JP2004095193A - Observation method of fib-processed sample by electron microscope - Google Patents

Observation method of fib-processed sample by electron microscope Download PDF

Info

Publication number
JP2004095193A
JP2004095193A JP2002250655A JP2002250655A JP2004095193A JP 2004095193 A JP2004095193 A JP 2004095193A JP 2002250655 A JP2002250655 A JP 2002250655A JP 2002250655 A JP2002250655 A JP 2002250655A JP 2004095193 A JP2004095193 A JP 2004095193A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
image
scanning
electron
electron microscope
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002250655A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4111778B2 (en
Inventor
Mitsuaki Osaki
大崎 光明
Kojin Kondo
近藤 行人
Mitsuhide Matsushita
松下 光英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jeol Ltd filed Critical Jeol Ltd
Priority to JP2002250655A priority Critical patent/JP4111778B2/en
Publication of JP2004095193A publication Critical patent/JP2004095193A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4111778B2 publication Critical patent/JP4111778B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an observation method of an FIB-processed sample by an electron microscope, which enables the identification of a processed part of the sample that is processed into a thin film for a short time by FIB (focused ion beam) and enables the reduction of the time duration from setting of the processed sample to observation of the processed position. <P>SOLUTION: When a sample 5 processed by an FIB apparatus is inserted into a body tube of the electron microscope, the microscope is automatically set into a scanning secondary electron image acquisition mode. Under this condition, two-dimensional scanning is performed on a designated area of the sample 5 with electron beam. Through this two-dimensional scanning, secondary electrons (se) generated from the surface of the sample 5 are detected by a detector 18. A detection signal is sent to a monitor 23, and subsequently a scanning electron microscope image is displayed on an image display area. According to the image displayed on the display area of the monitor, an area having a contrast as an evidence indicating the area is processed by FIB is identified. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス試料を集束イオンビーム装置によって観察領域を薄膜状に加工し、薄膜状にされた試料の透過電子顕微鏡像を観察するようにしたFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
走査透過電子顕微鏡では、電子銃から発生し加速された電子ビームを、コンデンサレンズ、対物レンズにより試料上に細く集束すると共に、試料上の所定範囲を電子ビームで走査するようにしている。試料に電子ビームを照射することによってこの試料を透過した電子を検出し、この検出信号を一次電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給し、試料の走査透過電子顕微鏡像を表示するようにしている。
【0003】
このような走査透過電子顕微鏡において、試料を透過した電子を結像させ、結像位置に走査透過電子顕微鏡像用の検出器に代えてCCDカメラのごときTVカメラを配置し、TVカメラからの信号に基づいてディスプレイ上に像を表示させることにより、透過電子顕微鏡像を得ることができる。
【0004】
このような走査透過電子顕微鏡では、カラム内にセットされた試料を移動させながら、観察すべき部位を低倍率で探し、観察すべき部位が見つかった場合には、その部位を比較的高い倍率で観察する。この場合、観察倍率は、選択された観察視野に応じて決定される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体デバイス素子の多層化、高密度化に伴って、透過電子顕微鏡および走査透過電子顕微鏡像も観察し得る電子顕微鏡(STEM)を用いた原子レベルの像の観察の要求が高まっている。一方、半導体デバイス素子の試料作成装置として、集束イオンビーム装置(FIB)が多く使用されるようになってきた。
【0006】
上記のごとき走査透過電子顕微鏡において、試料の目的とする視野を探す際には、低倍率の像を用い、試料を移動させながら行っている。目的とする視野が見つかった場合は、その視野に応じて倍率を変化させ、詳細な観察や分析を行っている。この場合、使用される走査透過電子顕微鏡に要求されることは、試料作成、目的の像の観察、欠陥の有無の確認までを短時間で行えることである。詳細な観察を行うための像の倍率は、多種の観察に対応できるように細かい段階に倍率を自由に変えることができるように構成されている。
【0007】
一般に、FIBで加工する試料の範囲は、一辺の長さが10μmから20μm矩形状と狭く、その範囲を厚さが3μm程度の薄膜状に加工しなければならない。このような一部が薄膜状とされた試料では、試料に照射された電子は、薄膜状に加工された狭い範囲しか透過せず、加工した範囲以外の試料領域は電子が透過しないため、透過電子顕微鏡像や走査透過電子顕微鏡像を得ることができず、透過像観察用の陰極線管や液晶ディスプレイの観察画面上には像が現れない。
【0008】
このため、透過電子顕微鏡像で試料の内の薄膜状に加工された観察位置を探す場合は、試料移動機構を駆動させて加工範囲から透過した電子を探すことになるが、加工範囲が狭いため、透過電子顕微鏡像や透過走査電子顕微鏡像のような、倍率が比較的高い透過像を使用している限りでは、試料の加工された位置を見失うことが頻繁に生じる。したがって、目的とする像の観察を行うまでに相当な時間を要することになる。
【0009】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、短時間にFIBで薄膜状に加工された試料の加工部分を見出し、電子顕微鏡への加工済み試料のセットから加工位置の観察までの時間を短縮することができるFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法を実現するにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づくFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法は、照射レンズ系により比較的大きな径の電子ビームを試料に照射し、試料を透過した電子を結像レンズ系でTVカメラのスクリーン上に結像するようにし、TVカメラから得られた映像信号をディスプレイに供給して透過電子顕微鏡像を表示するようにした透過電子顕微鏡像観察モードと、照射レンズ系のレンズ強度を変化させ、試料に照射される電子ビームプローブの径を比較的小さくし、更に試料に照射される電子ビームを2次元的に走査するようにし、電子ビームの照射によって試料の上方に向かって発生する電子を検出器によって検出し、検出器によって検出された映像信号を、電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給して走査電子像を表示するようにした走査電子顕微鏡像観察モードとを選択的に切り替えられる電子顕微鏡であって、該電子顕微鏡は、FIBによって加工された試料が電子顕微鏡の試料位置にセットされたとき、自動的に走査電子顕微鏡像観察モードに切り換えられ、低倍率の走査電子像を表示装置上に表示するようにしたことを特徴としている。
【0011】
本発明では、FIBによって加工された試料が電子顕微鏡の試料位置にセットされたとき、該電子顕微鏡は、自動的に走査電子顕微鏡像観察モードに切り換えられ、低倍率の走査電子像が表示装置上に表示される。オペレータは、この走査像を観察して、目的とする視野を探し、その視野をディスプレイの中心に移動させ、その後透過電子像により、比較的高い倍率により像の観察を行う。
【0012】
本発明では、上記透過電子像として、透過型電子顕微鏡像あるいは走査透過型電子顕微鏡像が用いられ、走査電子像としては、2次電子像あるいは反射電子像が用いられる。また、本発明に基づくFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法は、FIBによって加工された試料の加工位置を走査電子顕微鏡像により見出し、該試料の加工位置の高い倍率での観察を、試料を透過した電子に基づいて得られた透過電子像によって行い、試料を移動させて透過電子像の内の所望の観察位置の座標を検出して記憶させ、再びFIBによって試料の加工部分を更に加工してより薄い薄膜試料を作成し、再び透過電子像を観察する場合には、記憶された試料位置に基づいて試料を移動させ、所望の観察位置における薄膜試料の透過電子像による観察を行うようにしたことを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に用いられる走査透過電子顕微鏡の一例を示したもので、この顕微鏡では、電子ビームを試料上で走査し、試料表面からの2次電子に基づく走査電子顕微鏡像と、同じく電子ビームを試料上で走査し、試料を透過した電子に基づく走査透過電子顕微鏡像と、電子ビームを走査せず、試料を透過した電子に基づく透過電子顕微鏡像の複数の像の観察ができるように構成されている。
【0014】
図において、電子顕微鏡カラムの上部に配置された電子銃1から発生した電子ビームEBは、図示していない加速管によって加速される。加速管によって例えば50kVに加速された電子ビームは、コンデンサレンズ2とコンデンサミニレンズ3によって集束される。
【0015】
コンデンサレンズ2、3によって集束された電子ビームの中心部分は、コンデンサレンズアパーチャ(図示せず)の開口を通り、電子ビームの外側の収差の大きい部分をアパーチャによって遮蔽するようにしている。なお、コンデンサレンズアパーチャには、複数の径の異なった開口が設けられており、顕微鏡の各種モードに応じていずれかの適切な径の開口が光軸上に配置されるように構成されている。
【0016】
電子ビームEBは、コンデンサミニレンズ3によって電子ビームのフォーカスの微調整がなされた後、対物レンズ4の磁場中に配置された試料5に照射される。コンデンサレンズ2と試料5との間には、試料上の所定の2次元範囲を電子ビームで走査するための走査コイル6が配置されている。
【0017】
対物レンズ4の下段には、2段の中間レンズ7,8が配置され、更に中間レンズの下段には投影レンズ9が配置されている。コンデンサレンズ2、コンデンサレンズ3、対物レンズ4、中間レンズ7,8、投影レンズ9には、レンズ制御部10から励磁電流が供給される。なお、対物レンズ4による試料5の前方磁場は、電子ビームのフォーカスに寄与し、試料5の後方磁場は、後段の中間レンズ7、8と投影レンズ9とによって結像レンズ系を構成する。
【0018】
投影レンズ9の下部には、透過電子顕微鏡像を表示する蛍光板11が設けられているが、蛍光板11は電子ビームの光軸位置から開閉自由にされており、蛍光板により像の観察を行う場合は、蛍光板11は光軸上に配置される。
【0019】
蛍光板11の下部には、光軸上に挿脱可能な透過電子検出器12(暗視野像観察用)と、同じく光軸上に挿脱可能な透過電子検出器13(明視野像観察用)の2種の検出器が配置されている。更に、明視野像観察用検出器13の後段には、光軸上に挿脱可能なCCDカメラのごとき第1のTVカメラ14が配置され、第1のTVカメラ14の後段の光軸上には、CCDカメラのごとき第2のTVカメラ15が配置されている。検出器12,13,14,15の出力信号(映像信号)は、増幅器16を介してコンピュータ17に供給される。
【0020】
試料5の上部の光軸から離れた位置には、2次電子検出器18が設けられている。この2次電子検出器18は、走査電子顕微鏡像観察モードの際に動作させられるもので、例えば、シンチレータと光電子増倍管より構成される検出器が用いられ、試料からの2次電子を加速してシンチレータに導くようにされている。更に、試料5の上部には、反射電子検出器19が設けられている。2次電子検出器18と反射電子検出器19の出力信号(映像信号)は、増幅器20を介してコンピュータ17に供給される。
【0021】
コンピュータ17は、走査コイル6に走査信号を供給する走査系制御部21、試料位置を制御する試料移動制御部22、各レンズの励磁電流を制御するレンズ制御部10をコントロールする。また、図示していないが、暗視野像観察用検出器12の駆動機構、明視野像観察用検出器13の駆動機構、第1のTVカメラ14の駆動機構が設けられており、それらの駆動機構はコンピュータ17によってコントロールされ、特定の検出器あるいはカメラが光軸上に配置される。また、コンピュータ17は、2次電子検出器18か反射電子検出器19のいずれかの検出信号を増幅器20で増幅しコンピュータ17に供給されるように制御する。更に、コンピュータ17は、検出信号のいずれかの出力信号に基づく像をモニター23上に表示する。
【0022】
コンピュータ17には、メモリーが接続されているが、このメモリーには、各レンズ強度、検出器の選択、図示していないアパーチャの開口の選択などが、電子顕微鏡の観察モード、電子銃の加速電圧や倍率に応じてテーブルの形式で記憶されている。
【0023】
例えば、電子銃の加速電圧を変化させた場合には、選択された加速電圧で電子ビームが最適に試料5にフォーカスされ、試料を透過した電子像が例えば指定された倍率となるように、第1のTVカメラ14のスクリーン上に最適に投影されるような各レンズ強度があらかじめ記憶されている。
【0024】
コンピュータ17には、図示していないが、キーボード、マウス、コントロールパネルが接続されており、キーボード、マウスによってコンピュータ17への指令や各種の条件設定を行なうことができるように構成されている。また、モニター23の画面には、像表示領域、装置の制御のためのGUI(グラフィックユーザーインターフェイス)、マウスやキーボードによって画面上を移動するポインターが表示されている。また、当然のことながら、コンピュータ17内には、電子顕微鏡の各種構成要素を指定されたモードや条件に応じてコントロールするためのソフトウェアが備えられている。このような構成の動作を次に説明する。
【0025】
さて、図1に示した走査透過電子顕微鏡は、透過電子顕微鏡像の観察と、走査電子顕微鏡像の観察と、透過走査電子顕微鏡像の観察とを行なうことができる。透過電子顕微鏡像を観察する場合、キーボードやマウスを用いて、モニター23に表示されているGUI中の例えば、TEMの表示がされている領域にポインターを位置させ、マウスをクリックするなどして、TEMモードを選択する。
【0026】
TEMモードが選択されると、コンピュータ17は暗視野像検出器12、明視野像検出器13を光軸上から退避させる。そして、第1のTVカメラ14か第2のTVカメラ15のいずれか一方を光軸上に配置し、第2のTVカメラ15を用いる場合には、第1のTVカメラ14を光軸から退避させる。
【0027】
この第1のTVカメラ14は広視野観察用に比較的低い倍率の像を観察する際に主として用いられるもので、投影レンズ9に近い位置に配置される。また、第2のTVカメラ15は、高分解能のTVカメラが用いられ、比較的高い倍率で像の観察を行う際に用いられる。この2種のTVカメラのいずれを用いるかは、倍率によって決められ、倍率はコンピュータ17のモニター23のGUIによって選択することができる。
【0028】
例えば、広視野の低倍率の透過電子顕微鏡像を観察する場合には、第1のTVカメラ14が光軸上に配置される。この状態で、コンピュータ17はコンデンサレンズ2,3、対物レンズ4の励磁電流を制御し、比較的太い径(1nm)のプローブが試料5に照射されるように制御する。また、中間レンズ7,8と投影レンズ9の励磁電流を制御し、試料5を透過した電子による像が第1のTVカメラ14のスクリーン上に結像されるように制御する。
【0029】
このように各レンズを制御して電子銃1からの電子ビームEBを試料5に照射すれば、第1のTVカメラ14のスクリーン上には試料の特定広視野の透過電子顕微鏡像が投影される。TVカメラ14のスクリーン上に投影された像は映像信号として読み出され、増幅器16を介してコンピュータ17に送られる。コンピュータ17に供給された映像信号は、モニター23に供給され、モニター23の画面の像表示領域上には、広領域の倍率の比較的低い透過電子顕微鏡像が表示される。
【0030】
なお、比較的倍率の高い高分解能の透過電子顕微鏡像を観察する場合には、第1のTVカメラ14が光軸上から退避させられる。その際には、中間レンズ7,8、投影レンズ9のレンズ強度が調整され、電子像がカラムの下部に配置された第2のTVカメラ15のスクリーン上に結像されるように制御される。
【0031】
TVカメラ15のスクリーン上に投影された像は映像信号として読み出され、増幅器16を介してコンピュータ17に送られる。コンピュータ17に供給された映像信号は、モニター23に供給され、モニター23の画面の像表示領域上には、倍率の高い高分解能の透過電子顕微鏡像が表示される。なお、第1のTVカメラ28を用いて得られた像は試料の視野探しのために用いられ、第2のTVカメラ31を用いて得られた像は視野探しの結果得られた試料の所望領域の高分解能の観察像となる。
【0032】
次に、走査電子顕微鏡像と透過走査電子顕微鏡像を観察する際の操作について説明する。走査電子顕微鏡像あるいは走査透過電子顕微鏡像を観察する場合、キーボードやマウスを用いて、モニター23に表示されているGUI中の例えば、SEMあるいはSTEMの表示がされている領域にポインターを位置させ、マウスをクリックするなどして、SEMあるいはSTEMモードを選択する。
【0033】
このSEMモードの内、2次電子像を取得するモードが選択された場合の動作を図2をも参照しながら説明する。なお、図2において、図1と同一構成要素には同一番号が付してある。モニター上のGUIによって、走査2次電子像の取得モードを選択すると、コンピュータ17はコンデンサレンズ2、コンデンサミニレンズ3、対物レンズ4の励磁電流を制御し、すなわちレンズの励磁強度(レンズ強度)を制御し、比較的細い径(0.2nm程度)のプローブが試料5に照射されるように制御する。
【0034】
図2で30,31は対物レンズ4の磁極片であり、点線で示したレンズ33は、対物レンズの前方磁界によるレンズである。このように各レンズを制御して電子銃1からの電子ビームEBを試料5に照射すると共に、走査コイル6に走査系制御部21から電子ビームの2次元走査信号を供給すれば、試料5の所定領域で電子ビームが2次元的に走査される。
【0035】
試料上の電子ビームの2次元走査に基づいて試料5の表面から発生した2次電子seは、対物レンズ4の前方磁場33によって光軸上近傍に拘束され、光軸に沿って上方に取り出される。上方に取り出された2次電子seは、2次電子検出器18の前面に印加されている、例えば10kV程度の高電圧によって検出器18に向け引き寄せられ、検出器18のシンチレータに衝突する。シンチレータは2次電子の衝突によって発光し、その光は光電変換面によって光電子に変換される。光電子は、光電子増倍管によって増倍され、増倍された信号は、映像信号として増幅器20を介してコンピュータ17に供給される。
【0036】
コンピュータ17に供給された映像信号は、モニター23に供給され、その結果、像表示領域には、走査電子顕微鏡像(2次電子像)が表示されることになる。なお、反射電子像を表示する場合は、反射電子検出器19によって検出された信号が、増幅器20を介してコンピュータ17に供給される。
【0037】
次に、STEMモードが選択されると、コンピュータ17は、暗視野像検出器12、明視野像検出器13のいずれか一方を光軸上に配置し、他方を光軸上から退避させる。この状態で、コンピュータ17はコンデンサレンズ、対物レンズの励磁電流を制御し、比較的細い径(0.2nm程度)のプローブが試料5に照射されるように制御する。このように各レンズを制御して電子銃1からの電子ビームを試料5に照射すると共に、走査コイル6に走査系制御部21から電子ビームの2次元走査信号を供給すれば、試料5の所定領域で電子ビームが2次元的に走査される。
【0038】
試料上の電子ビームの2次元走査に基づいて試料5を透過した電子は、光軸上に配置された暗視野像用検出器12か明視野像用検出器13のいずれかによって検出される。検出された透過電子信号は、映像信号として増幅器16を介してコンピュータ17に供給される。コンピュータ17に供給された映像信号は、モニター23に供給され、その結果、像表示領域には、明視野か暗視野の走査透過電子顕微鏡像が表示されることになる。
【0039】
次に、上記した走査透過電子顕微鏡を用いてFIBによって加工された試料の観察方法について説明する。まず、図示していないFIB装置によって試料の観察すべき個所が加工され(削られ)る。一般に、FIB装置で加工する試料の範囲は、一辺の長さが10μmから20μmの矩形状と短く、その範囲を厚さが3μm程度の薄膜状に加工しなければならない。
【0040】
図3にFIB装置によって加工された試料5を示す。この試料5の一部がFIBによって加工されるが、FIBによって加工された部分が35であり、この加工によって薄膜状の試料部分36が作成される。、このような一部が薄膜状とされた試料では、試料に照射された電子は、薄膜状に加工された狭い範囲しか透過せず、加工した範囲以外の試料領域は電子が透過しないため、透過電子顕微鏡像や走査透過電子顕微鏡像を得ることができず、透過像観察用の陰極線管や液晶ディスプレイの観察画面上には像が現れない。
【0041】
このため、透過電子顕微鏡像で試料の内の薄膜状に加工された観察位置を探す場合は、試料移動機構を駆動させて加工範囲から透過した電子を探すことになるが、加工範囲(図3の加工部分35)が狭いため、透過電子顕微鏡像や透過走査電子顕微鏡像のような、倍率が比較的高い透過像を使用している限りでは、試料の加工された位置を見失うことが頻繁に生じる。したがって、目的とする像の観察を行うまでに相当な時間を要することになる。
【0042】
次に、図4のフロー図を参照しながら、本発明に基づく方法の一実施の形態を説明する。まず、FIB装置で加工された試料5は、図示していない試料ホルダーに載せられ、このホルダーが図1に示した試料として、電子顕微鏡鏡筒内に挿入される。ここで、モニター23上のGUIによって、サーチモードに装置を選択すると、装置は走査2次電子像取得モードに自動的に設定される。そして、2次電子像の倍率が例えば、40倍程度に設定される。
【0043】
この装置をサーチモードとするための手段として、モニター23上のGUIによって行ったが、別に設けられたスイッチにより行うように構成しても良い。このようにして2次電子像取得モードに装置が設定されると、コンピュータ17はコンデンサレンズ2、コンデンサミニレンズ3、対物レンズ4の励磁電流を制御し、比較的細い径(0.2nm程度)のプローブが試料5に照射されるように制御する。
【0044】
このように各レンズを制御して電子銃1からの電子ビームEBを試料5に照射すると共に、走査コイル6に走査系制御部21から電子ビームの2次元走査信号を供給すれば、試料5の所定領域で電子ビームが2次元的に走査される。この場合、倍率が40倍程度であるため、X方向、Y方向の一次電子ビームの走査幅はかなり広くされる。
【0045】
試料上の電子ビームの2次元走査に基づいて試料5の表面から発生した2次電子seは、対物レンズ4の前方磁場33によって光軸上近傍に拘束され、光軸に沿って上方に取り出される。上方に取り出された2次電子seは、2次電子検出器18の前面に印加されている、例えば10kV程度の高電圧によって検出器18に向け引き寄せられ、検出器18のシンチレータに衝突する。シンチレータは2次電子の衝突によって発光し、その光は光電変換面によって光電子に変換される。光電子は、光電子増倍管によって増倍され、増倍された信号は、映像信号として増幅器20を介してコンピュータ17に供給される。
【0046】
コンピュータ17に供給された映像信号は、モニター23に供給され、その結果、像表示領域には、走査電子顕微鏡像(2次電子像)が表示されることになる。
このモニター上の表示画面上には、極低倍の試料の2次電子像が表示されており、この像から、FIBで加工された痕跡を示すコントラストを有する領域が確認できる。
【0047】
この表示された2次電子像を観察しながら試料5を移動させ、FIBで加工された痕跡を示すコントラストを有する領域(薄膜36部分)をモニター23の画面中央に位置させる。なお、モニター画面中心と、電子顕微鏡の軸中心(光軸)とはあらかじめ一致するように調整されている。この像の移動を行った後、試料移動制御部22にその視野位置A(X1,Y1)を記録する。この視野位置のデータは、試料移動制御部22を介してコンピュータ17に送られ記憶される。
【0048】
次に、装置の像観察モードを2次電子像取得モードから、最終的に観察すべき像を取得するモード、例えば、透過型電子顕微鏡像取得モードに切り換える。レンズ制御部10には、あらかじめ透過型電子顕微鏡像取得モードが選択された際の照射系レンズ、結像系レンズ強度が記憶されており、図1の電子光学系における各レンズは、モード選択されると、コンピュータ17の制御により、そのレンズ強度が透過型電子顕微鏡像取得用に設定される。
【0049】
また、蛍光板11は光軸から取り除かれ、第1のTVカメラ14が光軸上に配置される。その結果、試料5の薄膜部分36に電子ビームが照射され、薄膜36を透過した電子に基づく像は中間レンズ7,8,投影レンズ9によって第1のTVカメラ14のスクリーン上に結像される。このスクリーン上に投影された像は、第1のTVカメラ14によって映像信号に変換され、この映像信号は、増幅器16を介してコンピュータ17に供給される。コンピュータ17に供給された信号は、モニター23に供給され、モニター23には、試料5の薄膜領域36の透過型電子顕微鏡像が表示される。なお、この際の透過型電子顕微鏡の像倍率は、比較的小さくされている。
【0050】
オペレータは、モニター23に表示された像を観察し、目的とする視野を探し、コンピュータ17を操作して、試料移動制御部22を制御し、試料5を適宜移動させて、その目的とする視野をモニター23の画面中心に移動させる。その状態で透過型電子顕微鏡像の倍率を観察に最適な倍率に設定する。この倍率設定は、コンピュータ17を操作してレンズ制御部10を制御し、結像レンズ系の各レンズの強度を変化させて行う。
【0051】
このとき、試料移動制御部22には、試料を移動させた後の試料位置(視野位置)B(X2,Y2)が記録される。この試料移動制御部22に記録された試料位置は、コンピュータ17に供給されて記憶される。
【0052】
ここで、モニター23で観察した試料5の薄膜部分36が充分な薄さに加工されていない場合には、試料5を電子顕微鏡装置から取り出し、再びFIB装置に試料5を装着し薄膜部分を再度加工し、より薄い薄膜36を作成する。このとき、FIBによって加工すべき位置は、コンピュータ17に記憶されている第1回目に加工された座標位置によって決められる。
【0053】
このようにして、第2回目のFIBによる加工が終了すると、試料5は再び電子顕微鏡装置に挿入され、コンピュータ17に記憶されている観察位置(観察視野)の中心がモニター23の画面中心に位置するように、試料移動制御部22を介して試料5を移動させる。このようにして再び薄く加工された薄膜部分36の透過型電子顕微鏡像を観察し、所望の試料領域の像を取得することができる。なお、2回目の薄膜部分36の観察によって更に薄膜部分の加工をすべきと判断された場合には、上記と同様にFIBによる再加工が実施される。
【0054】
上記した実施の形態で、第1のTVカメラにより透過型電子顕微鏡像の視野探しを行ったが、倍率を高くして最終的な像の観察を行う場合には、第1のTVカメラ14で行っても良く、第1のTVカメラ14を光軸から取り除き、第2のTVカメラ15を用いて像の観察を行うようにしても良い。
【0055】
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されず幾多の変形が可能である。例えば、最終的な像の観察を透過型電子顕微鏡像によって行ったが、走査透過型電子顕微鏡像によって所望の観察を行うようにしても良い。また、試料の加工領域を探すため、2次電子像を用いたが、反射電子像によって試料5の加工部分35を探すようにしても良い。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に基づくFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法は、FIBによって加工された試料が電子顕微鏡の試料位置にセットされたとき、該電子顕微鏡は、自動的に走査電子顕微鏡像観察モードに切り換えられ、低倍率の走査電子像が表示装置上に表示される。オペレータは、この走査像を観察して、目的とする視野を探し、その視野をディスプレイの中心に移動させ、その後透過電子像により、比較的高い倍率により像の観察を行うことができる。したがって、観察視野探しが低倍の走査電子像によって行うことができるので、薄膜状に加工された試料部分を簡単に見つけだし、その試料部分をディスプレイの中心部分に移動させ、その後詳細な薄膜部分の顕微鏡像の観察を短時間に行うことが可能となる。
【0057】
また、本発明に基づくFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法は、FIBによって加工された試料の加工位置を走査電子顕微鏡像により見出し、該試料の加工位置の高い倍率での観察を、試料を透過した電子に基づいて得られた透過電子像によって行い、試料を移動させて透過電子像の内の所望の観察位置の座標を検出して記憶させ、再びFIBによって試料の加工部分を更に加工してより薄い薄膜試料を作成し、再び透過電子像を観察する場合には、記憶された試料位置に基づいて試料を移動させ、所望の観察位置における薄膜試料の透過電子像による観察を行うようにしたことを特徴としている。この結果、複数回のFIBによる試料の同一領域の加工を行った場合でも、薄膜部分の観察視野の設定を簡単に、短時間に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく方法を実施するための走査透過電子顕微鏡の一例を示す図である。
【図2】図1の走査透過型電子顕微鏡における2次電子を検出する構成を示す図である。
【図3】FIBによって加工された試料を示す図である。
【図4】本発明に基づく方法の一実施の形態を説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
1 電子銃
2 コンデンサレンズ
3 コンデンサミニレンズ
4 対物レンズ
5 試料
6 走査コイル
7、8 中間レンズ
9 投影レンズ
10 レンズ制御部
11 蛍光板
12、13 検出器
14、15 TVカメラ
16、20 増幅器
17 コンピュータ
18 2次電子検出器
19 反射電子検出器
21 走査系制御部
22 試料移動制御部
23 モニター
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for observing a processed sample by FIB by FIB, in which an observation region of a semiconductor device sample is processed into a thin film by a focused ion beam apparatus, and a transmission electron microscope image of the thinned sample is observed. .
[0002]
[Prior art]
In a scanning transmission electron microscope, an electron beam generated and accelerated from an electron gun is narrowly focused on a sample by a condenser lens and an objective lens, and a predetermined range on the sample is scanned by the electron beam. By irradiating the sample with an electron beam, electrons transmitted through the sample are detected, and this detection signal is supplied to a display in accordance with the scanning of the primary electron beam to display a scanning transmission electron microscope image of the sample. .
[0003]
In such a scanning transmission electron microscope, electrons transmitted through a sample are imaged, and a TV camera such as a CCD camera is arranged at an image forming position in place of a detector for a scanning transmission electron microscope image. The transmission electron microscope image can be obtained by displaying an image on a display based on the above.
[0004]
In such a scanning transmission electron microscope, a site to be observed is searched at a low magnification while moving a sample set in a column, and when a site to be observed is found, the site is compared at a relatively high magnification. Observe. In this case, the observation magnification is determined according to the selected observation visual field.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, with the increase in the number of layers and the increase in the density of semiconductor device elements, there is an increasing demand for observing an atomic-level image using an electron microscope (STEM) that can also observe a transmission electron microscope and a scanning transmission electron microscope image. On the other hand, a focused ion beam device (FIB) has been increasingly used as a sample preparation device for semiconductor device elements.
[0006]
In the scanning transmission electron microscope as described above, when searching for a target field of view of a sample, a low-magnification image is used while moving the sample. When a target visual field is found, the magnification is changed according to the visual field, and detailed observation and analysis are performed. In this case, what is required of the scanning transmission electron microscope to be used is that preparation of a sample, observation of a target image, and confirmation of the presence or absence of a defect can be performed in a short time. The magnification of the image for performing detailed observation is configured so that the magnification can be freely changed in fine steps so as to correspond to various kinds of observation.
[0007]
Generally, the range of a sample processed by the FIB is as narrow as 10 μm to 20 μm in a rectangular shape, and the range must be processed into a thin film having a thickness of about 3 μm. In such a partially thin film sample, electrons irradiated to the sample pass through only a narrow area processed into a thin film, and electrons do not pass through the sample area other than the processed area. An electron microscope image or a scanning transmission electron microscope image cannot be obtained, and no image appears on the observation screen of a cathode ray tube for transmission image observation or a liquid crystal display.
[0008]
For this reason, when searching for an observation position processed into a thin film in the sample using a transmission electron microscope image, the sample moving mechanism is driven to search for electrons transmitted from the processing range, but since the processing range is narrow, As long as a transmission image having a relatively high magnification, such as a transmission electron microscope image or a transmission scanning electron microscope image, is used, it often occurs that the processed position of the sample is lost. Therefore, it takes a considerable time to observe the target image.
[0009]
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to find a processed portion of a sample processed into a thin film by FIB in a short time, and to set a processing position from a set of processed samples to an electron microscope. An object of the present invention is to realize a method of observing a processed sample by FIB, which can reduce the time until observation of the sample by FIB.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The method of observing a processed sample by an electron microscope using the FIB according to the present invention is to irradiate a sample with an electron beam having a relatively large diameter by an irradiation lens system, and to transmit electrons transmitted through the sample to a screen of a TV camera by an imaging lens system. A transmission electron microscope image observation mode in which an image is formed and a video signal obtained from a TV camera is supplied to a display to display a transmission electron microscope image. The diameter of the electron beam probe to be irradiated is made relatively small, and the electron beam irradiating the sample is scanned two-dimensionally. Electrons generated upward by the electron beam irradiation are detected by the detector. The video signal detected and detected by the detector is supplied to a display in accordance with the scanning of the electron beam to display a scanned electronic image. An electron microscope capable of selectively switching between a scanning electron microscope image observation mode and a scanning electron microscope image observation when a sample processed by the FIB is set at a sample position of the electron microscope. The mode is switched to a mode, and a low magnification scanning electronic image is displayed on a display device.
[0011]
According to the present invention, when the sample processed by the FIB is set at the sample position of the electron microscope, the electron microscope is automatically switched to a scanning electron microscope image observation mode, and a low magnification scanning electron image is displayed on the display device. Will be displayed. The operator observes the scanned image, searches for a target visual field, moves the visual field to the center of the display, and then observes the image at a relatively high magnification using a transmission electron image.
[0012]
In the present invention, a transmission electron image or a scanning transmission electron image is used as the transmission electron image, and a secondary electron image or a reflection electron image is used as the scanning electron image. In addition, the method for observing a sample processed by FIB using an electron microscope according to the present invention finds the processing position of the sample processed by FIB using a scanning electron microscope image, and observes the sample at a high magnification at the processing position. This is performed by a transmission electron image obtained based on the transmitted electrons, the sample is moved, the coordinates of a desired observation position in the transmission electron image are detected and stored, and the processed portion of the sample is further processed by the FIB again. When making a thinner thin film sample and observing the transmission electron image again, move the sample based on the stored sample position, and observe the thin film sample at the desired observation position using the transmission electron image. It is characterized by doing.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a scanning transmission electron microscope used in the present invention. In this microscope, an electron beam is scanned on a sample, and a scanning electron microscope image based on secondary electrons from the sample surface is shown. Scans an electron beam on a sample and allows observation of multiple images: a scanning transmission electron microscope image based on the electrons transmitted through the sample and a transmission electron microscope image based on the electrons transmitted through the sample without scanning the electron beam. Is configured.
[0014]
In the figure, an electron beam EB generated from an electron gun 1 arranged above an electron microscope column is accelerated by an acceleration tube (not shown). The electron beam accelerated to, for example, 50 kV by the accelerator tube is focused by the condenser lens 2 and the condenser mini lens 3.
[0015]
The central portion of the electron beam focused by the condenser lenses 2 and 3 passes through the aperture of the condenser lens aperture (not shown), and the outside of the electron beam where the aberration is large is shielded by the aperture. The condenser lens aperture is provided with a plurality of apertures having different diameters, and is configured such that an aperture having any appropriate diameter is arranged on the optical axis according to various modes of the microscope. .
[0016]
The electron beam EB is applied to the sample 5 placed in the magnetic field of the objective lens 4 after the focus of the electron beam is finely adjusted by the condenser mini lens 3. Between the condenser lens 2 and the sample 5, a scanning coil 6 for scanning a predetermined two-dimensional range on the sample with an electron beam is arranged.
[0017]
Two intermediate lenses 7, 8 are arranged below the objective lens 4, and a projection lens 9 is arranged below the intermediate lens. An excitation current is supplied from the lens control unit 10 to the condenser lens 2, the condenser lens 3, the objective lens 4, the intermediate lenses 7, 8, and the projection lens 9. The forward magnetic field of the sample 5 by the objective lens 4 contributes to focusing of the electron beam, and the rear magnetic field of the sample 5 forms an imaging lens system by the intermediate lenses 7 and 8 and the projection lens 9 at the subsequent stage.
[0018]
A fluorescent plate 11 for displaying a transmission electron microscope image is provided below the projection lens 9. The fluorescent plate 11 is openable and closable from the optical axis position of the electron beam. And the fluorescent plate 11 are arranged on the optical axis.
[0019]
Below the fluorescent plate 11, a transmission electron detector 12 that can be inserted and removed on the optical axis (for observing a dark field image) and a transmission electron detector 13 that can be inserted and removed on the optical axis (for observing a bright field image) Are disposed. Further, a first TV camera 14 such as a CCD camera that can be inserted into and removed from the optical axis is disposed downstream of the bright-field image observation detector 13, and is disposed on an optical axis subsequent to the first TV camera 14. Is provided with a second TV camera 15 such as a CCD camera. Output signals (video signals) of the detectors 12, 13, 14, and 15 are supplied to a computer 17 via an amplifier 16.
[0020]
A secondary electron detector 18 is provided above the sample 5 at a position away from the optical axis. The secondary electron detector 18 is operated in the scanning electron microscope image observation mode. For example, a detector composed of a scintillator and a photomultiplier is used to accelerate secondary electrons from the sample. And lead it to the scintillator. Further, a backscattered electron detector 19 is provided above the sample 5. Output signals (video signals) of the secondary electron detector 18 and the backscattered electron detector 19 are supplied to the computer 17 via the amplifier 20.
[0021]
The computer 17 controls a scanning system control unit 21 that supplies a scanning signal to the scanning coil 6, a sample movement control unit 22 that controls a sample position, and a lens control unit 10 that controls an excitation current of each lens. Although not shown, a drive mechanism for the dark-field image observation detector 12, a drive mechanism for the bright-field image observation detector 13, and a drive mechanism for the first TV camera 14 are provided. The mechanism is controlled by a computer 17 and a specific detector or camera is located on the optical axis. The computer 17 controls the detection signal of either the secondary electron detector 18 or the backscattered electron detector 19 to be amplified by the amplifier 20 and supplied to the computer 17. Further, the computer 17 displays an image on the monitor 23 based on one of the output signals of the detection signals.
[0022]
A memory is connected to the computer 17, and the memory stores the lens strength, the selection of the detector, the selection of the aperture of the aperture (not shown), the observation mode of the electron microscope, the acceleration voltage of the electron gun, and the like. And stored in the form of a table according to the magnification.
[0023]
For example, when the acceleration voltage of the electron gun is changed, the electron beam is optimally focused on the sample 5 at the selected acceleration voltage, and the electron beam transmitted through the sample has, for example, a specified magnification. The lens intensities that are optimally projected on the screen of one TV camera 14 are stored in advance.
[0024]
Although not shown, a keyboard, a mouse, and a control panel are connected to the computer 17 so that commands and various condition settings to the computer 17 can be performed by the keyboard and the mouse. On the screen of the monitor 23, an image display area, a GUI (graphic user interface) for controlling the apparatus, and a pointer that moves on the screen with a mouse or a keyboard are displayed. Naturally, the computer 17 includes software for controlling various components of the electron microscope in accordance with designated modes and conditions. The operation of such a configuration will now be described.
[0025]
The scanning transmission electron microscope shown in FIG. 1 can observe a transmission electron microscope image, observe a scanning electron microscope image, and observe a transmission scanning electron microscope image. When observing the transmission electron microscope image, using a keyboard or a mouse, for example, a pointer is positioned in an area where a TEM is displayed in the GUI displayed on the monitor 23, and a mouse is clicked. Select TEM mode.
[0026]
When the TEM mode is selected, the computer 17 retreats the dark-field image detector 12 and the bright-field image detector 13 from the optical axis. Then, either one of the first TV camera 14 and the second TV camera 15 is arranged on the optical axis, and when the second TV camera 15 is used, the first TV camera 14 is retracted from the optical axis. Let it.
[0027]
The first TV camera 14 is mainly used when observing an image with a relatively low magnification for wide-field observation, and is arranged at a position close to the projection lens 9. The second TV camera 15 is a high-resolution TV camera, and is used when observing an image at a relatively high magnification. Which of the two types of TV cameras is used is determined by the magnification, and the magnification can be selected by the GUI of the monitor 23 of the computer 17.
[0028]
For example, when observing a transmission electron microscope image with a wide field of view and a low magnification, the first TV camera 14 is arranged on the optical axis. In this state, the computer 17 controls the excitation currents of the condenser lenses 2 and 3 and the objective lens 4 so that the probe having a relatively large diameter (1 nm) is irradiated on the sample 5. Further, the excitation current of the intermediate lenses 7 and 8 and the projection lens 9 is controlled so that an image formed by the electrons transmitted through the sample 5 is formed on the screen of the first TV camera 14.
[0029]
When the sample 5 is irradiated with the electron beam EB from the electron gun 1 by controlling each lens in this manner, a transmission electron microscope image of a specific wide field of view of the sample is projected on the screen of the first TV camera 14. . The image projected on the screen of the TV camera 14 is read out as a video signal and sent to the computer 17 via the amplifier 16. The video signal supplied to the computer 17 is supplied to the monitor 23, and a transmission electron microscope image of a wide area with a relatively low magnification is displayed on the image display area of the screen of the monitor 23.
[0030]
When observing a high-resolution transmission electron microscope image with a relatively high magnification, the first TV camera 14 is retracted from the optical axis. At that time, the lens intensities of the intermediate lenses 7, 8 and the projection lens 9 are adjusted, and control is performed so that an electronic image is formed on the screen of the second TV camera 15 arranged below the column. .
[0031]
The image projected on the screen of the TV camera 15 is read as a video signal and sent to the computer 17 via the amplifier 16. The video signal supplied to the computer 17 is supplied to the monitor 23, and a high-resolution high-resolution transmission electron microscope image is displayed on the image display area of the screen of the monitor 23. The image obtained by using the first TV camera 28 is used for searching for the visual field of the sample, and the image obtained by using the second TV camera 31 is used for searching the sample obtained by the visual field search. A high-resolution observation image of the region is obtained.
[0032]
Next, an operation for observing a scanning electron microscope image and a transmission scanning electron microscope image will be described. When observing the scanning electron microscope image or the scanning transmission electron microscope image, using a keyboard or a mouse, for example, in the GUI displayed on the monitor 23, position the pointer on an area where SEM or STEM is displayed, Click the mouse to select SEM or STEM mode.
[0033]
The operation when the mode for acquiring the secondary electron image is selected from the SEM mode will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. When the scan secondary electron image acquisition mode is selected by the GUI on the monitor, the computer 17 controls the excitation current of the condenser lens 2, the condenser mini lens 3, and the objective lens 4, that is, the excitation intensity (lens intensity) of the lens. Control is performed so that the sample 5 is irradiated with a probe having a relatively small diameter (about 0.2 nm).
[0034]
In FIG. 2, reference numerals 30 and 31 denote magnetic pole pieces of the objective lens 4, and a lens 33 indicated by a dotted line is a lens by a magnetic field in front of the objective lens. By controlling each lens in this way to irradiate the sample 5 with the electron beam EB from the electron gun 1 and supplying a two-dimensional scanning signal of the electron beam from the scanning system control unit 21 to the scanning coil 6, An electron beam is two-dimensionally scanned in a predetermined area.
[0035]
Secondary electrons se generated from the surface of the sample 5 based on the two-dimensional scanning of the electron beam on the sample are constrained in the vicinity of the optical axis by the forward magnetic field 33 of the objective lens 4 and extracted upward along the optical axis. . The secondary electrons se extracted upward are attracted toward the detector 18 by a high voltage of, for example, about 10 kV applied to the front surface of the secondary electron detector 18 and collide with the scintillator of the detector 18. The scintillator emits light by collision of secondary electrons, and the light is converted into photoelectrons by the photoelectric conversion surface. The photoelectrons are multiplied by a photomultiplier tube, and the multiplied signal is supplied to the computer 17 via the amplifier 20 as a video signal.
[0036]
The video signal supplied to the computer 17 is supplied to the monitor 23, and as a result, a scanning electron microscope image (secondary electron image) is displayed in the image display area. When a backscattered electron image is displayed, a signal detected by the backscattered electron detector 19 is supplied to the computer 17 via the amplifier 20.
[0037]
Next, when the STEM mode is selected, the computer 17 arranges one of the dark-field image detector 12 and the bright-field image detector 13 on the optical axis and retracts the other from the optical axis. In this state, the computer 17 controls the excitation currents of the condenser lens and the objective lens so that the sample 5 is irradiated with a probe having a relatively small diameter (about 0.2 nm). By controlling each lens in this way to irradiate the sample 5 with the electron beam from the electron gun 1 and supplying a two-dimensional scanning signal of the electron beam from the scanning system control unit 21 to the scanning coil 6, The region is scanned two-dimensionally with the electron beam.
[0038]
The electrons transmitted through the sample 5 based on the two-dimensional scanning of the electron beam on the sample are detected by either the dark-field image detector 12 or the bright-field image detector 13 arranged on the optical axis. The detected transmitted electron signal is supplied to the computer 17 via the amplifier 16 as a video signal. The video signal supplied to the computer 17 is supplied to the monitor 23. As a result, a bright-field or dark-field scanning transmission electron microscope image is displayed in the image display area.
[0039]
Next, a method of observing a sample processed by FIB using the above-mentioned scanning transmission electron microscope will be described. First, a portion to be observed of a sample is processed (cut) by a FIB device (not shown). Generally, the range of a sample to be processed by the FIB apparatus is as short as a rectangular shape having a side of 10 μm to 20 μm, and the range must be processed to a thin film having a thickness of about 3 μm.
[0040]
FIG. 3 shows a sample 5 processed by the FIB apparatus. A part of the sample 5 is processed by the FIB. The portion processed by the FIB is 35, and a thin film-shaped sample portion 36 is formed by this processing. However, in such a sample in which a part is formed into a thin film, the electrons irradiated on the sample are transmitted only through a narrow range processed into a thin film, and the sample region other than the processed range does not transmit electrons. A transmission electron microscope image or a scanning transmission electron microscope image cannot be obtained, and no image appears on an observation screen of a cathode ray tube for transmission image observation or a liquid crystal display.
[0041]
For this reason, when the observation position processed into a thin film shape in the sample is searched for by the transmission electron microscope image, the sample moving mechanism is driven to search for the transmitted electron from the processing range. Since the processed portion 35) is narrow, as long as a transmission image having a relatively high magnification such as a transmission electron microscope image or a transmission scanning electron microscope image is used, the processed position of the sample is often lost. Occurs. Therefore, it takes a considerable time to observe the target image.
[0042]
Next, an embodiment of the method according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the sample 5 processed by the FIB device is placed on a sample holder (not shown), and this holder is inserted into the electron microscope column as the sample shown in FIG. Here, when the apparatus is selected to the search mode by the GUI on the monitor 23, the apparatus is automatically set to the scanning secondary electron image acquisition mode. Then, the magnification of the secondary electron image is set to, for example, about 40 times.
[0043]
As a means for setting the apparatus to the search mode, the search is performed by the GUI on the monitor 23, but it may be configured by a switch provided separately. When the apparatus is set to the secondary electron image acquisition mode in this way, the computer 17 controls the excitation current of the condenser lens 2, the condenser mini-lens 3, and the objective lens 4, and has a relatively small diameter (about 0.2 nm). Is controlled so that the sample 5 is irradiated on the sample 5.
[0044]
By controlling each lens in this way to irradiate the sample 5 with the electron beam EB from the electron gun 1 and supplying a two-dimensional scanning signal of the electron beam from the scanning system control unit 21 to the scanning coil 6, An electron beam is two-dimensionally scanned in a predetermined area. In this case, since the magnification is about 40 times, the scanning width of the primary electron beam in the X and Y directions is considerably widened.
[0045]
Secondary electrons se generated from the surface of the sample 5 based on the two-dimensional scanning of the electron beam on the sample are constrained in the vicinity of the optical axis by the forward magnetic field 33 of the objective lens 4 and extracted upward along the optical axis. . The secondary electrons se extracted upward are attracted toward the detector 18 by a high voltage of, for example, about 10 kV applied to the front surface of the secondary electron detector 18 and collide with the scintillator of the detector 18. The scintillator emits light by collision of secondary electrons, and the light is converted into photoelectrons by the photoelectric conversion surface. The photoelectrons are multiplied by a photomultiplier tube, and the multiplied signal is supplied to the computer 17 via the amplifier 20 as a video signal.
[0046]
The video signal supplied to the computer 17 is supplied to the monitor 23, and as a result, a scanning electron microscope image (secondary electron image) is displayed in the image display area.
On the display screen on this monitor, a secondary electron image of the sample at an extremely low magnification is displayed, and from this image, a region having a contrast showing a trace processed by the FIB can be confirmed.
[0047]
The sample 5 is moved while observing the displayed secondary electron image, and a region having a contrast (the thin film portion 36) showing a trace processed by the FIB is positioned at the center of the screen of the monitor 23. Note that the center of the monitor screen and the axis center (optical axis) of the electron microscope are adjusted in advance so as to match. After moving this image, the visual field position A (X1, Y1) is recorded in the sample movement control unit 22. The data on the visual field position is sent to the computer 17 via the sample movement control unit 22 and stored therein.
[0048]
Next, the image observation mode of the apparatus is switched from the secondary electron image acquisition mode to a mode for acquiring an image to be finally observed, for example, a transmission electron microscope image acquisition mode. The lens control unit 10 stores in advance the irradiation system lens and the imaging system lens strength when the transmission electron microscope image acquisition mode is selected. Each lens in the electron optical system of FIG. Then, under the control of the computer 17, the lens intensity is set for acquiring a transmission electron microscope image.
[0049]
Also, the fluorescent screen 11 is removed from the optical axis, and the first TV camera 14 is arranged on the optical axis. As a result, the thin film portion 36 of the sample 5 is irradiated with the electron beam, and an image based on the electrons transmitted through the thin film 36 is formed on the screen of the first TV camera 14 by the intermediate lenses 7, 8, and the projection lens 9. . The image projected on the screen is converted into a video signal by the first TV camera 14, and the video signal is supplied to the computer 17 via the amplifier 16. The signal supplied to the computer 17 is supplied to the monitor 23, and the monitor 23 displays a transmission electron microscope image of the thin film region 36 of the sample 5. The image magnification of the transmission electron microscope at this time is relatively small.
[0050]
The operator observes the image displayed on the monitor 23, searches for the target visual field, operates the computer 17, controls the sample movement control unit 22, moves the sample 5 appropriately, and sets the target visual field. Is moved to the center of the screen of the monitor 23. In this state, the magnification of the transmission electron microscope image is set to the optimal magnification for observation. The magnification is set by operating the computer 17 to control the lens control unit 10 and changing the intensity of each lens of the imaging lens system.
[0051]
At this time, the sample position (field position) B (X2, Y2) after the sample is moved is recorded in the sample movement control unit 22. The sample position recorded in the sample movement control unit 22 is supplied to the computer 17 and stored.
[0052]
Here, if the thin film portion 36 of the sample 5 observed by the monitor 23 is not processed to a sufficient thickness, the sample 5 is taken out of the electron microscope apparatus, the sample 5 is mounted again on the FIB device, and the thin film portion is again mounted. Processing is performed to create a thinner thin film 36. At this time, the position to be processed by the FIB is determined by the first processed coordinate position stored in the computer 17.
[0053]
Thus, when the second FIB processing is completed, the sample 5 is inserted again into the electron microscope apparatus, and the center of the observation position (observation visual field) stored in the computer 17 is positioned at the center of the screen of the monitor 23. The sample 5 is moved via the sample movement control unit 22 so that By observing the transmission electron microscope image of the thinned thin film portion 36 again in this manner, an image of a desired sample region can be obtained. If it is determined from the second observation of the thin film portion 36 that further processing of the thin film portion is to be performed, reprocessing by FIB is performed in the same manner as described above.
[0054]
In the above-described embodiment, the field of view of the transmission electron microscope image is searched by the first TV camera. However, when the final image is observed with a high magnification, the first TV camera 14 is used. Alternatively, the first TV camera 14 may be removed from the optical axis, and an image may be observed using the second TV camera 15.
[0055]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made. For example, although the final observation of the image is performed using a transmission electron microscope image, a desired observation may be performed using a scanning transmission electron microscope image. Further, although the secondary electron image is used to search for the processed region of the sample, the processed portion 35 of the sample 5 may be searched for by the reflected electron image.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, the method for observing a sample processed by the FIB using an electron microscope according to the present invention is such that when the sample processed by the FIB is set at the sample position of the electron microscope, the electron microscope automatically scans the sample. The mode is switched to the microscope image observation mode, and a low-magnification scanning electron image is displayed on the display device. The operator observes the scanned image, searches for a target visual field, moves the visual field to the center of the display, and then can observe the image at a relatively high magnification by the transmission electron image. Therefore, since the observation field of view can be searched using a low-magnification scanning electron image, the sample portion processed into a thin film shape can be easily found, and the sample portion is moved to the center portion of the display, and then the detailed thin film portion is obtained. Observation of a microscope image can be performed in a short time.
[0057]
In addition, the method for observing a sample processed by FIB using an electron microscope according to the present invention finds the processing position of the sample processed by FIB using a scanning electron microscope image, and observes the sample at a high magnification at the processing position. This is performed by a transmission electron image obtained based on the transmitted electrons, the sample is moved, the coordinates of a desired observation position in the transmission electron image are detected and stored, and the processed portion of the sample is further processed by the FIB again. When making a thinner thin film sample and observing the transmission electron image again, move the sample based on the stored sample position, and observe the thin film sample at the desired observation position using the transmission electron image. It is characterized by doing. As a result, even when the same region of the sample is processed a plurality of times by FIB, the observation field of view of the thin film portion can be set easily and in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a scanning transmission electron microscope for performing a method according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration for detecting secondary electrons in the scanning transmission electron microscope of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a sample processed by FIB.
FIG. 4 is a flowchart for explaining an embodiment of the method according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 electron gun
2 Condenser lens
3 Condenser mini lens
4 Objective lens
5 samples
6 scanning coil
7, 8 Intermediate lens
9 Projection lens
10 Lens control unit
11 fluorescent screen
12, 13 detector
14,15 TV camera
16,20 amplifier
17 Computer
18 Secondary electron detector
19 backscattered electron detector
21 Scanning system controller
22 Sample movement control unit
23 monitors

Claims (7)

照射レンズ系により比較的大きな径の電子ビームを試料に照射し、試料を透過した電子を結像レンズ系でTVカメラのスクリーン上に結像するようにし、TVカメラから得られた映像信号をディスプレイに供給して透過電子顕微鏡像を表示するようにした透過電子顕微鏡像観察モードと、照射レンズ系のレンズ強度を変化させ、試料に照射される電子ビームプローブの径を比較的小さくし、更に試料に照射される電子ビームを2次元的に走査するようにし、電子ビームの照射によって試料の上方に向かって発生する電子を検出器によって検出し、検出器によって検出された映像信号を、電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給して走査電子像を表示するようにした走査電子顕微鏡像観察モードとを選択的に切り替えられる電子顕微鏡であって、該電子顕微鏡は、FIBによって加工された試料が電子顕微鏡の試料位置にセットされたとき、自動的に走査電子顕微鏡像観察モードに切り換えられ、低倍率の2次電子像を表示装置上に表示するようにしたFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法。An irradiation lens system irradiates a sample with an electron beam having a relatively large diameter, and electrons transmitted through the sample are imaged on a screen of a TV camera by an imaging lens system, and a video signal obtained from the TV camera is displayed. And a transmission electron microscope image observation mode in which a transmission electron microscope image is displayed and a lens intensity of an irradiation lens system is changed so that a diameter of an electron beam probe irradiating a sample is relatively small. A two-dimensional scanning of the electron beam irradiated on the sample is performed, electrons generated upward from the sample by the irradiation of the electron beam are detected by a detector, and a video signal detected by the detector is converted into a signal of the electron beam. An electron microscope that can be selectively switched between a scanning electron microscope image observation mode in which a scanning electron image is supplied to a display in accordance with scanning and displayed. Therefore, when the sample processed by the FIB is set at the sample position of the electron microscope, the electron microscope is automatically switched to the scanning electron microscope image observation mode, and the secondary electron image of low magnification is displayed on the display device. The method of observing the processed sample by FIB with an electron microscope as shown in FIG. 試料の上方に2次電子検出器を配置し、走査2次電子像を観察できるように構成した請求項1記載のFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法。2. The method of observing a processed sample by FIB according to claim 1, wherein a secondary electron detector is arranged above the sample so that a scanning secondary electron image can be observed. 試料の上方に反射電子検出器を配置し、走査反射電子像を観察できるように構成した請求項1記載のFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法。2. The method according to claim 1, wherein a backscattered electron detector is arranged above the sample so that a scanning backscattered electron image can be observed. 照射レンズ系により比較的大きな径の電子ビームを試料に照射し、試料を透過した電子を結像レンズ系でTVカメラのスクリーン上に結像するようにし、TVカメラから得られた映像信号をディスプレイに供給して透過電子顕微鏡像を表示するようにした透過電子顕微鏡像観察モードと、照射レンズ系のレンズ強度を制御し、試料に照射される電子ビームプローブの径を比較的小さくし、更に試料に照射される電子ビームを2次元的に走査するようにし、試料を透過した電子を検出し、検出器によって検出された映像信号を電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給して透過走査像を表示するようにした走査透過像観察モードと、試料に照射される電子ビームを2次元的に走査するようにし、電子ビームの照射によって試料の上方に向かって発生する電子を検出器によって検出し、検出器によって検出された映像信号を、電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給して走査電子像を表示するようにした走査電子顕微鏡像観察モードとを選択的に切り替えられる電子顕微鏡であって、該電子顕微鏡は、FIBによって加工された試料が電子顕微鏡の試料位置にセットされたとき、自動的に走査電子顕微鏡像観察モードに切り換えられ、低倍率の2次電子像を表示装置上に表示するようにしたFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法。An irradiation lens system irradiates a sample with an electron beam having a relatively large diameter, and electrons transmitted through the sample are imaged on a screen of a TV camera by an imaging lens system, and a video signal obtained from the TV camera is displayed. And a transmission electron microscope image observation mode in which a transmission electron microscope image is displayed by controlling the lens intensity of an irradiation lens system to make a diameter of an electron beam probe irradiated on a sample relatively small. The two-dimensional scanning of the electron beam applied to the sample is performed, the electrons transmitted through the sample are detected, and the video signal detected by the detector is supplied to the display in accordance with the scanning of the electron beam, and the transmission scanning image is formed. A scanning transmission image observation mode for displaying, and a two-dimensional scanning of an electron beam irradiating the sample, and irradiating the sample upward by the electron beam irradiation. A scanning electron microscope image observation mode in which the generated electrons are detected by a detector, and the video signal detected by the detector is supplied to a display in accordance with the scanning of the electron beam to display a scanning electron image. An electron microscope that can be selectively switched, wherein the electron microscope is automatically switched to a scanning electron microscope image observation mode when a sample processed by the FIB is set at a sample position of the electron microscope, and has a low magnification. A method of observing a processed sample by FIB using a FIB in which a secondary electron image is displayed on a display device. 試料の上方に2次電子検出器を配置し、走査2次電子像を観察できるように構成した請求項4記載のFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法。5. The method for observing a processed sample by FIB according to claim 4, wherein a secondary electron detector is arranged above the sample so that a scanning secondary electron image can be observed. 試料の上方に反射電子検出器を配置し、走査反射電子像を観察できるように構成した請求項1記載のFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法。2. The method according to claim 1, wherein a backscattered electron detector is arranged above the sample so that a scanning backscattered electron image can be observed. FIBによって加工された試料の加工位置を走査電子顕微鏡像により見出し、該試料の加工位置の高い倍率での観察を、試料を透過した電子に基づいて得られた透過電子像によって行い、試料を移動させて透過電子像の内の所望の観察位置の座標を検出して記憶させ、再びFIBによって試料の加工部分を更に加工してより薄い薄膜試料を作成し、再び透過電子像を観察する場合には、記憶された試料位置に基づいて試料を移動させ、所望の観察位置における薄膜試料の透過電子像による観察を行うようにしたFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法。The processing position of the sample processed by the FIB is found by a scanning electron microscope image, and the processing position of the sample is observed at a high magnification by a transmitted electron image obtained based on electrons transmitted through the sample, and the sample is moved. Then, the coordinates of the desired observation position in the transmission electron image are detected and stored, and the processed portion of the sample is further processed by the FIB to form a thinner thin film sample, and the transmission electron image is observed again. Is a method for observing a processed sample by FIB using a FIB in which a sample is moved based on a stored sample position and a thin film sample is observed at a desired observation position by a transmission electron image.
JP2002250655A 2002-08-29 2002-08-29 Observation method of a sample partially processed into a thin film by a focused ion beam device using an electron microscope Expired - Fee Related JP4111778B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002250655A JP4111778B2 (en) 2002-08-29 2002-08-29 Observation method of a sample partially processed into a thin film by a focused ion beam device using an electron microscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002250655A JP4111778B2 (en) 2002-08-29 2002-08-29 Observation method of a sample partially processed into a thin film by a focused ion beam device using an electron microscope

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004095193A true JP2004095193A (en) 2004-03-25
JP4111778B2 JP4111778B2 (en) 2008-07-02

Family

ID=32057429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002250655A Expired - Fee Related JP4111778B2 (en) 2002-08-29 2002-08-29 Observation method of a sample partially processed into a thin film by a focused ion beam device using an electron microscope

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4111778B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100916528B1 (en) 2007-09-28 2009-09-11 한국기초과학지원연구원 Image diffraction experimental device using raser beam.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100916528B1 (en) 2007-09-28 2009-09-11 한국기초과학지원연구원 Image diffraction experimental device using raser beam.

Also Published As

Publication number Publication date
JP4111778B2 (en) 2008-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4564728B2 (en) Circuit pattern inspection device
EP1437758A2 (en) Electron microscope and observation method of biological specimen
JP2003331773A (en) Electron microscope
JP2002025491A (en) Electron microscope
US8772714B2 (en) Transmission electron microscope and method of observing TEM images
JP2005114578A (en) Sample preparation method device and sample observation device
US10964510B2 (en) Scanning electron microscope and image processing method
US11676796B2 (en) Charged particle beam device
JP2006047206A (en) Compound type microscope
US6800853B2 (en) Electron microscope and method of photographing TEM images
JP3836735B2 (en) Circuit pattern inspection device
JP2020080309A (en) Charged particle microscope for examining specimens, and method of determining aberration thereof
JP4668807B2 (en) Charged particle beam apparatus and charged particle beam image generation method
JP4111778B2 (en) Observation method of a sample partially processed into a thin film by a focused ion beam device using an electron microscope
US11133151B2 (en) Transmission electron microscope and method of controlling same
JP4050948B2 (en) electronic microscope
JP2009027190A (en) Inspection method of circuit pattern
JP4129088B2 (en) Scanning transmission electron microscope
JPH09274883A (en) Fib/sem compounded apparatus
JP2010244740A (en) Review device and review method
JP2009016356A (en) Inspection method and device using charged particle beam
JP4223734B2 (en) electronic microscope
JP5502794B2 (en) electronic microscope
JP2003207469A (en) Electron probe microanalyzer
JP2004095192A (en) Electron microscope

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050308

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060913

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061003

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061204

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20061204

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070327

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070724

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080215

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080408

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4111778

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110418

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110418

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120418

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130418

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130418

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140418

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees