された電子ビームを集束して前記試料上に走査し照射する電子ビーム光学系を有する電子ビームカラムと、
前記試料室に接続され、非金属のガスイオン源及び該ガスイオン源から引き出されたイオンビームを前記試料上に照射するイオンビーム光学系を有するイオンビームカラムと、
前記電子ビームカラムからの電子ビーム又は前記イオンビームカラムからのイオンビームを前記試料に照射することで得られる顕微鏡画像生成用の試料信号を検出する試料信号検出器と、
この試料信号検出器からの検出信号を取り込んで試料の電子顕微鏡画像又はイオン顕微鏡画像を生成する画像生成部と、
前記イオンビームカラムのイオンビーム照準位置が観察視野に入るように前記試料室に設けられた光学式顕微鏡と、
この光学式顕微鏡からの撮影情報を取り込んで試料の光学式顕微鏡画像を生成する画像生成部と
を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記光学式顕微鏡で明視野像を撮影するための照明光を前記試料上に照射する明視野光源を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記光学式顕微鏡で暗視野像を撮影するための照明光を前記試料上に照射する暗視野光源を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項２の荷電粒子線装置において、前記暗視野光源が、照明光の照射角度を変えられるように移動可能に取り付けられており、前記光学式顕微鏡で明視野像を撮影するための照明光を前記試料上に照射する明視野光源を兼ねることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記イオンビームカラムは形状の異なる複数のマスク穴を備えたマスクを有しており、前記マスクを移動させ、イオンビームを通過させるマスク穴を切り替えるかイオンビームに前記マスクが干渉しないようにイオンビームから前記マスクを退避させるかしてイオンビームの形状が変更可能であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記光学式顕微鏡の観察視野内で前記イオンビームカラムのイオンビーム照準位置及びその周辺を移動可能なプローブ、及び前記イオンビーム照射位置にデポジションガスを供給するデポガス源を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１の荷電粒子線装置において、電子ビームとイオンビームのビーム照準位置が離間するように前記電子ビームカラムと前記イオンビームカラムを配置したことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項７の荷電粒子線装置において、前記光学式顕微鏡の観察視野内に前記電子ビームカラムのビーム照準位置を捉えられる位置と前記イオンビームカラムのビーム照準位置を捉えられる位置との間で前記光学式顕微鏡を移動させる移動機構を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記試料信号検出器は、前記電子ビームカラムからの電子ビームが照射されて試料から発生した二次電子を検出する二次電子検出器であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記試料信号検出器は、前記電子ビームカラムからの電子ビームが試料を透過した透過電子を検出する透過電子検出器であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記電子ビームカラムからの電子ビームが照射されて試料から放出される特性Ｘ線を検出するＸ線検出器を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項１の荷電粒子線装置を用い、前記光学式顕微鏡により試料に付着した異物を検出した後、電子顕微鏡画像又はイオン顕微鏡画像で異物が観察できない場合、光学式顕微鏡画像で異物の位置を確認し異物を被覆する膜を前記イオンビームカラムからのイオンビームにより加工して部分的に除去し、表出した異物に前記電子ビーム又はイオンビームを照射することで得られる試料信号を基に顕微鏡画像を取得することを特徴とする試料加工方法。
【請求項１３】
請求項１２の試料加工方法において、前記表出した異物に前記電子ビームカラムからの電子ビームを照射し、異物から放出される特性Ｘ線をＸ線検出器で検出し異物の元素分析に用いることを特徴とする試料加工方法。
【請求項１４】
請求項５の荷電粒子線装置を用い、前記光学式顕微鏡により試料に付着した異物を検出した後、電子顕微鏡画像又はイオン顕微鏡画像で異物が観察できない場合、光学式顕微鏡画像で異物の位置を確認し、前記マスクを操作して形状を変えたイオンビームによって異物を含む試料片を試料から切り出すことを特徴とする試料加工方法。
【請求項１５】
請求項６の荷電粒子線装置を用い、前記光学式顕微鏡により試料に付着した異物を検出した後、電子顕微鏡画像又はイオン顕微鏡画像で異物が観察できない場合、光学式顕微鏡画像で異物の位置を確認し、前記マスクを操作して形状を変えたイオンビームによって異物を含む試料片を試料から切り出し、切り出した試料片を前記プローブに付着させて取り出すことを特徴とする試料加工方法。
【請求項１６】
請求項６の荷電粒子線装置を用い、前記光学式顕微鏡により試料に付着した異物を検出した後、電子顕微鏡画像又はイオン顕微鏡画像で異物が観察できない場合、光学式顕微鏡画像を見ながら異物周囲に前記プローブを移動させて前記プローブにより異物の位置を指示し、ＳＩＭ画像で前記プローブを指標にして異物の位置を推定し、定めた加工位置を前記イオンビームからのイオンビームにより加工することを特徴とする試料加工方法。
【請求項１７】
半導体試料を搭載して移動可能な試料ステージと、
この試料ステージを包囲する試料室と、
この試料室に接続され、電子源及び該電子源から引き出された電子ビームを集束して前記半導体試料上に走査し照射する電子ビーム光学系を有する電子ビームカラムと、
前記試料室に接続され、非金属のガスイオン源及び該ガスイオン源から引き出されたイオンビームを前記半導体試料上に照射するイオンビーム光学系を有するイオンビームカラムと、
前記電子ビームカラムからの電子ビーム又は前記イオンビームカラムからのイオンビームを半導体試料に照射することで得られる顕微鏡画像生成用の試料信号を検出する試料信号検出器と、
この試料信号検出器からの検出信号を取り込んで半導体試料の電子顕微鏡画像又はイオン顕微鏡画像を生成する画像生成部と、
前記イオンビームカラムのイオンビーム照準位置が観察視野に入るように前記試料室に設けられた光学式顕微鏡と、
この光学式顕微鏡からの撮影情報を取り込んで半導体試料の光学式顕微鏡画像を生成する画像生成部と
を備えたことを特徴とする半導体検査装置。
【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】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【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】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２００８−４１５０３（Ｐ２００８−４１５０３Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１６０６９（Ｐ２００６−２１６０６９）
【出願日】平成１８年８月８日（２００６．８．８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月８日（２００６．８．８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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