DE102013112492A1 - Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren und Querschnitbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren, das durch eine Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung durchgeführt wird, wobei das Verfahren umfasst: einen Querschnittbearbeitungsschritt zum Ausbilden eines Querschnitts durch Bestrahlen einer Probe mit einem Ionenstrahl; einen Querschnittbeobachtungsschritt zum Erhalten eines Beobachtungsbilds des Querschnitts durch Bestrahlen des Querschnitts mit einem Elektronenstrahl; und Wiederholen des Querschnittbearbeitungsschritts und des Querschnittbeobachtungsschritts, um Beobachtungsbilder einer Vielzahl von Querschnitten zu erhalten, wobei in einem Fall, in dem eine energiedispersive Röntgenspektrometrie-(EDS)-Messung des Querschnitts erfolgt und ein Röntgenstrahl eines spezifizierten Materials erfasst wird, eine Bestrahlungsbedingung des Ionenstrahls verändert wird, um Beobachtungsbilder einer Vielzahl von Querschnitten des spezifizierten Materials zu erhalten, und die Querschnittbearbeitung und -beobachtung des spezifizierten Materials durchgeführt wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Querschnittbearbeitung und -beobachtung, bei der ein durch einen Ionenstrahl ausgebildeter Querschnitt durch ein Elektronenmikroskop beobachtet wird.
  • HINTERGRUND
  • Als ein Analyseverfahren für einen inneren Aufbau oder einen Fehler eines Halbleiterbauteils o. dgl. wurde ein Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren zum Durchführen einer Querschnittbearbeitung einer Probe mit einem fokussierten Ionenstrahl, zum Exponieren eines Querschnitts, der einen wünschenswerten Aufbau oder einen Fehler enthält, und zum Beobachten des Querschnitts mit einem Rasterelektronenmikroskop bekannt. Da gemäß diesem Verfahren ein wünschenswertes Beobachtungsziel punktgenau freigelegt werden kann, ist es möglich, den Aufbau oder den Fehler schnell zu beobachten.
  • Zusätzlich wurde ein Verfahren zum wiederholten Durchführen einer Querschnittbearbeitung und Querschnittbeobachtung und zum Erstellen einer dreidimensionalen Abbildung eines Bereichs, der einer Querschnittbearbeitung unterzogen wurde, durch Kombinieren der mehreren erhaltenen Querschnittbeobachtungsbilder bekannt (siehe JP-A-2008-270073 ). Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, die dreidimensionale Abbildung des Beobachtungsziels zu erstellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Da in den letzten Jahren eine Bauteilstruktur aufgrund einer zunehmenden Dichte oder Größenabnahme eines Halbleiterbauteils minuziös geworden ist, wurde eine Querschnittbeobachtung eines minuziösen Beobachtungsziels erforderlich. Um eine Querschnittbearbeitung und -beoachtung und -analyse einer Probe durchzuführen, die ein minuziöses Beobachtungsziel enthält, ist es notwendig, Schnittabstände der Querschnittbearbeitung kleiner und eine Anzahl von Querschnitten größer auszulegen.
  • Da jedoch die Querschnittbeobachtung in einem Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsprozess, wenn die Anzahl von Querschnitten zunimmt, Zeit in Anspruch nimmt, besteht insofern ein Problem, als die für den Schritt notwendige Gesamtzeit zunimmt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dieser Umstände gemacht und eines ihrer Ziele besteht darin, ein Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren mit hohem Durchsatz selbst für eine Probe bereitzustellen, die ein minuziöses Beobachtungsziel enthält.
  • Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, erfolgt in der vorliegenden Erfindung eine Querschnittbearbeitung und -beobachtung im Hinblick auf eine Probe, die ein minuziöses Beobachtungsziel enthält, in konstanten Schnittabständen von der Vorderseite des Beobachtungsziels her. Bei dieser Querschnittbeobachtung erfolgt in einem Fall, in dem eine EDS-Messung vorgenommen und ein Material des Beobachtungsziels erfasst wird, die Querschnittbearbeitung und -beobachtung des Beobachtungsziels, indem der Schnittabstand kleiner angesetzt wird. Dementsprechend ist es, selbst wenn das Beobachtungsziel kleiner ist als der konstante Schnittabstand, möglich, effizient einen Querschnitt zu erhalten, der zur Analyse des Beobachtungsziels ausreicht.
  • Bei dem Material des Beobachtungsziels kann es sich um ein vorher spezifiziertes Material oder ein unspezifiziertes anderes als das vorher spezifizierte Material handeln.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren bereitgestellt, das durch eine Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung durchgeführt wird, wobei das Verfahren umfasst: einen Querschnittbearbeitungsschritt zum Ausbilden eines Querschnitts durch Bestrahlen einer Probe mit einem Ionenstrahl; einen Querschnittbeobachtungsschritt zum Erhalten eines Beobachtungsbilds des Querschnitts durch Bestrahlen des Querschnitts mit einem Elektronenstrahl; und Wiederholen des Querschnittbearbeitungsschritts und des Querschnittbeobachtungsschritts, um Beobachtungsbilder einer Vielzahl von Querschnitten zu erhalten, die im Wesentlichen parallel zueinander in vorbestimmten Abständen ausgebildet sind, wobei in einem Fall, in dem eine energiedispersive Röntgenspektrometrie-(EDS)-Messung des Querschnitts erfolgt und ein Röntgenstrahl eines spezifizierten Materials erfasst wird, eine Bestrahlungsbedingung des Ionenstrahls verändert wird, um Beobachtungsbilder einer Vielzahl von Querschnitten des spezifizierten Materials zu erhalten, und die Querschnittbearbeitung und -beobachtung des spezifizierten Materials durchgeführt wird.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren bereitgestellt, das durch eine Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung durchgeführt wird, wobei das Verfahren umfasst: einen Querschnittbearbeitungsschritt zum Ausbilden eines Querschnitts durch Bestrahlen einer Probe mit einem Ionenstrahl; einen Querschnittbeobachtungsschritt zum Erhalten eines Beobachtungsbilds des Querschnitts durch Bestrahlen des Querschnitts mit einem Elektronenstrahl; und Wiederholen des Querschnittbearbeitungsschritts und des Querschnittbeobachtungsschritts, um Beobachtungsbilder einer Vielzahl von Querschnitten zu erhalten, die im Wesentlichen parallel zueinander in vorbestimmten Abständen ausgebildet sind, wobei in einem Fall, in dem eine energiedispersive Röntgenspektrometrie-(EDS)-Messung des Querschnitts erfolgt und ein Röntgenstrahl eines unspezifizierten Materials, bei dem es sich um ein anderes als das vorher spezifizierte Material handelt, erfasst wird, eine Bestrahlungsbedingung des Ionenstrahls verändert wird, um Beobachtungsbilder der Vielzahl von Querschnitten des unspezifizierten Materials zu erhalten, und die Querschnittbearbeitung und -beobachtung des unspezifizierten Materials durchgeführt wird.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: einen Probentisch, der zum Platzieren einer Probe auf diesem ausgelegt ist; eine Ionenstrahlsäule, die dazu ausgelegt ist, die Probe mit einem Ionenstrahl zu bestrahlen; eine Elektronenstrahlsäule, die dazu ausgelegt ist, die Probe mit einem Elektronenstrahl zu bestrahlen; einen Sekundärelektronendetektor, der dazu ausgelegt ist, ein von der Probe erzeugtes Sekundärelektron zu erfassen; einen energiedispersiven Röntgenspektrometrie-(EDS)-Detektor, der dazu ausgelegt ist, einen von der Probe erzeugten Röntgenstrahl zu erfassen; und eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Bestrahlungsbedingung des Ionenstrahls in einem Fall zu verändern, in dem ein Röntgenstrahl eines unspezifizierten Materials, bei dem es sich um ein anderes als das vorher spezifizierte Material handelt, während eines Querschnittbearbeitungs- und Querschnittsbeobachtungsprozesses durch den EDS-Detektor erfasst wird, wobei der Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsprozess umfasst: einen Querschnittbearbeitungsschritt zum Ausbilden eines Querschnitts durch Bestrahlen einer Probe mit dem Ionenstrahl; einen Querschnittbeobachtungsschritt zum Erhalten eines Beobachtungsbilds des Querschnitts auf Grundlage des Sekundärelektrons oder des vom Querschnitt erzeugten Röntgenstrahls durch Bestrahlen des Querschnitts mit dem Elektronenstrahl; und Wiederholen des Querschnittbearbeitungsschritts und des Querschnittbeobachtungsschritts, um Beobachtungsbilder der Vielzahl von Querschnitten zu erhalten, die im Wesentlichen parallel zueinander in vorbestimmten Abständen ausgebildet sind.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: einen Probentisch, der zum Platzieren einer Probe auf diesem ausgelegt ist; eine Ionenstrahlsäule, die dazu ausgelegt ist, die Probe mit einem Ionenstrahl zu bestrahlen; eine Elektronenstrahlsäule, die dazu ausgelegt ist, die Probe mit einem Elektronenstrahl zu bestrahlen; einen Sekundärelektronendetektor, der dazu ausgelegt ist, ein von der Probe erzeugtes Sekundärelektron zu erfassen; einen energiedispersiven Röntgenspektrometrie-(EDS)-Detektor, der dazu ausgelegt ist, einen von der Probe erzeugten Röntgenstrahl zu erfassen; und eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Bestrahlungsbedingung des Ionenstrahls in einem Fall zu verändern, in dem ein Röntgenstrahl eines unspezifizierten Materials, bei dem es sich um ein anderes als das vorher spezifizierte Material handelt, während eines Querschnittbearbeitungs- und Querschnittbeobachtungsprozesses durch den EDS-Detektor erfasst wird, wobei der Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsprozess umfasst: einen Querschnittbearbeitungsschritt zum Ausbilden eines Querschnitts durch Bestrahlen einer Probe mit dem Ionenstrahl; einen Querschnittbeobachtungsschritt zum Erhalten eines Beobachtungsbilds des Querschnitts auf Grundlage des Sekundärelektrons oder des vom Querschnitt erzeugten Röntgenstrahls durch Bestrahlen des Querschnitts mit dem Elektronenstrahl; und Wiederholen des Querschnittbearbeitungsschritts und des Querschnittbeobachtungsschritts, um Beobachtungsbilder der Vielzahl von Querschnitten zu erhalten, die im Wesentlichen parallel zueinander in vorbestimmten Abständen ausgebildet sind.
  • Gemäß dem Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist es selbst für die Probe, die ein minuziöses Beobachtungsziel enthält, möglich, effizient Beobachtungsbilder einer Vielzahl von Querschnitten zu erhalten und die Probe zu analysieren.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Aufbauschema einer Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein Aufbauschema einer Steuereinheit einer Querschnittbearbeitungs- und Querschnittsbeobachtungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3A ist ein erläuterndes Schema einer Probe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 3B und 3C sind erläuternde Schemata einer Querschnittbearbeitung und -beobachtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ist ein erläuterndes Schema einer Querschnittbearbeitung und -beobachtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5A und 5B sind erläuternde Schemata einer Querschnittbearbeitung und -beobachtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist ein Ablaufschema einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ist ein erläuterndes Schema einer Querschnittbearbeitung und -beobachtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ist ein erläuterndes Schema einer Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 9A und 9B sind erläuternde Schemata einer Querschnittbearbeitung und -beobachtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 10 ist ein Ablaufschema einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 11 ist ein erläuterndes Schema einer Querschnittbearbeitung und -beobachtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nachstehend werden Ausführungsformen eines Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahrens und einer Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung der Ausführungsform umfasst eine Steuereinheit, die eine Bedingung der Querschnittbearbeitung und -beobachtung in einem Fall verändert, in dem ein Material eines Querschnitts auf Grundlage eines Röntgenstrahls durch Durchführen einer energiedispersiven Röntgenspektrometrie-(EDS)-Messung während der Querschnittbearbeitung und -beobachtung erhalten wird, und ein Material eines Beobachtungsziels, das vorher gespeichert wurde, miteinander übereinstimmen. Dementsprechend werden Querschnittbearbeitungsbedingungen wie etwa eine Schnittweite der Querschnittbearbeitung und -beobachtung zu Bedingungen zum Durchführen der Querschnittbearbeitung und -beobachtung eines minuziösen Beobachtungsziels abgeändert, und es erfolgt die Querschnittbearbeitung und -beobachtung des minuziösen Beobachtungsziels.
  • Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung eine Ionenstrahlsäule 1, eine Elektronenstrahlsäule 2 und eine Probenkammer 10. Die Ionenstrahlsäule 1 und die Elektronenstrahlsäule 2 sind so angeordnet, dass dieselbe Stelle an einer Probe 6, die auf einem in der Probenkammer 10 untergebrachten Probentisch 5 angeordnet ist, mit einem Ionenstrahl 3 und einem Elektronenstrahl 4 bestrahlt wird. Der Probentisch 5 kann in XYZ-Richtungen bewegt, geneigt und gedreht werden, und eine Position der Probe 6 kann im Hinblick auf jeden Strahl eingestellt werden.
  • Die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung umfasst eine Ionenstrahlsteuereinheit 11 und eine Elektronenstrahlsteuereinheit 12. Die Ionenstrahlsteuereinheit 11 überträgt ein Bestrahlungssignal an die Ionenstrahlsäule 1 und strahlt den Ionenstrahl 3 aus der Ionenstrahlsäule 1 ab. Die Elektronenstrahlsteuereinheit 12 überträgt ein Bestrahlungssignal an die Elektronenstrahlsäule 2 und strahlt den Elektronenstrahl 4 aus der Elektronenstrahlsäule 2 ab.
  • Die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung umfasst darüber hinaus einen Sekundärelektronendetektor 7 und einen EDS-Detektor 8. Der Sekundärelektronendetektor 7 bestrahlt die Probe 6 mit dem Ionenstrahl 3 oder dem Elektronenstrahl 4 und erfasst Sekundärelektronen, die von der Probe 6 erzeugt werden. Zusätzlich bestrahlt der EDS-Detektor 8 die Probe 6 mit dem Elektronenstrahl 4 und erfasst einen Röntgenstrahl, der von der Probe 6 erzeugt wird.
  • Die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung umfasst eine Bildherstellungseinheit 13, die ein Beobachtungsbild herstellt, und eine Anzeigeeinheit 16, die das Beobachtungsbild anzeigt. Die Bildherstellungseinheit 13 stellt ein Rasterionenmikroskop-(SIM)-Bild aus einem Signal zum Abtasten des Ionenstrahls 3 und einem Signal der durch den Sekundärelektronendetektor 7 erfassten Sekundärelektronen her. Die Anzeigeeinheit 16 kann das SIM-Bild anzeigen. Außerdem stellt die Bildherstellungseinheit 13 ein Rasterelektronenmikroskop-(SEM)-Bild aus einem Signal zum Abtasten des Elektronenstrahls 4 und dem Signal der durch den Sekundärelektronendetektor 7 erfassten Sekundärelektronen her. Die Anzeigeeinheit 16 kann das SEM-Bild anzeigen. Außerdem stellt die Bildherstellungseinheit 13 eine EDS-Abbildung aus dem Signal zum Abtasten des Elektronenstrahls 4 und einem Signal des durch den EDS-Detektor 8 erfassten Röntgenstrahls her. Die Anzeigeeinheit 16 kann die EDS-Abbildung anzeigen. Hier gibt die EDS-Abbildung ein Material der Probe 6 an einer Bestrahlungsstelle jedes Elektronenstrahls ausgehend von Energie des erfassten Röntgenstrahls an und zeigt eine Materialverteilung in einem Bestrahlungsbereich des Elektronenstrahls 4.
  • Zusätzlich umfasst die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung eine Steuereinheit 14 und eine Eingabeeinheit 15. Ein Bediener gibt Bedingungen in die Eingabeeinheit 15 ein, die sich auf eine Vorrichtungssteuerung beziehen. Die Eingabeeinheit 15 überträgt die Eingabeinformationen an die Steuereinheit 14. Die Steuereinheit 14 überträgt Steuersignale an die Ionenstrahlsteuereinheit 11, die Elektronenstrahlsteuereinheit 12 und die Bildherstellungseinheit 13 und steuert die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung.
  • Als Nächstes wird die Steuereinheit 14 mit Bezug auf 2 beschrieben. Die Steuereinheit 14 umfasst eine Bearbeitungsbedingungsspeichereinheit 21, eine Beobachtungsbedingungsspeichereinheit 22, eine Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23, eine Speichereinheit 24 für spezifiziertes Material, eine Beobachtungsbildspeichereinheit 25, eine Bestimmungseinheit 26 für spezifiziertes Material und eine Erstellungseinheit 27 für dreidimensionale Bilder.
  • Die Bearbeitungsbedingungsspeichereinheit 21 speichert Sollwerte von Schnittbearbeitungsabständen und einer Position und einer Größe eines Bearbeitungsbereichs des Ionenstrahls 3. Die Bearbeitungsbedingungsspeichereinheit 21 speichert Sollwerte von Schnittbearbeitungsabständen und einer Größe des Bearbeitungsbereichs zur Schnittbearbeitung zum Eruieren eines großes Beobachtungsziels oder eines minuziösen Beobachtungsziels, und Sollwerte von Schnittbearbeitungsabständen und einer Größe eines Bearbeitungsbereichs zur Analyse des minuziösen Beobachtungsziels. Außerdem speichert die Bearbeitungsbedingungsspeichereinheit 21 Sollwerte einer Beschleunigungsspannung des Ionenstrahls 3 und eine Strommenge. Wenn der Ionenstrahl 3 verwendet wird, der mit einer geringen Beschleunigungsspannung beschleunigt wird, ist es möglich, eine an der Probe entstandene Schadensschicht kleiner auszulegen, und wenn der Ionenstrahl 3 mit einer kleinen Strommenge verwendet wird, breitet sich eine Strahlform nicht weit aus und entsprechend ist er in einem Fall einer Bearbeitung des minuziösen Beobachtungsziels vorzuziehen, weil ein steiler Querschnitt hergestellt werden kann. Deshalb speichert die Bearbeitungsbedingungsspeichereinheit 21 Sollwerte einer hohen Beschleunigungsspannung und einer großen Strommenge zur Schnittbearbeitung zum Eruieren des großen Beobachtungsziels und des minuziösen Beobachtungsziels und Sollwerte einer geringen Beschleunigungsspannung und einer kleinen Strommenge zur Analyse des minuziösen Beobachtungsziels.
  • Die Beobachtungsbedingungsspeichereinheit 22 speichert Sollwerte einer Position und einer Größe des Beobachtungsbereichs, einer Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls 4 und einer Strommenge. Wenn der Elektronenstrahl 4 verwendet wird, der mit einer geringen Beschleunigungsspannung beschleunigt wird, ist es, da eine Eindringstrecke des Elektronenstrahls klein ist, möglich, ein Beobachtungsbild zu erhalten, das erhalten wird, indem nur Information im Nahbereich des Querschnitts reflektiert wird, und wenn der Ionenstrahl 3 mit einer kleinen Strommenge verwendet wird, breitet sich eine Strahlform nicht weit aus, und dementsprechend ist er in einem Fall einer Beobachtung eines minuziösen Beobachtungsziels vorzuziehen, weil ein Beobachtungsbild mit hoher Auflösung erhalten werden kann. Ist jedoch die Beschleunigungsspannung hoch, ist es, weil die Eindringstrecke des Elektronenstrahls groß ist, möglich, ein Beobachtungsbild zu erhalten, auf das die Information in der Probe reflektiert ist, und das minuziöse Beobachtungsziel kann mühelos aufgefunden werden. Entsprechend speichert die Beobachtungsbedingungsspeichereinheit 22 Sollwerte einer hohen Beschleunigungsspannung und einer großen Strommenge zur Querschnittbeobachtung zum Eruieren eines großen Beobachtungsziels oder eines minuziösen Beobachtungsziels, und Sollwerte einer geringen Beschleunigungsspannung und einer kleinen Strommenge zur Analyse des minuziösen Beobachtungsziels.
  • Zusätzlich speichert die Beobachtungsbedingungsspeichereinheit 22 Beobachtungsbilderarten. Die Arten der Beobachtungsbilder umfassen das SEM-Bild, das SIM-Bild und das EDS-Bild. Im Falle eines Erhalts des SEM-Bilds und des SIM-Bilds wird das Sekundärelektron durch den Sekundärelektronendetektor 7 erfasst, und das SEM-Bild und das SIM-Bild werden durch die Bildherstellungseinheit 13 hergestellt. Im Falle eines Erhalts des EDS-Bilds, wird der Röntgenstrahl durch den EDS-Detektor 8 erfasst, und die EDS-Abbildung wird durch die Bildherstellungseinheit 13 hergestellt.
  • Die Speichereinheit 24 für das spezifizierte Material speichert ein Element des Materials des wünschenswerten Beobachtungsziels (spezifiziertes Material). In einem Fall, in dem das Element durch die EDS-Messung in der Querschnittbearbeitung und -beobachtung zum Eruieren des minuziösen Beobachtungsziels gemessen wird, werden die Bedingungen der Querschnittbearbeitung und -beobachtung verändert.
  • Wenn ein Bediener die Sollwerte und das Element von der Eingabeeinheit 15 aus eingibt, speichert die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung die Sollwerte und das Element in jeder Speichereinheit. Die gespeicherten Sollwerte der Bearbeitungsbedingungen und der Beobachtungsbedingungen werden von der Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23 ausgelesen. Zusätzlich wird das Element von der Bestimmungseinheit 26 für das spezifizierte Material ausgelesen.
  • Die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23 überträgt die Bestrahlungsbedingungen des Ionenstrahls 3, d. h. die Bearbeitungsbedingungen an die Ionenstrahlsäule 1 und bestrahlt die Probe 6 mit dem Ionenstrahl 3 aus der Ionenstrahlsäule 1 zum Bearbeiten der Probe 6. Die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23 überträgt die Bestrahlungsbedingungen des Elektronenstrahls 4, d. h. die Beobachtungsbedingungen an die Elektronenstrahlsäule 2 und bestrahlt die Probe 6 mit dem Elektronenstrahl 4 aus der Elektronenstrahlsäule 2, um ein Beobachtungsbild der Probe 6 aus dem Sekundärelektron oder dem Röntgenstrahl zu erhalten, das bzw. der von der Probe 6 erzeugt wird.
  • Die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23 steuert den Sekundärelektronendetektor 7 oder den EDS-Detektor 8 je nach den Arten der erhaltenen Beobachtungsbilder an, um das Sekundärelektron oder den Röntgenstrahl zu erfassen. Das Beobachtungsbild wird durch die Bildherstellungseinheit 13 auf Grundlage des erfassten Sekundärelektrons oder Röntgenstrahls hergestellt.
  • Die Beobachtungsbildspeichereinheit 25 speichert das hergestellte Beobachtungsbild. Die Anzeigeeinheit 16 zeigt das in der Beobachtungsbildspeichereinheit 25 gespeicherte Beobachtungsbild an. Im Falle des Erstellens eines dreidimensionalen Bilds, was später noch beschrieben wird, liest die Erstellungseinheit 27 für dreidimensionale Bilder das in der Beobachtungsbildspeichereinheit 25 gespeicherte Beobachtungsbild aus und erstellt ein dreidimensionales Bild. Die Anzeigeeinheit 16 zeigt das erstellte dreidimensionale Bild an.
  • Die Bestimmungseinheit 26 für spezifiziertes Material liest aus der Speichereinheit 24 für spezifiziertes Material das Element des Materials, das vorher spezifiziert wurde (spezifiziertes Material) bei der Ausführung der Querschnittbearbeitung und -beobachtung aus, und liest aus der Beobachtungsbildspeichereinheit 25 die durch die Querschnittbearbeitung und -beobachtung erhaltene EDS-Abbildung aus. In einem Fall, dass das Element in der EDS-Abbildung auftaucht, überträgt die Bestimmungseinheit 26 für spezifiziertes Material ein Signal an die Querschnittbearbeitungs- und Querschnittbeobachtungssteuereinheit 23. Die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23 empfängt das Signal und verändert die Bestrahlungsbedingungen, was später noch beschrieben wird.
  • Als Nächstes wird die Querschnittbearbeitung und -beobachtung mit Bezug auf 3 beschrieben. 3A ist ein Schema, das die Probe 6 zeigt, bei der es sich um einen Halbleiterwafer handelt, und die Probe 6 besitzt in sich eine minuziöse Bauteilstruktur. Bei der Querschnittbearbeitung und -beobachtung wird das Querschnittbeobachtungsbild des wünschenswerten Beobachtungsziels wie etwa die Bauteilstruktur oder ein Fehler in der Probe 6 erhalten und analysiert. Im Falle des minuziösen Beobachtungsziels ist es schwierig, die Position des in der Probe 6 vorhandenen Beobachtungsziels aufgrund einer Positionierungsgenauigkeit des Probentischs oder einer Genauigkeit der Bauteilfertigung genau zu erfassen. Hier wird der Ionenstrahl 3 im Nahbereich der Position abgestrahlt, in der das Beobachtungsziel erwartungsgemäß vorhanden ist, eine Bearbeitungsnut 6a wird durch einen Ätzprozess ausgebildet, und ein Bearbeitungsbereich der Querschnittbearbeitung wird so eingestellt, dass die Bearbeitungsnut 6a zu der Position hin graduell breiter wird, in der das Beobachtungsziel erwartungsgemäß vorhanden ist.
  • 3B ist ein vergrößertes Schema des Nahbereichs der Bearbeitungsnut 6a, und 3C ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 3B. Die Bearbeitungsnut 6a besitzt eine geneigte Form, so dass ein Querschnitt 30s mit dem Elektronenstrahl 4 bestrahlt werden kann. Bearbeitungsbereiche 31, 32 und 33 einer Schnittbearbeitung sind so eingestellt, dass die Bearbeitungsnut 6a vom Querschnitt 30s aus in einer Bearbeitungsrichtung 30d breiter wird. Schnittabstände D1 der Schnittbearbeitung der Bearbeitungsbereiche 31, 32 und 33 sind konstant.
  • Als Nächstes beginnen die Querschnittbearbeitung und die Querschnittbeobachtung. Der Bearbeitungsbereich 31 wird einer Ätzbearbeitung durch einen Ionenstrahl 3a unterzogen, und ein freigelegter Querschnitt 31s wird mit dem Elektronenstrahl 4 bestrahlt, um ein Beobachtungsbild des Querschnitts 31s zu erhalten. Als Nächstes wird der Bearbeitungsbereich 32 einer Ätzbearbeitung durch einen Ionenstrahl 3b unterzogen, und ein freigelegter Querschnitt 32s wird mit dem Elektronenstrahl 4 bestrahlt, um ein Beobachtungsbild des Querschnitts 32s zu erhalten. Als Nächstes wird der Bearbeitungsbereich 33 einer Ätzbearbeitung durch einen Ionenstrahl 3c unterzogen, und ein freigelegter Querschnitt 33s wird mit dem Elektronenstrahl 4 bestrahlt, um ein Beobachtungsbild des Querschnitts 33s zu erhalten. Wie vorstehend beschrieben, werden die Querschnittbearbeitung und die Querschnittbeobachtung wiederholt durchgeführt, um die Beobachtungsbilder der Vielzahl von Querschnitten zu erhalten.
  • Als Nächstes werden eine Ausführungsform zum Durchführen der Querschnittbearbeitung und -beobachtung für das minuziöse Beobachtungsziel und zum Erstellen des dreidimensionalen Bilds des minuziösen Beobachtungsziels bei der Querschnittbearbeitung und -beobachtung und eine Ausführungsform zum automatischen Durchführen der Querschnittbearbeitung und -beobachtung der Probe beschrieben, die das minuziöse Beobachtungsziel enthält.
  • Ausführungsform 1
  • Es wird eine Ausführungsform des Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahrens zum Erstellen des dreidimensionalen Bilds aus der Vielzahl von erhaltenen Beobachtungsbildern beschrieben.
  • 4 ist ein Schema, das die Probe 6 zeigt, die einen Fehler 42 enthält, bei dem es sich um das minuziöse Beobachtungsziel handelt. Die Probe 6 umfasst auch eine Struktur 41 des Bauteils, die größer ist als der Fehler 42. Die Querschnittbearbeitung und -beobachtung der Probe 6 erfolgt, um den Fehler 42 zu analysieren.
  • Zuerst wird die Bearbeitungsnut 6a in einem Nahbereich der Position, an welcher der Fehler 42 erwartungsgemäß vorhanden ist, durch die Ätzbearbeitung unter Verwendung des Ionenstrahls 3 ausgebildet. Als Nächstes erfolgt die Bedingungseinstellung für die Querschnittbearbeitung und -beobachtung.
  • Bei der Bedingungseinstellung werden als Bearbeitungsbedingungen zum Eruieren des Fehlers 42 eine Position und eine Größe eines ersten Bearbeitungsbereichs 43 eingestellt, indem ein Schnittabstand D2 der Schnittbearbeitung auf 50 nm eingestellt wird. Zusätzlich wird als Beobachtungsbedingung eine Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls 4 auf 5 kV eingestellt. Kohlenstoff oder Eisen wird als das Element des Materials des Beobachtungsziels eingestellt.
  • Wenn die Querschnittbeobachtung mit dem Elektronenstrahl 4 erfolgt, der mit der Beschleunigungsspannung von 5 kV beschleunigt wird, beträgt eine Eindringstrecke des Elektronenstrahls in die Probe 6 ca. 50 nm. Wenn hier der Querschnitt mit dem Elektronenstrahl 4 bestrahlt wird, wobei der Schnittabstand D2 auf 50 nm eingestellt ist, kann, da der Elektronenstrahl darauf im nächsten einer Schnittbearbeitung zu unterziehenden Bereich, d. h. dem Bereich des Schnittabstands D2 einfällt, der Röntgenstrahl des Fehlers 42 in einem Fall erfasst werden, in dem der Fehler in diesem Bereich vorhanden ist. Selbst wenn die Größe des Fehlers 42 gleich dem oder kleiner als der Schnittabstand von 50 nm ist, ist es dementsprechend möglich, den Fehler 42 bei der Querschnittbearbeitung und -beobachtung am Schnittabstand von 50 nm zu finden.
  • Außerdem ist als Bearbeitungsbedingung zur Durchführung der Querschnittbearbeitung und -beobachtung des Fehlers 42 der Schnittabstand der Schnittbearbeitung auf 5 nm eingestellt. Deshalb kann im Hinblick auf den Fehler 42 eine Vielzahl von Querschnitten hergestellt werden.
  • Als Nächstes beginnt die Querschnittbearbeitung und -beobachtung zum Eruieren des Fehlers 42. Der erste Bearbeitungsbereich 43 wird mit dem Ionenstrahl 3 bestrahlt und es erfolgt die Schnittbearbeitung. Dann wird der bei der Schnittbearbeitung hergestellte Querschnitt mit dem Elektronenstrahl 4 bestrahlt und der erzeugte Röntgenstrahl durch den EDS-Detektor 8 erfasst. Dabei wird der Röntgenstrahl von Silicium, Sauerstoff, Aluminium, Kupfer o. dgl., welches das Material ist, aus dem das Bauteil besteht, aus der Probe 6 erfasst, bei der es sich um das Halbleiterbauteil handelt. Die Bildherstellungseinheit 13 stellt die EDS-Abbildung, die eine Verteilung des Materials des Bestrahlungsbereichs des Elektronenstrahls 4 zeigt, auf Grundlage der Bestrahlungsposition des Elektronenstrahls 4 und des erfassten Röntgenstrahls her. Die Schnittbearbeitung und die EDS-Abbildungsherstellung werden wiederholt durchgeführt.
  • In einem Fall, dass Kohlenstoff oder Eisen, bei dem es sich um das Material des Fehlers 42 handelt, in der EDS-Abbildung auftaucht, liest die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23 die Bearbeitungsbedingungen zur Querschnittbearbeitung und -beobachtung des Fehlers 42 aus und verändert die Bearbeitungsbedingungen.
  • Beim Verändern der Bearbeitungsbedingungen wird der Abstand auf einen Schnittabstand D3 von 5 nm verändert, wie in 5A gezeigt ist. Zusätzlich wird als Beobachtungsbedingung der Röntgenstrahl durch den vorher erwähnten EDS-Detektor 8 erfasst. Jedoch werden danach die Bedingungen auf die Bedingungen zum Erfassen des Sekundärelektrons durch den Sekundärelektronendetektor 7 und zum Herstellen des SEM-Bilds durch die Bildherstellungseinheit 13 abgeändert. Die Querschnittbearbeitung und -beobachtung des Fehlers 42 erfolgt mit den Bedingungen.
  • Ein zweiter Bearbeitungsbereich 44 wird mit dem Ionenstrahl 3 bestrahlt, es erfolgt die Schnittbearbeitung, und es wird das SEM-Bild des hergestellten Querschnitts erhalten. Dementsprechend können, selbst wenn eine Länge des Fehlers 42 in der Bearbeitungsrichtung ca. 60 nm beträgt, da die Schnittbearbeitung im Schnittabstand von 5 nm erfolgt, ca. 12 SEM-Bilder erhalten werden, und deshalb ist es möglich, den Fehler 42 ausreichend zu analysieren.
  • Als Nächstes ist es vorzuziehen, als Bearbeitungsbedingungen zur Querschnittbearbeitung und -beobachtung über eine kleine Größe des Bearbeitungsbereichs zu verfügen und die Bearbeitungszeit zu verkürzen. Die Position des Fehlers 42 wird. ausgehend von der EDS-Abbildung bestätigt, in welcher der Röntgenstrahl des Fehlers 42 bei der Querschnittbearbeitung und -beobachtung zum Eruieren des Fehlers 42 erfasst wird. Es wird ein Bearbeitungsbereich für einen Schnittprozess nur des Nahbereichs der Position eingestellt, an welcher der Fehler 42 vorhanden ist.
  • Wie in 5B gezeigt ist, wird ein dritter Bearbeitungsbereich 45 zur Querschnittbearbeitung und -beobachtung des Fehlers 42 eingestellt. Da eine Bearbeitungsbreite W3 des dritten Bearbeitungsbereichs 45 kleiner ist als eine Bearbeitungsbreite W2 des ersten Bearbeitungsbereichs 43, kann die Bearbeitungsfläche weiter miniaturisiert und die Zeit zur Bearbeitung verkürzt werden.
  • Als Nächstes wird durch die Erstellungseinheit 27 für dreidimensionale Bilder das dreidimensionale Bild aus dem bei der Querschnittbearbeitung und -beobachtung erhaltenen Beobachtungsbild erstellt. Die Erstellungseinheit 27 für dreidimensionale Bilder erstellt das dreidimensionale Bild, indem die Vielzahl von in der Beobachtungsbildspeichereinheit 25 gespeicherten Beobachtungsbildern in einer Reihenfolge des Erhalts an den den Schnittabständen entsprechenden Abständen im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet werden.
  • Dementsprechend ist es, da der Schnittabstand je nach dem Beobachtungsziel eingestellt und das Beobachtungsbild erhalten wird, möglich, das dreidimensionale Bild zu erstellen, in dem sogar der minuziöse Fehler 42 dreidimensional angezeigt wird. Deshalb kann auch die Probe, die den minuziösen Fehler enthält, durch das dreidimensionale Bild analysiert werden.
  • Ausführungsform 2
  • Es wird eine Ausführungsform des Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahrens zum automatischen Durchführen der Querschnittbearbeitung und -beobachtung der Probe beschrieben, die das minuziöse Beobachtungsziel enthält. 6 ist ein Ablaufschema des Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahrens. 7 ist ein Schema, das die Probe 6 zeigt, die den Fehler 42 enthält, bei dem es sich um das minuziöse Beobachtungsziel handelt.
  • Als Erstes erfolgt die Bedingungseinstellung für die Querschnittbearbeitung und -beobachtung (S1). Bei der Bedingungseinstellung werden als Bearbeitungs- und Beobachtungsbedingungen zum Eruieren des Fehlers 42 die Position und die Größe des ersten Bearbeitungsbereichs 43 eingestellt, indem der Schnittabstand D2 der Schnittbearbeitung auf 50 nm eingestellt wird. Außerdem wird als Beobachtungsbedingung eine Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls 4 auf 5 kV eingestellt. Kohlenstoff oder Eisen wird als Element des Materials des Beobachtungsziels eingestellt. Zusätzlich wird als Bearbeitungsbedingung des Fehlers 42 der Schnittabstand der Schnittbearbeitung auf 5 nm eingestellt. Als Beobachtungsbedingung des Fehlers 42 wird eine Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls 4 auf 1 kV eingestellt.
  • Als Nächstes erfolgt die Querschnittbearbeitung und -beobachtung (S2). Der erste Bearbeitungsbereich 43 wird mit dem Ionenstrahl 3 bestrahlt und es erfolgt die Schnittbearbeitung. Dann wird der bei der Schnittbearbeitung hergestellte Querschnitt mit dem Elektronenstrahl 4 bestrahlt und der erzeugte Röntgenstrahl durch den EDS-Detektor 8 erfasst. Dabei wird der Röntgenstrahl von Silicium, Sauerstoff, Aluminium, Kupfer o. dgl., welches das Material ist, aus dem das Bauteil besteht, aus der Probe 6 erfasst, bei der es sich um das Halbleiterbauteil handelt. Die Bildherstellungseinheit 13 stellt die EDS-Abbildung, die eine Verteilung des Materials des Bestrahlungsbereichs des Elektronenstrahls 4 zeigt, auf Grundlage der Bestrahlungsposition des Elektronenstrahls 4 und des erfassten Röntgenstrahls her. Die Schnittbearbeitung und die EDS-Abbildungsherstellung werden wiederholt durchgeführt. Wenn die vorbestimmte Schnittbearbeitungsanzahl oder die Anzahl erhaltener Beobachtungsbilder erreicht ist, endet die Bearbeitung (S3).
  • Wenn Kohlenstoff oder Eisen, bei dem es sich um das Material des Fehlers 42 handelt, beim Durchführen der Querschnittbearbeitung und -beobachtung in der EDS-Abbildung auftaucht (S4), liest die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23 die Bearbeitungs- und Beobachtungsbedingungen des Fehler 42 aus und verändert die Bedingungen (S5). Das Beispiel von 7 entspricht einer Veränderung des Schnittabstands der Schnittbearbeitung von D2 (= 50 nm) auf D3 (= 5 nm).
  • Als Nächstes erfolgt mit den Bearbeitungs- und Beobachtungsbedingungen des Fehlers 42 im zweiten Bearbeitungsbereich 44 die Querschnittbearbeitung und -beobachtung, während der Querschnitt hergestellt wird (S6). In einem Fall, dass die Querschnittbearbeitung und -beobachtung des Fehlers 42 erfolgt und der Fehler 42 aus dem erhaltenen Beobachtungsbild oder der EDS-Abbildung entfernt ist, d. h. in einem Fall, in dem die Schnittbearbeitung des Fehlers 42 endet (S7), erfolgt erneut die Bedingungsveränderung (S8). Das Beispiel von 7 entspricht einer Veränderung des Schnittabstands der Schnittbearbeitung von D3 (= 5 nm) auf D2 (= 50 nm). Bei der Bedingungsveränderung handelt es sich um eine Veränderung, die Bedingungen auf die Bearbeitungs- und Beobachtungsbedingungen zum Eruieren des Fehlers 42 zurückzusetzen, und die Querschnittbearbeitung und -beobachtung (S2) beginnt von neuem, um einen neuen Fehler zu eruieren. Das heißt, während die Schnittbearbeitung des dritten Bearbeitungsbereichs 45 erfolgt, wird der neue Fehler eruiert. Dann endet, wenn die vorbestimmte Schnittbearbeitungsanzahl oder die Anzahl erhaltener Beobachtungsbilder erreicht ist, die Bearbeitung (S3).
  • Indem die vorstehend beschriebenen Prozesse durch die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung automatisch durchgeführt werden, kann der Schnittabstand selbst für die Probe, die das minuziöse Beobachtungsziel enthält, automatisch verändert werden, und deshalb ist es möglich, das wünschenswerte Beobachtungsbild effizient und genau zu erhalten.
  • Ausführungsform 3
  • Anstelle der vorstehend beschriebenen Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung wird eine Ausführungsform zum Durchführen des Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahrens unter Verwendung einer Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung beschrieben, bei der Bestrahlungsachsen der Ionenstrahlsäule 1 und der Elektronenstrahlsäule 2 orthogonal zueinander sind.
  • Wie in 8 gezeigt ist, sind die Ionenstrahlsäule 1 und die Elektronenstrahlsäule 2 so angeordnet, dass die Bestrahlungsachsen orthogonal zueinander sind. Dementsprechend kann, ohne eine Richtung einer kleinen Probe 86 zu verändern, der Elektronenstrahl 4 im Hinblick auf den Querschnitt vertikal einfallen, der durch den Ionenstrahl 3 bearbeitet und freigelegt wird. Was den Erhalt des Beobachtungsbilds betrifft, so ist es im Vergleich zu einem Fall des Bestrahlens aus der Neigungsrichtung möglich, das Beobachtungsbild mit hoher Auflösung zu erhalten, wenn eine Beobachtungsfläche mit dem Elektronenstrahl aus der orthogonalen Richtung bestrahlt wird. Indem eine solche Vorrichtungskonfiguration eingestellt wird, ist es deshalb möglich, das Beobachtungsbild mit hoher Auflösung bei der Querschnittbearbeitung und -beobachtung zu erhalten.
  • 9A ist ein Flächenschema der kleinen Probe 86, und 9B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 9A. Eine Bearbeitungsnut 86a wird durch einen durch den Ionenstrahl 4 durchgeführten Ätzprozess an einem Endabschnitt der kleinen Probe 86 durchgeführt, so dass der Elektronenstrahl 4 orthogonal auf den Querschnitt 30s einfallen kann. Dann werden Bearbeitungsbereiche 81, 82 und 83 der Querschnittbearbeitung so eingestellt, dass die Bearbeitungsnut 86a zu der Position hin breiter wird, an der das Beobachtungsziel erwartungsgemäß vorhanden ist.
  • Der Bearbeitungsbereich 81 wird einer Ätzbearbeitung durch einen Ionenstrahl 3a unterzogen, und ein freigelegter Querschnitt 81s wird mit dem Elektronenstrahl 4 bestrahlt, um ein Beobachtungsbild des Querschnitts 81s zu erhalten. Da der Elektronenstrahl 4 im Hinblick auf den Querschnitt 81s orthogonal einfällt, ist es möglich, das Beobachtungsbild mit hoher Auflösung zu erhalten. Als Nächstes wird der Bearbeitungsbereich 82 einer Ätzbearbeitung durch einen Ionenstrahl 3b unterzogen, und ein freigelegter Querschnitt 82s wird mit dem Elektronenstrahl 4 bestrahlt, um ein Beobachtungsbild des Querschnitts 82s zu erhalten. Als Nächstes wird der Bearbeitungsbereich 83 einer Ätzbearbeitung durch einen Ionenstrahl 3c unterzogen, und ein freigelegter Querschnitt 83s wird mit dem Elektronenstrahl 4 bestrahlt, um ein Beobachtungsbild des Querschnitts 83s zu erhalten. Wie vorstehend beschrieben, werden die Querschnittbearbeitung und die Querschnittbeobachtung wiederholt durchgeführt, um die Beobachtungsbilder der Vielzahl von Querschnitten zu erhalten.
  • Indem das vorstehend beschriebene Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren unter Verwendung der Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung der Ausführungsform durchgeführt wird, ist es im Vergleich zu einem Fall, in dem der Elektronenstrahl 4 schräg auf die Beobachtungsfläche einfällt, möglich, das Beobachtungsbild mit höherer Auflösung zu erhalten und eine spezifischere Analyse durchzuführen.
  • Ausführungsform 4
  • In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen liest während der Ausführung der Querschnittbearbeitung und -beobachtung die Bestimmungseinheit 26 für spezifiziertes Material das Element des Materials, das vorher gespeichert wird (spezifiziertes Material), aus der Speichereinheit 24 für spezifiziertes Material aus, und liest die durch die Querschnittbearbeitung und -beobachtung erhaltene EDS-Abbildung aus der Beobachtungsbildspeichereinheit 25 aus. In einem Fall, dass das Element in der EDS-Abbildung auftaucht, überträgt die Bestimmungseinheit 26 für spezifiziertes Material das Signal an die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23. Das heißt, in den Ausführungsformen 1 bis 3 hält ein Bediener vorher das zu erfassende Element fest, und die Ausführungsformen werden zweckmäßigerweise in dem Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren beim Erfassen des Elements verwendet, das vorher festgehalten wird.
  • Hingegen ist es in einem Fall beispielsweise eines allgemeinen Minerals, das sich von einem künstlich hergestellten Bauteil wie etwa dem Halbleiterbauteil unterscheidet, in vielen Fällen nicht klar, welches Element zusätzlich zu einem Grundmaterial als Fehler enthalten ist. In einem solchen Fall wird davon ausgegangen, dass der Fehler o. dgl. des Minerals in vielen Fällen mühelos erfasst werden kann, indem beispielsweise das Element und nicht das Grundmaterial erfasst wird, das vorher festgehalten wird. Nachstehend besteht ein Ziel der Ausführungsform darin, das Vorhandensein eines unspezifizierten Materials (Fehlers o. dgl.) und nicht das Material zu bestimmen, das vorher spezifiziert wird (spezifiziertes Material), und die Querschnittbearbeitung und -beobachtung effizient durchzuführen.
  • Auf dieselbe Weise wie in den Ausführungsformen 1 bis 3 gibt ein Bediener das spezifizierte Element in die Eingabeeinheit 15 ein. Jedoch handelt es sich bei dem hier eingegebenen Element um ein Element, für das der Bediener keine aggressive Erfassung wünscht und es aus dem Erfassungsziel entfernen möchte. Beispielsweise wird beispielhaft ein Element angeführt, das vorher als Grundmaterial der Probe 6 vorkommend erfasst wird, und das nicht für eine spezifische Beobachtung gewünscht wird. Selbstverständlich hängt das Verfahren zum Auswählen des aus dem Erfassungsziel zu entfernenden Elements von Bedingungen ab.
  • Die Bestimmungseinheit 26 für spezifiziertes Material liest das Element des Materials, das von der Eingabeeinheit 15 her eingegeben und vorher gespeichert wird, beim Ausführen der Querschnittbearbeitung und -beobachtung aus der Speichereinheit 24 für spezifiziertes Material aus, und liest die durch die Querschnittbearbeitung und -beobachtung erhaltene EDS-Abbildung aus der Beobachtungsbildspeichereinheit 25 aus.
  • In dieser Ausführungsform überträgt in einem Fall, dass das unspezifizierte Material und nicht das in der Speichereinheit 24 für spezifiziertes Material gespeicherte Material in der EDS-Abbildung auftaucht, die Bestimmungseinheit 26 für spezifiziertes Material ein Signal an die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23. Die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23 empfängt das Signal und verändert die Bestrahlungsbedingungen, bei denen es sich um dieselben wie die in den Beispielen 1 bis 3 beschriebenen handelt. Da die Bestimmungseinheit 26 für spezifiziertes Material in dem Beispiel das unspezifizierte Material und nicht das spezifizierte Material bestimmt, das durch den Bediener über die Eingabeeinheit 15 spezifiziert wird, kann die Bestimmungseinheit für spezifiziertes Material auch Bestimmungseinheit für unspezifiziertes Material genannt werden.
  • 10 ist ein Ablaufschema des Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahrens der Ausführungsform 4. 11 ist ein Schema, das die Probe 6 zeigt, die ein unspezifiziertes Material 52 (z. B. einen Fehler) enthält, bei dem es sich um ein minuziöses Beobachtungsziel handelt.
  • Zuerst erfolgt die Bedingungseinstellung der Querschnittbearbeitung und -beobachtung (S11). Bei der Bedingungseinstellung werden als Bearbeitungs- und Beobachtungsbedingungen eine Position und eine Größe eines ersten Bearbeitungsbereichs 53 eingestellt, indem der Schnittabstand D2 der Schnittbearbeitung auf 50 nm eingestellt wird. Außerdem wird als Beobachtungsbedingung eine Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls 4 auf 5 kV eingestellt. Als Element des spezifizierten Materials wird mindestens ein Element des Grundmaterials 51 der Probe 6, das beispielsweise vorher spezifiziert wird, eingestellt und von der Eingabeeinheit 15 her eingegeben. Zusätzlich wird als Bearbeitungsbedingung des Falls, dass das unspezifizierte Material 52 und nicht das Element des Grundmaterials 51 auftaucht, der Schnittabstand der Schnittbearbeitung auf 5 nm eingestellt. Als Beobachtungsbedingung des unspezifizierten Materials 52 wird eine Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls 4 auf 1 kV eingestellt.
  • Als Nächstes erfolgt die Querschnittbearbeitung und -beobachtung (S12). Der erste Bearbeitungsbereich 53 wird mit dem Ionenstrahl 3 bestrahlt und es erfolgt die Schnittbearbeitung. Dann wird der bei der Schnittbearbeitung hergestellte Querschnitt mit dem Elektronenstrahl 4 bestrahlt und der erzeugte Röntgenstrahl durch den EDS-Detektor 8 erfasst. Dabei wird der Röntgenstrahl des Elements des Grundmaterials 51 wie etwa Eisen, Sauerstoff, Aluminium, Kupfer o. dgl., welches das Material ist, aus dem das Mineral besteht, aus der Probe 6 erfasst, bei der es sich um das Mineral handelt, das beispielsweise direkt als Probe aus einer Mine genommen wird. Die Bildherstellungseinheit 13 stellt die EDS-Abbildung, die eine Verteilung des Materials des Bestrahlungsbereichs des Elektronenstrahls 4 zeigt, auf Grundlage der Bestrahlungsposition des Elektronenstrahls 4 und des erfassten Röntgenstrahls her. Die Schnittbearbeitung und die EDS-Abbildungsherstellung werden wiederholt durchgeführt. Wenn die vorbestimmte Schnittbearbeitungsanzahl oder die Anzahl erhaltener Beobachtungsbilder erreicht ist, endet die Bearbeitung (S13).
  • Wenn das unspezifizierte Material 52 und nicht das Element des Grundmaterials 51 beim Durchführen der Querschnittbearbeitung und -beobachtung in der EDS-Abbildung auftaucht (S14), liest die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23 die Bearbeitungs- und Beobachtungsbedingungen des unspezifizierten Materials 52 aus und verändert die Bedingungen (S15). Das Beispiel von 11 entspricht einer Veränderung des Schnittabstands der Schnittbearbeitung von D2 (= 50 nm) auf D3 (= 5 nm).
  • Als Nächstes erfolgt mit den Bearbeitungs- und Beobachtungsbedingungen des unspezifizierten Materials 52 in einem zweiten Bearbeitungsbereich 54 die Querschnittbearbeitung und -beobachtung, während der Querschnitt hergestellt wird (S16). In einem Fall, dass die Querschnittbearbeitung und -beobachtung des unspezifizierten Materials 52 erfolgt und das unspezifizierte Material 52 aus dem erhaltenen Beobachtungsbild oder der EDS-Abbildung entfernt ist, d. h. in einem Fall, in dem die Schnittbearbeitung des unspezifizierten Materials 52 endet (S17), erfolgt erneut die Bedingungsveränderung (S18). Das Beispiel von 11 entspricht einer Veränderung des Schnittabstands der Schnittbearbeitung von D3 (= 5 nm) auf D2 (= 50 nm). Bei der Bedingungsveränderung handelt es sich um eine Veränderung, die Bedingungen auf die Bearbeitungs- und Beobachtungsbedingungen zum Eruieren des unspezifizierten Materials 52 zurückzusetzen, und die Querschnittbearbeitung und -beobachtung (S12) beginnt von neuem, um ein neues unspezifiziertes Material zu eruieren. Das heißt, während die Schnittbearbeitung eines dritten Bereichs 55 erfolgt, wird das neue unspezifizierte Material eruiert. Dann endet, wenn die vorbestimmte Schnittbearbeitungsanzahl oder die Anzahl erhaltener Beobachtungsbilder erreicht ist, die Bearbeitung (S13).
  • Indem die vorstehend beschriebenen Prozesse durch die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung automatisch durchgeführt werden, kann der Schnittabstand selbst für die Probe, die das minuziöse Beobachtungsziel enthält, automatisch verändert werden, und deshalb ist es möglich, das wünschenswerte Beobachtungsbild effizient und genau zu erhalten.
  • Wenn in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 4 das Röntgenbild des spezifizierten Materials oder des unspezifizierten Materials erfasst wird, verändert die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23 der Steuereinheit 14 die Bearbeitungsbedingungen. Für einen Bediener ist dieser Veränderungsvorgang ein automatischer Vorgang, der durch die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung durchgeführt wird. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese automatische Veränderung beschränkt, und beispielsweise kann auch ein Bediener die Bearbeitungsbedingungen manuell verändern. Wenn in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Röntgenstrahl des spezifizierten Materials oder des unspezifizierten Materials durch den EDS-Detektor 8 erfasst wird, wird das Beobachtungsbild, welches das spezifizierte Material oder das unspezifizierte Material enthält, durch die Bildherstellungseinheit 13 hergestellt, und die Beobachtungsbildspeichereinheit 25 speichert das hergestellte Beobachtungsbild. Die Anzeigeeinheit 16 zeigt das in der Beobachtungsbildspeichereinheit 25 gespeicherte Beobachtungsbild an. Die Bestimmungseinheit 26 für spezifiziertes Material liest das spezifizierte Material oder das unspezifizierte Material aus der Beobachtungsbildspeichereinheit 25 aus und überträgt ein Signal an die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23. Die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23 empfängt das Signal und verändert die Bestrahlungsbedingungen (Bearbeitungsbedingungen).
  • Hier kann die Bestimmungseinheit 26 für spezifiziertes Material dazu ausgelegt sein, das Signal nicht an die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungssteuereinheit 23 zu übertragen und stattdessen das Signal an die Anzeigeeinheit 16 zu übertragen. Dann kann die Anzeigeeinheit 16, wenn sie das Beobachtungsbild aus der Beobachtungsbildspeichereinheit 25 ausliest und es anzeigt, gleichzeitig Informationen anzeigen, die angeben, dass der Röntgenstrahl des spezifizierten Materials oder des unspezifizierten Materials erfasst wurde. Die Informationen können auf verschiedene Weisen angezeigt werden, beispielsweise, indem Zeichen oder Bilder verwendet werden. Dadurch kann der Bediener die Erfassung des Röntgenstrahls über die Anzeigeeinheit 16 in Erfahrung bringen, und der Bediener kann die Eingabeeinheit 15 betätigen, um die Bearbeitungsbedingungen wie etwa die Schnittabstände manuell zu verändern. Durch diesen Vorgang können die Bearbeitungsbedingungen wie etwa Sollwerte der Abstände einer Schnittbearbeitung und einer Position und einer Größe eines Bearbeitungsbereichs des Ionenstrahls 3, die in der Bearbeitungsbedingungsspeichereinheit 21 gespeichert sind, verändert werden. Hier kann die Erfassung des Röntgenstrahls dem Bediener auf eine andere Weise als vorstehend beschrieben mitgeteilt werden. Beispielsweise kann die Mitteilung an den Bediener durch Schall unter Verwendung einer (nicht gezeigten) Schallquelle erfolgen.
  • Das heißt, gemäß dem vorstehend beschriebenen Beispiel kann die EDS-Messung durch den EDS-Detektor 8 als Auslöser zum Verändern der Bearbeitungsbedingungen verwendet werden. Dementsprechend wird es möglich, die Bearbeitungsbedingungen je nach den Präferenzen des Bedieners zu verändern, ohne dass sie durch die Vorrichtung automatisch verändert werden.
  • In der Steuereinheit 14 ist ein Programm zum Ausführen jedes Verfahrensablaufs der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 4 gespeichert. Jedoch kann das Programm auch in einem anderen Abschnitt der Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung gespeichert sein. Selbstverständlich kann die Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung über das Netz durch das Programm gesteuert werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, und eine Abwandlung und Verbesserung lässt sich zweckmäßig durchführen. Außerdem sind das Material, die Form, die Abmessung, der Zahlenwert, die Anzahl, die Anordnungsstelle u. dgl. jedes Bestandteils der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beliebig und nicht eingeschränkt, solange die vorliegende Erfindung erreicht werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2008-270073 A [0003]

Claims (14)

  1. Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren, das durch eine Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung durchgeführt wird, wobei das Verfahren umfasst: einen Querschnittbearbeitungsschritt zum Ausbilden eines Querschnitts durch Bestrahlen einer Probe mit einem Ionenstrahl; einen Querschnittbeobachtungsschritt zum Erhalten eines Beobachtungsbilds des Querschnitts durch Bestrahlen des Querschnitts mit einem Elektronenstrahl; und Wiederholen des Querschnittbearbeitungsschritts und des Querschnittbeobachtungsschritts, um Beobachtungsbilder einer Vielzahl von Querschnitten zu erhalten, die im Wesentlichen parallel zueinander in vorbestimmten Abständen ausgebildet sind, wobei in einem Fall, in dem eine energiedispersive Röntgenspektrometrie-(EDS)-Messung des Querschnitts erfolgt und ein Röntgenstrahl eines spezifizierten Materials erfasst wird, eine Bestrahlungsbedingung des Ionenstrahls verändert wird, um Beobachtungsbilder einer Vielzahl von Querschnitten des spezifizierten Materials zu erhalten, und die Querschnittbearbeitung und -beobachtung des spezifizierten Materials durchgeführt wird.
  2. Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Verändern der Bestrahlungsbedingung umfasst, die vorbestimmten Abstände so zu verändern, dass sie kleiner sind.
  3. Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verändern der Bestrahlungsbedingung umfasst, einen Bestrahlungsbereich des Ionenstrahls so zu verändern, dass er kleiner ist.
  4. Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verändern der Bestrahlungsbedingung umfasst, eine Strommenge des Ionenstrahls so zu verändern, dass sie kleiner ist.
  5. Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei einem Fall, in dem die Bestrahlungsbedingung verändert wird und die Querschnittbearbeitung und -beobachtung des spezifizierten Materials endet, die Bestrahlungsbedingung auf eine vorherige Bestrahlungsbedingung vor der Veränderung abgeändert wird und die Querschnittbearbeitung und -beobachtung der Probe durchgeführt wird.
  6. Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, darüber hinaus eine Anzeigeeinheit umfassend, wobei in einem Fall, in dem der Röntgenstrahl des spezifizierten Materials erfasst wird, die Anzeigeeinheit dazu ausgelegt ist, anzuzeigen, dass der Röntgenstrahl des spezifizierten Materials erfasst ist.
  7. Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren, das durch eine Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung durchgeführt wird, wobei das Verfahren umfasst: einen Querschnittbearbeitungsschritt zum Ausbilden eines Querschnitts durch Bestrahlen einer Probe mit einem Ionenstrahl; einen Querschnittbeobachtungsschritt zum Erhalten eines Beobachtungsbilds des Querschnitts durch Bestrahlen des Querschnitts mit einem Elektronenstrahl; und Wiederholen des Querschnittbearbeitungsschritts und des Querschnittbeobachtungsschritts, um Beobachtungsbilder einer Vielzahl von Querschnitten zu erhalten, die im Wesentlichen parallel zueinander in vorbestimmten Abständen ausgebildet sind, wobei in einem Fall, in dem eine energiedispersive Röntgenspektrometrie-(EDS)-Messung des Querschnitts erfolgt und ein Röntgenstrahl eines unspezifizierten Materials, bei dem es sich um ein anderes als ein vorher spezifiziertes Material handelt, erfasst wird, eine Bestrahlungsbedingung des Ionenstrahls verändert wird, um Beobachtungsbilder der Vielzahl von Querschnitten des unspezifizierten Materials zu erhalten, und die Querschnittbearbeitung und -beobachtung des unspezifizierten Materials durchgeführt wird.
  8. Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren nach Anspruch 7, wobei das Verändern der Bestrahlungsbedingung umfasst, die vorbestimmten Abstände so zu verändern, dass sie kleiner sind.
  9. Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Verändern der Bestrahlungsbedingung umfasst, einen Bestrahlungsbereich des Ionenstrahls so zu verändern, dass er kleiner ist.
  10. Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Verändern der Bestrahlungsbedingung umfasst, eine Strommenge des Ionenstrahls so zu verändern, dass sie kleiner ist.
  11. Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei einem Fall, in dem die Bestrahlungsbedingung verändert wird und die Querschnittbearbeitung und -beobachtung des unspezifizierten Materials endet, die Bestrahlungsbedingung auf eine vorherige Bestrahlungsbedingung vor der Veränderung abgeändert wird und die Querschnittbearbeitung und -beobachtung der Probe durchgeführt wird.
  12. Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, darüber hinaus eine Anzeigeeinheit umfassend, wobei in einem Fall, dass der Röntgenstrahl des unspezifizierten Materials erfasst wird, die Anzeigeeinheit dazu ausgelegt ist, anzuzeigen, dass der Röntgenstrahl des unspezifizierten Materials erfasst ist.
  13. Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Probentisch, der zum Platzieren einer Probe auf diesem ausgelegt ist; eine Ionenstrahlsäule, die dazu ausgelegt ist, die Probe mit einem Ionenstrahl zu bestrahlen; eine Elektronenstrahlsäule, die dazu ausgelegt ist, die Probe mit einem Elektronenstrahl zu bestrahlen; einen Sekundärelektronendetektor, der dazu ausgelegt ist, ein von der Probe erzeugtes Sekundärelektron zu erfassen; einen energiedispersiven Röntgenspektrometrie-(EDS)-Detektor, der dazu ausgelegt ist, einen von der Probe erzeugten Röntgenstrahl zu erfassen; und eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Bestrahlungsbedingung des Ionenstrahls in einem Fall zu verändern, in dem ein Röntgenstrahl eines spezifizierten Materials während eines Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsprozesses durch den EDS-Detektor erfasst wird, wobei der Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsprozess umfasst: einen Querschnittbearbeitungsschritt zum Ausbilden eines Querschnitts durch Bestrahlen der Probe mit dem Ionenstrahl; einen Querschnittbeobachtungsschritt zum Erhalten eines Beobachtungsbilds des Querschnitts auf Grundlage des Sekundärelektrons oder des vom Querschnitt erzeugten Röntgenstrahls durch Bestrahlen des Querschnitts mit dem Elektronenstrahl; und Wiederholen des Querschnittbearbeitungsschritts und des Querschnittbeobachtungsschritts, um Beobachtungsbilder der Vielzahl von Querschnitten zu erhalten, die im Wesentlichen parallel zueinander in vorbestimmten Abständen ausgebildet sind.
  14. Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Probentisch, der zum Platzieren einer Probe auf diesem ausgelegt ist; eine Ionenstrahlsäule, die dazu ausgelegt ist, die Probe mit einem Ionenstrahl zu bestrahlen; eine Elektronenstrahlsäule, die dazu ausgelegt ist, die Probe mit einem Elektronenstrahl zu bestrahlen; einen Sekundärelektronendetektor, der dazu ausgelegt ist, ein von der Probe erzeugtes Sekundärelektron zu erfassen; einen energiedispersiven Röntgenspektrometrie-(EDS)-Detektor, der dazu ausgelegt ist, einen von der Probe erzeugten Röntgenstrahl zu erfassen; und eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Bestrahlungsbedingung des Ionenstrahls in einem Fall zu verändern, in dem ein Röntgenstrahl eines unspezifizierten Materials, bei dem es sich um ein anderes als ein vorher spezifiziertes Material handelt, während eines Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsprozesses durch den EDS-Detektor erfasst wird, wobei der Querschnittbearbeitungs- und -beobachtungsprozess umfasst: einen Querschnittbearbeitungsschritt zum Ausbilden eines Querschnitts durch Bestrahlen der Probe mit dem Ionenstrahl; einen Querschnittbeobachtungsschritt zum Erhalten eines Beobachtungsbilds des Querschnitts auf Grundlage des Sekundärelektrons oder des vom Querschnitt erzeugten Röntgenstrahls durch Bestrahlen des Querschnitts mit dem Elektronenstrahl; und Wiederholen des Querschnittbearbeitungsschritts und des Querschnittbeobachtungsschritts, um Beobachtungsbilder der Vielzahl von Querschnitten zu erhalten, die im Wesentlichen parallel zueinander in vorbestimmten Abständen ausgebildet sind.
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