JP4111778B2 - 集束イオンビーム装置により一部が薄膜状に加工された試料の電子顕微鏡による観察方法 - Google Patents

集束イオンビーム装置により一部が薄膜状に加工された試料の電子顕微鏡による観察方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス試料を集束イオンビーム装置によって観察領域を薄膜状に加工し、薄膜状にされた試料の透過電子顕微鏡像を観察するようにしたFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
走査透過電子顕微鏡では、電子銃から発生し加速された電子ビームを、コンデンサレンズ、対物レンズにより試料上に細く集束すると共に、試料上の所定範囲を電子ビームで走査するようにしている。試料に電子ビームを照射することによってこの試料を透過した電子を検出し、この検出信号を一次電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給し、試料の走査透過電子顕微鏡像を表示するようにしている。
【0003】
このような走査透過電子顕微鏡において、試料を透過した電子を結像させ、結像位置に走査透過電子顕微鏡像用の検出器に代えてCCDカメラのごときTVカメラを配置し、TVカメラからの信号に基づいてディスプレイ上に像を表示させることにより、透過電子顕微鏡像を得ることができる。
【0004】
このような走査透過電子顕微鏡では、カラム内にセットされた試料を移動させながら、観察すべき部位を低倍率で探し、観察すべき部位が見つかった場合には、その部位を比較的高い倍率で観察する。この場合、観察倍率は、選択された観察視野に応じて決定される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体デバイス素子の多層化、高密度化に伴って、透過電子顕微鏡および走査透過電子顕微鏡像も観察し得る電子顕微鏡(STEM)を用いた原子レベルの像の観察の要求が高まっている。一方、半導体デバイス素子の試料作成装置として、集束イオンビーム装置(FIB)が多く使用されるようになってきた。
【0006】
上記のごとき走査透過電子顕微鏡において、試料の目的とする視野を探す際には、低倍率の像を用い、試料を移動させながら行っている。目的とする視野が見つかった場合は、その視野に応じて倍率を変化させ、詳細な観察や分析を行っている。この場合、使用される走査透過電子顕微鏡に要求されることは、試料作成、目的の像の観察、欠陥の有無の確認までを短時間で行えることである。詳細な観察を行うための像の倍率は、多種の観察に対応できるように細かい段階に倍率を自由に変えることができるように構成されている。
【0007】
一般に、FIBで加工する試料の範囲は、一辺の長さが10μmから20μm矩形状と狭く、その範囲を厚さが3μm程度の薄膜状に加工しなければならない。このような一部が薄膜状とされた試料では、試料に照射された電子は、薄膜状に加工された狭い範囲しか透過せず、加工した範囲以外の試料領域は電子が透過しないため、透過電子顕微鏡像や走査透過電子顕微鏡像を得ることができず、透過像観察用の陰極線管や液晶ディスプレイの観察画面上には像が現れない。
【0008】
このため、透過電子顕微鏡像で試料の内の薄膜状に加工された観察位置を探す場合は、試料移動機構を駆動させて加工範囲から透過した電子を探すことになるが、加工範囲が狭いため、透過電子顕微鏡像や透過走査電子顕微鏡像のような、倍率が比較的高い透過像を使用している限りでは、試料の加工された位置を見失うことが頻繁に生じる。したがって、目的とする像の観察を行うまでに相当な時間を要することになる。
【0009】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、短時間にFIBで薄膜状に加工された試料の加工部分を見出し、電子顕微鏡への加工済み試料のセットから加工位置の観察までの時間を短縮することができるFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法を実現するにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく集束イオンビーム装置により一部が薄膜状に加工された試料の電子顕微鏡による観察方法は、照射レンズ系により電子ビームを試料に照射し、試料を透過した電子を結像レンズ系でTVカメラのスクリーン上に結像するようにし、TVカメラから得られた映像信号をディスプレイに供給して透過電子顕微鏡像を表示するようにした透過電子顕微鏡像観察モードと、照射レンズ系のレンズ強度を前記透過電子顕微鏡像観察モード時のレンズ強度に対して変化させ、試料に照射される電子ビームの径を前記透過電子顕微鏡像観察モード時よりも小さくし、更に試料に照射される電子ビームを2次元的に走査するようにし、電子ビームの照射によって試料の上方に向かって発生する電子を検出器によって検出し、検出器から得られた映像信号を、電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給して走査電子像を表示するようにした走査電子顕微鏡像観察モードとを選択的に切り替えられる電子顕微鏡による観察方法において、該電子顕微鏡は、集束イオンビーム装置によって一部が薄膜状に加工された試料が電子顕微鏡の試料位置にセットされて、試料の一部分である前記薄膜状部分を探すためのサーチモードが選択されたとき、走査電子顕微鏡像観察モードに切り換えられ、前記集束イオンビーム装置によって加工された試料の走査電子像をディスプレイ上に表示して前記薄膜状部分を探し、前記薄膜状部分の走査電子像が前記ディスプレイの画面中央に表示されるように試料を移動させ、その後前記透過電子顕微鏡像観察モードに切り換えて前記薄膜状部分の透過電子顕微鏡像をディスプレイ上に表示し、試料の移動を行うと共に透過電子顕微鏡像の倍率を変化させ、前記薄膜状部分を観察するようにしたことを特徴としている。
【0011】
本発明では、FIBによって加工された試料が電子顕微鏡の試料位置にセットされたとき、該電子顕微鏡は、走査電子顕微鏡像観察モードに切り換えられ、低倍率の走査電子像が表示装置上に表示される。オペレータは、この走査像を観察して、目的とする視野を探し、その視野をディスプレイの中心に移動させ、その後透過電子像により、比較的高い倍率により像の観察を行う。
【0012】
本発明では、上記透過電子像として、透過型電子顕微鏡像あるいは走査透過型電子顕微鏡像が用いられ、走査電子像としては、2次電子像あるいは反射電子像が用いられる。また、本発明に基づくFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法は、FIBによって加工された試料の加工位置を走査電子顕微鏡像により見出し、該試料の加工位置の観察を、試料を透過した電子に基づいて得られた透過電子像によって行い、試料を移動させて透過電子像の内の所望の観察位置の座標を検出して記憶させ、再びFIBによって試料の加工部分を更に加工してより薄い薄膜試料を作成し、再び透過電子像を観察する場合には、記憶された試料位置に基づいて試料を移動させ、所望の観察位置における薄膜試料の透過電子像による観察を行うようにしたことを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に用いられる走査透過電子顕微鏡の一例を示したもので、この顕微鏡では、電子ビームを試料上で走査し、試料表面からの2次電子に基づく走査電子顕微鏡像と、同じく電子ビームを試料上で走査し、試料を透過した電子に基づく走査透過電子顕微鏡像と、電子ビームを走査せず、試料を透過した電子に基づく透過電子顕微鏡像の複数の像の観察ができるように構成されている。
【0014】
図において、電子顕微鏡カラムの上部に配置された電子銃1から発生した電子ビームEBは、図示していない加速管によって加速される。加速管によって例えば50kVに加速された電子ビームは、コンデンサレンズ2とコンデンサミニレンズ3によって集束される。
【0015】
コンデンサレンズ2、3によって集束された電子ビームの中心部分は、コンデンサレンズアパーチャ(図示せず)の開口を通り、電子ビームの外側の収差の大きい部分をアパーチャによって遮蔽するようにしている。なお、コンデンサレンズアパーチャには、複数の径の異なった開口が設けられており、顕微鏡の各種モードに応じていずれかの適切な径の開口が光軸上に配置されるように構成されている。
【0016】
電子ビームEBは、コンデンサミニレンズ3によって電子ビームのフォーカスの微調整がなされた後、対物レンズ4の磁場中に配置された試料5に照射される。コンデンサレンズ2と試料5との間には、試料上の所定の2次元範囲を電子ビームで走査するための走査コイル6が配置されている。
【0017】
対物レンズ4の下段には、2段の中間レンズ7,8が配置され、更に中間レンズの下段には投影レンズ9が配置されている。コンデンサレンズ2、コンデンサミニレンズ3、対物レンズ4、中間レンズ7,8、投影レンズ9には、レンズ制御部10から励磁電流が供給される。なお、対物レンズ4による試料5の前方磁場は、電子ビームのフォーカスに寄与し、試料5の後方磁場は、後段の中間レンズ7、8と投影レンズ9とによって結像レンズ系を構成する。
【0018】
投影レンズ9の下部には、透過電子顕微鏡像を表示する蛍光板11が設けられているが、蛍光板11は電子ビームの光軸位置から開閉自由にされており、蛍光板により像の観察を行う場合は、蛍光板11は光軸上に配置される。
【0019】
蛍光板11の下部には、光軸上に挿脱可能な透過電子検出器12(暗視野像観察用)と、同じく光軸上に挿脱可能な透過電子検出器13(明視野像観察用)の2種の検出器が配置されている。更に、明視野像観察用検出器13の後段には、光軸上に挿脱可能なCCDカメラのごとき第1のTVカメラ14が配置され、第1のTVカメラ14の後段の光軸上には、CCDカメラのごとき第2のTVカメラ15が配置されている。検出器12,13,14,15の出力信号(映像信号)は、増幅器16を介してコンピュータ17に供給される。
【0020】
試料5の上部の光軸から離れた位置には、2次電子検出器18が設けられている。この2次電子検出器18は、走査電子顕微鏡像観察モードの際に動作させられるもので、例えば、シンチレータと光電子増倍管より構成される検出器が用いられ、試料からの2次電子を加速してシンチレータに導くようにされている。更に、試料5の上部には、反射電子検出器19が設けられている。2次電子検出器18と反射電子検出器19の出力信号(映像信号)は、増幅器20を介してコンピュータ17に供給される。
【0021】
コンピュータ17は、走査コイル6に走査信号を供給する走査系制御部21、試料位置を制御する試料移動制御部22、各レンズの励磁電流を制御するレンズ制御部10をコントロールする。また、図示していないが、暗視野像観察用検出器12の駆動機構、明視野像観察用検出器13の駆動機構、第1のTVカメラ14の駆動機構が設けられており、それらの駆動機構はコンピュータ17によってコントロールされ、特定の検出器あるいはカメラが光軸上に配置される。また、コンピュータ17は、2次電子検出器18か反射電子検出器19のいずれかの検出信号を増幅器20で増幅しコンピュータ17に供給されるように制御する。更に、コンピュータ17は、検出信号のいずれかの出力信号に基づく像をモニター23上に表示する。
【0022】
コンピュータ17には、メモリーが接続されているが、このメモリーには、各レンズ強度、検出器の選択、図示していないアパーチャの開口の選択などが、電子顕微鏡の観察モード、電子銃の加速電圧や倍率に応じてテーブルの形式で記憶されている。
【0023】
例えば、電子銃の加速電圧を変化させた場合には、選択された加速電圧で電子ビームが最適に試料5にフォーカスされ、試料を透過した電子像が例えば指定された倍率となるように、第1のTVカメラ14のスクリーン上に最適に投影されるような各レンズ強度があらかじめ記憶されている。
【0024】
コンピュータ17には、図示していないが、キーボード、マウス、コントロールパネルが接続されており、キーボード、マウスによってコンピュータ17への指令や各種の条件設定を行なうことができるように構成されている。また、モニター23の画面には、像表示領域、装置の制御のためのGUI(グラフィックユーザーインターフェイス)、マウスやキーボードによって画面上を移動するポインターが表示されている。また、当然のことながら、コンピュータ17内には、電子顕微鏡の各種構成要素を指定されたモードや条件に応じてコントロールするためのソフトウェアが備えられている。このような構成の動作を次に説明する。
【0025】
さて、図1に示した走査透過電子顕微鏡は、透過電子顕微鏡像の観察と、走査電子顕微鏡像の観察と、透過走査電子顕微鏡像の観察とを行なうことができる。透過電子顕微鏡像を観察する場合、キーボードやマウスを用いて、モニター23に表示されているGUI中の例えば、TEMの表示がされている領域にポインターを位置させ、マウスをクリックするなどして、TEMモードを選択する。
【0026】
TEMモードが選択されると、コンピュータ17は暗視野像検出器12、明視野像検出器13を光軸上から退避させる。そして、第1のTVカメラ14か第2のTVカメラ15のいずれか一方を光軸上に配置し、第2のTVカメラ15を用いる場合には、第1のTVカメラ14を光軸から退避させる。
【0027】
この第1のTVカメラ14は広視野観察用に比較的低い倍率の像を観察する際に主として用いられるもので、投影レンズ9に近い位置に配置される。また、第2のTVカメラ15は、高分解能のTVカメラが用いられ、比較的高い倍率で像の観察を行う際に用いられる。この2種のTVカメラのいずれを用いるかは、倍率によって決められ、倍率はコンピュータ17のモニター23のGUIによって選択することができる。
【0028】
例えば、広視野の低倍率の透過電子顕微鏡像を観察する場合には、第1のTVカメラ14が光軸上に配置される。この状態で、コンピュータ17はコンデンサレンズ2,3、対物レンズ4の励磁電流を制御し、比較的太い径(1nm)のプローブが試料5に照射されるように制御する。また、中間レンズ7,8と投影レンズ9の励磁電流を制御し、試料5を透過した電子による像が第1のTVカメラ14のスクリーン上に結像されるように制御する。
【0029】
このように各レンズを制御して電子銃1からの電子ビームEBを試料5に照射すれば、第1のTVカメラ14のスクリーン上には試料の特定広視野の透過電子顕微鏡像が投影される。TVカメラ14のスクリーン上に投影された像は映像信号として読み出され、増幅器16を介してコンピュータ17に送られる。コンピュータ17に供給された映像信号は、モニター23に供給され、モニター23の画面の像表示領域上には、広領域の倍率の比較的低い透過電子顕微鏡像が表示される。
【0030】
なお、比較的倍率の高い高分解能の透過電子顕微鏡像を観察する場合には、第1のTVカメラ14が光軸上から退避させられる。その際には、中間レンズ7,8、投影レンズ9のレンズ強度が調整され、電子像がカラムの下部に配置された第2のTVカメラ15のスクリーン上に結像されるように制御される。
【0031】
TVカメラ15のスクリーン上に投影された像は映像信号として読み出され、増幅器16を介してコンピュータ17に送られる。コンピュータ17に供給された映像信号は、モニター23に供給され、モニター23の画面の像表示領域上には、倍率の高い高分解能の透過電子顕微鏡像が表示される。なお、第1のTVカメラ14を用いて得られた像は試料の視野探しのために用いられ、第2のTVカメラ15を用いて得られた像は視野探しの結果得られた試料の所望領域の高分解能の観察像となる。
【0032】
次に、走査電子顕微鏡像と透過走査電子顕微鏡像を観察する際の操作について説明する。走査電子顕微鏡像あるいは走査透過電子顕微鏡像を観察する場合、キーボードやマウスを用いて、モニター23に表示されているGUI中の例えば、SEMあるいはSTEMの表示がされている領域にポインターを位置させ、マウスをクリックするなどして、SEMあるいはSTEMモードを選択する。
【0033】
このSEMモードの内、2次電子像を取得するモードが選択された場合の動作を図2をも参照しながら説明する。なお、図2において、図1と同一構成要素には同一番号が付してある。モニター上のGUIによって、走査2次電子像の取得モードを選択すると、コンピュータ17はコンデンサレンズ2、コンデンサミニレンズ3、対物レンズ4の励磁電流を制御し、すなわちレンズの励磁強度(レンズ強度)を制御し、比較的細い径(0.2nm程度)のプローブが試料5に照射されるように制御する。
【0034】
図2で30,31は対物レンズ4の磁極片であり、点線で示したレンズ33は、対物レンズの前方磁界によるレンズである。このように各レンズを制御して電子銃1からの電子ビームEBを試料5に照射すると共に、走査コイル6に走査系制御部21から電子ビームの2次元走査信号を供給すれば、試料5の所定領域で電子ビームが2次元的に走査される。
【0035】
試料上の電子ビームの2次元走査に基づいて試料5の表面から発生した2次電子seは、対物レンズ4の前方磁場33(前方レンズ33のこと)によって光軸上近傍に拘束され、光軸に沿って上方に取り出される。上方に取り出された2次電子seは、2次電子検出器18の前面に印加されている。例えば10kV程度の高電圧によって検出器18に向け引き寄せられ、検出器18のシンチレータに衝突する。シンチレータは2次電子の衝突によって発光し、その光は光電変換面によって光電子に変換される。光電子は、光電子増幅管によって増倍され、増倍された信号は、映像信号として増幅器20を介してコンピュータ17に供給される。
【0036】
コンピュータ17に供給された映像信号は、モニター23に供給され、その結果、像表示領域には、走査電子顕微鏡像(2次電子像)が表示されることになる。なお、反射電子像を表示する場合は、反射電子検出器19によって検出された信号が、増幅器20を介してコンピュータ17に供給される。
【0037】
次に、STEMモードが選択されると、コンピュータ17は、暗視野像検出器12、明視野像検出器13のいずれか一方を光軸上に配置し、他方を光軸上から退避させる。この状態で、コンピュータ17はコンデンサレンズ、対物レンズの励磁電流を制御し、比較的細い径(0.2nm程度)のプローブが試料5に照射されるように制御する。このように各レンズを制御して電子銃1からの電子ビームを試料5に照射すると共に、走査コイル6に走査系制御部21から電子ビームの2次元走査信号を供給すれば、試料5の所定領域で電子ビームが2次元的に走査される。
【0038】
試料上の電子ビームの2次元走査に基づいて試料5を透過した電子は、光軸上に配置された暗視野像用検出器12か明視野像用検出器13のいずれかによって検出される。検出された透過電子信号は、映像信号として増幅器16を介してコンピュータ17に供給される。コンピュータ17に供給された映像信号は、モニター23に供給され、その結果、像表示領域には、明視野か暗視野の走査透過電子顕微鏡像が表示されることになる。
【0039】
次に、上記した走査透過電子顕微鏡を用いてFIBによって加工された試料の観察方法について説明する。まず、図示していないFIB装置によって試料の観察すべき個所が加工され(削られ)る。一般に、FIB装置で加工する試料の範囲は、一辺の長さが10μmから20μmの矩形状と短く、その範囲を厚さが3μm程度の薄膜状に加工しなければならない。
【0040】
図3にFIB装置によって加工された試料5を示す。この試料5の一部がFIBによって加工されるが、FIBによって加工された部分が35であり、この加工によって薄膜状の試料部分36が作成される。、このような一部が薄膜状とされた試料では、試料に照射された電子は、薄膜状に加工された狭い範囲しか透過せず、加工した範囲以外の試料領域は電子が透過しないため、透過電子顕微鏡像や走査透過電子顕微鏡像を得ることができず、透過像観察用の陰極線管や液晶ディスプレイの観察画面上には像が現れない。
【0041】
このため、透過電子顕微鏡像で試料の内の薄膜状に加工された観察位置を探す場合は、試料移動機構を駆動させて加工範囲から透過した電子を探すことになるが、加工範囲(図3の加工部分35)が狭いため、透過電子顕微鏡像や透過走査電子顕微鏡像のような、倍率が比較的高い透過像を使用している限りでは、試料の加工された位置を見失うことが頻繁に生じる。したがって、目的とする像の観察を行うまでに相当な時間を要することになる。
【0042】
次に、図4のフロー図を参照しながら、本発明に基づく方法の一実施の形態を説明する。まず、FIB装置で加工された試料5は、図示していない試料ホルダーに載せられ、このホルダーが図1に示した試料として、電子顕微鏡鏡筒内に挿入される。ここで、モニター23上のGUIによって、サーチモードに装置を選択すると、装置は走査2次電子像取得モードに自動的に設定される。そして、2次電子像の倍率が例えば、40倍程度に設定される。
【0043】
この装置をサーチモードとするための手段として、モニター23上のGUIによって行ったが、別に設けられたスイッチにより行うように構成しても良い。このようにして2次電子像取得モードに装置が設定されると、コンピュータ17はコンデンサレンズ2、コンデンサミニレンズ3、対物レンズ4の励磁電流を制御し、比較的細い径(0.2nm程度)のプローブが試料5に照射されるように制御する。
【0044】
このように各レンズを制御して電子銃1からの電子ビームEBを試料5に照射すると共に、走査コイル6に走査系制御部21から電子ビームの2次元走査信号を供給すれば、試料5の所定領域で電子ビームが2次元的に走査される。この場合、倍率が40倍程度であるため、X方向、Y方向の一次電子ビームの走査幅はかなり広くされる。
【0045】
試料上の電子ビームの2次元走査に基づいて試料5の表面から発生した2次電子seは、対物レンズ4の前方磁場33によって光軸上近傍に拘束され、光軸に沿って上方に取り出される。上方に取り出された2次電子seは、2次電子検出器18の前面に印加されている、例えば10kV程度の高電圧によって検出器18に向け引き寄せられ、検出器18のシンチレータに衝突する。シンチレータは2次電子の衝突によって発光し、その光は光電変換面によって光電子に変換される。光電子は、光電子増倍管によって増倍され、増倍された信号は、映像信号として増幅器20を介してコンピュータ17に供給される。
【0046】
コンピュータ17に供給された映像信号は、モニター23に供給され、その結果、像表示領域には、走査電子顕微鏡像(2次電子像)が表示されることになる。
このモニター上の表示画面上には、極低倍の試料の2次電子像が表示されており、この像から、FIBで加工された痕跡を示すコントラストを有する領域が確認できる。
【0047】
この表示された2次電子像を観察しながら試料5を移動させ、FIBで加工された痕跡を示すコントラストを有する領域(薄膜36部分)をモニター23の画面中央に位置させる。なお、モニター画面中心と、電子顕微鏡の軸中心(光軸)とはあらかじめ一致するように調整されている。この像の移動を行った後、試料移動制御部22にその視野位置A(X1,Y1)を記録する。この視野位置のデータは、試料移動制御部22を介してコンピュータ17に送られ記憶される。
【0048】
次に、装置の像観察モードを2次電子像取得モードから、最終的に観察すべき像を取得するモード、例えば、透過型電子顕微鏡像取得モードに切り換える。レンズ制御部10には、あらかじめ透過型電子顕微鏡像取得モードが選択された際の照射系レンズ、結像系レンズ強度が記憶されており、図1の電子光学系における各レンズは、モード選択されると、コンピュータ17の制御により、そのレンズ強度が透過型電子顕微鏡像取得用に設定される。
【0049】
また、蛍光板11は光軸から取り除かれ、第1のTVカメラ14が光軸上に配置される。その結果、試料5の薄膜部分36に電子ビームが照射され、薄膜36を透過した電子に基づく像は中間レンズ7,8,投影レンズ9によって第1のTVカメラ14のスクリーン上に結像される。このスクリーン上に投影された像は、第1のTVカメラ14によって映像信号に変換され、この映像信号は、増幅器16を介してコンピュータ17に供給される。コンピュータ17に供給された信号は、モニター23に供給され、モニター23には、試料5の薄膜領域36の透過型電子顕微鏡像が表示される。なお、この際の透過型電子顕微鏡の像倍率は、比較的小さくされている。
【0050】
オペレータは、モニター23に表示された像を観察し、目的とする視野を探し、コンピュータ17を操作して、試料移動制御部22を制御し、試料5を適宜移動させて、その目的とする視野をモニター23の画面中心に移動させる。その状態で透過型電子顕微鏡像の倍率を観察に最適な倍率に設定する。この倍率設定は、コンピュータ17を操作してレンズ制御部10を制御し、結像レンズ系の各レンズの強度を変化させて行う。
【0051】
このとき、試料移動制御部22には、試料を移動させた後の試料位置(視野位置)B(X2,Y2)が記録される。この試料移動制御部22に記録された試料位置は、コンピュータ17に供給されて記憶される。
【0052】
ここで、モニター23で観察した試料5の薄膜部分36が充分な薄さに加工されていない場合には、試料5を電子顕微鏡装置から取り出し、再びFIB装置に試料5を装着し薄膜部分を再度加工し、より薄い薄膜36を作成する。このとき、FIBによって加工すべき位置は、コンピュータ17に記憶されている第1回目に加工された座標位置によって決められる。
【0053】
このようにして、第2回目のFIBによる加工が終了すると、試料5は再び電子顕微鏡装置に挿入され、コンピュータ17に記憶されている観察位置(観察視野)の中心がモニター23の画面中心に位置するように、試料移動制御部22を介して試料5を移動させる。このようにして再び薄く加工された薄膜部分36の透過型電子顕微鏡像を観察し、所望の試料領域の像を取得することができる。なお、2回目の薄膜部分36の観察によって更に薄膜部分の加工をすべきと判断された場合には、上記と同様にFIBによる再加工が実施される。
【0054】
上記した実施の形態で、第1のTVカメラにより透過型電子顕微鏡像の視野探しを行ったが、倍率を高くして最終的な像の観察を行う場合には、第1のTVカメラ14で行っても良く、第1のTVカメラ14を光軸から取り除き、第2のTVカメラ15を用いて像の観察を行うようにしても良い。
【0055】
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されず幾多の変形が可能である。例えば、最終的な像の観察を透過型電子顕微鏡像によって行ったが、走査透過型電子顕微鏡像によって所望の観察を行うようにしても良い。また、試料の加工領域を探すため、2次電子像を用いたが、反射電子像によって試料5の加工部分35を探すようにしても良い。
【0056】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に基づくFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法は、FIBによって加工された試料が電子顕微鏡の試料位置にセットされサーチモードが選択されたとき、該電子顕微鏡は、走査電子顕微鏡像観察モードに切り換えられ、低倍率の走査電子像がディスプレイ上に表示される。オペレータは、この走査像を観察して、目的とする視野を探し、その視野をディスプレイの中心に移動させ、その後透過電子像により、比較的高い倍率により像の観察を行うことができる。したがって、観察視野探しが低倍の走査電子像によって行うことができるので、薄膜状に加工された試料部分を簡単に見つけだし、その試料部分をディスプレイの中心部分に移動させ、その後詳細な薄膜部分の顕微鏡像の観察を短時間に行うことが可能となる。
【0057】
また、本発明に基づくFIBによる加工試料の電子顕微鏡による観察方法は、FIBによって加工された試料の加工位置を走査電子顕微鏡像により見出し、該試料の加工位置の観察を、試料を透過した電子に基づいて得られた透過電子像によって行い、試料を移動させて透過電子像の内の所望の観察位置の座標を検出して記憶させ、再びFIBによって試料の加工部分を更に加工してより薄い薄膜試料を作成し、再び透過電子像を観察する場合には、記憶された試料位置に基づいて試料を移動させ、所望の観察位置における薄膜試料の透過電子像による観察を行うようにしたことを特徴としている。この結果、複数回のFIBによる試料の同一領域の加工を行った場合でも、薄膜部分の観察視野の設定を簡単に、短時間に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく方法を実施するための走査透過電子顕微鏡の一例を示す図である。
【図2】図1の走査透過型電子顕微鏡における2次電子を検出する構成を示す図である。
【図3】FIBによって加工された試料を示す図である。
【図4】本発明に基づく方法の一実施の形態を説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
1 電子銃
2 コンデンサレンズ
3 コンデンサミニレンズ
4 対物レンズ
5 試料
6 走査コイル
7、8 中間レンズ
9 投影レンズ
10 レンズ制御部
11 蛍光板
12、13 検出器
14、15 TVカメラ
16、20 増幅器
17 コンピュータ
18 2次電子検出器
19 反射電子検出器
21 走査系制御部
22 試料移動制御部
23 モニター

Claims (6)

  1. 照射レンズ系により電子ビームを試料に照射し、試料を透過した電子を結像レンズ系でTVカメラのスクリーン上に結像するようにし、TVカメラから得られた映像信号をディスプレイに供給して透過電子顕微鏡像を表示するようにした透過電子顕微鏡像観察モードと、照射レンズ系のレンズ強度を前記透過電子顕微鏡像観察モード時のレンズ強度に対して変化させ、試料に照射される電子ビームの径を前記透過電子顕微鏡像観察モード時よりも小さくし、更に試料に照射される電子ビームを2次元的に走査するようにし、電子ビームの照射によって試料の上方に向かって発生する電子を検出器によって検出し、検出器から得られた映像信号を、電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給して走査電子像を表示するようにした走査電子顕微鏡像観察モードとを選択的に切り替えられる電子顕微鏡による観察方法において、該電子顕微鏡は、集束イオンビーム装置によって一部が薄膜状に加工された試料が電子顕微鏡の試料位置にセットされて、試料の一部分である前記薄膜状部分を探すためのサーチモードが選択されたとき、走査電子顕微鏡像観察モードに切り換えられ、前記集束イオンビーム装置によって加工された試料の走査電子像をディスプレイ上に表示して前記薄膜状部分を探し、前記薄膜状部分の走査電子像が前記ディスプレイの画面中央に表示されるように試料を移動させ、その後前記透過電子顕微鏡像観察モードに切り換えて前記薄膜状部分の透過電子顕微鏡像をディスプレイ上に表示し、試料の移動を行うと共に透過電子顕微鏡像の倍率を変化させ、前記薄膜状部分を観察するようにした集束イオンビーム装置により一部が薄膜状に加工された試料の電子顕微鏡による観察方法。
  2. 試料の上方に2次電子検出器を配置し、走査2次電子像を観察できるように構成した請求項1記載の集束イオンビーム装置により一部が薄膜状に加工された試料の電子顕微鏡による観察方法。
  3. 試料の上方に反射電子検出器を配置し、走査反射電子像を観察できるように構成した請求項1記載の集束イオンビーム装置により一部が薄膜状に加工された試料の電子顕微鏡による観察方法。
  4. 料に照射される電子ビームを2次元的に走査するようにし、試料を透過した電子を検出し、検出器から得られた映像信号を電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給して走査透過電子顕微鏡像を表示するようにした走査透過像観察モードと、試料に照射される電子ビームを2次元的に走査するようにし、電子ビームの照射によって試料の上方に向かって発生する電子を検出器によって検出し、検出器から得られた映像信号を、電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給して走査電子像を表示するようにした走査電子顕微鏡像観察モードとを選択的に切り替えられる電子顕微鏡による観察方法において、該電子顕微鏡は、集束イオンビーム装置によって一部が薄膜状に加工された試料が電子顕微鏡の試料位置にセットされて、試料の一部分である前記薄膜状部分を探すためのサーチモードが選択されたとき、走査電子顕微鏡像観察モードに切り換えられ、前記集束イオンビーム装置によって加工された試料の走査電子像をディスプレイ上に表示して前記薄膜状部分を探し、前記薄膜状部分の走査電子像が前記ディスプレイの画面中央に表示されるように試料を移動させ、その後前記走査透過像観察モードに切り換えて前記薄膜状部分の走査透過電子顕微鏡像をディスプレイ上に表示し、試料の移動を行うと共に走査透過電子顕微鏡像の倍率を変化させ、前記薄膜状部分を観察するようにした集束イオンビーム装置により一部が薄膜状に加工された試料の電子顕微鏡による観察方法。
  5. 試料の上方に2次電子検出器を配置し、走査2次電子像を観察できるように構成した請求項4記載の集束イオンビーム装置により一部が薄膜状に加工された試料の電子顕微鏡による観察方法。
  6. 試料の上方に反射電子検出器を配置し、走査反射電子像を観察できるように構成した請求項4記載の集束イオンビーム装置により一部が薄膜状に加工された試料の電子顕微鏡による観察方法。
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