JP2008130390A - Charged beam device and its cleaning method - Google Patents

Charged beam device and its cleaning method Download PDF

Info

Publication number
JP2008130390A
JP2008130390A JP2006314681A JP2006314681A JP2008130390A JP 2008130390 A JP2008130390 A JP 2008130390A JP 2006314681 A JP2006314681 A JP 2006314681A JP 2006314681 A JP2006314681 A JP 2006314681A JP 2008130390 A JP2008130390 A JP 2008130390A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charged beam
sample
cleaning
charged
gas
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
JP2006314681A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5183912B2 (en
Inventor
Koji Ishiguro
浩二 石黒
Kaoru Umemura
馨 梅村
Noriyuki Kaneoka
則幸 兼岡
Hiroyasu Shichi
広康 志知
Satoshi Tomimatsu
聡 富松
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.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
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 Hitachi High Technologies Corp, Hitachi High Tech Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2006314681A priority Critical patent/JP5183912B2/en
Publication of JP2008130390A publication Critical patent/JP2008130390A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5183912B2 publication Critical patent/JP5183912B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charged beam device, and its cleaning method, capable of efficiently removing stains by reactive gas. <P>SOLUTION: On a sample holder 3 with a sample 4 loaded and appropriately movable, a gas supply part insertion hole 17 for inserting a gas gun 11 supplying reactive gas 18 to a charged beam irradiated part on the sample 4, and a cleaning room 8 having a charged beam guide port 16 for guiding in charged beams 6 are provided to remove extraneous matters 14 affixed to a gas nozzle 12. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は荷電ビームを照射して試料の観察・分析、又は加工等を行う荷電ビーム装置、及びそのクリーニング方法に関する。   The present invention relates to a charged beam apparatus that performs observation / analysis or processing of a sample by irradiating a charged beam, and a cleaning method thereof.

荷電ビーム(イオンビーム、電子ビーム)を照射して試料の観察・分析、又は加工等を行う荷電ビーム装置において、試料表面に反応性ガスを供給しながら荷電ビームを照射すると、試料へのデポジション(ビーム誘起堆積)やエッチングを局所的に高速化することができる。前者の方法は、ガスアシストデポジション(Gas Assisted Deposition:以下、GADと略す)と呼ばれており、半導体集積回路(LSI)等における半導体の配線接続や、集束イオンビーム(Focused Ion Beam:以下、FIBと略す)による試料断面の加工、透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:以下、TEMと略す)の試料作製時に試料へのダメージを低減させる表面保護膜の形成、又は不良箇所へのマーキング形成等に利用されている。一方、後者の方法は、ガスアシストエッチング(Gas Assisted Etching:以下、GAEと略す)と呼ばれており、LSI等の半導体の配線の高速除去のほか、良好な走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:以下、SEMと略す)画像を得るためにFIBによる加工面の段差を顕著化する際等に利用されている。   In a charged beam apparatus that irradiates a charged beam (ion beam, electron beam) and observes / analyzes or processes a sample, when the charged beam is irradiated while supplying a reactive gas to the sample surface, the sample is deposited. (Beam-induced deposition) and etching can be locally accelerated. The former method is called gas assisted deposition (hereinafter abbreviated as GAD), and semiconductor wiring connection in a semiconductor integrated circuit (LSI) or the like, or focused ion beam (hereinafter referred to as “focused ion beam”). Processing of sample cross-section by FIB), formation of surface protection film to reduce damage to the sample when preparing a transmission electron microscope (hereinafter abbreviated as TEM), or marking of defective parts, etc. Has been used. On the other hand, the latter method is called Gas Assisted Etching (hereinafter abbreviated as GAE). In addition to high-speed removal of semiconductor wiring such as LSI, a good scanning electron microscope (hereinafter referred to as “Scanning Electron Microscope”) , Abbreviated as SEM), which is used to make the step of the processed surface remarkable by FIB in order to obtain an image.

ところで、上記のGADやGAE等のガス処理を行うと、利用した反応性ガスが荷電ビーム装置内で反応し、ガス成分を主成分とした汚れが鏡体内の機器や試料等に膜状に付着する場合がある。この汚れの膜は、ガス処理を繰り返すと厚みを増し、衝撃等によって剥離して異物となる恐れがある。また、この膜が絶縁物の場合には、帯電してビームドリフトの発生原因となり、デポ膜形成時等に不具合を発生させる場合がある。そのため、これらの不具合を避けるために汚れの膜を定期的に除去する必要がある。   By the way, when the above gas processing such as GAD and GAE is performed, the reactive gas used reacts in the charged beam device, and dirt mainly composed of gas components adheres to the device or sample in the lens in the form of a film. There is a case. The dirt film increases in thickness when the gas treatment is repeated, and may be peeled off by impact or the like to become a foreign substance. In addition, when this film is an insulator, it is charged and causes beam drift, which may cause problems when forming a deposition film. Therefore, it is necessary to periodically remove the dirt film in order to avoid these problems.

この反応性ガスによる汚れをクリーニングする方法には、荷電ビーム装置の試料室内を反応性ガス雰囲気としながらクリーニング対象物に荷電ビームを照射してエッチングにより汚れを除去するものがある(特許文献1等参照)。   As a method for cleaning dirt caused by the reactive gas, there is a method of removing dirt by etching by irradiating a charged object with a charged beam while keeping the sample chamber of the charged beam apparatus in a reactive gas atmosphere (Patent Document 1, etc.). reference).

特開昭63−313458号公報JP 63-313458 A

しかし、上記の方法では、反応性ガスは試料室全体に供給されるため、クリーニング対象物に吸着するガス分子量が少なくなってしまい、効率良くクリーニング処理することが困難だった。そのためクリーニングの完了までに時間がかかってしまい、装置のスループットが低下する場合があった。   However, in the above method, since the reactive gas is supplied to the entire sample chamber, the amount of gas molecules adsorbed on the object to be cleaned is reduced, and it is difficult to perform the cleaning process efficiently. Therefore, it takes time to complete the cleaning, and the throughput of the apparatus may be reduced.

本発明の目的は反応性ガスによる汚れを効率良く除去することができる荷電ビーム装置、及びそのクリーニング方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a charged beam apparatus capable of efficiently removing dirt caused by a reactive gas, and a cleaning method therefor.

本発明は、上記目的を達成するために、荷電ビームを生成する荷電ビーム発生源と、この荷電ビーム発生源からの荷電ビームを集束し試料に照射する荷電ビーム光学系と、試料上の荷電ビーム照射部分に反応性ガスを供給するガス供給部と、このガス供給部を挿入するためのガス供給部挿入口、及び荷電ビームを導入するための荷電ビーム導入口を有し、試料室内に設けられたクリーニング室とを備えるものとする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a charged beam generation source for generating a charged beam, a charged beam optical system for focusing the charged beam from the charged beam generation source and irradiating the sample, and a charged beam on the sample. A gas supply unit that supplies a reactive gas to the irradiated portion, a gas supply unit insertion port for inserting the gas supply unit, and a charged beam introduction port for introducing a charged beam are provided in the sample chamber. And a cleaning chamber.

本発明によれば、クリーニング対象物に吸着する反応性ガスの分子を増加することができるので、反応性ガスによる汚れを効率良く除去することができる。   According to the present invention, it is possible to increase the number of reactive gas molecules adsorbed on the object to be cleaned, so that contamination due to the reactive gas can be efficiently removed.

以下、本発明の荷電ビーム装置の実施の形態を図面を用いて説明する。   Embodiments of a charged beam apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明の第1の実施の形態である荷電ビーム装置の全体構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a charged beam apparatus according to a first embodiment of the present invention.

図に示す荷電ビーム装置は、室内が真空排気される試料室1と、試料室1内に設けられた可動式のステージ2と、ステージ2の上部に取り付けられ、載置された試料4を固定手段(例えば、ピン)で固定する試料ホルダー3と、荷電ビーム(電子ビーム、イオンビーム)6を試料4に向かって照射する荷電ビーム鏡体10と、試料4上の荷電ビーム照射部分に反応性ガスを供給するガス銃(ガス供給部)11と、ガス銃11に付着した反応性ガスによる汚れを除去するためのクリーニング室8と、ガス銃11(クリーニング対象物)に対するクリーニング処理の終点を検出するための照射エネルギー分散型X線分析装置(以下、EDXと略す)35(後述の図9参照)と、試料4からの2次電子を検出する2次電子検出器(電子検出手段)13を備えている。   The charged beam apparatus shown in the figure has a sample chamber 1 in which the chamber is evacuated, a movable stage 2 provided in the sample chamber 1, and a sample 4 mounted on the stage 2 and fixed thereon. The sample holder 3 fixed by means (for example, a pin), a charged beam mirror 10 for irradiating a charged beam (electron beam, ion beam) 6 toward the sample 4, and a charged beam irradiation portion on the sample 4 are reactive. A gas gun (gas supply unit) 11 for supplying gas, a cleaning chamber 8 for removing dirt due to reactive gas adhering to the gas gun 11, and an end point of the cleaning process for the gas gun 11 (object to be cleaned) are detected. An irradiation energy dispersive X-ray analyzer (hereinafter abbreviated as EDX) 35 (see FIG. 9 described later) and a secondary electron detector (electron detection means) 1 for detecting secondary electrons from the sample 4 It is equipped with a.

試料室1は、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ、バルブ等で構成される排気系(図示せず)と接続されており、反応性ガスを流さない状態で、例えば10−5Pa程度の高真空度に保持されている。また、特に図示していないが、試料室1には、試料を大気中で搬送する大気搬送ユニット(図示せず)との間に介在するかたちでロードロック室が隣接している。試料4搬入の際には、例えば、大気搬送ユニット内の大気搬送ロボット(図示せず)によって試料4がFOUP(Front Opening Unified Pod)等からロードロック室内に待機したステージ2上に搬送され、ロードロック室の大気を排出した後、ステージ2が試料室1内に移動する。なお、試料4を搬出する場合は上記と逆の手順で行えば良い。 The sample chamber 1 is connected to an exhaust system (not shown) composed of a turbo molecular pump, a dry pump, a valve, and the like, and has a high degree of vacuum of, for example, about 10 −5 Pa without flowing reactive gas. Is held in. Although not particularly illustrated, the sample chamber 1 is adjacent to a load lock chamber so as to be interposed between an air transport unit (not shown) for transporting the sample in the air. When the sample 4 is carried in, for example, the sample 4 is transferred from the FOUP (Front Opening Unified Pod) or the like onto the stage 2 waiting in the load lock chamber by an atmospheric transfer robot (not shown) in the atmospheric transfer unit and loaded. After the atmosphere in the lock chamber is exhausted, the stage 2 moves into the sample chamber 1. In addition, what is necessary is just to carry out in the reverse procedure to the above when carrying out the sample 4.

ステージ2は、X,Y,Zの3方向の移動に加え、回転(R)及び傾斜(T)する5軸ステージであり、試料4を載せた試料ホルダー3を作業に応じて適宜移動させる。なお、説明のため、試料4は、例えば、直径300mmのシリコンウェーハとする。   The stage 2 is a five-axis stage that rotates (R) and tilts (T) in addition to movement in three directions of X, Y, and Z, and appropriately moves the sample holder 3 on which the sample 4 is placed according to work. For the sake of explanation, the sample 4 is, for example, a silicon wafer having a diameter of 300 mm.

図2は本発明の第1の実施の形態である荷電ビーム装置における試料ホルダー3の上面図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する(後の図も同様とする)。   FIG. 2 is a top view of the sample holder 3 in the charged beam apparatus according to the first embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the previous figure, and description is abbreviate | omitted (the following figure is also the same).

図示したように、試料ホルダー3の上面には、試料4の他に、荷電ビーム6のフォーカスや非点収差を補正するためのパターンが付された荷電ビーム調整治具7と、ガス銃11に付着した汚れを除去するためのクリーニング室8と、試料4から摘出したマイクロサンプルを保持するカートリッジ機構部75(後述する図24参照)が設けられている。   As shown in the drawing, on the upper surface of the sample holder 3, in addition to the sample 4, a charged beam adjusting jig 7 provided with a pattern for correcting focus and astigmatism of the charged beam 6, and a gas gun 11 A cleaning chamber 8 for removing attached dirt and a cartridge mechanism portion 75 (see FIG. 24 described later) for holding a microsample extracted from the sample 4 are provided.

図3はクリーニング室8の断面図である。図3(a)は図2中のIIIa-IIIa断面における断面図であり、図3(b)は他の例における断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the cleaning chamber 8. 3A is a cross-sectional view taken along the line IIIa-IIIa in FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view of another example.

図3(a)において、クリーニング室8は、荷電ビーム6を室内に導入するための開口部である荷電ビーム導入口16と、ガス銃11のガスノズル12(後述)を挿入するための開口部であるガス供給部挿入口17を有している。これら開口部16,17以外の部分は密閉されており、室内の圧力ができるだけ保持されるように構成されている。   In FIG. 3A, the cleaning chamber 8 has a charged beam introduction port 16 which is an opening for introducing the charged beam 6 into the chamber, and an opening for inserting a gas nozzle 12 (described later) of the gas gun 11. A certain gas supply section insertion port 17 is provided. Portions other than these openings 16 and 17 are hermetically sealed so that the pressure in the room is maintained as much as possible.

ガス銃11は、先端に設けられた噴出孔101(後述する図5参照)から反応性ガスが噴出されるガスノズル12を有しており、ガスノズル12はガス供給部挿入口17を介してクリーニング室8内に挿入されている。ガスノズル12には反応性ガスによる汚れの膜(付着膜)14が付着している。付着膜14は、GADやGAE等のガス処理を行った場合に利用した反応性ガスが荷電ビーム装置内で反応することによって形成され、反応ガスの成分を主成分とした汚れの膜である。   The gas gun 11 has a gas nozzle 12 through which reactive gas is ejected from an ejection hole 101 (see FIG. 5 to be described later) provided at the tip, and the gas nozzle 12 is connected to a cleaning chamber through a gas supply unit insertion port 17. 8 is inserted. A dirt film (adhesion film) 14 due to a reactive gas is attached to the gas nozzle 12. The adhesion film 14 is formed by reacting the reactive gas used in the gas treatment such as GAD or GAE in the charged beam apparatus, and is a dirt film mainly composed of components of the reactive gas.

各開口部16,17の径は極力小さく構成することが好ましい。これは、ガスノズル12の噴出孔101から噴出される反応性ガスの圧力と、ガス供給部挿入口17のクリーニング室8側における圧力の差を小さくすることにより、クリーニング室8内における反応性ガスの圧力値を大きくするためである。これにより、クリーニング対象物(ガス銃11)に付着する反応性ガス分子の数が増大するので、クリーニング速度を向上させることができる。この点を鑑みて、本実施の形態では、例えば、クリーニング室8を1辺が10mm程度の略立方体形状とし、各開口部16,17の直径を2mm程度としている。   The diameters of the openings 16 and 17 are preferably made as small as possible. This is because the difference between the pressure of the reactive gas ejected from the ejection hole 101 of the gas nozzle 12 and the pressure on the cleaning chamber 8 side of the gas supply portion insertion port 17 is reduced, thereby reducing the reactive gas in the cleaning chamber 8. This is to increase the pressure value. As a result, the number of reactive gas molecules adhering to the cleaning object (the gas gun 11) increases, so that the cleaning speed can be improved. In view of this point, in the present embodiment, for example, the cleaning chamber 8 has a substantially cubic shape with one side of about 10 mm, and the diameters of the openings 16 and 17 are about 2 mm.

また、クリーニング室8には、図3(b)に示すように、2次電子検出器13側の内部壁面(上面)に設けられた電極20と、その他の内部壁面(側面)に設けられた電極24を設けると好ましい。   In the cleaning chamber 8, as shown in FIG. 3B, the electrode 20 provided on the inner wall surface (upper surface) on the secondary electron detector 13 side and the other inner wall surface (side surface) are provided. It is preferable to provide the electrode 24.

図示した各電極20,24は、絶縁物22(例えば、フッ素樹脂等)を介して壁面内に取り付けられており、電位的に浮いている。各電極20,24はそれぞれ電源21と接続されており、この各電源21によって、図に示すように、2次電子検出器13側の電極20には正電位が与えられ、側面の電極24には負電位が与えられている。これにより、クリーニング室8から検出器13側へより多くの2次電子23が引き出されるので、SN比の高い2次電子像を得ることができる。なお、側面に設けられた電極24に与える電位はアース電位でも良い。また、例えば、荷電ビーム6の加速電圧を1kVとすると、発生する2次電子23のエネルギーは平均2eV程度と比較的低くなるので、各電極20,24には数十V程度の負又は正の電位を与えれば良い。   Each of the illustrated electrodes 20 and 24 is attached to the wall surface via an insulator 22 (for example, a fluororesin or the like), and is floating in potential. Each electrode 20, 24 is connected to a power source 21, and as shown in the figure, a positive potential is applied to the electrode 20 on the secondary electron detector 13 side, and the electrode 24 on the side surface is supplied with the power source 21. Is given a negative potential. As a result, more secondary electrons 23 are drawn from the cleaning chamber 8 to the detector 13 side, so that a secondary electron image having a high SN ratio can be obtained. The potential applied to the electrode 24 provided on the side surface may be a ground potential. Further, for example, if the acceleration voltage of the charged beam 6 is 1 kV, the energy of the generated secondary electrons 23 is relatively low, about 2 eV on average, so that each electrode 20, 24 has a negative or positive value of about several tens of volts. What is necessary is just to give an electric potential.

電極20は、2次電子23が2次電子検出器13に導入されやすいように、メッシュ形状に形成することが好ましい。なお、この場合、メッシュ形状にする部分と上面全体の面積比、及びメッシュ間隔を大きくし過ぎると反応性ガスがクリーニング室8から漏洩し易くなるので、これらの大きさには充分配慮する。   The electrode 20 is preferably formed in a mesh shape so that the secondary electrons 23 are easily introduced into the secondary electron detector 13. In this case, if the area ratio between the portion to be meshed and the entire top surface and the mesh interval are too large, the reactive gas is likely to leak from the cleaning chamber 8, so that these sizes are sufficiently considered.

次に、荷電ビーム鏡体10の構成について、荷電ビーム発生源が電子源である場合を例に挙げて説明する。   Next, the configuration of the charged beam mirror 10 will be described with an example in which the charged beam generation source is an electron source.

図4は電子源を有する場合の荷電ビーム鏡体10の内部構造を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the internal structure of the charged beam mirror body 10 having an electron source.

図に示す荷電ビーム装置は、その鏡体(カラム)10(対物レンズ156(後述)部分のみ図示)内に設けられた各機器の制御を行う制御部150と、制御部150が処理した結果等を表示する表示部(モニタ)180と、電子ビームを生成する電子源(荷電ビーム発生源)151と、電子源151から所定のエミッション電流の電子ビーム(荷電ビーム)6を引き出す引き出し電極152と、引き出した電子ビーム6を集束する第1集束コイル153と、第1集束コイル153で集束された電子ビーム6の必要な部分だけを取り出す絞り154と、絞り154によって絞られた電子ビーム6を集束する第2集束コイル155と、第2集束コイル155で集束された電子ビーム6を集束し微小スポットとして試料4に照射する電子レンズを形成する対物レンズ156と、電子ビーム6を試料4上で走査する偏向コイル157を主に備えている。   The charged beam apparatus shown in the figure includes a control unit 150 that controls each device provided in the mirror body (column) 10 (only an objective lens 156 (described later) is shown), a result of processing by the control unit 150, and the like. A display unit (monitor) 180 for displaying the electron beam, an electron source (charged beam generation source) 151 for generating an electron beam, an extraction electrode 152 for extracting an electron beam (charged beam) 6 having a predetermined emission current from the electron source 151, A first focusing coil 153 that focuses the extracted electron beam 6, a diaphragm 154 that extracts only a necessary portion of the electron beam 6 focused by the first focusing coil 153, and the electron beam 6 focused by the diaphragm 154 are focused. A second focusing coil 155 and an electron lens that focuses the electron beam 6 focused by the second focusing coil 155 and irradiates the sample 4 as a minute spot are formed. An objective lens 156 to the deflection coil 157 for scanning the electron beam 6 on the sample 4 mainly comprises.

上記のうち、引き出し電極152、第1集束コイル153、絞り154、第2集束コイル155、対物レンズ156、及び偏向コイル157等は、電子源151から電子ビーム6を集束・偏向して試料4上に適宜照射する電子ビーム光学系(荷電ビーム光学系)165を構成している。   Among the above, the extraction electrode 152, the first focusing coil 153, the stop 154, the second focusing coil 155, the objective lens 156, the deflection coil 157, and the like focus and deflect the electron beam 6 from the electron source 151 on the sample 4. An electron beam optical system (charged beam optical system) 165 for appropriately irradiating the light beam is configured.

対物レンズ156は、対物レンズコイル電圧制御電源175に印加される電圧によって磁場を発生する対物レンズコイル158と、対物レンズコイル158を内包するように設けられ試料4側の電極(下極)159を構成する対物レンズ磁路160と、下極159の上方に位置するように対物レンズ磁路160に絶縁部161を介して取り付けられたブースター電極(上極)162を備え、試料4に対面するように鏡体10の下端に設けられている。   The objective lens 156 includes an objective lens coil 158 that generates a magnetic field by a voltage applied to the objective lens coil voltage control power source 175, and an electrode (lower pole) 159 on the sample 4 side that includes the objective lens coil 158. The objective lens magnetic path 160 to be configured and the booster electrode (upper pole) 162 attached to the objective lens magnetic path 160 via the insulating portion 161 so as to be positioned above the lower pole 159 are provided so as to face the sample 4. Are provided at the lower end of the mirror body 10.

制御部1は、図示は省略するが、各種処理作業を行う処理部(マイクロプロセッサ等)、処理用プログラムや処理結果等を記憶する記憶部(HDD,ROM,RAM等)、及び処理部への命令を入力する入力部(キーボード等)等を備えている。   Although not shown, the control unit 1 includes a processing unit (microprocessor and the like) that performs various processing operations, a storage unit (HDD, ROM, RAM, and the like) that stores processing programs and processing results, and a processing unit. An input unit (such as a keyboard) for inputting commands is provided.

また、制御部1は、電子源151及び引き出し電極152に接続された高電圧制御電源170、第1集束コイル153に接続された第1集束コイル制御電源171、第2集束コイル155に接続された第2集束コイル制御電源172、偏向コイル157に接続された偏向コイル制御電源173、ブースター電極162に接続されたブースター電極電圧制御電源174、対物レンズコイル158に接続された対物レンズコイル電圧制御電源175、2次電子検出器13に接続された2次電子検出器制御電源176(図1参照)、及びガス銃11に接続されたガス銃コントローラ177(図1参照)等と接続されており、これら各電源及びコントローラ等を処理部等を利用して適宜制御している。   The control unit 1 is also connected to a high voltage control power source 170 connected to the electron source 151 and the extraction electrode 152, a first focusing coil control power source 171 connected to the first focusing coil 153, and a second focusing coil 155. Second focusing coil control power source 172, deflection coil control power source 173 connected to deflection coil 157, booster electrode voltage control power source 174 connected to booster electrode 162, objective lens coil voltage control power source 175 connected to objective lens coil 158 A secondary electron detector control power source 176 (see FIG. 1) connected to the secondary electron detector 13 and a gas gun controller 177 (see FIG. 1) connected to the gas gun 11 are connected. Each power source, controller, and the like are appropriately controlled using a processing unit or the like.

図5は図1におけるガス銃11付近を拡大して示す断面図である。   FIG. 5 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the gas gun 11 in FIG.

この図において、ガス銃11は、反応性ガスを噴出する噴出孔101が先端に設けられたガスノズル12と、ガスノズル12と連結された本体102と、大気圧となる荷電ビーム装置外において本体102を外周から覆う本体カバー103と、真空に保持された試料室1内部において本体102を外周から覆う真空ベロー104と、試料室1の隔壁125に設けられた孔105に取り付けられ、ガス銃11を保持するフランジ106と、ガスボンベ(ガス源)107と接続されガスノズル12に反応性ガスを供給するガス管108を備えている。ガス銃11を構成する各部材は、鏡体10内の磁場分布を極力乱さないようにする点に配慮して、非磁性材料(例えば、SUS材やアルミ材)で製作することが好ましい。   In this figure, a gas gun 11 includes a gas nozzle 12 provided at its tip with an ejection hole 101 for ejecting reactive gas, a main body 102 connected to the gas nozzle 12, and a main body 102 outside a charged beam apparatus that is at atmospheric pressure. The body cover 103 that covers from the outer periphery, the vacuum bellows 104 that covers the body 102 from the outer periphery inside the sample chamber 1 held in vacuum, and the hole 105 provided in the partition wall 125 of the sample chamber 1 hold the gas gun 11. And a gas pipe 108 connected to a gas cylinder (gas source) 107 for supplying a reactive gas to the gas nozzle 12. Each member constituting the gas gun 11 is preferably made of a non-magnetic material (for example, SUS material or aluminum material) in consideration of preventing the magnetic field distribution in the mirror body 10 from being disturbed as much as possible.

本体102は、ガスノズル12側と反対側の端部においてジョイント部材109を介してエアシリンダ(駆動装置)46と接続されており、外周面に沿って複数配置されたローラベアリング111を介して本体カバー103内に収納されている。   The main body 102 is connected to an air cylinder (drive device) 46 via a joint member 109 at an end opposite to the gas nozzle 12 side, and a main body cover is provided via a plurality of roller bearings 111 arranged along the outer peripheral surface. 103.

エアシリンダ46は、空気供給源(図示せず)と接続されており、ガス銃コントローラ177(図1参照)の指令によって噴出孔101を試料4に対して軸方向に沿って進退させる。この進退機能を利用することにより、GAD及びGAEを行う際には噴出孔101を試料4上の荷電ビーム照射部分に接近させる(例えば、照射部分から上空、約200μmの位置)ことができ、その他の時には試料4から待避させることができる。ガス銃11には、ガスノズル12を一定距離以上試料4に近づかせないようにするためのストッパー(図示せず)が設けられており、誤操作等によって試料又はノズル先端が損傷することを防止している。ローラベアリング111は本体102が進退する際の軸ブレの発生を抑制する。なお、ガスノズル12の進退の微調整は微調整機構(図示せず)によって行なう。   The air cylinder 46 is connected to an air supply source (not shown), and advances and retracts the ejection hole 101 along the axial direction with respect to the sample 4 according to a command from a gas gun controller 177 (see FIG. 1). By using this advance / retreat function, when performing GAD and GAE, the ejection hole 101 can be brought close to the charged beam irradiation part on the sample 4 (for example, the position above the irradiation part, approximately 200 μm), and others In this case, the sample 4 can be saved. The gas gun 11 is provided with a stopper (not shown) for preventing the gas nozzle 12 from approaching the sample 4 for a certain distance or more to prevent the sample or the nozzle tip from being damaged by an erroneous operation or the like. Yes. The roller bearing 111 suppresses the occurrence of shaft shake when the main body 102 moves back and forth. The fine adjustment of the advance / retreat of the gas nozzle 12 is performed by a fine adjustment mechanism (not shown).

ガス銃11の姿勢(仰角及び俯角、首振り角度)を変更する際には、フランジ106に設けられカバー本体103の姿勢を保持している調整ネジ120を利用する。調整ネジ120は、フランジ106を介してカバー本体103の上下方向及び水平方向から2本ずつ取り付けられており、これら4本のネジをネジ孔に対して適宜進退させるによってガス銃11を所望の姿勢に保持する。また、本体102はモーター等の回転駆動装置121とギア等の動力伝達装置122を介して連結されており、ガスノズル12をその軸心周りに回転させる場合には、ガス銃コントローラ177を介して回転駆動装置121を駆動させることにより回転させることができる。なお、試料室1内におけるガス銃11の移動及び回転は、上記の構成に限らず、制御部150で制御されるロボットアームを設け、その自由端側にガス銃11を取り付けて適宜移動・回動させる等しても勿論良い。   When changing the posture of the gas gun 11 (elevation angle, depression angle, and swing angle), an adjustment screw 120 provided on the flange 106 and holding the posture of the cover main body 103 is used. Two adjustment screws 120 are attached from the vertical direction and horizontal direction of the cover main body 103 via the flange 106, and the gas gun 11 is moved in a desired posture by appropriately advancing and retracting these four screws with respect to the screw holes. Hold on. The main body 102 is connected to a rotary drive device 121 such as a motor via a power transmission device 122 such as a gear. When the gas nozzle 12 is rotated around its axis, the main body 102 is rotated via a gas gun controller 177. It can be rotated by driving the driving device 121. The movement and rotation of the gas gun 11 in the sample chamber 1 are not limited to the above-described configuration, and a robot arm controlled by the control unit 150 is provided, and the gas gun 11 is attached to the free end side of the gas gun 11 to move and rotate as appropriate. Of course, it may be moved.

真空ベロー104は、本体102の進退に応じて伸縮できるように蛇腹状に形成されており、その内部(本体102側)は大気圧に保持されている。また、フランジ106と隔壁125の間には孔105を取り囲むようにOリング123が設けられており、試料室1の内部を大気と切り離している。   The vacuum bellows 104 is formed in an accordion shape so that it can expand and contract as the main body 102 advances and retreats, and the inside (the main body 102 side) is maintained at atmospheric pressure. Further, an O-ring 123 is provided between the flange 106 and the partition wall 125 so as to surround the hole 105, and the inside of the sample chamber 1 is separated from the atmosphere.

ガス管108は、上流側においては複数のガスボンベ107と調整弁124を介して接続され、下流側においては真空ベロー104を外周から取り囲むようにコイル状に配された後にガスノズル12と結合されている。このようにガス管108をコイル状に配することにより、本体102が進退してもそれに追随して伸縮することができる。   The gas pipe 108 is connected to a plurality of gas cylinders 107 and a regulating valve 124 on the upstream side, and is connected to the gas nozzle 12 after being arranged in a coil shape so as to surround the vacuum bellows 104 from the outer periphery on the downstream side. . As described above, by arranging the gas pipe 108 in a coil shape, even if the main body 102 moves back and forth, it can be expanded and contracted.

各ガスボンベ107には、GAD用のデポジションガス、及びGAE用のエッチングガスが適宜貯留されており、調整弁124を開閉することで使用する反応ガスを作業内容に応じて切り換えることができる。デポジションガスの例としては、タングステンカルボニル(W(CO)6)、酸化シリコン膜を生成するテトラエチルオキシシラン(Si(OC2H5)4,別称:テオス)、モリブデンカルボニル(M(CO)6)、及びカーボン系のガス等が挙げられ、エッチングガスの例としては、2フッ化キセノン(XeF2)や、フッ素系ガス(CF4等)、塩素系ガス等が挙げられる。 Each gas cylinder 107 appropriately stores GAD deposition gas and GAE etching gas, and the reaction gas to be used can be switched according to the work contents by opening and closing the adjustment valve 124. Examples of deposition gases include tungsten carbonyl (W (CO) 6 ), tetraethyloxysilane that produces a silicon oxide film (Si (OC 2 H 5 ) 4 , also known as theos), molybdenum carbonyl (M (CO) 6 ), Carbon-based gas, and the like. Examples of the etching gas include xenon difluoride (XeF 2 ), fluorine-based gas (CF 4, etc.), chlorine-based gas, and the like.

EDX(クリーニング終点検出手段)35は、比較的高電圧(例えば30kV)に加速された荷電ビーム6の照射点から放出される特性X線を検出し、照射点における元素分析を行う。元素分析の結果は、例えば、後述する図10に示すようなグラフで表示部180に表示される(詳細は後述)。このような元素分析の結果、反応性ガスによる汚れの膜が残存していないことが検出されればクリーニング終了とする。なお、クリーニング処理の終点の検出精度を向上させるには、クリーニング対象物上の複数箇所に荷電ビーム6を照射して、複数箇所の元素分析を行うことが好ましい。また、装置の構成を簡略化する観点から、特性X線を放出させる際に利用する荷電ビーム6は、荷電ビーム鏡体10内の荷電ビーム発生源から放出するのが好ましい。   The EDX (cleaning end point detection means) 35 detects characteristic X-rays emitted from the irradiation point of the charged beam 6 accelerated to a relatively high voltage (for example, 30 kV), and performs elemental analysis at the irradiation point. The result of elemental analysis is displayed on the display unit 180 in a graph as shown in FIG. 10 to be described later (details will be described later). As a result of such elemental analysis, if it is detected that no dirt film due to reactive gas remains, cleaning is completed. In order to improve the detection accuracy of the end point of the cleaning process, it is preferable to perform the elemental analysis at a plurality of locations by irradiating the charged beam 6 to a plurality of locations on the cleaning target. Further, from the viewpoint of simplifying the configuration of the apparatus, the charged beam 6 used for emitting characteristic X-rays is preferably emitted from a charged beam generation source in the charged beam mirror body 10.

2次電子検出器13は荷電ビーム6が照射された試料4から放出する2次電子を検出する。試料4から放出された2次電子は、2次電子検出器13内で正電位(10kV程度)に印加されたシンチレータ(図示せず)の電界に引き寄せられ、加速されてシンチレータを光らせる。発光した光はライトガイドで光電子倍増管(ともに図示せず)に入射し、電気信号に変換される。光電子倍増管の出力は更に増幅されて、表示部180のブラウン管の輝度を変化させる。そして、これを鏡体10内の偏向コイル(図示せず)の走査信号と同期させることで加工点における2次電子像を生成している。   The secondary electron detector 13 detects secondary electrons emitted from the sample 4 irradiated with the charged beam 6. Secondary electrons emitted from the sample 4 are attracted to an electric field of a scintillator (not shown) applied to a positive potential (about 10 kV) in the secondary electron detector 13 and accelerated to light the scintillator. The emitted light enters a photomultiplier tube (both not shown) by a light guide and is converted into an electric signal. The output of the photomultiplier tube is further amplified to change the luminance of the cathode ray tube of the display unit 180. Then, by synchronizing this with a scanning signal of a deflection coil (not shown) in the mirror body 10, a secondary electron image at the processing point is generated.

なお、2次電子検出器13以外の電子検出手段としては、反射電子検出器(図示せず)がある。反射電子検出器は、荷電ビーム6の照射により試料4の表面から放出される反射電子を検出するものであり、2次電子検出器13による2次電子像と同様、反射電子像を形成する際に利用される。反射電子像は試料観察面の凹凸等を検出することができる。   As an electron detection means other than the secondary electron detector 13, there is a reflected electron detector (not shown). The backscattered electron detector detects backscattered electrons emitted from the surface of the sample 4 by irradiation of the charged beam 6, and forms a backscattered electron image as well as a secondary electron image by the secondary electron detector 13. Used for The reflected electron image can detect irregularities on the sample observation surface.

また、特に図示しないが、試料室1内には、光学顕微鏡と、Zセンサーが設けられている。光学顕微鏡は、試料4上のアライメント用のマークを数点検出し、試料4のアライメントを行う。Zセンサーは、試料4上の加工点までの距離を計測し、試料4表面の高さが反り等によって変化しても、その変化量をキャンセルするようにステージ2を鉛直方向(Z軸方向)に移動させて、ワーキングディスタンスを一定に保持している。これによりウェーハ反り等に起因する荷電ビームのフォーカスズレの発生が防止される。   Although not particularly shown, the sample chamber 1 is provided with an optical microscope and a Z sensor. The optical microscope checks several alignment marks on the sample 4 and aligns the sample 4. The Z sensor measures the distance to the processing point on the sample 4 and moves the stage 2 in the vertical direction (Z-axis direction) so as to cancel the amount of change even if the height of the surface of the sample 4 changes due to warpage or the like. To keep the working distance constant. As a result, occurrence of focus deviation of the charged beam due to wafer warpage or the like is prevented.

図6は表示部180に表示される荷電ビーム装置のグラフィカルユーザーインターフェース(以下、GUIと略す)の一例を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing an example of a graphical user interface (hereinafter abbreviated as GUI) of the charged beam device displayed on the display unit 180.

図に示すGUI画面37は、クリーニング時期の通知メッセージ等が表示されるメッセージ表示部38と、試料の2次電子像等が表示される画像表示部39と、荷電ビーム6の電流値、ビーム種、及びビーム調整表示等のビームパラメータが表示されるパラメータ表示部40と、複数種類の既定の運転モードの中から実行する運転モードを選択をするための運転モード選択パネル(ナビションパネル)41と、運転モード選択パネル41で選択した運転モードに応じて荷電ビーム装置を操作するためのコマンドが表示されるコマンドパネル42を備えている。   The GUI screen 37 shown in the figure includes a message display unit 38 for displaying a notification message for the cleaning time, an image display unit 39 for displaying a secondary electron image of the sample, the current value of the charged beam 6, and the beam type. A parameter display unit 40 for displaying beam parameters such as beam adjustment display, and an operation mode selection panel (navigation panel) 41 for selecting an operation mode to be executed from a plurality of types of predetermined operation modes, A command panel 42 on which commands for operating the charged beam device are displayed according to the operation mode selected on the operation mode selection panel 41 is provided.

コマンドパネル42には、ガス銃11のクリーニングを開始するためのクリーニングボタン43が設けられている。メッセージ表示部38にメンテナンス要求が出た場合にクリーニングボタン43を選択すると、ガス銃11のクリーニング処理が自動的に開始される。コマンドパネル42には、この他に、高電圧印加、ビーム電流計測等の操作を行うための各種コマンドが表示されており、操作者は所望の操作を選択することができる。   The command panel 42 is provided with a cleaning button 43 for starting the cleaning of the gas gun 11. If the maintenance button 43 is selected when a maintenance request is issued on the message display unit 38, the cleaning process of the gas gun 11 is automatically started. In addition to this, the command panel 42 displays various commands for performing operations such as high voltage application and beam current measurement, and the operator can select a desired operation.

運転モード選択パネル41には、例えば、予め設定されたレシピに基づいて一般オペレータが加工処理を行うモード(ジョブモード)や、運転のための各設定値(ビームのフォーカスや、非点収差補正等の値)をマニュアルで変更するためのモード(システムモード)、装置のメンテナンスを行う際に利用するデータ(各機器の累積使用時間、及び使用可能時間等)が表示されるモード(メンテナンスモード)等を選択することができるボタンが設けられている。   The operation mode selection panel 41 includes, for example, a mode in which a general operator performs processing based on a preset recipe (job mode), and each set value for operation (beam focus, astigmatism correction, etc.) Mode (system mode) for manually changing the value of ()), mode (maintenance mode) for displaying data (cumulative usage time and usable time of each device, etc.) used when performing maintenance of the device, etc. There is a button that can be selected.

上記のように構成されるGUI画面37において、クリーニング時期の通知メッセージは制御部150によって以下のようにしてメッセージ表示部38に表示される。   In the GUI screen 37 configured as described above, the cleaning time notification message is displayed on the message display unit 38 by the control unit 150 as follows.

制御部150は、荷電ビーム発生源からの荷電ビームの照射条件(例えば、荷電ビーム加速電圧、電流量、電流密度等)及び、ガス銃11による反応性ガスの噴出条件(例えば、反応性ガスの照射量、反応性ガスの種類、ガスノズル12位置変化の累積量等)に基づいて、ガス銃11に付着する汚れ(付着膜14)の量を予測算出する。このように得られる予測算出値を予め設定しておいた“しきい値”と比較し、予測算出値がしきい値以上に達したときにクリーニング時期の通知メッセージを表示する信号を表示部180に出力する。この信号が入力された表示部180は、メッセージ表示部38に所定のメッセージ(例えば、図6に示す「ガスノズルのメンテナンスを実施下さい」)を表示して操作者にクリーニング時期を通知する。なお、本実施の形態では、クリーニング時期を通知する通知手段として表示部180を利用したが、荷電ビーム装置に別途警告灯を設け、これを必要な場合に点灯させる等しても良い。   The control unit 150 irradiates the charged beam from the charged beam generation source (for example, charged beam acceleration voltage, current amount, current density, etc.) and the ejection condition of the reactive gas from the gas gun 11 (for example, reactive gas The amount of dirt (attached film 14) adhering to the gas gun 11 is predicted and calculated based on the irradiation amount, the type of reactive gas, the accumulated amount of the gas nozzle 12 position change, and the like. The predicted calculation value obtained in this way is compared with a preset “threshold value”, and a signal for displaying a notification message of the cleaning timing when the predicted calculation value reaches or exceeds the threshold value is displayed on the display unit 180. Output to. The display unit 180 to which this signal is input displays a predetermined message (for example, “Please perform maintenance of the gas nozzle” shown in FIG. 6) on the message display unit 38 to notify the operator of the cleaning time. In this embodiment, the display unit 180 is used as a notification means for notifying the cleaning time. However, a separate warning lamp may be provided in the charged beam device, and this may be turned on when necessary.

クリーニング時期の通知メッセージがメッセージ表示部38に表示されたら、操作者は、クリーニングボタン43を選択し、ガス銃11のクリーニングを開始する。   When the notification message of the cleaning time is displayed on the message display unit 38, the operator selects the cleaning button 43 and starts cleaning the gas gun 11.

図7は本発明の第1の実施の形態である荷電ビーム装置において、ガス銃11をクリーニングする様子を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing how the gas gun 11 is cleaned in the charged beam apparatus according to the first embodiment of the present invention.

ここでは、まず、荷電ビーム6として電子ビームを利用する場合について説明する。   Here, a case where an electron beam is used as the charged beam 6 will be described first.

上記のように構成される荷電ビーム装置において、図示したように、電子源151(荷電ビーム発生源)からの電子ビーム(荷電ビーム)6を電子ビーム光学系165(荷電ビーム光学系)を介して集束し、この電子ビーム光学系165によって収束された荷電ビーム6を荷電ビーム導入孔16を介してクリーニング室8内に導入するとともに、ガス銃11のガスノズル12をガス供給部挿入口17を介してクリーニング室8内に挿入する。この状態で、噴出孔101から反応性ガスとしてエッチングガス(例えば、2フッ化キセノン等)18を噴出すると、エッチングガス18のノズル12表面におけるガス圧力はクリーニング室8が無い場合と比較して増大するので、反応性ガス18の分子がガスノズル12に付着(吸着)する量が増大する。このようにガスノズル12への付着量が増大されたエッチングガス18は、自らが付着膜14と反応して汚れを除去するとともに、荷電ビーム導入孔16を介して導入される荷電ビーム6により活性化(ラジカル化)されて付着膜14との反応が促進されるので、クリーニング室8が無い場合と比較して効率良く汚れを除去することができる。   In the charged beam apparatus configured as described above, as illustrated, an electron beam (charged beam) 6 from an electron source 151 (charged beam generation source) is passed through an electron beam optical system 165 (charged beam optical system). The charged beam 6 focused and focused by the electron beam optical system 165 is introduced into the cleaning chamber 8 through the charged beam introduction hole 16, and the gas nozzle 12 of the gas gun 11 is introduced through the gas supply portion insertion port 17. Insert into the cleaning chamber 8. In this state, when an etching gas (for example, xenon difluoride) 18 is ejected as a reactive gas from the ejection hole 101, the gas pressure of the etching gas 18 on the surface of the nozzle 12 is increased as compared with the case where there is no cleaning chamber 8. As a result, the amount of molecules of the reactive gas 18 attached (adsorbed) to the gas nozzle 12 increases. The etching gas 18 whose adhesion amount to the gas nozzle 12 is increased in this way reacts with the adhesion film 14 to remove dirt, and is activated by the charged beam 6 introduced through the charged beam introduction hole 16. Since the reaction with the adhesion film 14 is promoted by being radicalized, dirt can be efficiently removed as compared with the case without the cleaning chamber 8.

次に、荷電ビーム6としてイオンビームを利用する場合について説明する。なお、イオンビームを利用する場合には、荷電ビーム発生源として、ガリウム等の液体金属イオン源を利用すればイオンビームを発生することができる。この他のイオンビーム源としては、例えば、非汚染イオンビームを発生するシリコン、ゲルマニウム等のIV属液体金属イオン源、ヘリウム、アルゴン等のガスフェーズ電界電離イオン源、及び酸素、アルゴン等のガスプラズマイオン源などがある。   Next, a case where an ion beam is used as the charged beam 6 will be described. When an ion beam is used, an ion beam can be generated by using a liquid metal ion source such as gallium as a charged beam generation source. Other ion beam sources include, for example, group IV liquid metal ion sources such as silicon and germanium that generate non-contaminating ion beams, gas phase field ion sources such as helium and argon, and gas plasmas such as oxygen and argon. There are ion sources.

上記で説明した電子ビームに替えてイオンビームを利用すると、イオンビームを付着膜14に直接照射させることによりスパッタリングを利用したクリーニングを行うことができる。   When an ion beam is used instead of the electron beam described above, cleaning using sputtering can be performed by directly irradiating the deposition film 14 with the ion beam.

イオンビームを付着膜14に直接照射させるためには、まず、ガスノズル12を低分解能観察することにより2次電子像(例えば、SIM像)を得て付着膜14の概ねの場所を特定する。このようにして得た2次電子像を利用して高分解能観察を行い、付着膜14の具体的な位置、即ちイオンビームの照射箇所を特定する。このとき、上記図3(b)に示したように、クリーニング室8には2次電子が室外へ放出され易いように電位が与えられているので、容易に2次電子像を得ることができる。   In order to directly irradiate the deposition film 14 with the ion beam, first, a secondary electron image (for example, a SIM image) is obtained by observing the gas nozzle 12 at a low resolution, and an approximate location of the deposition film 14 is specified. High-resolution observation is performed using the secondary electron image thus obtained, and a specific position of the adhesion film 14, that is, an ion beam irradiation location is specified. At this time, as shown in FIG. 3B, a potential is applied to the cleaning chamber 8 so that the secondary electrons are easily emitted to the outside, so that a secondary electron image can be easily obtained. .

このように特定した照射箇所に対してイオンビーム6を直接照射しつつエッチングガス18をクリーニング室8内に噴出させると、エッチング作用が促進され、スパッタのみによって付着膜14を除去する場合と比較して高速なエッチングが可能となる。例えば、反応性ガス18として2フッ化キセノンを用いてシリコンや、酸化シリコン等の付着膜14を除去する場合には、条件にもよるが、ガリウムイオンビームのみによるスパッタ速度と比較して約2〜3倍ほどエッチング速度を増大させることが可能である。   When the etching gas 18 is jetted into the cleaning chamber 8 while directly irradiating the ion beam 6 to the irradiation site specified in this way, the etching action is promoted, compared with the case where the adhesion film 14 is removed only by sputtering. High-speed etching. For example, when xenon difluoride is used as the reactive gas 18 to remove the adhesion film 14 such as silicon or silicon oxide, although it depends on conditions, the sputtering rate is about 2 compared with the sputtering rate using only a gallium ion beam. It is possible to increase the etching rate by about 3 times.

また、スパッタのみによるクリーニング方法では、クリーニング対象が金属を含む場合、周囲にスパッタ物が飛散し、金属汚染を発生させる。しかし、本実施の形態ではクリーニング室8内でスパッタリングを行うので、金属汚染となるスパッタ物が周囲に飛散することを抑制することができ、荷電ビーム装置内の機器等を金属汚染から保護することができる。さらに、エッチングガスを使用する場合、金属(スパッタ物)はガスと反応してガス化合物となるので、気化した状態で排気することが可能である。これによって、金属汚染の元となる物質をクリーニング室8から除去することができので、何らかの作用で金属スパッタ物がクリーニング室8から出てくる恐れを低減することができる。   Further, in the cleaning method using only sputtering, when the object to be cleaned contains metal, sputtered material scatters around and causes metal contamination. However, since the sputtering is performed in the cleaning chamber 8 in the present embodiment, it is possible to suppress the spatter that becomes the metal contamination from being scattered to the surroundings, and to protect the devices in the charged beam apparatus from the metal contamination. Can do. Further, when an etching gas is used, the metal (sputtered material) reacts with the gas to become a gas compound, so that it can be exhausted in a vaporized state. As a result, a substance that is a source of metal contamination can be removed from the cleaning chamber 8, so that the risk of metal sputtered material coming out of the cleaning chamber 8 due to some action can be reduced.

ところで、上記の各場合において、荷電ビーム6の走査だけではガスノズル12の汚れを除去することが難しいときには、ガス銃11に設けられたエアシリンダ46を用いてガスノズル12を軸方向(図7中のA方向)に進退させたり、回転駆動装置121を用いて軸心周り(図7中のB方向)に回転させたりして荷電ビーム6を照射する部分を適宜変更して調整すれば良い。これにより、ガスノズル12の外周面を万遍なくクリーニングすることができる。   By the way, in each of the above cases, when it is difficult to remove the contamination of the gas nozzle 12 only by the scanning of the charged beam 6, the gas nozzle 12 is moved in the axial direction (in FIG. 7) using the air cylinder 46 provided in the gas gun 11. The portion irradiated with the charged beam 6 may be appropriately changed and adjusted by advancing and retreating in the A direction) or rotating around the axis (B direction in FIG. 7) using the rotary drive device 121. Thereby, the outer peripheral surface of the gas nozzle 12 can be uniformly cleaned.

図8は本発明の第1の実施の形態である荷電ビーム装置において、ガス銃11をクリーニングする他の様子を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing another aspect of cleaning the gas gun 11 in the charged beam apparatus according to the first embodiment of the present invention.

この図において、ガスノズル12は、図7の場合と異なり、クリーニング室8内において、荷電ビーム6の照射位置から離れたところに配置されている。このようにガスノズル12を配置して、荷電ビーム6を付着膜14に直接照射することなくクリーニング室8内に導入すると、図7のようにスパッタリング作用を相乗させるために荷電ビーム6を付着膜14に直接照射する場合と比較してエッチング速度を抑えたソフトで均一性の高いエッチングができる。なお、この方法は荷電ビーム発生源の種類(電子源、イオン源等)に限定されるものではない。   In this figure, unlike the case of FIG. 7, the gas nozzle 12 is arranged in the cleaning chamber 8 away from the irradiation position of the charged beam 6. When the gas nozzle 12 is arranged in this way and the charged beam 6 is introduced into the cleaning chamber 8 without directly irradiating the deposited film 14, the charged beam 6 is deposited on the deposited film 14 in order to synergize the sputtering action as shown in FIG. Compared with the case of direct irradiation, soft and highly uniform etching with a reduced etching rate can be achieved. This method is not limited to the type of charged beam generation source (electron source, ion source, etc.).

次に、EDX35を利用して、クリーニング処理の終点を検出する方法を図を用いて説明する。   Next, a method for detecting the end point of the cleaning process using the EDX 35 will be described with reference to the drawings.

図9はEDXを利用してクリーニング処理の終点を検出する様子を示す図である。図9(a)はEDXで特性X線を検出する様子を示す図であり、図9(b)はガスノズル12を上方から見た図である。   FIG. 9 is a diagram showing how the end point of the cleaning process is detected using EDX. FIG. 9A is a diagram showing how characteristic X-rays are detected by EDX, and FIG. 9B is a diagram of the gas nozzle 12 as viewed from above.

図9(a)において、ガスノズル12の荷電ビーム6照射部分からは特性X線36が放出されており、この特性X線36は照射部分の上方に設けられたEDX35に検出されている。また、図9(b)に示すように、分析精度を向上させるためにガスノズル12上に複数の検査点34を設定した。   In FIG. 9A, a characteristic X-ray 36 is emitted from the charged beam 6 irradiated portion of the gas nozzle 12, and this characteristic X-ray 36 is detected by the EDX 35 provided above the irradiated portion. Further, as shown in FIG. 9B, a plurality of inspection points 34 are set on the gas nozzle 12 in order to improve the analysis accuracy.

クリーニング終点を検出する際には、高電圧(例えば30kV程度)に加速した電子ビーム6をガスノズル12上に設定した複数の検査点34に照射する。このとき各検査点34からは電子ビーム6によって特性X線36が放出されるので、この特性X線36をEDX35で検出して各検査点34における元素分析を行う。   When the cleaning end point is detected, an electron beam 6 accelerated to a high voltage (for example, about 30 kV) is irradiated to a plurality of inspection points 34 set on the gas nozzle 12. At this time, characteristic X-rays 36 are emitted from each inspection point 34 by the electron beam 6, and the characteristic X-rays 36 are detected by the EDX 35 and elemental analysis is performed at each inspection point 34.

図10及び図11はEDXによる元素分析の分析結果の例を示す図である。   10 and 11 are diagrams showing examples of analysis results of elemental analysis by EDX.

図10は、タングステンカルボニルを反応性ガス18として用いたときに、SUS製(鉄、ニッケル、クロムが主成分)のガスノズル12の表面にタングステン(W)が汚れとして付着した場合における元素分析結果を示す図であり、図10(a)はタングステン除去前の、図10(b)はタングステン除去後の分析結果を示している。   FIG. 10 shows the results of elemental analysis when tungsten (W) adheres to the surface of the gas nozzle 12 made of SUS (mainly iron, nickel, and chromium) when tungsten carbonyl is used as the reactive gas 18. FIG. 10A shows an analysis result before removing tungsten, and FIG. 10B shows an analysis result after removing tungsten.

図10(a)に示した分析結果は、タングステンを示すピーク部190を有し、これより低いエネルギー側には、鉄、ニッケル、クロムなどのSUSの成分が主に検出されているピーク部191を有している。これに対して、図10(b)に示した分析結果からは、図中の破線Lが示すようにタングステンを示すピーク部190は消えている。   The analysis result shown in FIG. 10A has a peak portion 190 indicating tungsten, and a peak portion 191 in which SUS components such as iron, nickel, and chromium are mainly detected on the lower energy side. have. On the other hand, from the analysis result shown in FIG. 10B, the peak portion 190 indicating tungsten disappears as indicated by the broken line L in the drawing.

このように、クリーニング前の元素分析とクリーニング中の元素分析を比較し、汚れに含まれる元素(タングステン)が残留している場合にはクリーニング室8でGAEを継続し、その元素が除去された場合にはその時点をクリーニング終点とする。   In this way, the elemental analysis before cleaning and the elemental analysis during cleaning are compared. If the element (tungsten) contained in the dirt remains, the GAE is continued in the cleaning chamber 8 and the element is removed. In that case, that time is taken as the cleaning end point.

なお、特定X線36を検出して元素分析をする場合には、図9(a)に示すように、クリーニング対象であるガスノズル12をクリーニング室8から出して行うと良い。このようにすると、特性X線36の収量を増加させ、分析精度を向上させることができる。   When elemental analysis is performed by detecting the specific X-ray 36, the gas nozzle 12 to be cleaned is preferably taken out of the cleaning chamber 8 as shown in FIG. In this way, the yield of characteristic X-rays 36 can be increased and the analysis accuracy can be improved.

一方、試料4にデポを行う場合には、反応性ガス(デポガス)18に含まれる重金属が荷電ビーム装置内の機器等を汚染することを防止するために、イオンビームにガリウムイオンビームではなくアルゴンイオンビームを用いるとともにガスノズル12をシリコン製にし、デポガス18としてシリコン、酸素、カーボン、水素の化合物であるテトラエチルオキシシラン(SiOC2H54)を用いて酸化シリコンをデポする場合がある。この場合には、シリコン製のガスノズル12に酸化シリコンが汚れとして付着する。この場合について図11を用いて説明する。   On the other hand, when depositing on the sample 4, in order to prevent heavy metals contained in the reactive gas (depot gas) 18 from contaminating the devices in the charged beam apparatus, the ion beam is not composed of gallium ion beam but argon. In some cases, an ion beam is used, the gas nozzle 12 is made of silicon, and silicon oxide is deposited using tetraethyloxysilane (SiOC2H54), which is a compound of silicon, oxygen, carbon, and hydrogen, as the deposition gas 18. In this case, silicon oxide adheres to the silicon gas nozzle 12 as dirt. This case will be described with reference to FIG.

図11は、テトラエチルオキシシランを反応性ガス18として用いたときに、シリコン製のガスノズル12の表面に酸化シリコンが汚れとして付着した場合における元素分析結果を示す図であり、図11(a)は酸化シリコン除去前の、図11(b)は酸化シリコン除去後の分析結果を示している。   FIG. 11 is a diagram showing an elemental analysis result when silicon oxide adheres to the surface of the gas nozzle 12 made of silicon when tetraethyloxysilane is used as the reactive gas 18, and FIG. FIG. 11B shows the analysis result after removing the silicon oxide before removing the silicon oxide.

図11(a)に示した分析結果は、カーボン(C)及び酸素(O)を示すピーク部195を有し、これらより高いエネルギー側にシリコン(Si)を示すピーク部196を有している。これに対して、図11(b)に示した分析結果からは図中の破線Mが示すようにカーボン及び酸素を示すピーク部195は消えている。この場合も、図10の場合と同様に、ガスノズル12の母材であるシリコンのみが検出される図10(b)に示す状態になった時点をクリーニング終点と判定することができる。   The analysis result shown in FIG. 11A has a peak portion 195 indicating carbon (C) and oxygen (O), and has a peak portion 196 indicating silicon (Si) on the higher energy side. . On the other hand, from the analysis result shown in FIG. 11B, the peak portion 195 indicating carbon and oxygen disappears as indicated by the broken line M in the figure. Also in this case, as in the case of FIG. 10, the time point when the state shown in FIG. 10B in which only silicon that is the base material of the gas nozzle 12 is detected can be determined as the cleaning end point.

次に本実施の形態の荷電ビーム装置の効果を説明する。   Next, effects of the charged beam apparatus according to the present embodiment will be described.

まず、反応性ガスによる汚れがガスノズル等に付着して発生する不具合を図を用いて説明する。   First, a problem that occurs due to contamination by reactive gas adhering to a gas nozzle or the like will be described with reference to the drawings.

図12は荷電ビーム装置において試料に荷電ビーム及び反応性ガスを照射している様子を示す図である。   FIG. 12 is a diagram illustrating a state in which a charged beam and a reactive gas are irradiated to a sample in the charged beam apparatus.

この図において、試料204に付着した反応性ガス218の分子は荷電ビーム206及び2次電子295等によって分解され、試料204面上にデポ膜213を形成する。このとき、デポ膜213は、荷電ビーム206によるスパッタ作用も同時に受けており、このスパッタ量とデポ量の差分が実際のデポ量となる。   In this figure, the molecules of the reactive gas 218 adhering to the sample 204 are decomposed by the charged beam 206 and the secondary electrons 295 to form a deposition film 213 on the sample 204 surface. At this time, the deposition film 213 is simultaneously subjected to the sputtering action by the charged beam 206, and the difference between the sputtering amount and the deposition amount becomes the actual deposition amount.

ガスノズル212は、加工点(GAD部分)でのガス分子密度を大きくしてデポ速度を大きくするために、加工点に充分に近接させる。ノズル212の表面には、デポ膜213から発したスパッタ粒子296や、2次電子295、反射電子等が放出される。これによりノズル212の表面に付着膜(デポ膜)214が形成され、GADを繰り返し行うとその厚みが増加する。このとき、衝撃等が加わると付着膜214が剥離し、試料204上に落下すれば異物となる。   The gas nozzle 212 is sufficiently close to the processing point in order to increase the gas molecule density at the processing point (GAD portion) and increase the deposition rate. Sputtered particles 296 emitted from the deposition film 213, secondary electrons 295, reflected electrons, and the like are emitted from the surface of the nozzle 212. As a result, an adhesion film (deposition film) 214 is formed on the surface of the nozzle 212, and its thickness increases when GAD is repeated. At this time, when an impact or the like is applied, the adhesion film 214 is peeled off, and if it falls on the sample 204, it becomes a foreign substance.

また、デポ膜213及び付着膜214が絶縁物の場合には、デポ膜213及び付着膜214上に2次電子や反射電子が溜まって帯電する。このようにデポ膜213及び付着膜214が帯電すると、荷電ビーム206がドリフトし(図中の2点鎖線)、試料204上のデポ膜213の位置がドリフトする不具合が発生する場合がある。付着膜214によるビームドリフトは、荷電ビーム206の加速電圧が比較的低い場合、かつ、デポ膜213からの2次電子及び反射電子が多く発生する条件で顕著になる。この場合について図13を用いて説明する。   When the deposition film 213 and the adhesion film 214 are insulators, secondary electrons and reflected electrons accumulate on the deposition film 213 and the adhesion film 214 and are charged. When the deposition film 213 and the adhesion film 214 are charged in this way, the charged beam 206 drifts (two-dot chain line in the figure), and there may be a problem that the position of the deposition film 213 on the sample 204 drifts. The beam drift due to the adhesion film 214 becomes conspicuous when the acceleration voltage of the charged beam 206 is relatively low and when many secondary electrons and reflected electrons from the deposition film 213 are generated. This case will be described with reference to FIG.

図13はガスノズル212に絶縁性の付着物214が付着した場合にデポを行う様子を示す図である。図13は(a)、(b)、(c)の順に時間が経過しており、その時間経過とともに付着膜214の帯電量が多くなって、荷電ビーム206が図中の左方向にドリフトする量が多くなっている。このようにビームドリフトの量が増大すると、試料204上に形成されるデポ膜213の位置も左方向にズレてしまう。このようなデポ膜213の位置ズレがあると、デポ膜213の位置を不良部位の位置を示すマークとして使用する場合に、デポ膜213はマークとしての機能を果たさず、欠陥部の位置を正確に知ることができなくなってしまう。また、デポ膜213の高さが所望値より小さくなったり、デポ膜213の高さ(段差)が低いため、マークとして認識し辛くなるという問題も発生する場合もある。   FIG. 13 is a diagram showing a state in which deposition is performed when an insulating deposit 214 adheres to the gas nozzle 212. In FIG. 13, time elapses in the order of (a), (b), and (c), and the charge amount of the adhesion film 214 increases with the elapse of time, and the charged beam 206 drifts to the left in the drawing. The amount is increasing. When the amount of beam drift increases in this way, the position of the deposition film 213 formed on the sample 204 also shifts to the left. If there is such misalignment of the deposition film 213, when the position of the deposition film 213 is used as a mark indicating the position of the defective portion, the deposition film 213 does not function as a mark, and the position of the defective portion is accurately determined. It becomes impossible to know. Further, there may be a problem that the height of the deposition film 213 is smaller than a desired value, or the height (step) of the deposition film 213 is low, so that it is difficult to recognize as a mark.

このようにガスノズル等に付着した反応性ガスによる汚れ(付着膜)を除去する技術としては、荷電ビーム装置の試料室内を反応性ガス雰囲気としながらクリーニング対象物に荷電ビームを照射してエッチングにより汚れを除去するものがある(特許文献1等参照)。   As a technique for removing dirt (attached film) due to the reactive gas adhering to the gas nozzle or the like in this way, the charged object is irradiated with the charged beam while the sample chamber of the charged beam apparatus is in the reactive gas atmosphere, and the dirt is obtained by etching. There exists a thing which removes (refer patent document 1 etc.).

しかし、この方法では、反応性ガスは試料室全体に供給されるため、クリーニング対象物に吸着するガス分子量が少なくなってしまい、効率良くクリーニング処理することが困難だった。そのためクリーニングの完了までに時間がかかってしまい、装置のスループットが低下する場合があった。また、この技術において、クリーニング対象物に吸着するガス分子量を増加させるために反応性ガスの供給量を増加させると、試料室内の圧力が増加することにより排気系への負荷が増加して装置トラブルが発生してしまう。さらに、この場合において反応性ガスがエッチングガスを用いると、装置内の機器へダメージを与えてしまうため、クリーニングの効率を向上させることが難しかった。さらに、クリーニングの効率が劣ると、ガスノズルを新品のものと交換する機会も増加する。ノズルを交換する際には、試料室を大気に戻してから交換作業を行う必要があり、装置の再起動に時間がかかり、装置のスループットが低下するという問題も発生する場合がある。   However, in this method, since the reactive gas is supplied to the entire sample chamber, the amount of gas molecules adsorbed on the object to be cleaned is reduced, and it is difficult to efficiently perform the cleaning process. Therefore, it takes time to complete the cleaning, and the throughput of the apparatus may be reduced. Also, in this technique, if the amount of reactive gas supplied is increased in order to increase the amount of gas molecules adsorbed on the object to be cleaned, the pressure in the sample chamber increases, increasing the load on the exhaust system and causing equipment trouble. Will occur. Furthermore, in this case, if an etching gas is used as the reactive gas, it will damage the equipment in the apparatus, making it difficult to improve the cleaning efficiency. Furthermore, if the cleaning efficiency is inferior, the opportunity to replace the gas nozzle with a new one also increases. When exchanging the nozzle, it is necessary to perform the exchanging work after returning the sample chamber to the atmosphere, and it may take time to restart the apparatus, which may cause a problem that the throughput of the apparatus is reduced.

これに対して、本実施の形態の荷電ビーム装置は、試料室1内において、ガス銃11を挿入するためのガス供給部挿入口17、及び荷電ビーム6を導入するための荷電ビーム導入口16を有するクリーニング室8を備えている。そして、このクリーニング室8内で、荷電ビーム導入孔16を介して荷電ビーム6を導入しながら、ガス供給部挿入口17を介してガス銃11のガスノズル12を挿入し、噴出孔101から反応性ガスとしてエッチングガス18を噴出してGAEを行うことにより、クリーニング対象物であるガスノズル12に吸着する反応性ガスの分子を増加することができる。したがって、本実施の形態によれば、このようにクリーニング対象物に吸着する反応性ガスの分子を増加することができるので、反応性ガスによる汚れを効率良く除去することができる。   On the other hand, in the charged beam apparatus of the present embodiment, the gas supply unit insertion port 17 for inserting the gas gun 11 and the charged beam introduction port 16 for introducing the charged beam 6 in the sample chamber 1. A cleaning chamber 8 is provided. Then, in this cleaning chamber 8, while introducing the charged beam 6 through the charged beam introduction hole 16, the gas nozzle 12 of the gas gun 11 is inserted through the gas supply part insertion port 17, and the reactivity from the ejection hole 101. By performing the GAE by ejecting the etching gas 18 as a gas, it is possible to increase the molecules of the reactive gas adsorbed on the gas nozzle 12 that is the object to be cleaned. Therefore, according to the present embodiment, the reactive gas molecules adsorbed on the cleaning object can be increased in this way, so that contamination due to the reactive gas can be efficiently removed.

また、本実施の形態は、上記のようにクリーニング室8内でクリーニング処理を行うので、付着物が重金属成分を含んでいる場合にも除去物を室内に留めることができ、周辺機器が金属汚染されることを防止することができる。   Further, in the present embodiment, since the cleaning process is performed in the cleaning chamber 8 as described above, even if the deposit contains a heavy metal component, the removed material can be kept indoors, and the peripheral device is contaminated with metal. Can be prevented.

さらに、本実施の形態は、制御部150によって、荷電ビーム発生源からの荷電ビーム6の照射条件、及びガス銃11による反応性ガスの噴出条件に基づいてガス銃11に付着する汚れ(付着膜14)の量を予測算出し、この予測算出値と“しきい値”とを比較することによってクリーニングの時期を操作者に知らせている。これにより、操作者は、実際に異物やマークの位置ズレ等が発生することによって事後的にクリーニングの時期を知るのではなく、こうした不具合が生じる前にクリーニング時期を知ることができる。したがって、不良品となった試料から発生していた損失を低減できるとともに、装置ダウンの時間を削減できるのでスループットも向上させることができる。   Furthermore, in the present embodiment, the control unit 150 causes dirt (attached film) to adhere to the gas gun 11 based on the irradiation conditions of the charged beam 6 from the charged beam generation source and the reactive gas ejection conditions of the gas gun 11. The amount of 14) is predicted, and the predicted time is compared with the “threshold value” to inform the operator of the cleaning time. Thereby, the operator can know the cleaning time before such trouble occurs, instead of knowing the cleaning time after the occurrence of the foreign matter or mark misalignment. Accordingly, it is possible to reduce the loss generated from the defective sample and to reduce the apparatus down time, thereby improving the throughput.

また、本実施の形態は、EDX35によってクリーニング対象物(ガスノズル12)の元素分析を行い、クリーニングの終点検出を正確に行っている。これにより、付着物14を完全に除去することができるので、異物の発生やビームドリフト等の不具合が再発することを抑制することができる。また、正確に終点を検出することができるので、クリーニング対象物の母材にまでダメージを与えることがなく、母材の寿命を長くすることもできる。   In this embodiment, the elemental analysis of the cleaning object (gas nozzle 12) is performed by the EDX 35, and the cleaning end point is accurately detected. Thereby, since the deposit | attachment 14 can be removed completely, it can suppress that malfunctions, such as generation | occurrence | production of a foreign material and a beam drift, recur. In addition, since the end point can be accurately detected, the base material of the cleaning object is not damaged and the life of the base material can be extended.

なお、上記の実施の形態においては、クリーニング室8を試料ホルダー3上に設ける場合を説明したが、例えば、試料室1内を自在に移動できる多関節アーム等の端部にクリーニング室8を取り付ける等して、試料ホルダー3等から独立したものとして構成しても良い。また、クリーニング室8の形状は上記において図示した場合のみに限られず、直方体や、四角錐、円筒等でも良く、外形は特に限定されない。これは、開口部16,17の位置についても同様で、両者を同じ面上に設けたりしても勿論良い。さらに、複数のガス銃11が設けられている場合には、これら複数のガス銃11をクリーニング室8内に導入することができるように、ガス供給部挿入口17を大きめの開口部(例えば、楕円形)としてもよい。   In the above embodiment, the case where the cleaning chamber 8 is provided on the sample holder 3 has been described. However, for example, the cleaning chamber 8 is attached to an end of an articulated arm or the like that can freely move in the sample chamber 1. For example, it may be configured as independent from the sample holder 3 or the like. Further, the shape of the cleaning chamber 8 is not limited to the case illustrated above, and may be a rectangular parallelepiped, a quadrangular pyramid, a cylinder, or the like, and the outer shape is not particularly limited. This also applies to the positions of the openings 16 and 17, and it is of course possible to provide both on the same surface. Further, in the case where a plurality of gas guns 11 are provided, the gas supply part insertion port 17 is provided with a large opening (for example, for example) so that the plurality of gas guns 11 can be introduced into the cleaning chamber 8. Oval).

また、上記で図4を用いて説明した、荷電ビーム発生源が電子源である電子ビーム鏡体は、欠陥観察用走査型電子顕微鏡(以下、レビューSEMと略す)として構成しても良い。レビューSEMは、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:以下、SEMと略す)の1種であり、半導体等の生産現場で欠陥や異物等の観察に用いられる。このレビューSEMは、検査装置(光学式検査装置やSEM式検査装置等)によって得た検査結果(欠陥の座標データ等)に基づいて各欠陥を視野に含む画像(欠陥画像)と欠陥を含まない良品パターンの画像(参照画像)を自動的に取得する機能(自動レビュー(Automatic Defect Review):以下、ADRと略す)、及びこのADRによって取得した欠陥画像及び参照画像を基に各欠陥の特徴量を定量的に算出し、こうして得た特徴量と予め設定しておいた欠陥分類の基準となるデータ(教示データ)とを比較して欠陥を自動的に分類する機能(自動分類(Automatic Defect Classification):以下、ADCと略す)を有している。   The electron beam mirror whose charged beam generation source is an electron source described above with reference to FIG. 4 may be configured as a defect observation scanning electron microscope (hereinafter abbreviated as a review SEM). The review SEM is a type of scanning electron microscope (hereinafter abbreviated as SEM), and is used for observation of defects, foreign matters, etc. at the production site of semiconductors and the like. This review SEM does not include images (defect images) that contain each defect in the field of view based on inspection results (defect coordinate data, etc.) obtained by an inspection device (such as an optical inspection device or SEM inspection device). A function for automatically acquiring a non-defective pattern image (reference image) (Automatic Defect Review: hereinafter abbreviated as ADR), and a feature amount of each defect based on the defect image and reference image acquired by this ADR A function that automatically classifies defects by comparing the feature values obtained in this way with the data (teaching data) that is the standard for defect classification set in advance (automatic defect classification) ): Hereinafter abbreviated as ADC).

このADR及びADC機能を上記の荷電ビーム装置で行うには、例えば、制御部150の記憶部に、欠陥画像及び参照画像、特徴量データ、教示データ、並びに各処理を行う際に利用するプログラム等を格納し、制御部150の処理部に欠陥画像及び参照画像を検査結果に基づいて撮像する処理、画像に基づいて特徴量を算出する処理、及び教示データに基づいて欠陥を分類する処理等を行わせると良い。   In order to perform the ADR and ADC functions with the above charged beam apparatus, for example, the storage unit of the control unit 150 stores the defect image and the reference image, the feature amount data, the teaching data, and a program used when performing each processing. The processing unit of the control unit 150 captures the defect image and the reference image based on the inspection result, calculates the feature amount based on the image, and classifies the defect based on the teaching data. It is good to do.

ここで、レビューSEMを用いた代表的なウェーハ検査作業の主な流れを説明する。   Here, the main flow of typical wafer inspection work using the review SEM will be described.

まず、ADRを行う際には、搬送手段(例えば、FOUP(Front Opening Unified Pod)や大気搬送ユニット等)によって試料室内に検査ウェーハを搬入する。そして、この搬入したウェーハに対して低分解能観察(レビューモード)でADRを行い、これに続いてADCを行なう。これにより、例えば、欠陥を、「剥離」、「異物」、「傷」、「塵」等の発生原因に応じて大まかに分類し、更にこれらを、「短絡」、「オープン」、「凸欠陥」、「凹欠陥」、「VC(ボルテージコントラスト)欠陥」等に細かく分類することができる。このように分類された異物、欠陥部等の形状などを更に詳細に観察する必要がある場合には、適宜、高分解能観察を行う。また、更に欠陥部等の発生原因を追及する必要がある場合には、FIB等によってウェーハの断面加工を行う場合もある。FIBによって断面加工する際には、それに先だって、電子ビームデポを利用してウェーハ上に加工箇所を示す目印(マーカー)を付ける必要がある。これらの一連の作業によって、配線のボイド、コンタクト不良などの不良原因を特定することができ、製造プロセスへのフィードバックが可能となり、製品の歩留まりを向上することができる。   First, when performing ADR, an inspection wafer is carried into the sample chamber by a transfer means (for example, FOUP (Front Opening Unified Pod), an atmospheric transfer unit, etc.). Then, ADR is performed on the loaded wafer in low resolution observation (review mode), and ADC is performed subsequently. In this way, for example, defects are roughly classified according to the cause of occurrence of “peeling”, “foreign matter”, “scratch”, “dust”, etc., and these are further classified as “short-circuit”, “open”, “convex defect” ”,“ Concave defect ”,“ VC (voltage contrast) defect ”, and the like. When it is necessary to observe in more detail the shape of the foreign matter, the defect portion, and the like thus classified, high-resolution observation is appropriately performed. Further, when it is necessary to further investigate the cause of the occurrence of a defective portion or the like, the wafer cross section may be processed by FIB or the like. Prior to the cross-section processing by FIB, it is necessary to put a mark (marker) indicating the processing location on the wafer using an electron beam deposit. By a series of these operations, the cause of defects such as wiring voids and contact defects can be specified, feedback to the manufacturing process can be made, and the yield of products can be improved.

次に本発明の第2の実施の形態を説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図14は本発明の第2の実施の形態である荷電ビーム装置の全体構成を示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing an overall configuration of a charged beam apparatus according to the second embodiment of the present invention.

図に示す荷電ビーム装置は、ナノプローバ30と、クリーニング室8Aを備えており、その他の部分は第1の実施の形態と同じである。   The charged beam apparatus shown in the figure includes a nanoprober 30 and a cleaning chamber 8A, and other parts are the same as those in the first embodiment.

ナノプローバ30の先端にはプローブ(探針)31が取り付けられており、このプローブ31を試料4上で走査させることによって、試料面の状態(例えば、試料上の欠陥部の電気特性等)を観察する。クリーニング室8Aは、第1の実施の形態におけるクリーニング室8の構成に加え、クリーニング対象物を導入するためのクリーニング対象物導入口19(図15参照)を有している。本実施の形態におけるクリーニング対象物導入口19はガス供給部挿入口17に対向して設けられている。   A probe (probe) 31 is attached to the tip of the nanoprober 30, and the state of the sample surface (for example, electrical characteristics of a defective portion on the sample) is observed by scanning the probe 31 on the sample 4. To do. In addition to the configuration of the cleaning chamber 8 in the first embodiment, the cleaning chamber 8A has a cleaning object introduction port 19 (see FIG. 15) for introducing a cleaning object. The cleaning object introduction port 19 in the present embodiment is provided to face the gas supply unit insertion port 17.

試料4上の欠陥の状態を観察する際には、荷電ビーム6で欠陥部周辺にマークを形成し、そのマークを目印として電子像上で欠陥部を探し、プローブ31を接触させる。観察中は、電子ビーム(荷電ビーム)6が照射されているため、電子ビーム6の照射条件や照射対象物などによって異物自体が帯電する場合がある。このとき、プローブ31の表面に電子ビームデポ等によって絶縁物が付着している場合には、プローブ31も帯電することがある。プローブ31が帯電すると、その近傍に異物32(図15参照)がある場合に、プローブ31の先端部に異物32が静電気吸着することがある。このように異物32がプローブ31の先端部に存在すると、検査対象領域以外にも異物32が接触してしまい正確な計測が困難となってしまうので、異物32を除去する必要がある。   When the state of the defect on the sample 4 is observed, a mark is formed around the defect portion with the charged beam 6, the defect portion is searched for on the electronic image using the mark as a mark, and the probe 31 is brought into contact therewith. During observation, since the electron beam (charged beam) 6 is irradiated, the foreign matter itself may be charged depending on the irradiation condition of the electron beam 6 or the irradiation object. At this time, if an insulator is attached to the surface of the probe 31 by an electron beam deposition or the like, the probe 31 may also be charged. When the probe 31 is charged, the foreign matter 32 may be electrostatically adsorbed to the tip of the probe 31 when there is a foreign matter 32 (see FIG. 15) in the vicinity thereof. If the foreign matter 32 is present at the tip of the probe 31 as described above, the foreign matter 32 comes into contact with the region other than the inspection target region and accurate measurement becomes difficult. Therefore, the foreign matter 32 needs to be removed.

図15は、本発明の第2の実施の形態である荷電ビーム装置において、プローブ31をクリーニングする様子を示す図である。図15(a)クリーニング室8Aの上面図であり、図15(b)はその断面図である。   FIG. 15 shows how the probe 31 is cleaned in the charged beam apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 15A is a top view of the cleaning chamber 8A, and FIG. 15B is a cross-sectional view thereof.

図15において、ガス銃12はガス供給部挿入口17を介してクリーニング室8A内に挿入されており、プローブ31はクリーニング対象物導入口19を介してクリーニング室8A内に挿入されている。プローブ31の先端部には異物32が付着している。このように、ガスノズル12(ガス銃11)に加えてプローブ31がクリーニング対象物となる場合にも、第1の実施の形態同様、効率良くクリーニング処理を行うことができる。   In FIG. 15, the gas gun 12 is inserted into the cleaning chamber 8 </ b> A through the gas supply unit insertion port 17, and the probe 31 is inserted into the cleaning chamber 8 </ b> A through the cleaning object introduction port 19. A foreign matter 32 is attached to the tip of the probe 31. As described above, even when the probe 31 becomes a cleaning object in addition to the gas nozzle 12 (gas gun 11), the cleaning process can be performed efficiently as in the first embodiment.

図16は荷電ビーム導入口16を介して荷電ビームを照射して得たプローブ31先端部の電子像を示す図である。図16(a)はクリーニング処理前の電子像44aを示す図であり、図16(b)はクリーニング処理後の電子像44bを示す図である。   FIG. 16 is a diagram showing an electron image of the tip of the probe 31 obtained by irradiating the charged beam through the charged beam introduction port 16. FIG. 16A shows an electronic image 44a before the cleaning process, and FIG. 16B shows an electronic image 44b after the cleaning process.

荷電ビーム6を異物32に直接照射してクリーニングする場合には、電子像(2次電子像)を利用しながら、荷電ビーム導入口16を介して異物32が見える位置にプローブ31の位置を移動すると良い(図16(a)参照)。プローブ31の位置を決定したら、異物32の全面に荷電ビーム(電子ビーム)6が照射できるように処理領域33を指定する(図16(a)参照)。加工領域33を指定したら、ガスノズル12から反応性ガス(例えば、2フッ化キセノン)を噴出しながら、例えば加速電圧が1kVで数十pAの電子ビーム6を照射して異物32を除去する(図16(b)参照)。   When cleaning is performed by directly irradiating the charged particle beam 6 to the foreign object 32, the position of the probe 31 is moved to a position where the foreign object 32 can be seen through the charged beam introduction port 16 while using an electron image (secondary electron image). This is good (see FIG. 16A). After the position of the probe 31 is determined, the processing region 33 is designated so that the charged beam (electron beam) 6 can be irradiated on the entire surface of the foreign matter 32 (see FIG. 16A). When the processing region 33 is specified, the foreign matter 32 is removed by irradiating the electron beam 6 with an acceleration voltage of 1 kV and several tens of pA, for example, while jetting a reactive gas (for example, xenon difluoride) from the gas nozzle 12 (FIG. 16 (b)).

以上のように、本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

また、上記の説明においては、ナノプローバ30のプローブ31をクリーニング対象としたが、クリーニング対象はこれだけに限られない。次に、クリーニング対象が原子間力顕微鏡のカンチレバーに取り付けられたプローブの場合を本実施の形態の変形例とし、これを説明する。   In the above description, the probe 31 of the nano prober 30 is the cleaning target, but the cleaning target is not limited to this. Next, a case where the cleaning target is a probe attached to a cantilever of an atomic force microscope will be described as a modification of the present embodiment.

図17は本発明の第2の実施の形態の変形例である荷電ビーム装置の全体構成を示す図である。   FIG. 17 is a diagram showing an overall configuration of a charged beam apparatus which is a modification of the second embodiment of the present invention.

図示した荷電ビーム装置は、上記のナノプローバ30に替えて、先端にプローブ(探針)131が取り付けられたカンチレバー(片持ち梁)130を備えている。また、特に図示していないが、原子間力顕微鏡を構成するものとして、この他に、レーザー光を発生するレーザー光源と、プローブ131に照射するレーザー光の反射光の変位を測定するフォトダイオード等を備えている。   The illustrated charged beam apparatus includes a cantilever (cantilever) 130 having a probe (probe) 131 attached to the tip instead of the nanoprober 30 described above. Although not specifically shown, the atomic force microscope includes a laser light source that generates laser light, a photodiode that measures the displacement of reflected light of the laser light applied to the probe 131, and the like. It has.

上記の荷電ビーム装置において、プローブ131が試料4の表面に近づくと、試料表面の原子との原子間力によりプローブ131が変位するので、この変位をレーザー光線の反射光を利用してフォトダイオードで計測する。試料面の表面状態(凹凸の様子)を観察する際には、フォトダイオードによって計測される変位が一定になるようにプローブ131(又は試料4)を上下させ、その変位量から試料表面の凹凸状態を検出する。   In the above charged beam apparatus, when the probe 131 approaches the surface of the sample 4, the probe 131 is displaced by an atomic force with atoms on the sample surface, and this displacement is measured with a photodiode using reflected light of the laser beam. To do. When observing the surface state of the sample surface (state of unevenness), the probe 131 (or sample 4) is moved up and down so that the displacement measured by the photodiode is constant, and the uneven state of the sample surface is determined from the amount of displacement. Is detected.

ナノプローバ30の場合と同様、観察中は、試料に電子ビーム6が照射されているため、電子ビームの照射条件や照射対象物によって、異物自体が帯電する場合がある。また、プローブ131の表面に電子ビームデポ等によって絶縁物が付着している場合には、プローブ131も帯電する。プローブ131の近傍の試料4上に異物がある場合、先端部に異物が静電気吸着することがある。プローブ131は試料4と接触させる場合と、接触させない場合があるが、いずれの場合もプローブ131表面に異物が付着していると、試料表面の状態を正確に測定することができない。したがって、プローブ131に付着した異物を除去する必要がある。   As in the case of the nanoprober 30, since the sample is irradiated with the electron beam 6 during observation, the foreign matter itself may be charged depending on the irradiation condition of the electron beam and the irradiation object. Further, when an insulator is attached to the surface of the probe 131 by an electron beam deposit or the like, the probe 131 is also charged. When there is a foreign substance on the sample 4 in the vicinity of the probe 131, the foreign substance may be electrostatically adsorbed on the tip. The probe 131 may be brought into contact with the sample 4 or may not be brought into contact. However, in any case, if a foreign substance is attached to the surface of the probe 131, the state of the sample surface cannot be measured accurately. Therefore, it is necessary to remove the foreign matter adhering to the probe 131.

この場合も上記と同様に、クリーニング対象物導入口19にプローブ131を挿入することにより、異物を効果的に除去することができる。   In this case as well, foreign matter can be effectively removed by inserting the probe 131 into the cleaning object inlet 19 as described above.

なお、上記の説明ではプローブ31,131をクリーニング対象物としたが、ガス銃11が複数ある場合には、それをクリーニング対象物導入口19に挿入してクリーニングしても良いことは言うまでもない。   In the above description, the probes 31 and 131 are the objects to be cleaned. However, when there are a plurality of the gas guns 11, it goes without saying that they may be inserted into the cleaning object introduction port 19 for cleaning.

次に本発明の第3の実施の形態である荷電ビーム装置について説明する。本実施の形態の荷電ビーム装置の主たる特徴は2つの鏡体(ツインカラム)を備えている点にある。   Next, a charged beam apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. The main feature of the charged beam apparatus according to the present embodiment is that it includes two mirror bodies (twin columns).

図18は本発明の第3の実施の形態である荷電ビーム装置の全体構成を示す図である。   FIG. 18 is a diagram showing an overall configuration of a charged beam apparatus according to the third embodiment of the present invention.

図に示す荷電ビーム装置は、図4を用いて説明した荷電ビーム装置と同様の構成からなるSEM46と、イオンビームを生成するイオンビーム発生源(荷電ビーム発生源)51(後述する図19参照)を内包するイオンビーム鏡体45と、クリーニング室8Aが設けられている試料ホルダー3を主に備えている。また、SEM46側には、2次電子検出器13と、試料4のアライメントを行う際に利用する光学顕微鏡49と、ガス銃11が設けられており、イオンビーム鏡体45側には、ガス銃11と、試料4からマイクロサンプル80(後述の図23参照)を摘出するマイクロサンプリングユニット(摘出手段)47と、イオンビーム鏡体45のワーキングディスタンスを一定に保持するZセンサー50が設けられている。なお、説明のため、本実施の形態における試料4は直径300mmのシリコンウェーハとする。   The charged beam apparatus shown in the figure includes an SEM 46 having the same configuration as the charged beam apparatus described with reference to FIG. 4, and an ion beam generation source (charged beam generation source) 51 that generates an ion beam (see FIG. 19 described later). And the sample holder 3 provided with a cleaning chamber 8A. The SEM 46 is provided with a secondary electron detector 13, an optical microscope 49 used for alignment of the sample 4, and a gas gun 11. A gas gun 11 is provided on the ion beam mirror 45 side. 11, a microsampling unit (extraction means) 47 for extracting a microsample 80 (see FIG. 23 described later) from the sample 4, and a Z sensor 50 for keeping the working distance of the ion beam mirror 45 constant. . For the sake of explanation, the sample 4 in this embodiment is a silicon wafer having a diameter of 300 mm.

本実施の形態の荷電ビーム装置も第1の実施の形態同様、上記した各機器の制御等を行う制御部(図示せず)を備えている。ステージ2は、上記の各実施の形態と同様に5軸ステージであり、試料4を載せた試料ホルダー3をSEM46側、又はイオンビーム鏡体45側に適宜移動することができる。光学顕微鏡49は、試料4上のアライメント用のマークを数点検出し、試料4のアライメントを行う。   Similarly to the first embodiment, the charged beam apparatus according to the present embodiment also includes a control unit (not shown) that performs control of each device described above. The stage 2 is a 5-axis stage as in the above embodiments, and the sample holder 3 on which the sample 4 is placed can be appropriately moved to the SEM 46 side or the ion beam mirror 45 side. The optical microscope 49 checks several alignment marks on the sample 4 and aligns the sample 4.

図19は図18中のイオンビーム鏡体45の内部構造を示す図である。   FIG. 19 is a view showing the internal structure of the ion beam mirror 45 in FIG.

図19において、イオンビーム鏡体45は、イオンビームを生成するイオン源51と、イオン源51からイオンビーム66を引き出す引き出し電極(図示せず)と、イオンビーム66の径を決定するアノードアパーチャ53と、偏光器56、絞り58、照射レンズ59、及び投射レンズ64等から構成され、イオンビーム66を試料4上の所望の位置に所望の径で照射するイオンビーム光学系(荷電ビーム光学系)300を備えている。   In FIG. 19, an ion beam mirror 45 includes an ion source 51 that generates an ion beam, an extraction electrode (not shown) that extracts the ion beam 66 from the ion source 51, and an anode aperture 53 that determines the diameter of the ion beam 66. An ion beam optical system (charged beam optical system) that irradiates a desired position on the sample 4 with a desired diameter with a polarizer 56, a diaphragm 58, an irradiation lens 59, a projection lens 64, and the like. 300.

イオンビーム発生源(イオン源)51としては、試料(ウェーハ)4を金属汚染しない種類のイオンビーム(非汚染イオンビーム)を放出するものが好ましく、例えば、アルゴンイオンビームを放出するデュオプラズマトロンが適する。また、その他のものとしては、不活性ガスイオン源、酸素若しくは窒素ガスイオン源、デュオプラズマトロンイオン源、電子サイクロトロン共鳴プラズマ源、誘導結合プラズマ源、又はヘリコン波プラズマ源等がある。イオン源51はガイシ52を用いて電位的に30kV程度浮かせた。イオン源51は、イオン源カバー54に覆われており、このイオン源カバー54によって空気絶縁されている。   The ion beam generation source (ion source) 51 is preferably one that emits a kind of ion beam (non-contamination ion beam) that does not contaminate the sample (wafer) 4, for example, a duoplasmatron that emits an argon ion beam. Suitable. Other examples include an inert gas ion source, an oxygen or nitrogen gas ion source, a duoplasmatron ion source, an electron cyclotron resonance plasma source, an inductively coupled plasma source, or a helicon wave plasma source. The ion source 51 was lifted about 30 kV in potential using a insulator 52. The ion source 51 is covered with an ion source cover 54 and is air-insulated by the ion source cover 54.

イオンビーム光学系300は、イオン源51から引き出したイオンビームから必要なもの(アルゴンイオンビーム)を選択する質量分離器55と、中性粒子(金属スパッタ等)を取り除くためにイオンビームを偏向する偏光器56と、イオンビーム66の必要な部分だけを取り出す絞り58と、絞り58で絞られたイオンビーム66を集束する照射レンズ59と、イオンビーム66の必要な部分だけを取り出す絞り投射マスク60と、非点収差を補正する非点補正コイル61と、イオンビーム66の位置ズレを補正するアライメントコイル62と、イオンビーム66を試料4上で走査する偏向コイル63と、投射マスク60を通過したイオンビーム66を集束する投射レンズ64等を備えている。   The ion beam optical system 300 deflects the ion beam in order to remove a neutral particle (metal sputtering etc.) and a mass separator 55 that selects a necessary one (argon ion beam) from the ion beam extracted from the ion source 51. A polarizer 56, a diaphragm 58 for extracting only a necessary portion of the ion beam 66, an irradiation lens 59 for focusing the ion beam 66 narrowed by the diaphragm 58, and a diaphragm projection mask 60 for extracting only a necessary portion of the ion beam 66. And an astigmatism correction coil 61 that corrects astigmatism, an alignment coil 62 that corrects the positional deviation of the ion beam 66, a deflection coil 63 that scans the ion beam 66 over the sample 4, and the projection mask 60. A projection lens 64 for focusing the ion beam 66 is provided.

イオン源51内から発生する金属スパッタ物などの中性粒子が直接試料4に到達しないようにする為、イオン源51は鏡体45の下流側の中心軸に対して例えば数度傾斜されている(図19参照)。中性粒子はイオン源51から直進してダンパー(図示せず)に照射される。なお、この図示しないダンパーはスパッタ粒子による金属汚染を防止する為に、シリコン、カーボン等で製作すると良い。   The ion source 51 is inclined, for example, several degrees with respect to the central axis on the downstream side of the mirror body 45 so that neutral particles such as metal sputters generated from the ion source 51 do not directly reach the sample 4. (See FIG. 19). The neutral particles travel straight from the ion source 51 and are irradiated to a damper (not shown). The damper (not shown) is preferably made of silicon, carbon or the like in order to prevent metal contamination due to sputtered particles.

質量分離器55の電極印加電圧及び磁束密度強度は、質量分離器55がイオン源51から引きだされたイオンビームからアルゴンイオンビームのみを選択するように調整されており、偏向器56の電極印加電圧は、偏向器56が曲げるイオンビームが絞り58を介して試料4に照射されるように調整されている。   The electrode application voltage and magnetic flux density intensity of the mass separator 55 are adjusted so that the mass separator 55 selects only the argon ion beam from the ion beam extracted from the ion source 51, and the electrode application of the deflector 56 is performed. The voltage is adjusted so that the ion beam bent by the deflector 56 is irradiated to the sample 4 through the diaphragm 58.

試料室1とイオンビーム鏡体45の間には、これらを分離するガンバルブ(図示せず)が設けられている。この図示しないガンバルブは、メンテナンス時等に試料室1のみをリークしたい場合等に使用される。偏向コイル63は、投射マスク60を通過した観察用の円形イオンビームを試料4上に走査するものである。次に投射マスク60について詳述する。   A gun valve (not shown) is provided between the sample chamber 1 and the ion beam mirror 45 to separate them. This gun valve (not shown) is used when it is desired to leak only the sample chamber 1 during maintenance or the like. The deflection coil 63 scans the sample 4 with a circular ion beam for observation that has passed through the projection mask 60. Next, the projection mask 60 will be described in detail.

図20は投射マスク60の上面図であり、図21はその部分拡大図である。   20 is a top view of the projection mask 60, and FIG. 21 is a partially enlarged view thereof.

図20において、投射マスク60には、試料4からマイクロサンプル80(後述する図23参照)を摘出する際に利用するスリット孔71(71a,71b)と、試料を薄膜加工する際に利用する縦・横のアスペクト比が比較的大きなスリット孔72と、デポ用のスリット孔73と、観察ビーム用の丸型孔74(74a,74b)が開けられており、これら各孔を通過したイオンビームのみが投射レンズ64によって集光され試料4上に照射される。マイクロサンプル80を摘出するためのスリット孔71は、コの字型のスリット71aと、一文字型のスリット71bを有しており、これらはマイクロサンプル80を摘出する際に適宜使い分けられる。また、これと同様に、丸型孔74も径の異なる大小2種類の孔74a及び74bを有している。   In FIG. 20, the projection mask 60 includes slit holes 71 (71a, 71b) used when extracting a microsample 80 (see FIG. 23 described later) from the sample 4, and a vertical used when processing the sample into a thin film. A slit hole 72 having a relatively large lateral aspect ratio, a slit hole 73 for a deposit, and a round hole 74 (74a, 74b) for an observation beam are opened, and only an ion beam that has passed through each of these holes. Is condensed by the projection lens 64 and irradiated onto the sample 4. The slit hole 71 for extracting the microsample 80 includes a U-shaped slit 71a and a single-character slit 71b, which are properly used when extracting the microsample 80. Similarly, the round hole 74 also has two types of holes 74a and 74b having different diameters.

投射マスク60は、駆動ユニット(図示せず)によってイオンビーム軸とほぼ垂直に交わる方向(即ち、水平方向)に移動させる事が可能で、上記の種々の孔を介してビーム形状を変更して試料4に投射することができる。なお、この図では、スリット孔は各種1個ずつ設けられているが、同種のものを複数個設けて適宜使い分けることにより投射マスク60の寿命を長くする工夫をしても良い。また、投射マスク60は金属汚染を防止する為にシリコン製にするのが好ましい。   The projection mask 60 can be moved in a direction substantially perpendicular to the ion beam axis (that is, a horizontal direction) by a drive unit (not shown), and the beam shape is changed through the various holes described above. It can be projected onto the sample 4. In this figure, each type of slit hole is provided one by one, but it is also possible to devise a technique for extending the life of the projection mask 60 by providing a plurality of the same type and appropriately using them. The projection mask 60 is preferably made of silicon in order to prevent metal contamination.

図21は、投射マスク60に非汚染イオンビーム66が照射されている様子を示している。マイクロサンプリング摘出用のスリット孔71aの寸法は、図中に示すように、例えば、0.4×0.5mm程度であり、このスリット孔71aの全面を覆うようにイオンビーム66が照射されている。これによりイオンビーム66の形状をスリット孔71aと同じコの字型にすることができる。   FIG. 21 shows the projection mask 60 being irradiated with the non-contaminating ion beam 66. As shown in the drawing, the dimension of the micro-sampling extraction slit hole 71a is, for example, about 0.4 × 0.5 mm, and the ion beam 66 is irradiated so as to cover the entire surface of the slit hole 71a. . Thereby, the shape of the ion beam 66 can be made into the same U-shape as the slit hole 71a.

上記のように構成されるイオンビーム鏡体45は、主に試料の断面加工に用いる投射モードと、主に試料の電子像を得る際に用いる観察モードの2種類のビームモードを有している。次にこれら各モードにおけるイオンビーム光学系光学系300の構成を説明する。   The ion beam mirror 45 configured as described above has two types of beam modes, ie, a projection mode mainly used for cross-section processing of a sample and an observation mode mainly used for obtaining an electron image of the sample. . Next, the configuration of the ion beam optical system 300 in each of these modes will be described.

図22はイオンビーム鏡体45内のイオンビーム光学系光学系300による2つのビームモードを示す図であり、図中の(a)が投射モードを示し、(b)が観察モードを示す。   FIG. 22 is a diagram showing two beam modes by the ion beam optical system 300 in the ion beam mirror 45, in which (a) shows a projection mode and (b) shows an observation mode.

図22(a)に示した投射モードでは、照射レンズ59はアノードアパーチャ53からの像を投射レンズ64の主点で結像するように調整されている。この調整は、3枚組のバトラーレンズで構成される照射レンズ59のうち、中央のレンズに高電圧を印加することによって行う。投射レンズ64は投射マスク60からの像を試料4上に結像している。この投射レンズ64も同じく3枚組みのバトラーレンズで形成されており、中央の電極にのみ高電圧を印加させて利用する。   In the projection mode shown in FIG. 22A, the irradiation lens 59 is adjusted so that an image from the anode aperture 53 is formed at the principal point of the projection lens 64. This adjustment is performed by applying a high voltage to the central lens of the irradiation lens 59 composed of a set of three butler lenses. The projection lens 64 forms an image from the projection mask 60 on the sample 4. The projection lens 64 is also formed of a triplet butler lens, and is used by applying a high voltage only to the central electrode.

一方、図22(b)に示した観察モードでは、照射レンズ59はアノードアパーチャ53からの像を投射マスク60の上流側で一度結像させ、その結像させたものを投射レンズ64によって試料4上に再度結像させている。これにより、像の縮小率を投射モードの約1/30にすることができ、最小径が0.1〜0.2μm程度のビームを得ることができる。このビームを偏向コイル63によって試料4上をスキャン(走査)させることで、投射モードと比較して分解能が高い2次電子像を得ることができる。   On the other hand, in the observation mode shown in FIG. 22B, the irradiation lens 59 forms an image from the anode aperture 53 once on the upstream side of the projection mask 60, and the image formed by the projection lens 64 is used for the sample 4. The image is formed again on the top. Thereby, the reduction ratio of the image can be reduced to about 1/30 of the projection mode, and a beam having a minimum diameter of about 0.1 to 0.2 μm can be obtained. By scanning this beam with the deflection coil 63 on the sample 4, a secondary electron image having a higher resolution than that in the projection mode can be obtained.

図23は試料ホルダー3(図2参照)上に配置されたカートリッジ機構部75を示す図である。   FIG. 23 is a view showing the cartridge mechanism unit 75 arranged on the sample holder 3 (see FIG. 2).

図示したカートリッジ機構部75は、試料4から摘出したマイクロサンプル80が接着されているメッシュ82を有するカートリッジ81と、カートリッジ81を軸方向(図中の矢印C方向)に進退可能に保持するカートリッジホルダ83と、カートリッジホルダ83に回転動力を伝達する歯車84を備えている。   The illustrated cartridge mechanism unit 75 includes a cartridge 81 having a mesh 82 to which a microsample 80 extracted from the sample 4 is bonded, and a cartridge holder that holds the cartridge 81 so as to be movable back and forth in the axial direction (the direction of arrow C in the figure). 83 and a gear 84 that transmits rotational power to the cartridge holder 83.

マイクロサンプル80は、上記の投射モードでイオンビーム66を試料4に照射することにより得られるものであり、適当な形状及び大きさ(例えば、10μm程度)に成形されている。また、マイクロサンプル80は、カートリッジ81のメッシュ82にデポによって接着されている。試料4から摘出したマイクロサンプル80をこのようにメッシュ82上に搭載するには、マイクロサンプルプローブ(プローブ)48のマイクロサンプル80との接触部を非汚染イオンビームによって切断すれば良い。   The microsample 80 is obtained by irradiating the sample 4 with the ion beam 66 in the above-described projection mode, and is formed into an appropriate shape and size (for example, about 10 μm). The micro sample 80 is adhered to the mesh 82 of the cartridge 81 by a deposit. In order to mount the microsample 80 extracted from the sample 4 on the mesh 82 in this way, the contact portion of the microsample probe (probe) 48 with the microsample 80 may be cut by a non-contaminating ion beam.

カートリッジ81はカートリッジホルダ83と脱着可能に取り付けられており、装置外にカートリッジ81のみを取り出すことができる。   The cartridge 81 is detachably attached to the cartridge holder 83, and only the cartridge 81 can be taken out of the apparatus.

カートリッジホルダ83は、試料ホルダー3に設けられた駆動装置(図示せず:例えば、モータ)によって回転される歯車84によって、図中の矢印Dが示すように、正及び負の方向へ180度回転駆動される。この回転機構で適宜カートリッジホルダ83を回転させることによって、マイクロサンプル80の加工に適した角度にカートリッジ81を保持することができる。例えば、マイクロサンプル80に薄膜加工を施す場合には、イオンビームの出射軸方向と薄膜化する方向を調整することができる。   The cartridge holder 83 is rotated 180 degrees in the positive and negative directions as indicated by an arrow D in the figure by a gear 84 rotated by a driving device (not shown: for example, a motor) provided in the sample holder 3. Driven. The cartridge 81 can be held at an angle suitable for processing the microsample 80 by appropriately rotating the cartridge holder 83 with this rotating mechanism. For example, when thin film processing is performed on the microsample 80, the direction of the ion beam emission axis and the direction of thinning can be adjusted.

プローブ48はシリコンで製作することが好ましく、シリコンで製作すればタングステン製のもの等と比較して金属汚染の心配が少ない。なお、プローブ48は、シリコンの他にも、例えば、カーボンや、ゲルマニウム等で製作しても良い。   The probe 48 is preferably made of silicon, and if made of silicon, there is less concern about metal contamination compared to tungsten or the like. Note that the probe 48 may be made of, for example, carbon, germanium, or the like other than silicon.

上記のように構成される荷電ビーム装置において試料4面上を観察する場合には、ステージ2によって試料4をSEM46側に移動させ、SEM46によって電子ビーム19を試料4に照射し、ボルテージコントラスト(VC)によって欠陥部を見つける。例えば、コンタクト部を観察する場合にコンタクト不良があるとその欠陥部は暗く観察される。これは、コンタクト不良によって、照射した電荷がアースに流れにくくなることで欠陥部が正に帯電し、2次電子がこれにトラップされることにより2次電子検出器16に検出される2次電子量が低下する為である。   In the case of observing the surface of the sample 4 in the charged beam apparatus configured as described above, the sample 4 is moved to the SEM 46 side by the stage 2, the sample 4 is irradiated with the electron beam 19 by the SEM 46, and the voltage contrast (VC ) To find the defective part. For example, when the contact portion is observed, if there is a contact failure, the defective portion is observed darkly. This is because, due to the contact failure, the irradiated charge is less likely to flow to the ground, so that the defective portion is positively charged, and the secondary electrons are trapped by the secondary electrons detected by the secondary electron detector 16. This is because the amount decreases.

このようにVCによって検出した欠陥部(例えば、コンタクトホール)の大きさは数十nmと小さく、更に詳細な観察をするためには、イオンビーム鏡体45で試料4を加工してから、TEM等で観察する必要がある。イオンビーム鏡体45によって加工するには、SEM46によるGADで試料4に加工点の目印(マーク)をつける必要がある。GADを実施する際には、SEM46側に取り付けられたガス銃11を利用する。   In this way, the size of the defect (for example, contact hole) detected by VC is as small as several tens of nanometers. In order to perform more detailed observation, the sample 4 is processed by the ion beam mirror 45 and then the TEM. It is necessary to observe with etc. In order to process with the ion beam mirror 45, it is necessary to mark the sample 4 with a mark of the processing point by GAD by the SEM 46. When performing GAD, the gas gun 11 attached to the SEM 46 side is used.

図24はGADによってマーク形成した後の試料4の電子像94を示す図である。   FIG. 24 is a diagram showing an electronic image 94 of the sample 4 after mark formation by GAD.

図示した電子像94は、周りの正常なコンタクトホールと比較して暗く観察される欠陥部96と、欠陥部96の両側に所定の間隔(例えば、数μm程度)を介して形成されている2つのマーク97を有している。このマーク97は、デポ速度を最大にする為、電子ビーム加速電圧を比較的低加速電圧(例えば、1kV程度)とし、数十pAの電子ビームを照射して数μm角のマークを数分間の電子ビーム照射で形成した。   The illustrated electronic image 94 is formed with a defect portion 96 that is observed darker than the surrounding normal contact holes, and a predetermined interval (for example, about several μm) on both sides of the defect portion 96 2. Two marks 97 are provided. The mark 97 has a relatively low acceleration voltage (for example, about 1 kV) for maximizing the deposition rate, and irradiates a mark of several μm square for several minutes by irradiating an electron beam of several tens of pA. It was formed by electron beam irradiation.

次に、ステージ2によって、欠陥部を非汚染イオンビーム鏡体45直下に移動させる。このとき、ステージ2の位置精度で位置合わせできない場合には、試料4上のマーク97のSIM像との位置関係を基に欠陥部96を探す。   Next, the defective portion is moved directly below the non-contaminated ion beam mirror 45 by the stage 2. At this time, if the position cannot be aligned with the position accuracy of the stage 2, the defect portion 96 is searched based on the positional relationship with the SIM image of the mark 97 on the sample 4.

続いて、投射モード(図22(a)参照)で投射マスク60のスリット孔71等を介してイオンビーム66を試料4に照射し、試料4から欠陥部96及びマーク97を含むマイクロサンプル80(図23参照)を形成する。このようにして形成したマイクロサンプル80をマイクロサンプリングプローブ48(図23参照)を利用して試料4から摘出し、カートリッジ機構部75のメッシュ82(図23参照)に接着する。   Subsequently, in the projection mode (see FIG. 22A), the sample 4 is irradiated with the ion beam 66 through the slit hole 71 or the like of the projection mask 60, and the microsample 80 including the defect portion 96 and the mark 97 from the sample 4 (see FIG. 22A). 23). The microsample 80 thus formed is extracted from the sample 4 by using the microsampling probe 48 (see FIG. 23), and is adhered to the mesh 82 (see FIG. 23) of the cartridge mechanism unit 75.

図25はメッシュ82に搭載したマイクロサンプル80をTEM試料用に薄膜化する様子を示す図である。   FIG. 25 is a diagram illustrating a state in which the microsample 80 mounted on the mesh 82 is thinned for a TEM sample.

薄膜化加工は図22(a)に示した投射モードで行う。投射モードでは、前述のように、薄膜化加工を行う領域を指定するために充分な分解能が得られ難いので、まず、図22(b)に示した観察モードで薄膜化位置を決定する。なお、観察モードでのビームと投射モードでのビームとでは、上記のようにそれぞれ光学条件が異なっており、軸ズレによるビーム位置ズレが発生する場合がある。このような場合には、観察モードでの加工位置指定で予めこのズレ量を実測で求めておき、そのズレを補正して薄膜化する加工領域を指定する事で薄膜化加工を行うと良い。   The thinning process is performed in the projection mode shown in FIG. In the projection mode, as described above, it is difficult to obtain a sufficient resolution for designating a region to be thinned. First, the thinning position is determined in the observation mode shown in FIG. It should be noted that the beam in the observation mode and the beam in the projection mode have different optical conditions as described above, and beam position deviation due to axial deviation may occur. In such a case, it is preferable to obtain the amount of deviation in advance by designating the machining position in the observation mode, and to perform thinning by correcting the deviation and designating a processing region to be thinned.

マイクロサンプル80を薄膜化する際には、イオンビームを投射マスク60の薄膜化用のスリット孔72(図20参照)に通過させ、偏向コイル63によってスキャンさせることなく、投射レンズ64でマイクロサンプル80上に直接結像させる。薄膜化する断面をシャープな加工面とするには、図23で示したように、スリット孔72の長軸方向(図25中のY方向)をマイクロサンプル80の長軸方向(Y方向)に一致させると良い。このようにすれば、ビーム中心近傍ほど球面収差などの収差を小さくできるので、加工面をよりシャープにすることができる。こうした薄膜化加工を繰り返し、薄膜化が完了したマイクロサンプル90を得る。   When thinning the microsample 80, the ion beam is passed through the thinning slit 72 (see FIG. 20) of the projection mask 60 and scanned by the deflection coil 63, and the microsample 80 is moved by the projection lens 64. Direct imaging on top. In order to make the cross section to be thinned into a sharp processed surface, as shown in FIG. 23, the major axis direction (Y direction in FIG. 25) of the slit hole 72 is changed to the major axis direction (Y direction) of the microsample 80. It is good to match. In this way, aberrations such as spherical aberration can be reduced near the beam center, so that the processed surface can be made sharper. Such a thinning process is repeated to obtain a microsample 90 that has been thinned.

こうして得たマイクロサンプル90を利用して、より高分解能の透過電子像を得ることができる。この場合には、例えば、図23に示したカートリッジホルダ83の回転機構によってカートリッジ81を90度回転させ、ここに高電圧(200kV程度)を印加して加速された電子ビームを照射し、透過したビームを検出器により検出することによって電子像を得ることができる。   By using the microsample 90 thus obtained, a transmission electron image with higher resolution can be obtained. In this case, for example, the cartridge 81 is rotated 90 degrees by the rotation mechanism of the cartridge holder 83 shown in FIG. 23, and a high voltage (about 200 kV) is applied thereto to irradiate and transmit the accelerated electron beam. An electron image can be obtained by detecting the beam with a detector.

上記の作業を行う場合も、GADによってガス銃11に付着物が付いたり、プローブ48に異物が付着したりする恐れがあるので、これらを適宜除去する必要がある。しかし、この場合にも、上記の実施の形態同様、試料ホルダー3上に設けたクリーニング室8Aを利用することで、効率良くクリーニング処理を行うことができる。したがって、本実施の形態にも上記の実施の形態と同様の効果を得ることができる。   Even when the above-described operation is performed, there is a risk that deposits may be attached to the gas gun 11 due to GAD, or foreign substances may be attached to the probe 48, and these must be removed as appropriate. However, in this case as well, the cleaning process can be performed efficiently by using the cleaning chamber 8A provided on the sample holder 3 as in the above embodiment. Therefore, the present embodiment can provide the same effects as those of the above embodiment.

次に、本発明の第4の実施の形態である荷電ビーム装置について説明する。本実施の形態の荷電ビーム装置の主たる特徴は、試料4上で2つの鏡体の中心軸が交差する点にある。   Next, the charged beam apparatus which is the 4th Embodiment of this invention is demonstrated. The main feature of the charged beam apparatus according to the present embodiment is that the central axes of two mirrors intersect on the sample 4.

図26は本発明の第4の実施の形態である荷電ビーム装置の全体構成を示す図である。   FIG. 26 is a diagram showing an overall configuration of a charged beam apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

図に示す荷電ビーム装置は、SEM46の中心軸の延長とイオンビーム鏡体45の中心軸の延長とが試料ホルダー3に固定された試料4上で交差するように構成されている。即ち、本実施の形態は第3の実施の形態のようにステージ2を移動させなくてもSEM46、イオンビーム鏡体45から荷電ビームを照射することができるものであり、例えば、イオンビームによる加工面を電子ビームでそのまま観察する事が可能となる。この荷電ビーム装置においても、試料ホルダー3上にクリーニング室8Aが設けられている。   The charged beam apparatus shown in the figure is configured such that the extension of the central axis of the SEM 46 and the extension of the central axis of the ion beam mirror 45 intersect on the sample 4 fixed to the sample holder 3. That is, the present embodiment can irradiate a charged beam from the SEM 46 and the ion beam mirror 45 without moving the stage 2 as in the third embodiment. The surface can be observed as it is with an electron beam. Also in this charged beam apparatus, a cleaning chamber 8 A is provided on the sample holder 3.

このように構成される荷電ビーム装置は、第2の実施の形態のものと比較して、荷電ビーム鏡体、ガス銃、マイクロサンプリングユニット等を集約して配置することができ、コンパクトな装置を構成できる点が優れている。   Compared with the second embodiment, the charged beam apparatus configured in this way can arrange a charged beam mirror body, a gas gun, a microsampling unit, and the like in an integrated manner, and a compact apparatus. The point which can be comprised is excellent.

このように構成された荷電ビーム装置においても、クリーニング室8A内でガス銃11等をクリーニングすることができるので、上記の実施の形態同様の効果を得ることができる。   Also in the charged beam apparatus configured as described above, the gas gun 11 and the like can be cleaned in the cleaning chamber 8A, and therefore the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.

本発明の第1の実施の形態である荷電ビーム装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the charged beam apparatus which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における試料ホルダー3の上面図。The top view of the sample holder 3 in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるクリーニング室8の断面図。Sectional drawing of the cleaning chamber 8 in the 1st Embodiment of this invention. 電子源を有する場合の荷電ビーム鏡体10の内部構造を示す図。The figure which shows the internal structure of the charged beam mirror body 10 in the case of having an electron source. 図1におけるガス銃11付近を拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows the gas gun 11 vicinity in FIG. 本発明の第1の実施の形態における表示部180に表示されるグラフィカルユーザーインターフェース(GUI)の一例を示す図。The figure which shows an example of the graphical user interface (GUI) displayed on the display part 180 in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態において、ガス銃11をクリーニングする様子を示す図。The figure which shows a mode that the gas gun 11 is cleaned in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態において、ガス銃11をクリーニングする他の様子を示す図。The figure which shows the other mode of cleaning the gas gun 11 in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態において、EDXを利用してクリーニング処理の終点を検出する様子を示す図。The figure which shows a mode that the end point of a cleaning process is detected using EDX in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態において、タングステンカルボニルを反応性ガス18として用いた場合に、SUS製のガスノズル12の表面にタングステンが汚れとして付着したときの元素分析結果を示す図。The figure which shows the elemental-analysis result when tungsten adheres to the surface of the gas nozzle 12 made from SUS when tungsten carbonyl is used as the reactive gas 18 in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態において、テトラエチルオキシシランを反応性ガス18として用いた場合に、シリコン製のガスノズル12の表面に酸化シリコンが汚れとして付着したときの元素分析結果を示す図。The figure which shows the elemental-analysis result when silicon oxide adheres to the surface of the gas nozzle 12 made from silicon when tetraethyloxysilane is used as the reactive gas 18 in the first embodiment of the present invention. 荷電ビーム装置において試料に荷電ビーム及び反応性ガスを照射している様子を示す図。The figure which shows a mode that the charged beam and reactive gas are irradiated to the sample in a charged beam apparatus. ガスノズル212に絶縁性の付着物214が付着した場合にデポを行う様子を示す図。The figure which shows a mode that depot is performed when the insulating deposit | attachment 214 adheres to the gas nozzle 212. FIG. 本発明の第2の実施の形態である荷電ビーム装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the charged beam apparatus which is the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態において、プローブ31をクリーニングする様子を示す図。The figure which shows a mode that the probe 31 is cleaned in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態において、荷電ビーム導入口16を介して荷電ビームを照射して得たプローブ31先端部の電子像を示す図。The figure which shows the electronic image of the probe 31 tip part obtained by irradiating a charged beam through the charged beam introducing port 16 in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態の変形例である荷電ビーム装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the charged beam apparatus which is a modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態である荷電ビーム装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the charged beam apparatus which is the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態におけるイオンビーム鏡体45の内部構造を示す図。The figure which shows the internal structure of the ion beam mirror 45 in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態における投射マスク60の上面図。The top view of the projection mask 60 in the 3rd Embodiment of this invention. 図20の投射マスク60の部分拡大図。The elements on larger scale of the projection mask 60 of FIG. 本発明の第3の実施の形態におけるイオンビーム鏡体45内のイオンビーム光学系300による2つのビームモードを示す図。The figure which shows two beam modes by the ion beam optical system 300 in the ion beam mirror 45 in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態における試料ホルダー3上に配置されたカートリッジ機構部75を示す図。The figure which shows the cartridge mechanism part 75 arrange | positioned on the sample holder 3 in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態において、GADによってマーク形成した後の試料4の電子像94を示す図。The figure which shows the electronic image 94 of the sample 4 after forming the mark by GAD in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態におけるメッシュ82に搭載したマイクロサンプル80をTEM試料用に薄膜化する様子を示す図。The figure which shows a mode that the micro sample 80 mounted in the mesh 82 in the 3rd Embodiment of this invention is thinned for TEM samples. 本発明の第4の実施の形態である荷電ビーム装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the charged beam apparatus which is the 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

3 試料ホルダー
4 試料
6 荷電ビーム(電子ビーム、イオンビーム)
8 クリーニング室
10 荷電ビーム鏡体
11 ガス銃(ガス供給部)
12 ガスノズル
13 2次電子検出器
14 汚れ膜(付着物)
16 荷電ビーム導入口
17 ガス供給部挿入口
18 反応性ガス
19 クリーニング対象物導入口
20 電極(正電位)
24 電極(負電位)
30 ナノプローバ
31 プローブ
35 EDX(クリーニング終点検出手段)
37 GUI画面
38 メッセージ表示部
46 エアシリンダ(駆動装置)
47 マイクロサンプリングユニット
48 マイクロサンプルプローブ
51 イオン源(荷電ビーム発生源)
80 マイクロサンプル
121 回転駆動装置
130 カンチレバー
131 プローブ
150 制御部
151 電子源(荷電ビーム発生源)
165 電子ビーム光学系(荷電ビーム光学系)
180 表示部
300 イオンビーム光学系(荷電ビーム光学系)
3 Sample holder 4 Sample 6 Charged beam (electron beam, ion beam)
8 Cleaning chamber 10 Charged beam mirror 11 Gas gun (gas supply unit)
12 Gas nozzle 13 Secondary electron detector 14 Dirt film (attachment)
16 Charged beam introduction port 17 Gas supply unit insertion port 18 Reactive gas 19 Cleaning object introduction port 20 Electrode (positive potential)
24 electrodes (negative potential)
30 Nanoprober 31 Probe 35 EDX (Cleaning end point detection means)
37 GUI screen 38 Message display section 46 Air cylinder (drive device)
47 Micro sampling unit 48 Micro sample probe 51 Ion source (charged beam generation source)
80 Microsample 121 Rotation drive device 130 Cantilever 131 Probe 150 Control unit 151 Electron source (charged beam generation source)
165 Electron beam optical system (charged beam optical system)
180 Display unit 300 Ion beam optical system (charged beam optical system)

Claims (24)

荷電ビームを生成する荷電ビーム発生源と、
この荷電ビーム発生源からの荷電ビームを集束し試料に照射する荷電ビーム光学系と、
試料上の荷電ビーム照射部分に反応性ガスを供給するガス供給部と、
このガス供給部を挿入するためのガス供給部挿入口、及び荷電ビームを導入するための荷電ビーム導入口を有し、試料室内に設けられたクリーニング室とを備えることを特徴とする荷電ビーム装置。
A charged beam source for generating a charged beam;
A charged beam optical system that focuses the charged beam from the charged beam generation source and irradiates the sample; and
A gas supply unit for supplying a reactive gas to the charged beam irradiation part on the sample;
A charged beam apparatus comprising: a gas supply unit insertion port for inserting the gas supply unit; and a cleaning chamber provided in the sample chamber, having a charged beam introduction port for introducing a charged beam. .
請求項1記載の荷電ビーム装置において、
前記試料室内で前記ガス供給部を移動させる駆動装置を備えることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 1.
A charged beam apparatus comprising: a driving device that moves the gas supply unit in the sample chamber.
請求項2記載の荷電ビーム装置において、
前記駆動装置は前記ガス供給部をその軸心を中心に回動させることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 2.
The charged beam device according to claim 1, wherein the driving device rotates the gas supply unit about its axis.
請求項1記載の荷電ビーム装置において、
前記クリーニング室はクリーニング対象物を導入するためのクリーニング対象物導入口を有することを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 1.
The charged beam apparatus according to claim 1, wherein the cleaning chamber has a cleaning object introduction port for introducing a cleaning object.
請求項4記載の荷電ビーム装置において、
試料上の荷電ビーム照射部分に反応性ガスを供給する他のガス供給部を備え、
前記クリーニング対象物は前記他のガス供給部であることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam apparatus according to claim 4.
Provided with another gas supply unit for supplying a reactive gas to the charged beam irradiation part on the sample,
The charged beam apparatus, wherein the cleaning object is the other gas supply unit.
請求項4記載の荷電ビーム装置において、
試料面の状態を観察するプローブが取り付けられたナノプローバを備え、
前記クリーニング対象物は前記プローブであることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam apparatus according to claim 4.
It has a nano prober with a probe that observes the state of the sample surface,
The charged beam apparatus, wherein the cleaning object is the probe.
請求項4記載の荷電ビーム装置において、
試料面の状態を観察するプローブが取り付けられたカンチレバーを有し、前記プローブと試料の間に働く力から試料の表面形状を求める原子間力顕微鏡を備え、
前記クリーニング対象物は前記プローブであることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam apparatus according to claim 4.
A cantilever to which a probe for observing the state of the sample surface is attached, and an atomic force microscope for obtaining the surface shape of the sample from the force acting between the probe and the sample;
The charged beam apparatus, wherein the cleaning object is the probe.
請求項1記載の荷電ビーム装置において、
前記クリーニング室は試料が載置された試料ホルダー上に設けられていることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 1.
The charged beam apparatus, wherein the cleaning chamber is provided on a sample holder on which a sample is placed.
請求項1記載の荷電ビーム装置において、
試料からの電子を検出する電子検出手段を備え、
前記クリーニング室は電位が与えられた内部壁面を有していることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 1.
Comprising an electron detection means for detecting electrons from the sample;
The charged beam apparatus, wherein the cleaning chamber has an inner wall surface to which a potential is applied.
請求項9記載の荷電ビーム装置において、
前記内部壁面は、前記電子検出手段側の内部壁面には正電位が与えられ、他の内部壁面にはアース電位又は負電位が与えられていることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 9.
The charged beam apparatus according to claim 1, wherein a positive potential is applied to the inner wall surface on the electron detection means side, and a ground potential or a negative potential is applied to the other inner wall surface.
請求項1記載の荷電ビーム装置において、
前記ガス供給部のクリーニング処理の終点を検出するクリーニング終点検出手段を備えることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 1.
A charged beam apparatus comprising: a cleaning end point detecting unit that detects an end point of the cleaning process of the gas supply unit.
請求項11記載の荷電ビーム装置において、
前記クリーニング終点検出手段は、クリーニングの終点検出用荷電ビームを前記ガス供給部に照射する荷電ビーム照射部を有し、前記終点検出用荷電ビームを前記ガス供給部に照射することによって放出される特性X線を検出し、この検出された特性X線により荷電ビーム照射点における元素分析を行うことによってクリーニング処理の終点を検出することを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 11.
The cleaning end point detection unit has a charged beam irradiation unit that irradiates the gas supply unit with a cleaning end point detection charged beam, and is emitted by irradiating the end point detection charged beam to the gas supply unit. A charged beam apparatus that detects an end point of a cleaning process by detecting an X-ray and performing elemental analysis at the charged beam irradiation point based on the detected characteristic X-ray.
請求項12記載の荷電ビーム装置において、
前記終点検出用荷電ビームは前記荷電ビーム発生源から放出されていることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 12, wherein
The charged beam apparatus according to claim 1, wherein the end point detection charged beam is emitted from the charged beam generation source.
請求項1記載の荷電ビーム装置において、
入力信号に応じて前記ガス供給部のクリーニング時期を通知する通知手段と、
前記荷電ビーム発生源からの荷電ビームの照射条件に基づいて前記ガス供給部に付着する汚れを予測算出し、この予測算出値がしきい値以上に達したときに前記ガス供給部のクリーニング時期を通知する信号を前記通知手段に出力する制御装置を備えることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 1.
Notification means for notifying the cleaning timing of the gas supply unit in response to an input signal;
Based on the irradiation condition of the charged beam from the charged beam generation source, the dirt adhering to the gas supply unit is predicted and calculated, and when the predicted calculation value reaches a threshold value or more, the cleaning time of the gas supply unit is determined. A charged beam apparatus comprising a control device that outputs a signal to be notified to the notification means.
請求項1記載の荷電ビーム装置において、
試料における欠陥の自動レビュー及び自動分類を行う制御装置を備えることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 1.
A charged beam apparatus comprising a control device that performs automatic review and automatic classification of defects in a sample.
請求項1記載の荷電ビーム装置において、
試料からマイクロサンプルを摘出する摘出手段を備えることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 1.
A charged beam apparatus comprising: extraction means for extracting a microsample from a sample.
請求項16記載の荷電ビーム装置において、
イオンビームを発生するイオンビーム発生源と、
このイオンビーム発生源からのイオンビームを集束し試料に照射する他の荷電ビーム光学系とを備え、
前記荷電ビーム発生源は電子ビーム発生源であることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 16, wherein
An ion beam source for generating an ion beam;
With other charged beam optical system for focusing the ion beam from the ion beam generation source and irradiating the sample,
The charged beam generation source is an electron beam generation source.
請求項16記載の荷電ビーム装置において、
前記摘出手段の材質は、シリコン、カーボン、ゲルマニウムの内いずれかであることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 16, wherein
The charged beam apparatus characterized in that the material of the extraction means is any one of silicon, carbon, and germanium.
請求項1記載の荷電ビーム装置において、
前記荷電ビーム発生源は、不活性ガスイオン源、酸素若しくは窒素ガスイオン源、デュオプラズマトロンイオン源、電子サイクロトロン共鳴プラズマ源、誘導結合プラズマ源、又はヘリコン波プラズマ源の内いずれかであることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 1.
The charged beam generation source is any one of an inert gas ion source, an oxygen or nitrogen gas ion source, a duoplasmatron ion source, an electron cyclotron resonance plasma source, an inductively coupled plasma source, or a helicon wave plasma source. Characteristic charged beam device.
請求項1記載の荷電ビーム装置において、
前記荷電ビーム発生源は、シリコン、ゲルマニウム等のIV属液体金属イオン源であることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 1.
The charged beam generating source is a group IV liquid metal ion source such as silicon or germanium.
請求項1記載の荷電ビーム装置において、
前記荷電ビーム発生源は、ヘリウム、アルゴン等のガスフェーズ電界電離イオン源であることを特徴とする荷電ビーム装置。
The charged beam device according to claim 1.
The charged beam generator is a gas phase field ion source such as helium or argon.
荷電ビームを照射して試料の観察・分析、又は加工等を行う荷電ビーム装置のクリーニング方法において、
荷電ビーム発生源からの荷電ビームを荷電ビーム光学系を介して集束し、この荷電ビーム光学系によって集束された荷電ビームを試料室内のクリーニング室に設けられた荷電ビーム導入口を介して前記クリーニング室内に導入し、
試料上の荷電ビーム照射部分に反応性ガスを供給するガス供給部を前記クリーニング室に設けられたガス供給部挿入口を介して前記クリーニング室内に挿入し、
前記ガス供給部に付着した汚れを前記クリーニング室内で除去することを特徴とする荷電ビーム装置のクリーニング方法。
In a cleaning method for a charged beam apparatus that performs observation / analysis or processing of a sample by irradiating a charged beam,
A charged beam from a charged beam generation source is focused through a charged beam optical system, and the charged beam focused by the charged beam optical system is connected to the cleaning chamber through a charged beam introduction port provided in a cleaning chamber in the sample chamber. Introduced into the
A gas supply unit for supplying a reactive gas to the charged beam irradiation portion on the sample is inserted into the cleaning chamber through a gas supply unit insertion port provided in the cleaning chamber;
A cleaning method for a charged beam apparatus, wherein dirt adhered to the gas supply unit is removed in the cleaning chamber.
請求項22記載の荷電ビーム装置のクリーニング方法において、
前記クリーニング室内に挿入された前記ガス供給部に荷電ビームを直接照射することを特徴とする荷電ビーム装置のクリーニング方法。
In the cleaning method of the charged beam apparatus according to claim 22,
A charged beam apparatus cleaning method, wherein a charged beam is directly irradiated onto the gas supply unit inserted in the cleaning chamber.
請求項22記載の荷電ビーム装置のクリーニング方法において、
前記クリーニング室内に挿入された前記ガス供給部に荷電ビームを直接照射することなく前記クリーニング室内に導入することを特徴とする荷電ビーム装置のクリーニング方法。
In the cleaning method of the charged beam apparatus according to claim 22,
A charged beam apparatus cleaning method, wherein the gas supply unit inserted into the cleaning chamber is introduced into the cleaning chamber without directly irradiating the charged beam.
JP2006314681A 2006-11-21 2006-11-21 Charged beam apparatus and cleaning method thereof Expired - Fee Related JP5183912B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006314681A JP5183912B2 (en) 2006-11-21 2006-11-21 Charged beam apparatus and cleaning method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006314681A JP5183912B2 (en) 2006-11-21 2006-11-21 Charged beam apparatus and cleaning method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008130390A true JP2008130390A (en) 2008-06-05
JP5183912B2 JP5183912B2 (en) 2013-04-17

Family

ID=39556019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006314681A Expired - Fee Related JP5183912B2 (en) 2006-11-21 2006-11-21 Charged beam apparatus and cleaning method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5183912B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010230672A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Fei Co Method of forming image while milling work piece
WO2012043363A1 (en) * 2010-09-28 2012-04-05 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 Charged particle beam device, thin film forming method, defect correction method and device fabrication method
WO2012165053A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 株式会社日立ハイテクノロジーズ Mass spectrometry device
WO2018181410A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 株式会社日立ハイテクサイエンス Focused ion beam device
JP2021044268A (en) * 2020-12-21 2021-03-18 株式会社日立ハイテクサイエンス Focused ion beam device

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0620639A (en) * 1992-07-03 1994-01-28 Hitachi Ltd Gas nozzle for focused ion beam processing
JPH06188182A (en) * 1992-12-21 1994-07-08 Toshiba Corp Method and apparatus for charged beam irradiation
JPH06342638A (en) * 1993-06-02 1994-12-13 Hitachi Ltd Inspection and device therefor
JP2002150990A (en) * 2000-11-02 2002-05-24 Hitachi Ltd Working observation method for trace sample and apparatus
JP2002246296A (en) * 2001-02-20 2002-08-30 Nikon Corp Method for cleaning reticle, apparatus and method for electron beam exposing as well as method for manufacturing device
JP2003068810A (en) * 2001-06-13 2003-03-07 Mitsubishi Electric Corp Removing member for foreign matter stuck to probe tip, manufacturing method therefor, method for cleaning foreign matter stuck to probe tip, probe and probing device
JP2005081527A (en) * 2003-09-11 2005-03-31 Sii Nanotechnology Inc Fine processing method using atomic force microscope
JP2005260057A (en) * 2004-03-12 2005-09-22 Sii Nanotechnology Inc Method for correcting black defect of mask for euv lithography
JP2006139917A (en) * 2004-11-10 2006-06-01 Hitachi High-Technologies Corp Ion beam processing device and manufacturing method of sample
JP2006516802A (en) * 2003-01-27 2006-07-06 株式会社荏原製作所 Projection electron beam apparatus for inspecting a sample by using electrons emitted from the sample

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0620639A (en) * 1992-07-03 1994-01-28 Hitachi Ltd Gas nozzle for focused ion beam processing
JPH06188182A (en) * 1992-12-21 1994-07-08 Toshiba Corp Method and apparatus for charged beam irradiation
JPH06342638A (en) * 1993-06-02 1994-12-13 Hitachi Ltd Inspection and device therefor
JP2002150990A (en) * 2000-11-02 2002-05-24 Hitachi Ltd Working observation method for trace sample and apparatus
JP2002246296A (en) * 2001-02-20 2002-08-30 Nikon Corp Method for cleaning reticle, apparatus and method for electron beam exposing as well as method for manufacturing device
JP2003068810A (en) * 2001-06-13 2003-03-07 Mitsubishi Electric Corp Removing member for foreign matter stuck to probe tip, manufacturing method therefor, method for cleaning foreign matter stuck to probe tip, probe and probing device
JP2006516802A (en) * 2003-01-27 2006-07-06 株式会社荏原製作所 Projection electron beam apparatus for inspecting a sample by using electrons emitted from the sample
JP2005081527A (en) * 2003-09-11 2005-03-31 Sii Nanotechnology Inc Fine processing method using atomic force microscope
JP2005260057A (en) * 2004-03-12 2005-09-22 Sii Nanotechnology Inc Method for correcting black defect of mask for euv lithography
JP2006139917A (en) * 2004-11-10 2006-06-01 Hitachi High-Technologies Corp Ion beam processing device and manufacturing method of sample

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010230672A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Fei Co Method of forming image while milling work piece
WO2012043363A1 (en) * 2010-09-28 2012-04-05 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 Charged particle beam device, thin film forming method, defect correction method and device fabrication method
JP2012074194A (en) * 2010-09-28 2012-04-12 Sii Nanotechnology Inc Charged particle beam device, thin film forming method, defect correcting method, and device manufacturing method
US9257273B2 (en) 2010-09-28 2016-02-09 Hitachi High-Tech Science Corporation Charged particle beam apparatus, thin film forming method, defect correction method and device forming method
WO2012165053A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 株式会社日立ハイテクノロジーズ Mass spectrometry device
JP2012252881A (en) * 2011-06-03 2012-12-20 Hitachi High-Technologies Corp Mass spectroscope
US8933399B2 (en) 2011-06-03 2015-01-13 Hitachi High-Technologies Corporation Mass spectrometry device including self-cleaning unit
WO2018181410A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 株式会社日立ハイテクサイエンス Focused ion beam device
JP2018166043A (en) * 2017-03-28 2018-10-25 株式会社日立ハイテクサイエンス Focused ion beam device
JP2021044268A (en) * 2020-12-21 2021-03-18 株式会社日立ハイテクサイエンス Focused ion beam device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5183912B2 (en) 2013-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5090255B2 (en) STEM sample preparation method in situ
JP4205122B2 (en) Charged particle beam processing equipment
JP5384786B2 (en) Charged beam device and mirror body thereof
JP5055011B2 (en) Ion source
JP3730263B2 (en) Apparatus and method for automatic substrate inspection using charged particle beam
JP5600371B2 (en) Sputtering coating of protective layer for charged particle beam processing
US8274063B2 (en) Composite focused ion beam device, process observation method using the same, and processing method
TWI442440B (en) Composite focusing ion beam device and the use of this processing observation method, processing methods
JP4685627B2 (en) Sample processing method
JP5222507B2 (en) Ion beam processing apparatus and sample processing method
JP5183912B2 (en) Charged beam apparatus and cleaning method thereof
CN104251795A (en) Plan view sample preparation
JP2015038477A (en) Detaching probe from tem sample during sample preparation
JP2009037910A (en) Composite charged particle beam device, and process observation method
JP4388101B2 (en) Charged particle beam processing equipment
WO2012095911A1 (en) Scanning electron microscope
JP5746085B2 (en) Ion beam processing / observation apparatus and ion beam processing / observation method using the same
JP2010003596A (en) Charged particle beam machining apparatus
JP2009170118A (en) Charged particle beam processing device
JP2005044570A (en) Semiconductor processing/observing device
JP6068553B2 (en) Ion beam processing / observation apparatus and ion beam processing / observation method using the same
JP3944384B2 (en) Focused ion beam processing equipment
JP2008108751A (en) Processing/observing device, and processing/observing method
JP2009105077A (en) Ion beam processing device
JP2009038043A (en) Processing/observing device of semiconductor, and operating method of processing/observing device of semiconductor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090918

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111014

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111018

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120403

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120521

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120821

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121003

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121030

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121211

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130115

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130116

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160125

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees