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KREUZBEZUG AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität aus der
japanischen Patentanmeldung No. 2012-065974 , eingereicht am 22. 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 Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Verfahren zum Ausbilden eines Querschnitts durch einen fokussierten Ionenstrahl und Beobachten des Querschnitts durch einen Elektronenstrahl.
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HINTERGRUND
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Als ein Verfahren zum Analysieren eines inneren Aufbaus und von Defekten in einer Halbleitervorrichtung oder dergleichen ist ein Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Verfahren bekannt, bei welchem ein fokussierter Ionenstrahl zur Querschnitts-Verarbeitung und zum Schneiden einer Probe verwendet wird, um einen Querschnitt zu exponieren, welcher einen gewünschten Aufbau oder einen Defekt umfasst, und ein Abtastelektronenmikroskop dazu verwendet wird, um den Querschnitt zu beobachten. Gemäß diesem Verfahren kann ein Beobachtungsziel innerhalb der Probe mit höchster Genauigkeit exponiert werden und kann daher der Aufbau oder der Defekt schnell beobachtet werden.
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Es ist ein Verfahren zum wiederholten Durchführen einer Querschnitts-Verarbeitung und Querschnitts-Beobachtung, und Zusammensetzen einer Mehrzahl von erlangten Querschnitts-Beobachtungs-Bildern, um ein dreidimensionales Bild eines Bereiches zu erstellen, welcher der Querschnitts-Verarbeitung unterworfen wurde, offenbart (siehe
JP-A-2008-270073 ). Gemäß diesem Verfahren kann ein dreidimensionales Bild eines Beobachtungsziels zusammengesetzt werden.
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In der letzten Zeit wurde im Zuge einer Verdichtung und Reduktion im Ausmaß von Halbleitervorrichtungen ein Vorrichtungsmuster feiner und wurde daher eine Querschnitts-Verarbeitung und Beobachtung bei einem winzigen Beobachtungsziel erforderlich. In diesem Fall kann durch Einstellen eines Spaltes zwischen einem Querschnitt und einem weiteren Querschnitt, welcher ausgebildet ist, indem der eine Querschnitt einer besonders kleinen Schneide-Verarbeitung unterworfen wird, das heißt durch Reduzieren einer Schnitt-Breite eines fokussierten Ionenstrahls, ein winziges Beobachtungsziel im Querschnitt exponiert und beobachtet werden.
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Wenn jedoch die Schnitt-Breite besonders klein ist, ist es schwierig die Breite zu messen, und trat daher ein Problem hinsichtlich der Zuverlässigkeit von erlangten Daten auf. Beispielsweise kann nicht bestätigt werden, ob ein Beobachtungs-Bild, welches durch eine Querschnitts-Verarbeitung und Beobachtung mit einer Schnitt-Breite von 1 nm erlangt ist, ein Beobachtungs-Bild ist, welches mit einer aktuellen Schnitt-Breite von 1 nm fotografiert ist oder ob nicht. Somit trat ein Problem dahin gehend auf, dass es schwierig ist, eine aktuelle Form vom Beobachtungs-Bild zu messen.
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UMRISS
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Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen ein Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Verfahren und eine Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Einrichtung bereit, durch welche eine Schnitt-Breite sogar dann gemessen werden kann, wenn die Schnitt-Breite winzig ist, und hoch zuverlässige Beobachtungs-Daten erlangt werden können.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Verfahren bereitgestellt, bei welchem eine Schneide-Verarbeitung an einer Probe durch Bestrahlen eines Ionenstrahls auf die Probe, um einen Querschnitt auszubilden, und ein Erlangen eines Querschnitt-Bildes durch Bestrahlen eines Elektronenstrahls auf den Querschnitt wiederholt durchgeführt werden, wobei das Verfahren umfasst: Erlangen eines Oberflächen-Bildes durch Abtasten und Bestrahlen einer Oberfläche von der Probe mit dem Ionenstrahl; Einstellen eines ersten Schnitt-Bereichs und eines zweiten Schnitt-Bereichs auf dem Oberflächen-Bild zur Durchführung der Schneide-Verarbeitung, wobei der zweite Schnitt-Bereich am ersten Schnitt-Bereich angrenzt und eine längsgerichtete Länge hat, welche durch ein Subtrahieren einer Schnitt-Breite des zweiten Schnitt-Bereichs von einer längsgerichteten Länge des ersten Schnitt-Bereichs erlangt ist; Ausbilden des Querschnitts durch ein Bestrahlen des ersten Schnitt-Bereichs und des zweiten Schnitt-Bereichs mit dem Ionenstrahl; und Erlangen des Querschnitt-Bildes durch Bestrahlen des Querschnitts mit dem Elektronenstrahl.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Einrichtung bereitgestellt, welche enthält: eine Ionenstrahl-Säule, welche ausgelegt ist, eine Oberfläche von einer Probe mit einem Ionenstrahl zu bestrahlen, um an der Probe einen Querschnitt auszubilden; eine Elektronenstrahl-Säule, welche ausgelegt ist, den Querschnitt mit einem Elektronenstrahl zu bestrahlen, um ein Beobachtungs-Bild des Querschnitts zu erlangen; einen Erfasser, welcher ausgelegt ist, einen von der Probe erzeugten Ladungspartikel zu erfassen; einen Bilderzeugungsabschnitt, welcher ausgelegt ist, ein Beobachtungs-Bild von der Probe basierend auf einem Erfassungssignal des Erfassers auszubilden; und einen Schnitt-Bereich-Einstellabschnitt, welcher ausgelegt ist, einen ersten Schnitt-Bereich und einen zweiten Schnitt-Bereich auf dem Beobachtungs-Bild von der Oberfläche der Probe einzustellen, um an der Probe eine Schneide-Verarbeitung durchzuführen, wobei der zweite Schnitt-Bereich am ersten Schnitt-Bereich angrenzt und eine längsgerichtete Länge hat, welche durch ein Subtrahieren von einer Schnitt-Breite des zweiten Schnitt-Bereiches von einer längsgerichteten Länge des ersten Schnitt-Bereichs erlangt ist.
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Demgemäß kann die Schnitt-Breite, welche aktuell einer Schneide-Verarbeitung unterworfen ist, anhand des Querschnitt-Bildes gemessen werden. Daher kann die Schnitt-Breite mit einer hohen Genauigkeit gemessen werden.
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Gemäß dem Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Verfahren und der Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Einrichtung der vorliegenden Erfindung kann, sogar wenn die Schnitt-Breite winzig ist, die Schnitt-Breite gemessen werden, um hoch zuverlässige Beobachtungs-Daten zu erlangen.
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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 Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Einrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2A und 2B sind Erläuterungs-Schaubilder eines Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Verfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3A und 3B sind Erläuterungs-Schaubilder des Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Verfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ist ein Erläuterungs-Schaubild des Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Verfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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5 ist ein Erläuterungs-Schaubild des Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Verfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Ein Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Verfahren und eine Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Einrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst die Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Einrichtung in dieser beispielhaften Ausführungsform 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.
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Die Proben-Verarbeitungs-Einrichtung umfasst ferner einen Sekundär-Elektronen-Erfasser 4 und einen Rückstreu-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 Rückstreu-Elektronen-Erfasser 5 ist innerhalb der EB-Säule 1 bereitgestellt. Der Rückstreu-Elektronen-Erfasser 5 ist dazu in der Lage, Rückstreu-Elektronen, welche durch die Probe 7, resultierend aus der Bestrahlung durch den Elektronenstrahl 8 auf die Probe 7, reflektiert sind, zu erfassen.
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Die Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Einrichtung enthält ferner eine Probenstufe 6 zum Platzieren der Probe 7 darauf. Die Probenstufe 6 kann geneigt werden, um einen Einfallwinkel des Ionenstrahls 9 auf die Probe 7 zu ändern. Die Neigung der Probenstufe 6 wird durch einen Probenstufen-Steuerabschnitt 16 gesteuert.
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Die Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Einrichtung umfasst 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 dazu zu steuern, den Elektronenstrahl 8 abzustrahlen. Der FIB-Steuerabschnitt 13 überträgt ein Bestrahlungssignal an die FIB-Säule 2, um die FIB-Säule 2 dazu zu steuern, den Ionenstrahl 9 abzustrahlen. Der Bilderzeugungsabschnitt 14 bildet ein Rückstreu-Elektronen-Bild basierend auf einem Signal zum Abtasten des Elektronenstrahls 8, welches vom EB-Steuerabschnitt 12 gesendet ist, und einem Signal der Rückstreu-Elektronen, welche durch den Rückstreu-Elektronen-Erfasser 5 erfasst sind, aus. Der Anzeigeabschnitt 17 ist dazu in der Lage, das Rückstreu-Elektronen-Bild anzuzeigen. Der Bilderzeugungsabschnitt 14 bildet 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, aus. Der Anzeigeabschnitt 17 ist dazu in der Lage, das SEM-Bild anzuzeigen. Ferner bildet 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, aus. Der Anzeigeabschnitt 17 ist dazu in der Lage, das SIM-Bild anzuzeigen.
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Die Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Einrichtung umfasst ferner einen Eingabeabschnitt 10 und einen Steuerabschnitt 11. Ein Bediener gibt Bedingungen über die Einrichtungssteuerung, wie beispielsweise eine Strahl-Bestrahlungsbedingung, 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 Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Einrichtung zu steuern.
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Es wird eine Beschreibung hinsichtlich der Steuerung von der Einrichtung gegeben. Beispielsweise stellt der Bediener einen Bestrahlungs-Bereich des Ionenstrahls 9 basierend auf einem Beobachtungs-Bild, welches auf dem Anzeigeabschnitt 17 angezeigt ist, beispielsweise das Rückstreu-Elektronen-Bild, das SEM-Bild oder das SIM-Bild, ein. Der Bediener gibt über den Eingabeabschnitt 10 einen Verarbeitungsrahmen zum Einstellen des Bestrahlungs-Bereichs auf dem Beobachtungs-Bild, welches auf dem Anzeigeabschnitt 17 angezeigt ist, ein. Der Verarbeitungsrahmen ist, wie hier verwendet, ein Rahmen, welcher eine Grenze zwischen einem Bereich, welcher durch den Ionenstrahl 9 zu bestrahlen ist, und einem Bereich, welcher nicht durch den Ionenstrahl 9 zu bestrahlen ist, anzeigt. Wenn der Bediener eine Anweisung zum Beginnen der Verarbeitung an den Eingabeabschnitt 10 eingibt, werden ein Signal, welches den Bestrahlungs-Bereich anzeigt, und ein Signal, welches den Beginn der Verarbeitung anzeigt, vom Steuerabschnitt 11 an den FIB-Steuerabschnitt 13 übertragen, und strahlt der FIB-Steuerabschnitt 13 den Ionenstrahl 9 auf den spezifizierten Bestrahlungs-Bereich von der Probe 7 ab. Auf diese Art und Weise kann der Bestrahlungs-Bereich, welcher durch den Bediener eingegeben ist, durch den Ionenstrahl 9 bestrahlt werden.
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Die Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Einrichtung umfasst ferner einen Schnitt-Bereich-Einstellabschnitt 15 zum Einstellen eines Schnitt-Bereichs auf dem SIM-Bild zur Durchführung einer Schneide-Verarbeitung.
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Zusätzlich umfasst die Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Einrichtung ferner einen Dreidimensional-Bilderzeugungsabschnitt 18 zum Zusammensetzen eines dreidimensionalen Bildes der Probe basierend auf erlangten SEM-Bildern und der Schnitt-Breite.
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Als Nächstes wird ein Querschnitts-Verarbeitungs- und Beobachtungs-Verfahren in dieser beispielhaften Ausführungsform beschrieben. Wie in 2A dargestellt, wird eine Verarbeitungs-Nut 21 derart in der Probe 7 ausgebildet, dass ein Querschnitt durch den Elektronenstrahl 8 bestrahlt werden kann, um den Querschnitt zu beobachten. Eine Oberfläche 7a der Probe 7 wird durch den Ionenstrahl 9 abgetastet und bestrahlt, um die Verarbeitungs-Nut 21 durch eine Ätz-Verarbeitung auszubilden. 2B ist ein Querschnitts-Schaubild, welches entlang der Linie A-A von 2A genommen ist. Die Verarbeitungs-Nut 21 wird zu einer geneigten Form ausgebildet, so dass ein Querschnitt 7b durch den Elektronenstrahl 8 abgetastet und bestrahlt werden kann. Die geneigte Form kann, verglichen mit dem Fall der Ausbildung einer kastenförmigen Nut, die Ätz-Größe reduzieren und eine Verarbeitungszeit verkürzen.
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Dann werden eine Schneide-Verarbeitung und Beobachtung eines durch die Schneide-Verarbeitung exponierten Querschnitts wiederholt durchgeführt. Mit anderen Worten, wird ein Schnitt-Bereich 22 durch einen Ionenstrahl 9a zur Durchführung einer Ätz-Verarbeitung abgetastet und bestrahlt, und wird ein durch die Verarbeitung exponierter Querschnitt durch den Elektronenstrahl 8 abgetastet und bestrahlt, um ein SEM-Bild zu erlangen. Als Nächstes wird ein Schnitt-Bereich 23 durch einen Ionenstrahl 9b abgetastet und bestrahlt, um eine Ätz-Verarbeitung derart durchzuführen, dass der nächste Querschnitt exponiert ist, um ein SEM-Bild zu erlangen. Auf diese Art und Weise können SEM-Bilder einer Mehrzahl von Querschnitten bei einem Abstand einer Breite D1 des Schnitt-Bereiches erlangt werden. Basierend auf den SEM-Bildern kann der innere Aufbau von der Probe 7 analysiert werden.
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Der Schnitt-Bereich wird einer Ätz-Verarbeitung durch den Ionenstrahl 9 unterworfen, und somit erscheint ein Abschnitt von der Probe innerhalb der Breite D1 des Schnitt-Bereichs nicht im SEM-Bild. Daher ist es, um ein winziges Beobachtungsziel zu beobachten, notwendig, die Breite D1 des Schnitt-Bereichs kleiner als das Ziel einzustellen. Jedoch sind die eingestellte Breite des Schnitt-Bereichs und eine tatsächlich geätzte Schnitt-Breite nicht immer gleich. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Ätzrate in Abhängigkeit vom Material und Aufbau einer zu ätzenden Probe unterschiedlich ist.
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Daher ist es notwendig, die tatsächliche geätzte Schnitt-Breite zu messen. Der Schnitt-Bereich wird durch den Ionenstrahl 9 in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche 7a von der Probe 7 abgetastet und bestrahlt, und ein SIM-Bild wird beobachtet, um die Schnitt-Breite zu messen. Jedoch ist es in dem Fall, bei welchem die Schnitt-Breite winzig ist, insbesondere in dem Fall, bei welchem die Schnitt-Breite gleich oder kleiner als ein Strahl-Durchmesser des Ionenstrahls 9 ist, beispielsweise 5 nm oder weniger, schwierig, die Schnitt-Breite anhand des SIM-Bildes zu messen.
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Angesichts des zuvor Genannten, verwendet das Proben-Verarbeitungs-Verfahren in dieser beispielhaften Ausführungsform ein Schnitt-Breite-Messverfahren, welches im Folgenden beschrieben wird. Bei dem Schnitt-Breite-Messverfahren wird, wie in 3A und 3B dargestellt, der Schnitt-Bereich derart eingestellt und verarbeitet, dass die Länge des Schnitt-Bereiches kürzer ist als die Breite des Schnitt-Bereiches. Dann wird ein Querschnitt, welcher durch die Verarbeitung ausgebildet ist, durch SEM beobachtet. Bei der SEM-Beobachtung kann eine winzige Unebenheit im Querschnitt beobachtet werden, und kann daher eine winzige Stufe, welche im Querschnitt ausgebildet ist und die gleiche Länge wie die Schnitt-Breite hat, beobachtet werden. Auf diese Art und Weise kann die Schnitt-Breite anhand des SEM-Bildes des Querschnitts gemessen werden.
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3A ist ein SIM-Bild 30 von der Oberfläche 7a der Probe 7. Es wird eine Verarbeitungs-Nut 31 ausgebildet. Im SIM-Bild 30 werden Schnitt-Bereiche 32, 33, 34 und 35 durch den Schnitt-Bereich-Einstellabschnitt 15 eingestellt. Die längsgerichtete Länge von jedem der Schnitt-Bereiche 33, 34 und 35 wird derart eingestellt, dass sie eine Länge annimmt, welche durch ein Subtrahieren der Breite des Schnitt-Bereiches von der längsgerichteten Länge eines Schnitt-Bereiches angrenzend hierzu seitens der Verarbeitungs-Nut 31 erlangt ist. Beispielsweise hat der Schnitt-Bereich 33 eine Länge, welche durch ein Subtrahieren von einer Breite D2 des Schnitt-Bereiches 33 von der Länge des Schnitt-Bereiches 32 erlangt ist. Dann werden die eingestellten Schnitt-Bereiche 32, 33, 34 und 35 durch den Ionenstrahl 9 abgetastet und bestrahlt, um hierdurch eine Querschnitts-Verarbeitung und Beobachtung durchzuführen.
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3B ist ein SIM-Bild 36 nach einer Ätz-Verarbeitung. Eine Verarbeitungs-Nut 37 hat eine Stufen-Form 38, da die Schnitt-Bereiche verwendet werden, welche unterschiedliche Längen haben.
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4 ist ein SEM-Bild 40 eines Querschnitts 37a, welcher durch Abtasten und Bestrahlen durch den Elektronenstrahl 8 erlangt ist. In dem SEM-Bild 40 erscheint eine Form 48, welche von der Stufen-Form 38 herrührt. Basierend auf der Breite von der Form 48 kann die Schnitt-Breite gemessen werden. Beispielsweise kann der Wert einer Breite D3, gemessen anhand des SEM-Bildes 40, als eine tatsächlich geätzte Schnitt-Breite angesehen werden. Auf diese Art und Weise kann die Schnitt-Breite, durch welche die Probe 7 tatsächlich einer Ätz-Verarbeitung durch den Ionenstrahl 9 unterworfen ist, gemessen werden.
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Als Nächstes wird eine Beschreibung über ein Verfahren zum Zusammensetzen eines dreidimensionalen Bildes von einem Bereich, welcher einer Querschnitts-Verarbeitung unterworfen ist, basierend auf SEM-Bildern einer Mehrzahl von Querschnitten, erlangt durch eine Querschnitts-Verarbeitung und Beobachtung, und die tatsächlich geätzte Schnitt-Breite, erlangt durch das Schnitt-Breite-Messverfahren, gegeben.
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Wie in 5 dargestellt, werden mehrere erlangte SEM-Bilder bei einem Abstand basierend auf der tatsächlich geätzten Schnitt-Breite angeordnet. Genauer gesagt, werden ein SEM-Bild 51 und ein SEM-Bild 52 bei einem Abstand der Länge angeordnet, welche durch ein Multiplizieren von einer Schnitt-Breite D4, welche durch das zuvor erwähnte Schnitt-Breite-Messverfahren erlangt ist, mit einer Anzeige-Verstärkung der SEM-Bilder erlangt ist. Weitere SEM-Bilder werden auf die gleiche Weise angeordnet. Auf diese Art und Weise kann ein dreidimensionales Bild des Bereiches, welcher einer Querschnitts-Verarbeitung unterworfen ist, zusammengesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012-065974 [0001]
- JP 2008-270073 A [0004]
