JPH09326425A

JPH09326425A - 不良検査方法および装置

Info

Publication number: JPH09326425A
Application number: JP8141353A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Tomimatsu; 聡富松; Takeshi Hasegawa; 剛長谷川; Shigeyuki Hosoki; 茂行細木; Fumiko Arakawa; 史子荒川; Masaichiro Asayama; 匡一郎朝山; Yasuhiro Mitsui; 泰裕三井; Hitoshi Nakahara; 仁中原; Yoshimi Kawanami; 義実川浪
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-06-04
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 1997-12-16
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: JP3577839B2

Abstract

(57)【要約】【課題】微細構造を持つデバイスの局所的な電気特性
を測定し、不良を検出する。【解決手段】走査型電子顕微鏡で観察しながら、探針
移動制御回路１８による制御で、探針移動機構１４、１
５、１６、１７により、鋭利な先端を有する複数の探針
１、２、３、４を、それぞれ試料電極５、６、７、８に
接触電流が飽和するまで接近させ、確実に接触させる。
測定に用いるすべての探針の接触が完了したら、電気特
性測定回路１９により探針間の電流電圧特性を測定し、
素子の局所的電気特性を得る。【効果】素子の局所的位置を直接探針であたることが
できるため、不良位置同定が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子素子の性能を
評価、ないし不良を解析する装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子素子の特性評価は、プロー
バ、または電子ビームテスタを用いて行われていた。例
えば、電子ビームテスタ法は、応用物理学会誌、第６３
巻、第６号、６０８頁から６１１頁に、その例がそれぞ
れ記載されている。

【０００３】従来知られているプローバでは、大気中で
光学顕微鏡により観察しながら、検査試料の電気特性を
測定したい位置に探針を接触させる。この装置では、２
本の探針を用いることが可能であり、これにより回路の
特定部分の電流電圧特性等の素子特性を評価することが
出来る。またこの装置では、ＹＡＧレーザにより配線切
断等の加工が可能であり、素子の一部を孤立させて特性
測定を行うことができる。

【０００４】電子ビームテスタは、走査型電子顕微鏡像
のコントラストから動作状態の電子素子の配線電位を得
るものである。これは、エネルギーフィルタを用いるこ
とで、10mVの精度の電位コントラストを得ることができ
るため、良品電子素子から得られた基準データと比較す
ることによって、故障を検出し、その箇所を同定するこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記第１の手法（プロ
ーバ）では、試料観察に光学顕微鏡を用いるため、サブ
ミクロン配線の観察に限界があり、将来電子素子が0.1
μm線幅になれば、観察できなくなるので、このような
微細配線への探針のコンタクトは不可能になる。また、
電子素子の加工にＹＡＧレーザを用いているため、0.1
μm以下の微細加工はレーザ波長（この装置では0.355μ
m）から困難となる。また、接触させる電子素子の配線
等が0.1μmのように微細化してくると、これとコンタク
トを取るために、探針先端も細くする必要があるため、
探針が損傷しやすくなり、また、配線も微細であるため
に破壊されやすくなるといった問題が生じる。このた
め、探針や配線が損傷せず、かつ確実な接触を取るため
には、接触手法では従来よりも格段に高い精度が要求さ
れる。また、従来のように大きい接触領域を取れる場合
には、探針と試料の相対的なドリフトは大して問題には
ならなかったが、接触領域の微細化の伴い、ドリフトに
よる接触状態の変化が大きな問題となってくる。しか
し、従来法では、このようなドリフト対策は実施されて
いない。また、従来法では大気中において探針と配線等
の接触を行うため、将来、接触面積の微細化が進むと、
配線上や探針先端の酸化膜や汚染物質等による接触抵抗
が大きな問題となってくる。また、素子の電気特性測定
のための加工も、切断したり、剥離したりするだけでな
く、パッドを形成したり、配線形成をしたりという金属
堆積を行う加工も必要となるが、大気中での加工を用い
る従来法では不可能であった。

【０００６】一方、上記第２の手法（電子ビームテス
タ）では、電子ビームを用いるため、高い面分解能で表
面電位情報を得ることが出来るが、回路へ与える入力パ
タンは電子素子の入力端子から行うため、特定の局所的
位置に任意の電圧を印加することはできなかった。この
ため、特定位置だけの電気特性、例えば電流電圧特性等
を計測することはできなかった。このため、電子ビーム
テスタによる不良解析には、多くのテストパタンを試す
必要があり、これで場所が同定できたとしても、不良の
原因を特定することは難しかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第一に、探針先端と、該探針を接触させるべき試料
内の特定の位置を観察するための顕微手段として、電子
照射系、またはイオン照射系と２次電子検出系により構
成される顕微手段を設ける。この顕微手段は、nmレベル
の分解能を有する。

【０００８】また、探針先端を試料に接触させるために
位置合せ用の移動機構と、接近機構を設ける。ここで、
探針と試料の間の接触は確実に電気的導通がとれ、かつ
探針や試料が損傷しないようにする必要がある。このた
め本発明では、接触手法として、探針・試料間の接触電
流が飽和することで接触確認を行い、確実な電気的導通
を実現する。ここで、探針や試料を損傷しないために
は、接触時の接近速度を小さくする必要があるため、本
発明では、トンネル電流や原子間力を検出することで接
触直前の位置検出をして、その位置からの接近速度のみ
を小さくとることができる。また、ゲート電極のように
接触電流が流れない場所への接触には、力検出による接
触確認や、交流バイアス印加による接触電流実効値の飽
和等を用いて接触確認を行うことが出来る。また、本発
明では、試料表面の探針を接触させるべき位置の電位を
モニタすることで、正確な接触確認を行うこともでき
る。つまり、探針と試料間にバイアスを与えた状態で、
探針と試料を接触させると、探針・試料間に接触抵抗が
ある場合には、この接触抵抗により電圧降下が起きるた
め、探針が接触した位置の試料電位はこの電圧降下の分
だけ探針電位より小さくなる（探針側がプラスの場
合）。そこで、この探針が接触した位置の試料電位が探
針に印加した電圧と、ある誤差範囲で等しくなること
で、接触抵抗が小さくなったと判断できる。こうして、
接触確認を行うことができる。本発明では、上記の試料
電位モニタには、エネルギーフィルタを有する２次電子
検出器を用いているしかし、本発明では、観察に電子や
イオンといった荷電粒子を用いているため、探針と試料
の接触時に試料表面の電位が変化するため、この１次荷
電粒子ビームが電界変化により曲げられ、観察位置がず
れるといった問題が生じる。これを補正するために、本
発明では接触直前の探針先端位置を顕微鏡像のパタン情
報としてメモリに記録し、探針接触により観察位置ずれ
が生じたら、観察領域を広げてメモリのパタン情報との
パタン照合を行い探針先端位置を割り出して、その位置
を中心にして高倍観察に戻すという手法を用いる。

【０００９】また、探針と試料の相対的なドリフトによ
る接触状態の変化を防ぐためには、ドリフトによるずれ
を補うか、接触から電気特性測定終了までの時間を短く
するかが必要となる。そこで、１つの手法としては、探
針にばね効果を持たせて、変位を吸収させることが考え
られる。従来にも、縦方向にばね効果を持つ探針は存在
した。しかし、この従来の目的は、探針接触時の衝撃を
緩和するためのものであり、ドリフトのような微小変位
を補うことを目的とはしていなかった。また、従来法
は、横方向（試料表面に水平な方向）には、ばね効果を
持たないため、この方向のドリフトには全く対応できな
かった。本発明では、探針に縦、横両方向共にばね効果
を有する探針を用いることで、全方向のドリフトによる
ずれをばね構造部で吸収できるようにしている。また、
電気的特性測定に用いるすべての探針を接触直前の状態
（トンネル電流または原子間力検出状態）で一時保持し
た後、すべての探針を同時に接触させることで、すぐに
電気特性測定に入ることができるため、接触時間を短く
することができ、ドリフトによる影響を最小にすること
ができる。

【００１０】探針と試料の接触面積の微細化に伴って増
大する配線上や探針先端の酸化膜や汚染物質等による接
触抵抗問題に対して、本発明では、測定を真空中で行う
ため、汚染を少なく抑えることができる。また、探針接
触の前に探針や試料の表面をイオンビームや、電子ビー
ムや、光を照射することで、これら酸化膜や汚染物質等
を除去できるようにしている。

【００１１】電気的特性は、試料に接触させた探針間の
電流電圧特性等を測定することで得られる。本発明で
は、探針を用いているため、電子ビームテスタでは不可
能であった試料表面の任意位置への電圧印加も可能であ
る。ここで、顕微手段に用いる荷電粒子ビーム（電子、
またはイオンビーム）が、電流電圧特性に影響を与える
場合に、この電気特性測定中のみこの荷電粒子ビームを
遮断することができる照射系を持つ。また、本発明で
は、荷電粒子照射系と２次電子検出系を装備しているた
め、この２次電子検出系にエネルギーフィルタを付加す
ることで、電子ビームテスタのように、試料表面電位分
布を観察することができる。このため、探針で、試料表
面の任意位置に電圧を印加しながら、その時の試料表面
電位分布を計測することも可能となる。

【００１２】素子特性測定前の試料加工では、本発明で
は、集束イオンビームを用いることで、0.1μm以下の微
細加工を行うことが出来る。電子ビームの場合も反応性
アシストガスと組み合わせることで、微細加工が可能と
なる。このため、電子素子の一部分を孤立化させること
が出来るため、不良位置同定が容易となる。また、本発
明では、加工を真空中で行うため、堆積性ガスと照射ビ
ーム（イオン、または電子、またはレーザ）の使用によ
り金属膜の堆積が可能であり、探針接触のための電極パ
ッドの形成が可能となる。また、表面に出ていない下層
の素子や配線に探針のコンタクトを行いたい場合には、
従来のようにその上面をすべて剥離しなくとも、本発明
では、配線へのコンタクトホールを表面からあけた後、
この孔を上記のように堆積ガスと照射ビームを用いて金
属で埋め込むことにより、表面からの電気的接触が可能
となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の目的は、電子素子の不良
位置同定と、その特性測定のために電子素子の局所的な
電気特性を測定することにある。本発明では、走査型電
子顕微鏡のようなnmオーダの分解能を持つ顕微手段で観
察しながら、探針先端をこの探針を接触させるべき微小
領域に接触させる。ここで、この接触電流の飽和等によ
り正確な接触確認を行う。その後、これら探針間の電流
電圧特性を測定することで、素子の局所情報を得ること
ができる。こうして、不良位置同定を行うことができ
る。また、この電気特性測定系に判別回路を付加するこ
とで、良品、不良品の選別を行うこともできる。

【００１４】以下〈実施例１〉〜〈実施例９〉に、具体
的実施例を示す。

【００１５】〈実施例１〉図１に、本発明の全体システ
ムを示す。ここでは４つの探針１、２、３、４を用いて
電極５、６、７、８間の電気特性を測定することを目的
とする。これらの探針１、２、３、４は、試料９の0.1
μmレベルの微小領域にも接触できるように、先端の曲
率半径が0.1μm以下であることが望ましい。まず、試料
９表面と探針１、２、３、４を走査型電子顕微鏡で観察
する。この走査型電子顕微鏡は、電子源１０、偏向レン
ズ１１、２次電子検出器１３から構成されており、２０
が１次電子ビーム、２１が試料表面から放出される２次
電子である。こうして観察しながら探針１、２、３、４
をそれぞれ接触させるべき電極５、６、７、８の上まで
移動させる。この移動は、探針１、２、３、４それぞれ
の探針移動機構１４、１５、１６、１７を探針移動制御
回路１８で制御することにより行う。ここで、本実施例
では、探針移動機構１４、１５、１６、１７には、高い
位置分解能を有する圧電素子を用いている。

【００１６】次に、図２を用いて接触法を述べる。この
図では、探針１の接触のみを取り上げて説明する。この
接触において重要なことは、探針１と電極５を確実に接
触させ、かつ両者が損傷しないように最低限の接触にす
ることである。このように両者を損傷しないためには、
探針の接近速度を小さくする必要がある。しかし、全体
的に接近速度を小さくすると、接近にかかる時間が長く
なりすぎるという問題が生じる。これを解決するために
は、接触直前の位置を検知し、この位置までは接近速度
を大きくし、この直前位置から接触完了位置までの接近
速度のみを小さくすればよい。このためには、接触直前
位置を検知する方法が必要となる。例えば、この図２で
用いるようなトンネル電流検出による方法がある。図２
(ａ)の５０は、トンネル電流検出用のプリアンプであ
り、通常pAからnA程度の電流を検出できる。５１は切換
えスイッチであり、トンネル電流検出用プリアンプ５０
と接触電流検出用電流計３０の切換えを行う。５２、５
３は、探針接近時と電気特性測定時で閉ループを切換え
るためのスイッチである。図２(ｂ)は探針１を接近させ
るときの接近距離Ｚtと電流（トンネル電流、接触電
流）Ｉの関係を示した図である。まず、切り替えスイッ
チ５１をプリアンプ５０側に、５２を電源３１側に、５
３を切換えスイッチ５１側に接続して、電源３１によ
り、探針１、試料９間にバイアスを掛けて、探針１を電
極５に接近させて行くと、Ｚ₅₁でトンネル電流が流れ
る。このときの探針１と電極５間の距離は約１nm以下に
なる。これにより、接触直前位置の検出ができる。ただ
し、トンネル電流検出位置Ｚ₅₁で単に接近を止めるだけ
では、探針移動機構１４の応答速度やクリープ現象のた
めに、探針１が電極５に接近して勝手に接触してしまう
ことがあるので、トンネル電流が一定になるように探針
移動機構１４に探針移動制御回路１８からフィードバッ
クを掛けた方が良い。その後、切換えスイッチ５１を電
流計３０側に接続し、接近速度を小さくして、探針１を
電極９に接近させる。すると、探針１と電極５が接触し
たところ（Ｚ₅₂）で接触電流が流れはじめる。このまま
探針１を接近させていくと、接触面積の増加等により接
触電流Ｉが図５(ｂ)に示すように増加していく。そし
て、この接触電流Ｉが接触状態変化による影響を受けな
くなった状態、すなわち接触電流が飽和した状態になる
ことで接触完了として、探針１を接近距離Ｚ₅₃の位置で
図１の探針移動機構１４を探針移動制御回路１８からの
制御で止める。こうすることで、探針１と電極５の確実
な接触をとることができる。

【００１７】こうして、すべての探針１、２、３、４の
接触が完了すると、切換えスイッチ５２、５３により試
料９と探針１が電気特性測定回路１９に接続され、探針
１、２、３、４間の電流電圧特性が測定される。こうす
ることで素子の局所的電気特性を得ることができる。

【００１８】図３(ａ)に、ＭＯＳデバイスを測定試料と
する場合の探針接触例を示す。ここでは３つの探針１、
２、３のみを使用し、それぞれソース電極３５、ゲート
電極３６、ドレイン電極３７に接触させる。例えば、出
力特性を測定する場合には、探針１によりソース電極３
５をグランドレベルに落とし、探針２によりゲート電極
３６の電圧Ｖ_Gをパラメータとして振りながら、探針３
によりドレイン電極３７に印加するドレイン電圧Ｖ
_Dと、探針１、３間（ソース、ドレイン間）を流れるド
レイン電流Ｉ_Dの関係を測定することで、このＭＯＳの
出力特性を得ることができる。例えばこれがｎチャネル
ＭＯＳであり、良品であれば、図３(ｂ)の特性が計測さ
れることになる。

【００１９】このように、探針を試料に接触させ、その
部分から測定される局所的な素子特性を良品と不良品で
比較して行くことで、不良位置を同定することが可能と
なる。この手法では、不良と考えられる位置に直接電圧
を印加して電気特性を得られるので、電子素子の入力端
子からテストパタンを入力して不良位置を同定する手法
と比較して、不良位置の同定が容易であり、またその不
良状態も詳細に計測することが可能である。

【００２０】〈実施例２〉本実施例では、試料からの２
次電子により試料表面情報を得る方法について説明す
る。ここでは、簡略化のために探針１だけを示している
が、実際には図１に示すように、複数探針で行う。図４
の１００はエネルギーフィルタであり、１０１は電位計
測器である。ここでは始めに、この検出系を用いた接触
法を説明する。実施例１で図２を用いて説明した、接触
電流飽和による接触確認は、あくまでも接触状態が安定
になることを目的とした接触法であり、接触抵抗を素子
特性に対して、誤差範囲まで下げることを保証しない。
すなわち、図２の接触法で、良品と不良品の特性を相対
比較して、不良検知を行うことは可能であるが、得られ
た素子特性が、絶対的なものであるかどうかについては
明確には判断できない。このため、絶対的な特性が重要
となる測定を行うためには、本実施例で図４を用いて述
べるような接触確認を用いる必要がある。ここでも探針
１の接触のみを抽出して説明する。まず、電子源１０か
ら出た１次電子ビーム２０を偏向レンズ１１により探針
１が接触すべき電極５に照射する。このとき、この電極
５から放出される２次電子２１をエネルギーフィルタ１
００を通して２次電子検出器１３で検出する。この２次
電子のエネルギー分布情報から電位計測器１０１で電極
５の電位Ｖを知ることができる。例えば、探針１に電位
Ｖtのバイアスを加えて接近させたとすると、接近距離
Ｚtと電極５電位Ｖの関係は、図４(ｂ)のようになる。
Ｚ₁₀₁は探針１が電極５に接触した位置にあたるが、こ
の近傍では接触抵抗による電圧降下が大きいため、まだ
電位が探針電圧Ｖtまで上がりきっておらず、まだ接触
が悪い状態であり、接触抵抗が素子抵抗に対して無視で
きない状態であることを示している。すなわち、確実な
接触を取るためには、電極５電位が、ある誤差レベルＶ
t'以上になる位置Ｚ₁₀₂まで来ることで接触完了として
接近を止める。これは、すなわち接触抵抗による電圧降
下が無視できるレベル（例えば１％等）以下の誤差にな
ったときを接触完了として判断していることになる。こ
うして確実な接触確認を行うことが可能になる。

【００２１】また、この図４(ａ)の装置を用いること
で、エネルギーフィルタ１００により従来の電子ビーム
テスタと同様に、配線電位をモニタできるため、これに
より得られる試料表面電位分布を観察することが可能で
あり、これを不良解析に用いることもできる。ただし、
従来の電子ビームテスタと異なり、この場合は探針を有
するため、探針で局所的に電圧を加えながら試料表面電
位分布を得ることができるため、不良位置同定が容易と
なる。

【００２２】ところで、探針と試料の接触に際して、以
下に述べるような問題が、観察において生じる。本実施
例では電子ビームを用いているが、バイアスを掛けた探
針１が電極５に接触し、電極電位Ｖが図４(ｂ)で説明し
たように変化することで、図５のように、この１次電子
ビーム１１０が曲げられ、観察像の位置ずれが生じる。
この場合、他の探針２、３、４の接触が完了していない
と、これらの探針の接触位置を観察できなくなり、正し
い接触ができなくなる。また、上記したように、配線電
位モニタによる不良解析を行う場合には、この像ずれが
致命的なものとなる。このため、この像ずれを補正する
手法が必要となる。これについて、図６により説明す
る。図６(ａ)の１３１は本来観察すべき領域であり、１
３２は探針１が電極５に接触したためにずれた観察領域
である。図６の(ｂ)から(ｇ)は観察像である。図６(ｂ)
は、探針１が電極５に接触する直前の低倍観察像であ
り、この観察像を画像メモリ１３３に取り込み、探針の
パタン認識を行う。次に、探針１を電極５に正確に接触
させるために高倍観察を行う（図６(ｃ)）。この図６
(ｃ)の観察領域は、図６(ａ)の領域１３１に相当する。
ここで、探針１が電極５に接触すると、観察領域が図６
(ａ)の領域１３２のようにずれるため、観察像が図６
(ｄ)のように、探針も電極も見えない状態になる。そこ
で、図６(ａ)の像ずれ補正回路１３０により、偏向レン
ズ１１で１次電子ビーム２０を広領域走査に切換えて、
観察をする（図６(ｅ)）。ここで、画像メモリ１３３に
取り込んでおいた初期画像（図６(ｂ)）と現在の画像
（図６(ｅ)）を像ずれ補正回路１３０で照合し、パタン
認識から初期中心位置を割り出す。この割り出された中
心位置のずれの量だけ、像ずれ補正回路１３０により偏
向レンズ１１にオフセットを加え、１次電子ビーム２０
のずれを補正し、初期中心位置に戻す（図６(ｆ)）。こ
うして、この補正された位置を中心にして、高倍観察に
戻す（図６(ｇ)）ことで、像ずれを補正することができ
る。

【００２３】上記の手法では、パタン認識による探針形
状の取込みを用いたが、簡単に探針形状を取込む手法に
ついて、図７を用いて説明する。１０２は探針１、試料
９間に電圧を与える電源であるが、変調を掛けられるよ
うになっている。すなわち、まだ探針１が試料に接触し
ていない状態では、この電源１０２による変調で、探針
１電位は変化するが、試料９表面電位は変化しない。こ
のため、この変調間に、２次電子による観察像を得る
と、図７(ｂ)、(ｃ)に示すように、探針コントラストの
みが変化することになる。こうして、探針形状を画像メ
モリ１３３に取り込むことが可能になる。

【００２４】本実施例で用いた装置では、２次電子検出
系にエネルギーフィルタを持つため、接触位置の電位モ
ニタにより、正確な探針接触確認を行うことができる。
また、探針による電圧印加と組み合わせた、試料表面電
位分布測定による不良解析が可能であり、不良位置同定
が容易となる。また、像ずれ補正により、観察場所を一
定に保つことができる。

【００２５】〈実施例３〉本実施例では、電気特性測定
（探針接触）の前に行う測定試料の加工手段を有する装
置について、図８を用いて説明を行う。この装置では、
図１の電子照射系の代わりに、イオン源１５０、静電レ
ンズ１５１、１５３、偏向器１５２により構成されるイ
オンビーム照射系を持ち、イオンビーム１５４を試料９
に照射することができる。

【００２６】ＬＳＩを測定試料として不良検出を行うた
めには、測定したい配線や電極に、ただ探針を接触させ
るだけでは、その部分の電気特性を得ることはできな
い。なぜなら、これらの配線は様々な場所で閉ループを
形成しており、実際に測定したい部分（例えば、１つの
ＭＯＳＦＥＴ等）以外の電気特性を含んでしまうからで
ある。このため、実際に測定したい部分だけの電気特性
を得るためには、その部分を孤立させる必要がある。こ
のために、試料の加工手段が必要になる。この加工手段
としてイオンビーム照射系を付加したものが、図８に示
す装置である。この場合は、加工のみならず、観察手段
としてもこのイオンビーム１５４を用いる。すなわち、
イオンビーム１５４を試料９表面上で走査し、試料９か
ら放出される２次電子を２次電子検出器１３で検出する
ことにより、いわゆる走査型イオン顕微鏡として観察す
ることができる。もちろんこの場合には、試料９表面が
できるだけ損傷を受けないようにするため、加工する場
合よりイオン電流量を絞る必要がある。それでも、イオ
ンビームによる損傷が問題になる場合には、図８では電
子照射系を取り除いてイオン照射系を導入しているが、
電子照射系も併存させて電子ビームによる観察を行うこ
ともできる。

【００２７】ここから、試料加工の種類について、図９
により説明する。図９(ａ)の素子１６０の電気特性を測
定したい場合には、上記したように測定部分が他の場所
で閉ループを形成しないように、この素子１６０につな
がる配線、例えば１６１をイオンビーム１５４を用いて
溝１６２を掘ることで、回路を遮断しこの素子１６０だ
けを孤立化させるようにする。こうして、探針により電
気特性を測定すれば、この素子１６０のみの特性を得る
ことが可能となる。また、測定したい素子が、必ず試料
表面に出ているとは限らない。例えば、保護膜が形成さ
れている場合や、多層配線で下層に埋まっている場合が
有り得る。しかし、このままでは、探針を接触させるこ
とができないので、この場合には、図９(ｂ)に示すよう
に、測定したい素子１６３の上の層をイオンビーム１５
４で削り取り、素子１６３に探針が接触できるように加
工する必要がある。また、探針を配線に直接接触させる
ことが難しい場合には、図９(ｃ)に示すように、ガスノ
ズル１６５により堆積性ガス１６６を導入しながらイオ
ンビーム１５４を照射することで、金属膜を形成するこ
とができるため、配線１６７と導通が取れる探針接触用
パッド１６４を形成することが可能である。また、図９
(ｂ)のように広範囲を削りとらなくても、図９(ｄ)に示
すように下層の素子１６３を測定したい場合には、配線
１６８までイオンビーム１５４でコンタクトホール１６
９をあけ、図９(ｃ)と同様に、図９(ｄ')のように金属
膜１７０によりコンタクトホール１６９を埋め込み、こ
の埋め込み金属部１７０に探針を接触させることで、素
子１６３の特性を測定することも可能になる。

【００２８】ここでは、イオンビームによる加工を説明
したが、加工にレーザを用いることも可能である。ただ
しこの場合は、レーザ波長で決まる加工精度（例えば、
ＹＡＧレーザなら0.4μm程度）が限度となる。このため
微細加工には集束イオンビームのほうが有効である。ま
た、反応性アシストガスを用いればイオンビームやレー
ザビームの場合にも加工速度を速めることができ、電子
ビームでも加工することが可能となる。

【００２９】また、図８では、加工機能を有する装置と
して説明したが、必ずしも加工手段と探針による電気特
性測定装置が１つの装置になっている必要はなく、別の
加工装置で図９に示したような加工を行い、図１に示す
不良検査装置で測定を行うこともできる。

【００３０】本実施例で説明したような試料加工を行う
ことで、素子の特定部のみの電気特性が測定可能で、素
子の不良位置の絞り込みができるので、不良同定が容易
になる。

【００３１】〈実施例４〉本実施例では、探針と試料を
接触させる前の、清浄化処理について図１０を用いて説
明する。探針と試料の間の接触不良の多くは、これらの
間に絶縁性の物質が混入することにより起こる。例え
ば、酸化膜や、汚染物質がこの原因となる。従来のテス
タでは、ボンディングパッドのような大きな電極に探針
を接触させていたため、接触面積を大きくとることがで
きたので、これらの絶縁性物質が、あまり問題とはなら
なかった。しかし、現在の素子のように配線が微小化
し、この配線に直接探針を接触させる必要が出てくる
と、接触面積を大きくとることができないため、このよ
うな絶縁性物質が接触不良に大きく影響を与えることに
なる。本発明は、従来と異なり、真空中で電気特性測定
を行うため、探針接触前に試料や探針の表面を清浄化し
てやれば、このような接触不良を抑えることができる。

【００３２】例えば、図１０(ａ)のように、素子１６０
を測定するために探針を接触させるべき配線１６７の上
に汚染物質１７２が存在する場合には、図８に示すよう
な装置でイオンビーム１５４を照射することにより１７
３のように汚染物質を除去することが可能である。

【００３３】また、図１０(ｂ)のように、探針表面の汚
染物質の場合も、図１０(ａ)と同様に、イオンビーム１
５４を照射することで、１７５のように除去することが
できる。また、探針の場合には、様々な試料を測定する
と、前に測定した試料物質が付着している可能性がある
ので、この手法により毎回探針を清浄化する必要があ
る。

【００３４】また、この清浄化は、イオンビームだけで
なく、電子ビームや光の照射でも可能である。

【００３５】本実施例では、真空中で清浄化させること
で、探針と試料の確実な接触が可能となり、正確な素子
特性を測定できるようになる。

【００３６】〈実施例５〉探針を用いた電気特性測定手
法で、最も重要なことは、探針と試料の接触を確実に保
つことである。しかし、通常の場合、探針と試料の間に
は、熱的、または機械的なドリフトが存在するために、
相対位置の変化が起こるため、接触状態を一定に保つこ
とは難しい。これを補うためには、例えば、図１１に示
すようなばね効果を有する探針を用いればよい。この探
針４０を電極４３に接触させた状態で、探針ホルダ４２
と電極４３の相対位置が、図１１(ａ)から図１１(ｂ)の
ようにΔｘ変化した場合でも、コの字型のばね構造部４
１がばね効果によりこの相対変位を吸収し、接触を良好
に保つことができる。ほかにも、図４(ｃ)、(ｄ)のよう
な形状を持つ探針４４、４５も、同様にドリフトをばね
構造部４６、４７で吸収することができる。この場合、
探針４０先端と電極４３が摩擦力を持つ必要があるた
め、ばね構造部４１が微小な力で圧縮された状態で接触
するようにしておく。図１２は探針接近距離Ｚtと、探
針試料間を流れる接触電流Ｉcの関係を示したものであ
る。上記までの接触法では、接触電流が飽和する位置Ｚ
₂₃を接触完了としたが、このばね探針ではさらにＺ₂₄ま
で接近させ、探針４０先端と電極４３が摩擦力を持つ様
にする。この探針停止位置Ｚ₂₄は、当然のことながら、
探針１と電極４が破損しない位置である必要があるが、
このばね探針の場合には、縦方向にもばね効果を持つた
めに、ばね効果を持たない探針と比較して、探針、試料
等が破損しない接近領域が広いため、Ｚ₂₄の設定は容易
である。また、測定に必要な時間とドリフト速度から見
積もると、変位距離Δｘは高々１μm程度であるため、
ばね構造部４１の弾性変形で十分に追従できる。また、
このばね構造部４３は試料表面に垂直方向のドリフトも
吸収することができるため、接触状態を一定に保つこと
ができる。

【００３７】本実施例によれば、探針と試料のドリフト
による相対位置変化をばね構造部で吸収することが可能
であり、接触を良好に保つことができる。

【００３８】〈実施例６〉上記実施例では観察手段に電
子ビームを用いているため、この照射電子が電極や探針
に吸収される。探針間の電圧電流特性の測定で流れる素
子電流が、この電子ビームによる電流を無視できる程度
に大きければ問題にはならないが、素子電流が小さく電
子ビームによる電流が無視できない場合には、この観察
用の電子ビームを遮断する必要がある。この場合には、
１次電子ビーム照射系に図１３に示すように、ブランキ
ング電極１４０と遮蔽板１４１を付加すればよい。すな
わち、探針接触のための観察時には、図１３(ａ)に示す
ようにブランキング電極１４０を働かせずに１次電子ビ
ーム２０を通し、探針による電気特性測定時には図１３
(ｂ)に示すようにブランキング電極１４０に電圧を掛
け、１次電子ビーム２０を曲げて、遮蔽板１４１で遮ら
れるようにする。

【００３９】本実施例によれば、電子照射の影響を受け
ずに、正しい電気特性を得ることができる。

【００４０】〈実施例７〉本実施例では、実施例２に示
したように探針接触時に像ずれが生じても、像ずれ補正
に頼らずに確実に探針を接触させる方法について述べ
る。この接触法を図１４に示す。ここでは、簡単のため
に２つの探針１、２だけ抽出している。始めは、探針
１、２ともまだ接触すべき電極５、６から離れた状態で
ある（図１４(ａ)）。まず、探針１をトンネル電流検出
状態まで接近させる（図１４(ｂ)）。ここで、この探針
１を一定トンネル電流によるフィードバック制御状態に
保つ。次に、探針２を接近させ、同様にトンネル電流検
出状態に保つ（図１４(ｃ)）。こうして２本ともトンネ
ル状態に保った後、同時に２本の探針１、２を接近さ
せ、それぞれ電極５、６に接触させる。これにより、観
察像がずれて、探針１、２先端と電極５、６の接触位置
が見えなくなったとしても、正しく接触させることがで
きる。ここでは２本の探針の場合を説明したが、これ以
上の複数の探針を用いる場合にも、一旦すべての探針を
トンネル状態に保った後、同時にすべての探針を接近さ
せて接触させることで、同様に像移動の影響を受けるこ
となく正しく接触させることができる。

【００４１】また、この場合には、すべての探針を同時
に接触させるため、探針接触から電気特性計測までの時
間を短縮することができるため、実施例６で述べたよう
なドリフトによる接触状態の変化も起きにくいという利
点がある。

【００４２】本実施例によれば、すべての探針を同時に
接触させるため、観察像の像ずれの影響を受けることな
く接触を行うことができ、またドリフトによる影響も抑
えることが可能となる。

【００４３】〈実施例８〉実施例１では、接触の直前位
置検出として、トンネル電流検出を用いたが、本実施例
で説明するように、接触直前位置検出に探針１先端と電
極５間に働く原子間力を用いる方法もある。図１５(ａ)
の６０は原子間力検出用のカンチレバーであり、原子間
力によるこのカンチレバー６０の変形により力を受ける
圧電素子６２、６３の圧電起電力を電圧計６４で検知す
る。すなわち電圧計６４で計測される起電力から探針１
と電極５の間の原子間力を知ることができる。図１５
(ｂ)は探針１を接近させるときの接近距離Ｚtと探針１
と電極５の間に働く原子間力Ｆaの関係を示した図であ
る。まず、切り替えスイッチ６５を電圧計６４側に接続
して、探針１を電極５に接近させて行くと、Ｚ₆₁から原
子間力Ｆaが急激に大きくなる。ここで、ある力Ｆ₆₂に
なったところＺ₆₂で接近を中止する。これにより、接触
直前位置の検出ができる。ただし、原子間力検出位置Ｚ
₆₂で単に接近を止めるだけでは、図２でも説明したよう
に、探針移動機構１４の応答速度やクリープ現象のため
に、探針１が電極５に接近して勝手に接触してしまうこ
とがあるので、原子間力がＦ₆₂で一定になるように探針
移動機構１４に探針移動制御回路１８からフィードバッ
クを掛けた方が良い。その後、切換えスイッチ６５を電
流計３０側に接続し、接近速度を小さくして、探針１を
電極５に接近させる。図１５(ｃ)は、探針１を接近させ
るときの接近距離Ｚtと接触電流Ｉcの関係を示した図で
ある。この後は、図２の説明と同じであり、Ｚ₆₃で探針
１と電極５が接触し、この接触電流が飽和する位置Ｚ₆₄
で探針１の接近を止め、接触完了とする。

【００４４】本実施例の接触法では、探針先端が誤って
絶縁物の上に接近したとしても、原子間力による直前位
置検出を用いているため、探針先端を破損することがな
い。

【００４５】〈実施例９〉上記実施例で説明してきたよ
うに、接触させる電極等に必ず接触電流が流れるとは限
らない。例えば、電極がゲート等の電極であれば、試料
基板とは基本的に絶縁されているので、接触電流が検出
できない。この場合には、以下に述べるような接触法を
用いる。

【００４６】絶縁物を介している場合でも、交流バイア
スを印加すれば交流電流を流すことができる。この交流
バイアス印加を用いる方法について図１６により説明す
る。まず、探針１と試料９の間に交流電源８０により交
流電圧を印加して、接触により流れる交流電流の実効値
を電流計３０で計測する（図１６(ａ)）。このときの、
接近距離Ｚtと接触電流実効値Ｉcの関係を示したものが
図１６(ｂ)であり、接近距離がＺ₈₁のときに探針１と電
極５接触し、接近距離がＺ₈₂のときに電流Ｉcが飽和す
る。この飽和を接触確認とし、探針移動制御回路１８が
探針移動機構１４を接近距離Ｚ₈₂止める。こうして、接
触を完了することができる。この交流電流を用いる場合
も、トンネル電流検出を介して接触させることもでき
る。

【００４７】また、図１７に示すように接触電流の代わ
りに、探針１と電極５の間に働く力を用いて接触を確認
することができる。この場合には、図１５の原子間力を
計測する場合と異なり、板ばね９０は接触による力を検
出するので、通常原子間力測定に用いられるnNオーダの
力より充分大きな力を計測する必要があるため、図１５
(ａ)のカンチレバー６０より剛性の強いものを使用す
る。こうして、探針１を接近させると、接近距離Ｚtと
探針１・電極５間に働く力Ｆの関係は、図１７(ｂ)に示
すようになるので、特定の力Ｆ₉₁になったところで探針
移動制御回路１８の命令で探針移動機構１４を止めるこ
とで、接触を行うことができる。ここで、この接触力Ｆ
は、探針先端形状、探針先端材質（強度）、接触電極の
大きさ、接触電極の材質等により決定される。例えば、
図１７(ｂ)のＦmin以下では、接触が弱く、接触抵抗が
大きかったり、オーミック接触になっていなかったりと
いう問題が生じる。また、Ｆmax以上の力になると、探
針が破壊されたり、配線が倒れたりといった問題が生じ
る。つまり、確実な接触を行うためには、Ｆmin、Ｆmax
に対応した接近距離ＺminとＺmaxの間まで接近させる必
要がある。

【００４８】本実施例によれば、ゲート電極のような絶
縁物を介した電極にも正しく探針を接触させることがで
きる。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、高分解能の荷電粒子照
射による顕微手段と高い位置精度をもつ探針移動機構を
有するので、0.1μm以下の微細構造を持つ電子素子にお
いても、任意の位置に探針を接触させることが出来るた
め、任意の位置の電気的特性を測定することが出来る。
また、トンネル電流等による接触直前検出を介して接触
電流が飽和するまで探針を接近させることによる接触確
認等を用いることで確実な接触が行えるため、正確な素
子特性の測定が可能となる。また、真空中でのイオン等
を用いた清浄化装置により、探針や試料表面の汚染物質
等を除去できるため、正確な素子特性の測定が可能とな
る。また、イオンビーム等を用いた加工では、0.1μm以
下の微細加工も可能であり、電子素子の特定位置を孤立
化させることが出来るため、不良位置同定が容易とな
る。また、本発明では真空中で加工を行うため、堆積性
ガスとイオンビーム等の使用により金属膜の堆積が可能
であり、電極パッド形成により探針接触が容易になり、
またコンタクトホール形成により下層配線への電気的接
触も可能になる。このため、電子素子内部の局所的電気
特性も計測可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図。

【図２】探針電流検出系を示す図。

【図３】実デバイスでの測定例を示す図。

【図４】試料電位検出系を示す図。

【図５】探針接触による試料電位変化により曲げられる
電子ビームを示す図。

【図６】観察像ずれの補正法を示す図。

【図７】探針マーキング法を示す図。

【図８】イオンビーム照射系を有する不良検査装置を示
す図。

【図９】試料加工を示す図。

【図１０】清浄化法を示す図。

【図１１】ばね効果を有する探針を示す図。

【図１２】ばね探針における接触状態を示す図。

【図１３】電子ビームの遮断法を示す図。

【図１４】複数探針の同時接触手法を示す図。

【図１５】原子間力検出を介する接触法を示す図。

【図１６】交流電圧印加によるゲート電極への接触法を
示す図。

【図１７】力検出によるゲート電極への接触法を示す
図。

【符号の説明】

１、２、３、４…探針、５、６、７、８…電極、９…試
料、１０…電子源、１１…偏向レンズ、１３…２次電子
検出器、１４、１５、１６、１７…探針移動機構、１８
…探針移動制御回路、１９…電気特性測定回路、２０…
１次電子ビーム、２１…２次電子、３０…電流計、３１
…電源、３５…ソース電極、３６…ゲート電極、３７…
ドレイン電極、４０…探針、４１…ばね構造部、４２…
探針ホルダ、４４、４５…探針、４６、４７…ばね構造
部、５０…プリアンプ、５１、５２、５３…切換えスイ
ッチ、６０…カンチレバー、６２、６３…圧電素子、６
４…電圧計、６５…切換えスイッチ、７０…絶縁層、７
１…スイッチ、８０…交流電源、９０…板ばね、１００
…エネルギーフィルタ、１０１…電位計測器、１０２…
交流電源、１１０…曲げられた電子ビーム、１３０…像
ずれ補正回路、１３１…初期観察領域、１３２…像ずれ
した観察領域、１３３…画像メモリ、１４０…ブランキ
ング電極、１４１…遮蔽板、１５０…イオン源、１５１
…静電レンズ、１５２…偏向器、１５３…静電レンズ、
１５４…イオンビーム、１６０…測定素子、１６１…配
線、１６２…加工溝、１６３…下層測定素子、１６４…
電極パッド、１６５…ノズル、１６６…堆積性ガス、１
６７、１６８…配線、１６９…コンタクトホール、１７
０…埋め込み金属部、１７２…汚染物質、１７３…除去
された汚染物質、１７４…汚染物質、１７５…除去され
た汚染物質。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｒ 31/26 Ｇ０１Ｒ 31/26 Ｊ 31/302 Ｈ０１Ｌ 21/304 ３４１Ｄ 31/319 Ｇ０１Ｒ 31/28 ＬＨ０１Ｌ 21/3065 Ｒ 21/304 ３４１Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｅ (72)発明者荒川史子東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者朝山匡一郎東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者三井泰裕東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者中原仁東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者川浪義実東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器と、該真空容器に探針と該探針移
動機構と、試料を載置する試料台と、荷電粒子源と、該
荷電粒子源からのビームを照射する照射手段と、試料か
らの荷電粒子を検出する検出器と、該探針と試料間、ま
たは該探針間に電圧印加をする手段と、試料の電気特性
を測定する手段を有する不良検査装置。
【請求項２】真空容器と、該真空容器に探針と該探針移
動機構と、試料を載置する試料台と、荷電粒子源と、該
荷電粒子源からのビームを照射する照射手段と、試料か
らの荷電粒子を検出する検出器と、該探針と試料間、ま
たは該探針間に電圧印加をする手段と、試料の電気特性
を測定する手段と、該測定手段からの測定値に基づいて
不良を判定する判定手段を有する不良検査装置。
【請求項３】前記の試料の電気特性を測定する手段は、
前記探針と試料の任意の組み合わせの間の電流電圧特性
を測定することを特徴とする請求項１、２記載の不良検
査装置。
【請求項４】前記の試料の電気特性を測定する手段は、
エネルギーフィルタを有する前記の荷電粒子を検出する
検出器による試料表面の電位測定であることを特徴とす
る請求項１、２記載の不良検査装置。
【請求項５】真空容器と、該真空容器に探針と該探針移
動機構と、試料を載置する試料台と、荷電粒子源と、該
荷電粒子源からのビームを照射する照射手段と、試料か
らの荷電粒子を検出する検出器と、該探針、または試料
の電位変化による荷電粒子の照射位置ずれを補正する機
構と、該探針と試料間、または該探針間に電圧印加をす
る手段と、試料の電気特性を測定する手段を有する不良
検査装置。
【請求項６】前記荷電粒子の照射位置ずれを補正する機
構は、前記探針と試料の接触直前の観察像を記録する画
像メモリと、観察像ずれが生じることで広領域観察に切
換える機構と、該広領域観察像と前記画像メモリに記録
された観察像を照合して、観察像中心位置の移動量を割
り出し、該移動量だけ観察領域を移動させることでずれ
を補正することを特徴とする請求項５記載の不良検査装
置。
【請求項７】前記観察像の照合において、前記探針へ変
調電圧の印加を行い、荷電粒子検出器により検出される
画像情報の中から該変調に同期した信号より探針形状を
取得することを特徴とする請求項６記載の不良検査装
置。
【請求項８】真空容器と、該真空容器に探針と該探針移
動機構と、試料を載置する試料台と、荷電粒子源と、該
荷電粒子源からのビームを照射する照射手段と、試料か
らの荷電粒子を検出する検出器と、該探針と試料間、ま
たは該探針間に電圧印加をする手段と、該探針と試料間
を流れる接触電流が飽和することで該探針と試料の接触
確認を行う機構と、試料の電気特性を測定する手段を有
する不良検査装置。
【請求項９】前記接触確認機構は、前記探針と試料間に
流れるトンネル電流の検出を介して該探針と試料の接触
を行うことを特徴とする請求項８記載の不良検査装置。
【請求項１０】前記不良検査装置において、前記探針と
試料間の接触電流検出とトンネル電流検出には異なる電
流検出器を用い、トンネル電流検出の後、更に該探針と
試料を接近させるときに、該電流検出器を切換える切換
えスイッチを有することを特徴とする請求項９記載の不
良検査装置。
【請求項１１】前記不良検査装置において、前記探針と
試料間の接触電流検出時は、該探針と試料間に閉回路を
形成し、試料の電気特性測定時には該探針間に閉回路を
形成するように切換える切換えスイッチを有することを
特徴とする請求項８〜１０記載の不良検査装置。
【請求項１２】真空容器と、該真空容器に探針と該探針
移動機構と、試料を載置する試料台と、荷電粒子源と、
該荷電粒子源からのビームを照射する照射手段と、試料
からの荷電粒子を検出する検出器と、該探針と試料間、
または該探針間に電圧印加をする手段と、検査する試料
表面の該探針が接触すべき位置の電位が、探針印加電圧
により規定される電位になることで該探針と試料の接触
確認を行う機構と、試料の電気特性を測定する手段を有
する不良検査装置。
【請求項１３】探針を試料表面に接触させ、試料特性を
計測する装置の該探針として、該探針と試料との接触時
において、試料表面に平行な方向の探針、試料間の相対
位置変化をばね構造により吸収する構造を持つことを特
徴とする探針。
【請求項１４】前記探針として、請求項１３記載の探針
を有することを特徴とする請求項１〜１２記載の不良検
査装置。
【請求項１５】前記探針移動機構として、該探針と試料
の接触後、更に一定距離だけ探針支持部と試料を接近さ
せることを特徴とする請求項１４記載の不良検査装置。
【請求項１６】前記不良検査装置において、光照射手段
を有することを特徴とする請求項１〜１２記載の不良検
査装置。
【請求項１７】前記荷電粒子照射手段において、前記電
気特性測定中に、前記荷電粒子ビームを遮断する機構を
有することを特徴とする請求項１〜３、５〜１２記載の
不良検査装置。
【請求項１８】前記探針移動機構において、前記電気特
性に用いるすべての前記探針を、試料表面に同時に接触
させることを特徴とする請求項１〜１２記載の不良検査
装置。
【請求項１９】前記不良検査装置において、前記探針と
試料間に働く力を検出することで該探針と試料の接触確
認を行う機構を有することを特徴とする請求項１〜７記
載の不良検査装置。
【請求項２０】前記不良検査装置において、該探針と試
料間に交流電圧を印加して該探針と試料間を流れる接触
電流実効値が飽和することで該探針と試料の接触確認を
行う機構を有することを特徴とする請求項１〜１１記載
の不良検査装置。
【請求項２１】前記接触確認機構は、前記探針と試料間
に働く原子間力の検出を介して該探針と試料の接触を行
うことを特徴とする請求項１〜８、１２記載の不良検査
装置。
【請求項２２】前記探針移動機構として、前記探針と試
料間に流れるトンネル電流の検出位置からさらに１nm以
上該探針と試料を接近させることを特徴とする請求項１
〜７記載の不良検査装置。
【請求項２３】前記探針において、該探針先端の曲率半
径が100nm以下であることを特徴とする請求項１〜１２
記載の不良検査装置。
【請求項２４】前記探針移動機構において、圧電素子に
よる微動機構を有することを特徴とする請求項１〜１２
記載の不良検査装置。
【請求項２５】荷電粒子ビーム、またはレーザを用い
て、試料の回路切断、または配線形成、またはトレンチ
埋め込み、または電極パッド形成、または保護層除去、
または検査素子の上層除去を行った後、荷電粒子照射系
を有する顕微手段を用いて該試料を観察しながら、探針
を該試料に接触させ、該探針と試料間、または該探針間
の電気特性を測定することで試料の素子特性評価を行う
不良検査方法。
【請求項２６】荷電粒子ビーム、またはレーザを用い
て、試料の回路切断、または配線形成、またはトレンチ
埋め込み、または電極パッド形成、または保護層除去、
または検査素子の上層除去を行った後、荷電粒子照射系
を有する顕微手段を用いて該試料を観察しながら、探針
を該試料に接触させ、該探針と試料間、または該探針間
に電圧を印加し、該試料表面からの荷電粒子を分光検出
することにより得られる試料表面電位分布情報から該試
料の素子特性評価を行う不良検査方法。
【請求項２７】荷電粒子ビーム、または光を用いて、探
針または試料表面上の絶縁性薄膜、または汚染物質の除
去による表面清浄化処理を行った後、荷電粒子照射系を
有する顕微手段を用いて該試料を観察しながら、該探針
を該試料に接触させ、該探針と試料間、または該探針間
の電気特性を測定することで試料の素子特性評価を行う
不良検査方法。
【請求項２８】荷電粒子ビーム、または光を用いて、探
針または試料表面上の絶縁性薄膜、または汚染物質の除
去による表面清浄化処理を行った後、荷電粒子照射系を
有する顕微手段を用いて該試料を観察しながら、該探針
を該試料に接触させ、該探針と試料間、または該探針間
に電圧を印加し、該試料表面からの荷電粒子を分光検出
することにより得られる試料表面電位分布情報から該試
料の素子特性評価を行う不良検査方法。
【請求項２９】前記探針と試料の接触において、該探針
と試料間を流れる接触電流が飽和することで該探針と試
料の接触確認を行うことを特徴とする請求項２５〜２８
記載の不良検査方法。
【請求項３０】前記探針と試料の接触において、該探針
と試料間に働く力を検出することで該探針と試料の接触
確認を行うことを特徴とする請求項２５〜２８記載の不
良検査装置。
【請求項３１】前記探針と試料の接触において、該探針
と試料間に電圧を印加し、該試料表面の該探針が接触す
べき位置からの荷電粒子を分光検出することにより得ら
れる試料表面電位情報が、探針印加電圧により規定され
る電位になることで該探針と試料の接触確認を行うこと
を特徴とする請求項２５〜２８記載の不良検査方法。