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KREUZBEZUG AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität aus der
japanischen Patentanmeldung No. 2012-064263 , eingereicht am 21. März 2012, wobei der gesamte Inhalt derer hier durch Inbezugnahme einbezogen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Proben-Beobachtungsverfahren zum Beobachten einer Probe durch Bestrahlung mit einem Ladungspartikelstrahl.
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STAND DER TECHNIK
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Eine Vorrichtung bzw. Einrichtung eines fokussierten Ionenstrahls ist als eine Einrichtung zum Verarbeiten und Beobachten einer feinen Probe, wie beispielsweise eine Halbleitervorrichtung, bekannt. Eine FIB-SEM Verbund-Einrichtung ist als eine Einrichtung zum Beobachten einer Probe unter Verarbeitung durch einen fokussierten Ionenstrahl durch ein Abtastelektronenmikroskop in Echtzeit bekannt.
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In der FIB-SEM Verbund-Einrichtung sind im Allgemeinen eine FIB-Säule und eine SEM-Säule derart angeordnet, dass ein Winkel, welcher durch eine Bestrahlungsachse der FIB-Säule und eine Bestrahlungsachse der SEM-Säule ausgebildet ist, ungefähr zwischen 50 Grad bis 60 Grad beträgt. Durch diese Anordnung kann der gleiche Bereich einer Probe durch FIB und SEM beobachtet werden.
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Aufgrund der Reduktion von Vorrichtungs-Ausmaßen in den letzten Jahren ist es erforderlich geworden, einen durch FIB verarbeiteten Querschnitt mit einer hohen Auflösung durch SEM zu beobachten. Als eine Einrichtung zur Realisierung einer Feinverarbeitung durch FIB und einer Hochauflösungs-Beobachtung durch SEM wurde eine Verbund-Ladungspartikelstrahl-Einrichtung vorgeschlagen, bei welcher die FIB-Säule und die SEM-Säule senkrecht angeordnet sind (siehe
JP-A-H06-231720 ).
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In dieser Einrichtung kann der durch FIB verarbeitete Querschnitt von einer hierzu senkrechten Richtung durch SEM beobachtet werden. Bei der SEM-Beobachtung kann im Allgemeinen, wenn eine Beobachtungsfläche einer Probe von einer hierzu senkrechten Richtung beobachtet wird, eine Beobachtung mit einer hohen Auflösung durchgeführt werden. Gemäß der in
JP-A-H06-231720 beschriebenen Einrichtung wird der durch FIB verarbeitete Querschnitt gleichzeitig von der Richtung senkrecht zum Querschnitt mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, und kann daher die SEM-Beobachtung mit einer hohen Auflösung durchgeführt werden.
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Als eine Beobachtungs-Vorbereitung für eine Hochauflösungs-SEM-Beobachtung ist es notwendig, eine Position der Probe derart einzustellen, dass die Beobachtungsfläche der Probe senkrecht zu einer Bestrahlungsachse des Elektronenstrahls steht. Als ein Positions-Einstellverfahren ist beispielsweise ein Verfahren zum Messen von Höhen der Probe an einer Mehrzahl von Punkten in der Beobachtungsfläche, zum Berechnen einer Neigung der Beobachtungsfläche basierend auf den Messergebnissen, und zum derartigen Neigen der Probe, dass die Neigung der Beobachtungsfläche korrigiert wird, bekannt. In diesem Fall werden die Höhen der Probe durch ein Neigen der Probe und Messen der euzentrischen Höhe an jedem Messpunkt in der Beobachtungsfläche gemessen.
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Gemäß diesem Verfahren muss die Probe jedoch mehrfach bewegt und geneigt werden, und wird daher die Beobachtungs-Vorbereitungszeit lang. Ferner sind eine Spitze von einer Strahl-Säule, ein Erfasser und weitere Bauteile am Schnittpunkt eines Ionenstrahls und eines Elektronenstrahls in der Nähe von der Probe zueinander nahe angeordnet, und kann daher der Neigungswinkel von der Probe nicht erhöht werden, und kann daher die euzentrische Höhe nicht mit hoher Genauigkeit eingestellt werden. Somit war es schwierig, die Probenhöhe mit hoher Genauigkeit zu messen.
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UMRISS
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Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen ein Proben-Beobachtungsverfahren und eine Ladungspartikelstrahl-Einrichtung zum Beobachten einer Probe auf eine derartige Art und Weise bereit, dass eine Beobachtungsfläche wirksam und akkurat senkrecht zu einer Bestrahlungsrichtung eines Ladungspartikelstrahls angeordnet wird.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Proben-Beobachtungsverfahren zum Beobachten einer Beobachtungsfläche von einer Probe durch ein Bestrahlen mit einem Ladungspartikelstrahl bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: Platzieren einer Probenstufe bzw. -plattform bzw. eines Probentischs oder -trägers bei einem ersten Neigungswinkel mit Bezug auf den Ladungspartikelstrahl, und Bestrahlen der Beobachtungsfläche mit dem Ladungspartikelstrahl, um ein erstes Ladungspartikel-Bild zu erlangen; Neigen der Probenstufe auf einen zweiten Neigungswinkel, welcher sich vom ersten Neigungswinkel unterscheidet, um eine erste Probenstufen-Achse, und Bestrahlen der Beobachtungsfläche mit dem Ladungspartikelstrahl, um ein zweites Ladungspartikel-Bild zu erlangen; Neigen der Probenstufe auf einen Neigungswinkel, bei welchem ein Bereich der Beobachtungsfläche in dem erlangten Ladungspartikel-Bild zwischen dem ersten Ladungspartikel-Bild und dem zweiten Ladungspartikel-Bild größer ist; und Bestrahlen der Beobachtungsfläche mit dem Ladungspartikelstrahl, um die Beobachtungsfläche zu beobachten.
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Demgemäß kann die Beobachtungsfläche auf eine Art und Weise beobachtet werden, dass die Beobachtungsfläche derart platziert wird, dass sie senkrecht zum Ladungspartikelstrahl steht.
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Gemäß dem Proben-Beobachtungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann die Beobachtungsfläche wirksam und akkurat senkrecht zur Bestrahlungsrichtung des Ladungspartikelstrahls angeordnet werden, und kann daher die Beobachtungsfläche mit einer hohen Auflösung beobachtet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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In der begleitenden Zeichnung sind wie folgt angezeigt:
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1 ist ein Aufbau-Schaubild einer Ladungspartikelstrahl-Einrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2A bis 2D sind Erläuterungs-Schaubilder eines Proben-Beobachtungsverfahrens gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3A bis 3D sind Erläuterungs-Schaubilder des Proben-Beobachtungsverfahrens gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ist ein Erläuterungs-Schaubild eines Proben-Verarbeitungsverfahrens gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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5 ist ein Ablaufdiagramm des Proben-Beobachtungsverfahrens gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Ein Proben-Beobachtungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben.
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Zunächst wird eine Ladungspartikelstrahl-Einrichtung zum Durchführen des Proben-Beobachtungsverfahrens beschrieben. Wie in 1 dargestellt, enthält die Ladungspartikelstrahl-Einrichtung eine EB-Säule 1, eine FIB-Säule 2 und eine Probenkammer 3. Die EB-Säule 1 und die FIB-Säule 2 bestrahlen eine Probe 7, welche in der Probenkammer 3 untergebracht ist, jeweils mit einem Elektronenstrahl 8 und einem Ionenstrahl 9. Die EB-Säule 1 und die FIB-Säule 2 sind derart angeordnet, dass deren Bestrahlungsachsen auf der Probe 7 zueinander senkrecht stehen. Es ist zu erwähnen, dass eine FIB-Säule, welche mit einer Gasfeld-Ionisierungs-Ionenquelle bereitgestellt ist, anstelle der EB-Säule 1 verwendet werden kann.
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Die Ladungspartikelstrahl-Einrichtung enthält ferner einen Sekundär-Elektronen-Erfasser 4 und einen Transmissions-Elektronen-Erfasser 5 als Ladungspartikel-Erfasser. Der Sekundär-Elektronen-Erfasser 4 ist dazu in der Lage, Sekundär-Elektronen zu erfassen, welche von der Probe 7 durch Bestrahlung durch den Elektronenstrahl 8 oder den Ionenstrahl 9 erzeugt sind. Der Transmissions-Elektronen-Erfasser 5 ist an einer Position bereitgestellt, welche der EB-Säule 1 gegenüberliegt. Der Transmissions-Elektronen-Erfasser 5 ist dazu in der Lage, durchlaufene Elektronen, welche durch die Probe 7 durchlaufen sind, und den Elektronenstrahl 8, welcher, resultierend aus der Bestrahlung durch den Elektronenstrahl 8 auf die Probe 7, nicht in die Probe 7 eingefallen ist, zu erfassen.
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Die Ladungspartikelstrahl-Einrichtung enthält ferner eine Probenstufe 6 zum Halten der Probe 7. Die Probenstufe 6 kann geneigt oder umdreht werden, um einen Einfallwinkel des Elektronenstrahls 8 auf die Probe 7 zu ändern. Die Probenstufe 6 wird durch einen Probenstufen-Antriebsabschnitt 15 angetrieben, und die Bewegung der Probenstufe 6 wird durch einen Probenstufen-Steuerabschnitt 16 gesteuert.
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Der Probenstufen-Antriebsabschnitt 15 bewegt die Probenstufe 6 in drei Achsenrichtungen, nämlich die X-, Y- und Z-Richtung. Der Probenstufen-Antriebsabschnitt 15 neigt die Probenstufe 6 in eine erste Neigungsrichtung 24 um eine erste Probenstufen-Achsenrichtung 23 parallel zur Bestrahlungsachse der FIB-Säule 2. Ferner neigt der Probenstufen-Antriebsabschnitt 15 die Probenstufe 6 in eine zweite Neigungsrichtung 28 um eine zweite Probenstufen-Achsenrichtung 27 senkrecht zu sowohl der Bestrahlungsachse der EB-Säule 1 als auch der Bestrahlungsachse der FIB-Säule 2.
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Die Ladungspartikelstrahl-Einrichtung enthält ferner einen EB-Steuerabschnitt 12, einen FIB-Steuerabschnitt 13, einen Bilderzeugungsabschnitt 14 und einen Anzeigeabschnitt 17. Der EB-Steuerabschnitt 12 überträgt ein Bestrahlungssignal an die EB-Säule 1, um die EB-Säule 1 darin zu steuern, den Elektronenstrahl 8 abzustrahlen. Der FIB-Steuerabschnitt 13 überträgt ein Bestrahlungssignal an die FIB-Säule 2, um die FIB-Säule 2 darin zu steuern, den Ionenstrahl 9 abzustrahlen.
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Der Bilderzeugungsabschnitt 14 erzeugt ein Transmissionselektronen-Bild basierend auf einem Signal zum Abtasten des Elektronenstrahls 8, welches vom EB-Steuerabschnitt 12 gesendet ist, und einem Signal der Transmissionselektronen, welche durch den Transmissionselektronen-Erfasser 5 erfasst sind. Der Anzeigeabschnitt 17 ist dazu in der Lage, das Transmissionselektronen-Bild anzuzeigen. Der Bilderzeugungsabschnitt 14 erzeugt Daten eines SEM-Bildes basierend auf dem Signal zum Abtasten des Elektronenstrahls 8, welches vom EB-Steuerabschnitt 12 gesendet ist, und einem Signal der Sekundär-Elektronen, welche durch den Sekundär-Elektronen-Erfasser 4 erfasst sind. Der Anzeigeabschnitt 17 ist dazu in der Lage, das SEM-Bild anzuzeigen. Ferner erzeugt der Bilderzeugungsabschnitt 14 Daten eines SIM-Bildes basierend auf einem Signal zum Abtasten des Ionenstrahls 9, welches vom FIB-Steuerabschnitt 13 gesendet ist, und einem Signal der Sekundär-Elektronen, welche durch den Sekundär-Elektronen-Erfasser 4 erfasst sind. Der Anzeigeabschnitt 17 ist dazu in der Lage, das SIM-Bild anzuzeigen.
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Die Ladungspartikelstrahl-Einrichtung enthält ferner einen Eingabeabschnitt 10 und einen Steuerabschnitt 11. Ein Bediener gibt Bedingungen über die Einrichtungssteuerung an den Eingabeabschnitt 10 ein. Der Eingabeabschnitt 10 überträgt die Eingabeinformation an den Steuerabschnitt 11. Der Steuerabschnitt 11 überträgt ein Steuersignal an den EB-Steuerabschnitt 12, den FIB-Steuerabschnitt 13, den Bilderzeugungsabschnitt 14, den Probenstufen-Steuerabschnitt 16 oder den Anzeigeabschnitt 17, um hierdurch den Betrieb der Ladungspartikelstrahl-Einrichtung zu steuern.
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Die Ladungspartikelstrahl-Einrichtung enthält ferner einen Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 18 und einen Bildverarbeitungsabschnitt 19. Der Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 18 berechnet einen optimalen Neigungswinkel der Probenstufe 6, wie später beschrieben. Zum Berechnen des optimalen Neigungswinkels bestimmt der Bildverarbeitungsabschnitt 19 den Bereich einer Beobachtungsfläche in einem SEM-Bild durch Bildverarbeitung.
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Als Nächstes wird das Proben-Beobachtungsverfahren in dieser Ausführungsform beschrieben. Zunächst wird, wie in 2A dargestellt, ein Bestrahlungsbereich 21 auf einen Bereich eingestellt, welcher die Probe 7 umfasst. Dann wird eine Ladungspartikel-Bild-Erlangung S1 in einem Ablaufdiagramm von 5 durchgeführt. Mit anderen Worten, wird der Bestrahlungsbereich 21 durch den Elektronenstrahl 8 bestrahlt, und werden Sekundär-Elektronen, welche vom Bestrahlungsbereich 21 erzeugt werden, durch den Sekundär-Elektronen-Erfasser 4 erfasst, um hierdurch ein SEM-Bild basierend auf einem Erfassungssignal des Sekundär-Elektronen-Erfassers 4 und einem Abtastsignal des Elektronenstrahls 8 zu erlangen. 2B ist ein erlangtes SEM-Bild 22. Wenn eine Beobachtungsfläche 7a der Probe 7 senkrecht zum Elektronenstrahl 8 steht, erscheint eine Seitenfläche 7b der Probe 7 nicht im SEM-Bild 22. Jedoch, da die Probe 7 mit Bezug auf die Bestrahlungsrichtung des Elektronenstrahls 8 geneigt ist, umfasst das SEM-Bild 22 die Beobachtungsfläche 7a der Probe 7 und die Seitenfläche 7b der Probe 7.
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Dann wird eine Probenstufen-Neigung S2 durchgeführt. Mit anderen Worten, wird die Probenstufe 6 in die erste Neigungsrichtung 24 um die erste Probenstufen-Achsenrichtung 23 derart geneigt, dass die Beobachtungsfläche 7a senkrecht zum Elektronenstrahl 8 steht. 2C stellt einen Zustand der Probenstufe 6 nach dem Neigen dar.
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Als Nächstes wird eine Ladungspartikel-Bild-Erlangung S3 durchgeführt. 2D ist ein erlangtes SEM-Bild 25.
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Dann wird eine Neigungswinkel-Berechnung S4 durchgeführt. Wenn die Beobachtungsfläche 7a senkrecht zum Elektronenstrahl 8 steht, wird der Bereich der Beobachtungsfläche 7a im SEM-Bild größer als jener, wenn die Beobachtungsfläche 7a in andere Richtungen geneigt wird. Hierauf Bezug nehmend, werden der Bereich der Beobachtungsfläche 7a im SEM-Bild 22 und der Bereich der Beobachtungsfläche 7a im SEM-Bild 25 verglichen. Resultierend aus dem Vergleich wird ein Neigungswinkel der Probenstufe 6, bei welchem der Bereich der Beobachtungsfläche 7a im erlangten SEM-Bild größer ist, als ein optimaler Neigungswinkel berechnet. In diesem Fall hat die Beobachtungsfläche 7a im SEM-Bild 25 einen größeren Bereich, und wird daher der Neigungswinkel der Probenstufe 6 zum Zeitpunkt der Erlangung des SEM-Bildes 25 als der optimale Neigungswinkel berechnet.
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Als Nächstes wird eine Proben-Beobachtung S5 durchgeführt. Mit anderen Worten, wird die Probenstufe 6 auf den optimalen Neigungswinkel geneigt, und wird die Beobachtungsfläche 7a derart platziert, dass sie senkrecht zur Bestrahlungsrichtung des Elektronenstrahls 8 steht. Dann wird die Beobachtungsfläche 7a durch Bestrahlung durch den Elektronenstrahl 8 beobachtet. In diesem Fall wird die Beobachtungsfläche 7a von der hierzu senkrecht stehenden Richtung beobachtet, und kann daher die Beobachtung mit einer hohen Auflösung durchgeführt werden.
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Es ist zu erwähnen, dass es ebenso möglich ist, einen optimaleren Neigungswinkel zu berechnen, um den Neigungswinkel der Probenstufe 6 genauer einzustellen. Mit anderen Worten, wird, zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Berechnung des optimalen Neigungswinkels, die Probenstufe 6 um die zweite Probenstufen-Achsenrichtung 27, senkrecht zur ersten Probenstufen-Achsenrichtung 23, geneigt, um hierdurch einen optimaleren Neigungswinkel zu berechnen.
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Wie in 3A dargestellt, wird der Bestrahlungsbereich 21 durch den Elektronenstrahl 8 bestrahlt, um ein SEM-Bild zu erlangen. 3B ist ein SEM-Bild 26. Die Beobachtungsfläche 7a steht nicht senkrecht zur Bestrahlungsrichtung des Elektronenstrahls 8, und somit erscheint eine Seitenfläche 7c der Probe 7 im SEM-Bild 26. Demgemäß wird die Probenstufe 6 um die zweite Probenstufen-Achsenrichtung 27 geneigt.
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3C stellt den geneigten Zustand dar, und 3D ist ein SEM-Bild 29, welches in diesem Zustand erlangt ist.
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Dann werden der Bereich der Beobachtungsfläche 7a im SEM-Bild 26 und der Bereich der Beobachtungsfläche 7a im SEM-Bild 29 verglichen. Resultierend aus dem Vergleich wird ein Neigungswinkel der Probenstufe 6, bei welchem der Bereich der Beobachtungsfläche 7a im erlangten SEM größer ist, als ein optimaler Neigungswinkel berechnet. In diesem Fall hat die Beobachtungsfläche 7a im SEM-Bild 29 einen größeren Bereich, und wird daher der Neigungswinkel der Probenstufe 6 zum Zeitpunkt der Erlangung des SEM-Bildes 29 als der optimale Neigungswinkel berechnet.
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Die Probenstufe 6 wird auf den optimalen Neigungswinkel geneigt, und die Beobachtungsfläche 7a wird derart platziert, dass sie senkrecht zur Bestrahlungsrichtung des Elektronenstrahls 8 steht. Dann wird die Beobachtungsfläche 7a durch Bestrahlung durch den Elektronenstrahl 8 beobachtet. Der Neigungswinkel der Probenstufe 6 wird basierend auf den zwei Achsen eingestellt, und die Beobachtungsfläche 7a wird derart platziert, dass sie senkrecht zum Elektronenstrahl 8 steht und wird beobachtet. Somit kann die Beobachtung mit einer höheren Auflösung durchgeführt werden.
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Ferner, da die Beobachtungsfläche 7a, welche auf den optimalen Neigungswinkel eingestellt ist, senkrecht zur Bestrahlungsrichtung des Elektronenstrahls 8 steht, kann, unter Verwendung des Ionenstrahls 9, welcher derart abgestrahlt wird, dass er senkrecht zum Elektronenstrahl 8 steht, eine weitere Beobachtungsfläche parallel zur Beobachtungsfläche 7a ausgebildet werden.
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Wie in 4 dargestellt, wird die Probe 7 durch den Ionenstrahl 9 bestrahlt, um hierdurch eine derartige Ätz-Verarbeitung durchzuführen, dass die Beobachtungsfläche 7a abgeschält wird. In diesem Fall wird die Probe 7 durch den Ionenstrahl 9 von der Richtung senkrecht zur Bestrahlungsrichtung des Elektronenstrahls 8 bestrahlt, und kann somit eine Beobachtungsfläche 7d parallel zur Beobachtungsfläche 7a ausgebildet werden.
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Nach der Ausbildung der Beobachtungsfläche 7d kann die Beobachtungsfläche 7d durch den Elektronenstrahl 8 von der hierzu senkrecht stehenden Richtung bestrahlt werden, ohne dass die Probenstufe 6 bewegt wird. Somit kann die Beobachtungsfläche 7d, ähnlich der Beobachtungsfläche 7a, mit einer hohen Auflösung beobachtet werden.
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Ferner können Beobachtungsflächen 7e und 7f mit einer hohen Auflösung durch wiederholtes Durchführen der Querschnitts-Ausbildung durch den Ionenstrahl 9 und der Beobachtung durch den Elektronenstrahl 8 beobachtet werden. Auf diese Art und Weise können Hochauflösungs-SEM-Bilder der Beobachtungsflächen 7a, 7d, 7e und 7f erlangt werden und einer dreidimensionalen Rekonstruktion unterworfen werden, um hierdurch ein hochgenaues dreidimensionales Bild von der Probe 7 zu erlangen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012-064263 [0001]
- JP 06-231720 A [0005, 0006]
