JP5020483B2 - Charged particle beam equipment - Google Patents
Charged particle beam equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP5020483B2 JP5020483B2 JP2005200601A JP2005200601A JP5020483B2 JP 5020483 B2 JP5020483 B2 JP 5020483B2 JP 2005200601 A JP2005200601 A JP 2005200601A JP 2005200601 A JP2005200601 A JP 2005200601A JP 5020483 B2 JP5020483 B2 JP 5020483B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- electron beam
- electron
- ion
- charged particle
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
本発明は、半導体ウエーハ(以下、「ウエーハ」と称する。)などの微小領域を分析する荷電粒子線装置、加工・分析方法、および電子部品・MEMS部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a charged particle beam apparatus, a processing / analysis method, and a method for manufacturing an electronic component / MEMS component, such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”).
半導体製造工程においては、良品を歩留まり良く、かつ、大量に生産することが求められる。一方、半導体の製造工程数は100工程程度にも及び、そのうちのある工程における不良の発生を知らずに製造工程を進めてしまうと、不良品が大量に発生することになり、損失が膨大となる。これを防止するために、工程毎に入念な検査が行われ、できるだけ早い段階での不良の発見、原因の追及及び対策を行ってきている。 In the semiconductor manufacturing process, it is required to produce non-defective products with a high yield and in large quantities. On the other hand, the number of semiconductor manufacturing processes reaches about 100, and if the manufacturing process is advanced without knowing the occurrence of defects in a certain process, a large number of defective products will be generated, resulting in a huge loss. . In order to prevent this, careful inspection is performed for each process, and defects have been discovered, causes have been investigated, and countermeasures have been taken as early as possible.
このような検査においては、回路パターンの寸法の計測、回路パターンの欠陥検査或いは異物の分析等が行われる。そのための各種手段が用意され利用されている。たとえば、検査手段として、製作された回路パターンの寸法を計測する測長用走査電子顕微鏡(critical dimension scanning electron microscope:以下、CDSEMと称する。)、異物、欠陥検査用に光を利用する光学検査装置、電子ビームを利用するSEM式検査装置、回路の断線や短絡などの電気的不良を検査するナノプローバ検査装置などが用いられる。 In such inspection, measurement of circuit pattern dimensions, inspection of circuit pattern defects, analysis of foreign matters, and the like are performed. Various means for that purpose are prepared and used. For example, as an inspection means, a critical dimension scanning electron microscope (hereinafter referred to as CDSEM) that measures the dimensions of a manufactured circuit pattern, an optical inspection apparatus that uses light for inspection of foreign matter and defects An SEM type inspection device using an electron beam, a nano prober inspection device for inspecting electrical defects such as circuit breaks and short circuits, and the like are used.
特に、不良個所が製品の内部に存在する場合には、集束イオンビーム(Focused Ion Beam:以下、「FIB」と称する。)装置と、走査電子顕微鏡(scanning electron microscope:以下、「SEM」と称する。)装置と、を組み合わせた微細加工観察装置が用いられている。この微細加工観察装置では、FIBにより不良箇所を含むミクロンオーダーの微小領域(以下、「マイクロサンプル」と称する。)を切り出し、そのマイクロサンプルを針状のプローブを含むマニピュレータにより摘出し保持したままマイクロサンプルの位置と姿勢とを調節して最適形状に追加工し、観察・分析する方法が考案され利用されている。この方法は、下記特許文献1に記載されている。
In particular, when a defective part exists in the product, a focused ion beam (hereinafter referred to as “FIB”) device and a scanning electron microscope (hereinafter referred to as “SEM”) are used. .) A microfabrication observation apparatus combined with an apparatus is used. In this microfabrication observation apparatus, a micron-order minute region (hereinafter referred to as “microsample”) including a defective portion is cut out by FIB, and the microsample is extracted and held by a manipulator including a needle-like probe. A method of observing and analyzing the sample by adjusting the position and orientation of the sample and performing additional processing to the optimum shape has been devised and used. This method is described in
しかしながら、上記微細加工観察装置では、1つの装置でウエーハと微小サンプルの両方を扱えないため、上記の一連のウエーハ、微小サンプルの加工、高解像度の分析等を1台の装置で行えないという問題がある。また、複数の装置が必要となるため、装置が複雑化したり装置が大型化したりするという問題があった。 However, since the above-mentioned microfabrication observation apparatus cannot handle both wafers and microsamples with one apparatus, the above-mentioned series of wafers, microsample processing, high resolution analysis, etc. cannot be performed with one apparatus. There is. Further, since a plurality of devices are required, there is a problem that the device becomes complicated or the device becomes large.
本発明の目的は、ウエーハからのサンプリングから高解像度の観察、分析までを1つの装置でできるようにすることである。また、ウエーハと微小サンプルとのそれぞれの試料に対して高機能、高性能な加工、分析を行うことができるようにすることである。 An object of the present invention is to enable a single apparatus to perform sampling from a wafer to high-resolution observation and analysis. Another object of the present invention is to perform high-performance and high-performance processing and analysis on each of the wafer and the minute sample.
図1、図2に示すように、1つの装置でウエーハと微小サンプルの両方を扱える構成として、上記のFIB、SEM、STEMなどを用いた一連のウエーハ、微小サンプルの加工、分析を1台の装置で行えるようにする。さらに、ウエーハと微小サンプルを別の位置で扱うことで、それぞれの試料に適した光学系やレンズ形状、試料保持機構で構成することができるため、高精度の加工ができ、高解像度の観察画像が得られるなど、1台でかつ高機能、高性能な装置を提供することができる。
そのために以下の手段を行う。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a single apparatus can handle both wafers and micro samples, and a series of wafers, micro samples, and other processes using the above-mentioned FIB, SEM, STEM, etc. Make it possible with the device. Furthermore, by handling the wafer and the micro sample at different positions, it can be configured with an optical system, lens shape, and sample holding mechanism suitable for each sample, enabling high-precision processing and high-resolution observation images. It is possible to provide a single device with high functionality and high performance.
For this purpose, the following means are used.
本発明の一観点によれば、電子ビームを発生する電子源及び該電子源を有する第1の光学系と、前記電子ビームと交差するイオンビームを発生する位置に設けられたイオン源及び該イオン源を有する第2の光学系と、前記電子ビームと前記イオンビームとが交差する位置又はその近傍の位置である第1の位置に微小試料を配置する第1の試料搭載手段と、前記第1の位置よりも前記イオン源又は前記電子源のうちの少なくとも一方と反対側の位置である第2の位置に試料を配置する第2の試料搭載手段と、前記第1の試料搭載手段を前記第1の位置から前記微小試料が前記電子ビーム又は前記イオンビームの通過を妨げない位置に移動させる第1の移動手段と、前記第1の位置に配置された微小試料に前記電子ビーム又は前記イオンビームが照射されることにより得られる反射電子又は二次電子を検出する第1の荷電粒子検出器と、前記第1の位置から前記電子ビーム又は前記イオンビームのいずれか一方のビームを直列的に前記第2の位置に導く第3の光学系と、前記第2の位置に配置された試料に前記電子ビーム又は前記イオンビームが照射されることにより得られる反射電子又は二次電子を検出する第2の荷電粒子検出器と、前記第1の移動手段により前記微小試料を前記第1の位置から移動させた際に、前記一方のビームと異なる他方のビームを前記第3の光学系に導く偏向器と、を有し、前記第1の光学系は、前記電子源から発生した前記電子ビームを前記第1の試料搭載手段の前記第1の位置に配置された前記微小試料に焦点を合わせる第1の対物レンズを備え、前記第2の光学系は、前記イオン源から発生した前記イオンビームを前記第1の試料搭載手段の前記第1の位置に配置された前記微小試料に焦点を合わせる第2の対物レンズを備えることを特徴とする荷電粒子線装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, an electron source that generates an electron beam, a first optical system including the electron source, an ion source provided at a position that generates an ion beam that intersects the electron beam, and the ion A second optical system having a source; first sample mounting means for arranging a micro sample at a first position which is a position where the electron beam and the ion beam intersect or a position in the vicinity thereof; A second sample mounting means for disposing a sample at a second position that is opposite to at least one of the ion source and the electron source from the position; and the first sample mounting means. A first moving means for moving the micro sample from one position to a position that does not prevent passage of the electron beam or the ion beam; and the electron beam or the ion beam to the micro sample arranged at the first position. But A first charged particle detector for detecting reflected electrons or secondary electrons obtained by being irradiated, and either the electron beam or the ion beam from the first position in series with the first beam. A second optical system for detecting reflected electrons or secondary electrons obtained by irradiating the sample placed at the second position with the electron beam or the ion beam; A charged particle detector; and a deflector for guiding the other beam different from the one beam to the third optical system when the micro sample is moved from the first position by the first moving means. , have a, the first optical system comprises a first focusing the electron beam generated from said electron source to said micro-sample that is disposed on a first position of the first sample mounting means An objective lens, 2 of the optical system, characterized by comprising a second objective lens for focusing the ion beam generated from the ion source to the micro-sample that is disposed on a first position of the first sample mounting means A charged particle beam device is provided.
上記荷電粒子線装置によれば、第1の位置と第2の位置とにおいて、それぞれイオンビームと電子ビームとを用いて、加工・観察・分析を行うことができる。第3の光学系は、電子ビームとイオンビームとで共用が可能である。 According to the charged particle beam apparatus, processing, observation, and analysis can be performed using the ion beam and the electron beam at the first position and the second position, respectively. The third optical system can be shared by the electron beam and the ion beam.
本発明によれば、ウエーハからのサンプリングから高解像度の観察、分析までを1つの装置でできるようになるという利点がある。また、ウエーハと微小サンプルとのそれぞれに適した構成にすることにより、両方の試料に対して高機能、高性能の加工、分析を行うことができる。従って装置の設置場所の省スペース化、経済性向上を図ることができる。 According to the present invention, there is an advantage that a single apparatus can perform from sampling from a wafer to observation and analysis with high resolution. Further, by adopting a configuration suitable for each of the wafer and the minute sample, it is possible to perform high-performance and high-performance processing and analysis on both samples. Therefore, it is possible to save the space for installing the apparatus and improve the economy.
本発明に係る荷電粒子線装置は、イオンビームと電子ビームとの光軸の途中の交点にサイドエントリーホルダーを配置し、このサイドエントリーホルダーに微小サンプルを搭載する。ここにイオンビームを照射することにより薄膜加工を行い、電子ビームを照射して形状観察することにより薄膜加工位置、進行状況の確認を行なうことを特徴とする。 In the charged particle beam apparatus according to the present invention, a side entry holder is disposed at an intersection in the middle of the optical axis of an ion beam and an electron beam, and a micro sample is mounted on the side entry holder. Here, thin film processing is performed by irradiating an ion beam, and the thin film processing position and progress are confirmed by irradiating an electron beam and observing the shape.
さらに、電子ビーム軸の延長線上の電子ビーム発生源から見て試料の反対側にSTEM検出器を配置し、薄膜化した微小サンプルに電子ビームを照射して、サンプルの反対側に透過放出された荷電粒子を捕獲することにより、高解像度のSTEM分析を行う。また、エネルギー分散型X線分光(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy:以下、「EDX」と称する。)検出器によりX線を検出してEDX分析を行う。 Furthermore, an STEM detector was placed on the opposite side of the sample as viewed from the electron beam source on the extended line of the electron beam axis, the electron beam was irradiated to the thin sample that was made into a thin film, and it was transmitted and emitted to the opposite side of the sample. more to capture the charged particles, it performs STEM analysis of high resolution. Further, EDX analysis is performed by detecting X-rays with an energy dispersive X-ray spectroscopy (hereinafter referred to as “EDX”) detector.
微小サンプルをイオンビームと電子ビームとの光軸からずらすことにより、それぞれのビームは微小サンプル搭載位置を通過する。電子ビームを偏向器で偏向してイオンビームと同軸軌道にしてウエーハに照射する。ウエーハに照射したイオンビームによりウエーハの穴あけ加工や微小サンプルの切り出しサンプリングを行い、電子ビームによりウエーハの上の位置アライメントや加工位置探し、また、電子ビームのウエーハへの入射角度が変わるようにウエーハステージを傾斜させて、イオンビームで穴あけ加工した上記断面を観察する。 By shifting the micro sample from the optical axes of the ion beam and the electron beam, each beam passes through the micro sample mounting position. The electron beam is deflected by a deflector and is irradiated on the wafer in a coaxial orbit with the ion beam. Wafer drilling and sampling of small samples are performed by ion beam irradiated to the wafer, and the wafer stage is positioned so that the position of the wafer is aligned and processed by the electron beam, and the incident angle of the electron beam on the wafer changes. Is tilted, and the above-described cross section drilled with an ion beam is observed.
以下、本発明の実施の形態による荷電粒子装置について、図面を参照しつつ説明を行う。まず、本発明の第1の実施の形態による荷電粒子装置について説明する。図1は、本実施の形態による荷電粒子装置の構成例を示す図である。イオン銃1から発生したイオンビーム3を、イオンビーム収束レンズ11に入射させ細く収束し、イオンビーム偏向器12で走査偏向し、イオンビーム対物レンズ13で微小サンプル5に焦点を合わせる。イオンビーム3はイオンビーム偏向器12または別に設けられている偏向器により偏向され微小サンプル5上の所望の微小領域に照射される。
Hereinafter, a charged particle device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a charged particle device according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a charged particle device according to the present embodiment. The
微小サンプル5上のイオンビームが照射された部分はスパッタされて除去される。このエッチング加工処理により、サンプルに穴あけ加工や切断加工をしたり、薄膜化加工を行うことができる。
The portion irradiated with the ion beam on the
一方、電子銃2から発生した電子ビーム4を電子ビーム収束レンズ14に入射させて細く収束させ、電子ビーム偏向器15で走査偏向し、電子ビーム対物レンズ16で微小サンプル5に焦点を合わせる。電子ビーム4は電子ビーム偏向器15または別に設けられている偏向器により偏向され微小サンプル5の上の所望の微小領域に照射される。微小サンプル5は、微小サンプルホルダ7に搭載され、保持されている。微小サンプル用ホルダ7に搭載した微小サンプル5に照射するイオンビームや電子ビームは、ウエーハ6上又はウエーハ6を載せるウエーハホルダ9の上に搭載した微小サンプル10にイオンビームや電子ビームを照射する場合よりも、荷電粒子光学系の最終レンズである対物レンズとサンプルとの距離であるワーキングディスタンス(WD)を短くできるため、より細く収束することができる。従って、加工、観察、分析をより高解像度に行うことができるという利点がある。
On the other hand, the
微小サンプル5の近くに、GAEガスノズル41、EDX検出器26、荷電粒子検出器(1) 27が配置されている。GAEガスノズル41から微小サンプル5のイオンビーム照射部に吹き付ける。このように、エッチングを促進する成分のガスを吹き付けながらイオンビーム3を照射することにより、エッチング加工の速度を速めることができる。
A
微小サンプル5にイオンビーム3を照射し、表面近傍から発生する二次電子等の荷電粒子を荷電粒子検出器(1) 27により検出し、イオンビーム偏向器12の走査偏向に同期して、検出した信号の強度をCRTモニタなどに表示することにより、ビームを照射した微小領域の形状を反映した走査イオン顕微鏡(Scanning Ion Microscope:以下、「SIM」と称する。)像による拡大観察ができる。
The
微小サンプル5に電子ビーム4を照射して、表面近傍から発生する二次電子や反射電子等の荷電粒子を荷電粒子検出器(1) 27により検出し、電子ビーム偏向器15の走査偏向に同期して、検出した信号の強度をCRTモニタなどに表示することにより、ビームを照射した微小領域の形状を反映したSEM像による拡大観察ができる。
The
微小サンプル5に電子ビーム4を照射して、表面近傍から発生するX線をEDX検出器26で検出し、電子ビーム偏向器15の走査偏向に同期して、検出した信号の強度をCRTモニタなどに表示することにより、ビームを照射した微小領域の組成情報を反映したEDX像による分析ができる。電子ビームの軸の延長線上の電子銃2から見て微小サンプル5の反対側にSTEM検出器30が配置されている。薄膜化した微小サンプル5に電子ビーム4を照射し、サンプルの反対側に放出した荷電粒子をSTEM検出器30により検出し、電子ビーム偏向器15の走査偏向に同期して、検出した信号の強度をCRTモニタなどに表示することにより、ビームを照射した微小領域の組成情報などを反映した高解像度のSTEM分析ができる。
The
微小サンプルホルダ7を操作して微小サンプル5を取り外すと、イオンビーム3及び電子ビーム4は微小サンプル搭載位置を通過することができるようになる。また、サンプルホルダ7を可動式にして、これを操作して微小サンプル5をイオンビーム3及び電子ビーム4の軸上からずらすことによっても、それぞれのビームは微小サンプル搭載位置を通過することができるようになる。
When the
微小サンプル搭載位置を通過したイオンビーム3を、収束レンズ17に入射させ細く収束し、偏向器18で走査偏向し、対物レンズ19でウエーハ6に焦点を合わせる。イオンビーム3は偏向器18または別に設けられている偏向器により偏向され、ウエーハ上の所望の微小領域に照射される。ウエーハ6上のイオンビームが照射された部分はスパッタされて除去される。このエッチング加工により、ウエーハ6に対して穴あけ加工や切断加工を行うことができる。
The
微小サンプル搭載位置を通過した電子ビーム4を、偏向器(1)21、偏向器(2)22により、イオンビーム3と略同軸軌道になるように偏向し、収束レンズ17に入射させて細く収束し、偏向器18により走査偏向し、対物レンズ19でウエーハ6に焦点を合わせる。イオンビーム3は、偏向器18又は別に設けられている偏向器により偏向され、ウエーハ6の上の所望の微小領域に照射される。
The
偏向器(1)21、偏向器(2)22は、電子ビーム4の両脇に配置した電極の片方に正の電圧を、もう一方に負の電圧を印加することにより、電子ビームの進行方向に対して横方向の電界を発生させ、負の電荷をもつ電子ビーム4を正電圧の電極側へ曲げることにより電子ビーム4の進路を変えるものである。(特開昭56−136446号公報、SURFACE AND INTERFACE ANALYSIS, VOL. 16,105-108(1990) , John Wiley & Sons, Ltd. A New SIMS Insturument for Submicron Microarea Analysis参照。)
The deflector (1) 21 and the deflector (2) 22 apply a positive voltage to one of the electrodes arranged on both sides of the
収束レンズ17、偏向器18、対物レンズ19は、イオンビーム3を照射する場合と、電子ビーム4を照射する場合とで共用するため、それぞれのビームに合った動作条件に設定される。(特許2714009号公報参照。)
The converging lens 17, the
ウエーハ6のビーム照射位置の近くに、荷電粒子検出器(2)29、後述する(図7参照)マイクロサンプリングプローブ35、GAEガスノズル42、GADガスノズル43が配置される。
Near the beam irradiation position of the
上記微小サンプル5の場合と同様に、ウエーハ6にイオンビーム3を照射して、表面近傍から発生する二次電子等の荷電粒子を荷電粒子検出器(2)29で検出し、偏向器18の走査偏向に同期して、検出した信号の強度をCRTモニタなどに表示することによりイオンビーム3を照射した微小領域の形状を反映したSIM像による拡大観察ができる。
As in the case of the
上記微小サンプル5の場合と同様に、ウエーハ6に電子ビーム4を照射して、表面近傍から発生する二次電子や反射電子等の荷電粒子を荷電粒子検出器(2)29で検出し、偏向器18の走査偏向に同期して、検出した信号の強度をCRTモニタなどに表示することにより、電子ビーム4を照射した微小領域の形状を反映したSEM像による拡大観察ができる。また、上記微小サンプルと同様に、ウエーハ6にGAEガスノズル42からエッチングを促進する成分のガスを吹き付けながらイオンビーム3を照射することによりエッチング加工の速度を速めることができる。GADガスノズル43からウエーハ6のイオンビーム照射部に、吹き付けると成分を堆積させることができるガスを吹き付けながら、イオンビーム3を照射することにより、所望領域への成膜や穴埋め加工、マイクロサンプリングプローブの摘出サンプルへの接着が可能である。
As in the case of the
ウエーハ6に照射したイオンビーム3によりウエーハ6の微小サンプル10の切り出し加工を行い、切り出しサンプル10を上記GADによりマイクロサンプリングプローブ35に接着して摘出し、切出し微小サンプル用ホルダ9まで搬送し、切り出した微小サンプル10をGADにより切出し微小サンプルホルダ9に接着し搭載し、マイクロサンプリングプローブ35をイオンビーム3で切断する加工を行う。切り出した微小サンプル10を搭載した切出し微小サンプルホルダ9とともに装置の外へ取り出すことにより、ウエーハ6の微小部位のサンプリングを行うことができる。その後、取り出した微小サンプル10を高解像度のSEMで分析したり、FIBで薄膜加工をした後、STEMやTEMなどで高解像度の分析を行うことができる。
The
ウエーハ6からの微小部位のサンプリング方法の一例については、再公表特許WO99−05506号公報及び特開2002−150990号公報を参照可能である(以下「マイクロサンプリング機能」と記載する)。ウエーハ6は、ウエーハ駆動ステージ8により保持されており、ウエーハ駆動ステージ8によりビーム3・4に対して相対的に移動、傾斜することで、ビーム3・4の照射位置、入射角度を選択することができる。
For an example of a method for sampling a minute part from the
図2は、本実施の形態による分析方法の一例を示す図である。図2においては、図1に示す光学系を、FIBイオン光学系201、SEM電子光学系202、イオンビーム・電子ビーム共用光学系205として簡略化して示している。ここで、ウエーハ6を搭載するウエーハ用ステージと微小サンプル用のホルダー7とを設けておく。微小サンプル用のホルダー7の微小サンプル搭載部7aにおいて、微小サンプル5のイオンビームによる薄膜化加工、電子ビームによるSEM観察、STEM観察ができる。イオンビームと電子ビームのいずれか一方又は両方を偏向して、ウエーハ6と微小サンプル5との両方の試料位置に照射できるようにする。ここで、ビーム軸の途中に微小サンプル5を配置できる構成にして微小サンプル5にビームを照射する(矢印AR3の先の位置)。一方、微小サンプル5をビーム軸からずらすと、ビームが通過してウエーハ6に照射できるようになっている(矢印AR1の元の位置)。矢印AR1に示すように、ウエーハ6から微小サンプル6を切り出し、微小サンプル用のホルダー7の微小サンプル搭載部7aに搭載し(矢印AR2)、ビーム軸の途中において微小サンプル5にビームが照射できる位置まで微小サンプル5を移動させることができる(矢印AR3の先の位置)。光学系の動作条件を、FIBとSEM、微小サンプルとウエーハとのそれぞれの組合せの動作モードにあわせて切替える制御が可能なようになっている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an analysis method according to the present embodiment. In FIG. 2, the optical system shown in FIG. 1 is simplified as a FIB ion
図3は、ビーム経路を示す図表であり、FIB、SEM、STEMなどに基づくビームと、検出器のモードと、サンプルが微小サンプル、ウエーハ、切出し微小サンプルの組み合わせのうちの各々の場合におけるビーム経路を例示した図である。適宜、図1も参照する。 FIG. 3 is a chart showing the beam path. The beam path in each of the combination of the beam based on FIB, SEM, STEM, etc., the mode of the detector, the sample is a micro sample, a wafer, and a cut micro sample. FIG. Where appropriate, reference is also made to FIG.
図3において、(a)は、微小サンプルを対象にFIBを利用する例に示す図であり、(a)に示すように、微小サンプル5でFIBを使用するときは、イオン銃1、図1に示すイオンビーム収束レンズ11、イオンビーム偏向器12、イオンビーム対物レンズ13を動作させて、イオンビーム3を微小サンプル5に照射する。電子ビーム4は、電子銃2の動作を停止するか、電子ビーム4を図1に示す電子ビーム偏向器15又は別に設けた偏向器などで大きく偏向させてサンプルに到達しないようにする(一点鎖線参照)。
3A is a diagram showing an example in which FIB is used for a minute sample. As shown in FIG. 3, when FIB is used in
(b)、(c)に示すように、微小サンプルを対象とし、SEMやSTEMを使用するときは、電子銃2、図1に示す電子ビーム収束レンズ14、電子ビーム偏向器15、電子ビーム対物レンズ16を動作させて、電子ビーム4を微小サンプル5に照射する。イオンビーム3はイオン銃1の動作を停止してサンプルに到達しないようにする。ウエーハ6にビームを照射するときは、微小サンプル5を取り外したり、ビームの軸上からずらしてビームが微小サンプル搭載位置を通過するようにする。
As shown in (b) and (c), when an SEM or STEM is used for a small sample, the
(d)及び(f)は、ウエーハ、切り出し微小サンプルを対象としている。ウエーハ6または切出し微小サンプル10に対してFIBを使用するときは(d)、イオン銃1、図1に示すイオンビーム収束レンズ11、収束レンズ17、偏向器18、対物レンズ19を動作させてイオンビーム3をウエーハ6または切出し微小サンプル10に照射する。この際、微小サンプル搭載位置付近でイオンビームが走査偏向したり焦点を結んだりしないように、イオンビーム偏向器12、イオンビーム対物レンズ13は動作を停止させる。
(D) and (f) are intended for wafers and cut-out microsamples. When the FIB is used for the
電子ビーム4は、電子銃2の動作を停止するか、電子ビームを電子ビーム偏向器15や別に設けた偏向器などで大きく偏向してサンプルに到達しないようにする。
The
(e)に示すように、ウエーハ6又は切出し微小サンプル10によりSEMを使用するときは、電子銃2、図1に示す電子ビーム収束レンズ14、偏向器(1)21、偏向器(2)22、収束レンズ17、偏向器18、対物レンズ19を動作させて電子ビーム4をウエーハ6又は切出し微小サンプル10に照射する。
As shown in (e), when the SEM is used with the
この際、微小サンプル搭載位置付近で電子ビームが走査偏向したり焦点を結ばないように、電子ビーム偏向器15、電子ビーム対物レンズ16は動作を停止させる。イオンビーム3は、イオン銃1の動作を停止してサンプルに到達しないようにする。
At this time, the operation of the
次に、本実施の形態による荷電粒子線装置によりウエーハの表面近傍の内部を分析する手順について説明する。半導体製造工程において、ウエーハの内部を分析したい部分は、欠陥検査装置で欠陥が存在する可能性が指摘された位置であることが多い。欠陥検査装置からは検出した欠陥が存在する可能性がある位置の情報が出力される。この位置情報をもとに分析位置を探す。この際、寸法位置情報とともに、ウエーハ表面に電子ビームを照射して得られる表面の形状を反映したSEM画像情報を用いて分析位置を探す。もちろん、欠陥検査装置などから提供された位置情報を使用しないで、分析位置を探しても良い。 Next, a procedure for analyzing the inside of the vicinity of the wafer surface by the charged particle beam apparatus according to the present embodiment will be described. In a semiconductor manufacturing process, a portion where the inside of a wafer is desired to be analyzed is often a position pointed out by a defect inspection apparatus that a defect may exist. Information on the position where the detected defect may exist is output from the defect inspection apparatus. The analysis position is searched based on this position information. At this time, the analysis position is searched using SEM image information reflecting the shape of the surface obtained by irradiating the wafer surface with the electron beam together with the dimension position information. Of course, the analysis position may be searched without using the position information provided from the defect inspection apparatus or the like.
図4は、ウエーハ6面への穴加工と断面観察に関する図である。ウエーハ6の表面近傍の内部を分析するには、主に2通りの手法を用いることができる。第1の方法は、図4に示すように、図4(a)のウエーハ6の分析したい部分に隣接した位置にイオンビーム3により穴あけ加工を行い、穴の壁の部分に分析したい部分を露出させて(図では、破線部分まで三角柱状に加工する)、図4(b)に示すように、加工したその壁面に電子ビーム4を照射しSEM像などを用いて分析を行う。
FIG. 4 is a diagram related to hole processing and cross-sectional observation on the
本実施の形態による荷電粒子線装置では、イオンビーム3と電子ビーム4とのウエーハへの入射角度が同じであるため、図4(b)のように電子ビーム4を穴の壁に照射できる位置までウエーハを傾斜させる。
In the charged particle beam apparatus according to the present embodiment, since the incident angles of the
第2の方法について、図5、図6を参照しつつ説明を行う。図5、図6に示すように、分析したい部分を微小サンプルとして切り出し、微小サンプル分析機能で高解像度の分析を行う。微小サンプルとしての切り出しは上記「マイクロサンプリング機能」で行うことができる。 The second method will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 5 and FIG. 6, a portion to be analyzed is cut out as a micro sample, and high resolution analysis is performed with the micro sample analysis function. Cutting out as a micro sample can be performed by the above-mentioned “micro sampling function”.
まず、図5(a)に示すように、ウエーハ6の分析したい部分に隣接した位置に、マイクロサンプリングプローブ35を用いてサンプル10を切り出す。図5(b)に示すように、切り出した切出し微小サンプル10を切出し微小サンプル用ホルダ9に搭載する。
First, as shown in FIG. 5A, a
図6に示すように、上記切り出した切出し微小サンプル10を切出し微小サンプル用ホルダ9とは異なる上述の微小サンプルホルダ7の先端に取り付け、微小サンプル搭載位置(図1参照)に配置する(図2参照)。切出し微小サンプル10に関して、微小サンプル搭載位置に配置された状態では微小サンプル5と呼称して以下の説明を行う。図6(a)、図6(b)に示すように、分析したい断面がイオンビーム3の光軸と平行になるように向きを合わせて、イオンビームを照射して薄膜化加工を行う。この際、加工位置や加工の進行状況をSEMで確認しながら加工すると正確な加工ができる。
As shown in FIG. 6, the cut out
次に、図6(c)のように微小サンプルホルダ7を操作して、薄膜化した微小サンプル5の断面を電子ビーム4の軸方向に向けて、電子ビーム4を照射して高解像度のSTEM分析、EDX分析などを行う。
Next, by operating the
以下に、本実施の形態による荷電粒子線装置の利点を列挙する。
1)イオンビームの光軸と電子ビームの光軸を交差させて、その交点付近に微小サンプルを搭載することにより、薄膜加工とSTEM分析とを、サンプルの向きを変えるだけで同じ搭載位置で行うことができる。従って、薄膜加工とSTEM分析とを、異なる装置で行う場合に比べて、薄膜加工の後であってSTEM分析を行うまでの間に、サンプルを別の搭載位置に移送する作業が不要となり、操作性が良くなる。
The advantages of the charged particle beam apparatus according to this embodiment are listed below.
1) By crossing the optical axis of the ion beam and the optical axis of the electron beam and mounting a small sample near the intersection, thin film processing and STEM analysis are performed at the same mounting position by simply changing the direction of the sample. be able to. Therefore, as compared with the case where thin film processing and STEM analysis are performed with different apparatuses, there is no need to transfer the sample to another mounting position after the thin film processing and before STEM analysis is performed. Sexuality is improved.
2)イオンビームの光軸と電子ビームの光軸とを交差させて、その交点付近に微小サンプルを搭載することにより、ウエーハやウエーハホルダ上に搭載した微小サンプルにビームを照射する場合よりも、ワーキングディスタンス(WD)を短くすることができる。従って、より高精度の加工、観察、分析を行うことができる。 2) By crossing the optical axis of the ion beam and the optical axis of the electron beam and mounting a micro sample near the intersection, the beam is irradiated to the micro sample mounted on the wafer or wafer holder. The working distance (WD) can be shortened. Therefore, processing, observation, and analysis with higher accuracy can be performed.
3)微小サンプルの専用ホルダを用いることにより、ウエーハ用ステージに微小サンプルを搭載するよりも、微小サンプルに対して耐振動性能が向上し、高精度の加工、観察、分析を行うことができるという利点がある。 3) By using a dedicated holder for small samples, the vibration resistance performance of the small samples is improved and high-precision processing, observation, and analysis can be performed compared to mounting a small sample on the wafer stage. There are advantages.
尚、微小サンプル搭載位置に入射するイオンビームの光軸と電子ビームの光軸を鋭角に配置することにより、同軸や垂直に近いように配置した場合に比べて、薄膜加工する状態からサンプルの姿勢を変化させないままで、SEMによりサンプルの上面と断面との両方を同時に観察できる。従って、残りの膜の厚さと断面の形状とを同時に確認することができ、薄膜加工処理と加工状況の確認処理の間に、サンプルの向きを変える作業が不要となり操作性が向上する。 In addition, by placing the optical axis of the ion beam incident on the micro sample mounting position and the optical axis of the electron beam at an acute angle, the orientation of the sample can be changed from the state of thin film processing compared to the case where the optical axis is coaxial or nearly vertical. Both the upper surface and the cross section of the sample can be observed simultaneously by SEM without changing the above. Therefore, the thickness of the remaining film and the shape of the cross section can be confirmed at the same time, and the operation of changing the direction of the sample is not required between the thin film processing and the processing status confirmation processing, thereby improving the operability.
4)微小サンプル搭載位置に入射するイオンビームの光軸と電子ビームの光軸とを分けて配置することにより、同軸で配置した場合に比べて、STEM検出器を微小サンプル搭載位置を通過したイオンビームおよび電子ビームの軌道上に配置しなくて済む。従って、STEM観察のたびに、STEM検出器を電子ビームの軌道上に配置したり軌道からずらしたりするという作業が不要となり、操作性が良い装置を提供できるという利点がある。 4) By separating the optical axis of the ion beam incident on the minute sample mounting position and the optical axis of the electron beam, the ions that have passed through the STEM detector through the minute sample mounting position compared to the case where they are arranged coaxially. There is no need to place them on the trajectory of the beam and electron beam. Therefore, there is no need to arrange the STEM detector on the electron beam trajectory or shift from the trajectory every time the STEM observation is performed, and there is an advantage that a device with good operability can be provided.
また、STEM検出器を固定的に配置することにより、STEM観察のたびにSTEM検出器を微小サンプルに近づける機構を設けたり操作をする手間が省ける。 In addition, by arranging the STEM detector in a fixed manner, it is possible to save the trouble of providing a mechanism for operating the STEM detector close to a minute sample every time STEM observation is performed.
さらに、試料室下部や電子光学系のビーム軌道上のような狭い場所に比べて比較的空間的に余裕がある場所にSTEM検出器を配置することにより、構造設計が容易になる。また、比較的空間的に余裕がある場所にSTEM検出器を配置することにより、STEM分析時に微小サンプルとSTEM検出器の距離を変える機構などを作り易くなる。 Further, the structural design is facilitated by arranging the STEM detector in a place having a relatively large space compared to a narrow place such as the lower part of the sample chamber or on the beam trajectory of the electron optical system. Further, by disposing the STEM detector in a place having a relatively large space, a mechanism for changing the distance between the minute sample and the STEM detector during STEM analysis can be easily made.
5)ウエーハに入射するイオンビームの光軸と電子ビームの光軸とを同軸に配置する共用部分を持たせることにより小型で経済的な装置を提供できる。特に、クリーンルームにおいては装置の高さ方向の大きさより、横方向の大きさ、すなわち占有床面積を小さくする方が設備投資費用の面で重要である。従って、一般的なFIB−SEMよりも装置が高さ方向に大きくなるが、横方向には大きくならないので、小型化できる。 5) A small and economical apparatus can be provided by providing a shared portion in which the optical axis of the ion beam incident on the wafer and the optical axis of the electron beam are arranged coaxially. Particularly in a clean room, it is more important in terms of capital investment cost to reduce the size in the horizontal direction, that is, the occupied floor area, than the size in the height direction of the apparatus. Therefore, the apparatus is larger in the height direction than a general FIB-SEM, but it is not larger in the lateral direction, so that the size can be reduced.
6)ウエーハに入射するイオンビームの光軸と電子ビームの光軸とを同軸に配置することにより、イオンビームと電子ビームのウエーハへの入射角度が同じになるため、個別に配置する場合に比べて、同一の視野角度で観察、加工ができ、視野角度の相違や凹凸部のかげで見えない部分が発生することがなくなり、操作性が良い装置を提供できる。また、ウエーハを対物レンズに近づけることができるため、WDを短くできるので高解像度の観察、加工ができる。 6) By arranging the optical axis of the ion beam incident on the wafer and the optical axis of the electron beam coaxially, the incident angles of the ion beam and the electron beam to the wafer become the same, so that compared to the case where they are arranged individually. Thus, observation and processing can be performed at the same viewing angle, and a portion that cannot be seen due to a difference in viewing angle or an uneven portion is not generated, and an apparatus with good operability can be provided. Further, since the wafer can be brought close to the objective lens, the WD can be shortened, so that high-resolution observation and processing can be performed.
7)ウエーハに対するFIBとSEM機能と、微小サンプルのFIBとSEM、STEM機能が装備されているため、ウエーハからのサンプル摘出、FIBで薄膜加工、STEMでの高解像度の分析までを一台の装置で行うことができ、省スペースで経済的になる。 7) Since the FIB and SEM functions for wafers and the FIB, SEM and STEM functions for small samples are equipped, a single device can be used for sample extraction from wafers, thin film processing with FIB, and high resolution analysis with STEM. Can be done in a space-saving and economical.
8)ウエーハと微小サンプルのそれぞれに適した構成にすることで両方の試料に対して高機能、高性能の加工、分析を行うことができるようになる。ウエーハに対しては、電子ビームとイオンビームの対物レンズを共用することで、WDを短くできるため、高精度の観察、加工、分析ができる。微小サンプルに対しては、微小サンプル用の小型な微小サンプルホルダを使用することで、WDを短くすることができ、また、耐震性が向上するために高精度の観察、加工、分析ができる。 8) With a configuration suitable for each of the wafer and the minute sample, it becomes possible to perform high-performance and high-performance processing and analysis on both samples. For the wafer, since the WD can be shortened by sharing the electron beam and ion beam objective lenses, high-precision observation, processing, and analysis can be performed. By using a small sample holder for a small sample, the WD can be shortened for the minute sample, and high-precision observation, processing, and analysis can be performed because the earthquake resistance is improved.
9)試料を加工して電子部品やMEMS部品を形成する製造プロセスにおいて、試料を本発明の観察、加工方法で検査、分析した結果により、不良、不具合の発生を抑えるように製造プロセスの工程の加工を制御する要素を調整して、歩留まりの向上を図ることができる。 9) In a manufacturing process in which a sample is processed to form an electronic component or a MEMS component, the results of inspection and analysis of the sample by the observation and processing method of the present invention are used to suppress the occurrence of defects and defects. Yield can be improved by adjusting factors that control machining.
前記製造プロセスにおいて、任意の工程後に、試料を本発明の観察、加工方法で検査、分析した後、前記試料を任意の工程または前記任意の工程の次の工程に戻して、前記製造プロセスを継続するようにして、試料を評価のために無駄に廃棄せず利用することができる。また、この観察、加工方法を電子部品等製造の検査、分析に適用することにより、経済的な新たな電子部品、MEMS部品等の微細部品などの検査、分析方法、製造方法を実現することができる。 In the manufacturing process, after an optional step, the sample is inspected and analyzed by the observation and processing method of the present invention, and then the sample is returned to an optional step or the step subsequent to the optional step to continue the manufacturing process. Thus, the sample can be used for evaluation without being wasted. In addition, by applying this observation and processing method to inspection and analysis of manufacturing electronic parts and the like, it is possible to realize a new economical inspection and analysis method and manufacturing method of fine parts such as electronic parts and MEMS parts. it can.
以下に、本発明の第1の実施の形態の変形例について図面を参照しつつ説明を行う。以下に示す変形例は、光学系の配置に関連するものである。上記第1の実施の形態との対比を行いつつ、変形例について説明する。尚、以下の図面においては、簡略化のため、図1における光学系11、12、13を符号Aで示し、光学系14、15、16を符号Bで示し、光学系17、18、19を符号Cで示す。適宜図1を参照しつつ説明を行う。
Below, the modification of the 1st Embodiment of this invention is demonstrated, referring drawings. The modifications shown below relate to the arrangement of the optical system. A modification will be described while comparing with the first embodiment. In the following drawings, for the sake of simplicity, the
(1)上記第1の実施の形態による荷電粒子線装置では、電子ビーム4の軌道を変える偏向器21・22を電子ビーム4が電子ビーム4とイオンビーム3との交点を通過した後の位置に配置したが、本第1変形例による荷電粒子線装置においては、図10の(1)に示すように、偏向器21・22の位置を電子ビーム4とイオンビーム3との交点付近または交点を通過する前に配置する点を特徴とする。偏向器を1段(21)のみにすることもできる。この場合には、スペース的に実装が難しいため、小型の偏向器を用いるのが好ましい。
(1) In the charged particle beam apparatus according to the first embodiment, the position after the
(2)上記第1の実施の形態による荷電粒子線装置では、微小サンプル5に照射する電子ビーム4とイオンビーム3との光軸がビーム源側で鋭角になるように配置されている。本第2変形例による荷電粒子線装置においては、図10の(2)に示すように、電子ビーム4とイオンビーム3との光軸が略直交するように配置している。このように配置すると、イオンビーム3で加工した後に微小サンプル5を傾斜させなくても、断面の垂直SEM、STEM分析が可能である。尚、この方法では、SEMで加工状況を確認する際に、上面のみが観察可能なため、サンプルを傾斜させずにサンプルの上面を観察して加工の残りの厚さを確認することはできない。尚、左図はイオンビーム3により微小サンプル5を加工している様子を、右図は電子ビームにより微小サンプルを観察している様子を示している。
(2) In the charged particle beam apparatus according to the first embodiment, the optical axes of the
(3)上記第1の実施の形態による荷電粒子線装置では、微小サンプル5に照射する電子ビーム4とイオンビーム3の光学系を別に配置した。第3変形例においては、図10(3)に示すように、電子銃以外の光学系、または、電子銃を含めた光学系を共用して同軸とする点を特徴とする。このようにすると、光学系構成要素をさらに少なくすることができる。左図は、イオンビームと電子ビームの光源を同じ位置にした例であり、右図は、イオンビームと電子ビームの光源を異なる位置にした例である。
(3) In the charged particle beam apparatus according to the first embodiment, the optical systems of the
但し、STEM検出器30を光軸上に配置するため、STEM観察のたびにSTEM検出器30を電子ビームの軌道上に配置したり軌道からずらしたりするという追加の作業が発生する。これを避けるために微小サンプル5の後にSTEM観察のときだけ偏向作用をするように切替ができる偏向器を配置し、微小サンプルから透過、放出した荷電粒子線の軌道を曲げてSTEM検出器で検出する配置としても良い。
However, since the
(4)上記第1の実施の形態による荷電粒子線装置では、図1に示すように、電子ビーム4とイオンビーム3とがウエーハ6に垂直に入射するように配置したが、図10(4)に示すように、光学系全体をウエーハ6に対して傾けて配置することにより、ビームが斜めから入射するように配置すると、ウエーハ6を傾斜させなくてもウエーハ6からのサンプル切り出し加工が可能になるという利点がある。
(4) In the charged particle beam apparatus according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, the
(5)上記第1の実施の形態による荷電粒子線装置では、ウエーハ6に照射する直前のビーム3・4を同軸とするようにしたが、これを、たとえば図11(5)に示すように光学系を別に配置することにより同軸ではなくすることで、ウエーハ6を傾斜させずに穴加工断面のSEM観察ができるようになる。但し、光学系の構成要素、部品数が多くなり、装置も大きくなるという問題点もある。尚、図11(5)の左図は、イオンビーム光源1がウエハー6面のビーム照射位置に対して法線方向に設けられている例であり、図11(5)の右図は、イオンビーム光源1と電子ビーム光源3とのいずれも、ビーム照射位置の法線方向から外れた位置に設けられている例を示している。後者では、いずれのビームに対しても偏向器が必要になる。
(5) In the charged particle beam apparatus according to the first embodiment described above, the
(6)上記第1の実施の形態による荷電粒子線装置では、電子ビーム4だけを偏向した例を示したが、電子ビーム4とイオンビーム3の両方を、微小サンプル5の前(光源側)の位置で偏向できるように図示しない偏向器を配置することにより、微小サンプル5をビーム照射位置から抜いたりずらしたりしなくても、偏向器21a・21bでビーム軌道を切替えることにより、ウエーハ6にビーム3・4を照射するように切替えることができる。
(6) In the charged particle beam apparatus according to the first embodiment, an example in which only the
(7)上記第1の実施の形態による荷電粒子線装置では、電子ビーム4とイオンビーム3との両方を微小サンプル5の搭載位置に照射できるように配置したが、イオンビーム3は微小サンプル5の搭載位置には照射せず、ウエーハ6のみに照射するように配置し、薄膜加工はウエーハ8の横の切出しサンプルホルダ部10で行い、SEM光学系だけビームの途中に微小サンプル5、STEM検出器30を搭載できるようにすることも可能である。このような構成にすると、いずれのビーム光軸を偏向させなくても良い配置が可能であり、偏向器が不要になるという利点がある。
(7) In the charged particle beam apparatus according to the first embodiment described above, the
(8)上記第1の実施の形態による荷電粒子線装置では、電子ビーム4とイオンビーム3との両方を使用している。ところで、図12(8)に示すように、電子ビーム4のみを使用する装置においても、電子ビーム4の途中に微小サンプル5、STEM検出器30、偏向器(図示せず)を配置している。このようにすることでウエーハ6と微小サンプル5との両方を観察、分析することができるという利便性がある。
(8) In the charged particle beam apparatus according to the first embodiment, both the
(9)上記第1の実施の形態による荷電粒子線装置では、微小サンプル5の搭載位置を通過した後のウエーハ6に入射する電子ビーム4とイオンビーム3との主な光学系構成要素として集束レンズ、偏向器、対物レンズを使用している。本変形例では、図1の構成から収束レンズを削除して偏向器と対物レンズのみを使用する構成(左図)、または、図1の構成から収束レンズと偏向器とを削除して対物レンズのみを使用するように構成すると(右図)、光学系構成要素をさらに少なくすることができるため、構成の簡素化・装置の小型化・コストの削減が可能となる。
(9) In the charged particle beam apparatus according to the first embodiment, the
(10)上記第1の実施の形態による荷電粒子線装置に対して、図13(10)に示すように、微小サンプル部5・7の電子ビーム用の対物レンズE1・E2を、電子ビームの軸方向の試料よりも電子銃側とその反対側に対物レンズ磁極を配置し、WDを短くして試料に照射する電子ビームをより細く収束できるいわゆるインレンズタイプの対物レンズにすることにより、解像度のより一層高いSEMおよびSTEMの観察、分析を行うことができる。対物レンズの磁極をインレンズタイプにすることでイオンビームの対物レンズと干渉する場合は、前記記載の例と同様に電子ビームとイオンビームを直角に近い配置にするとよい。(図13(10)の上図、中図参照)。
(10) Compared to the charged particle beam apparatus according to the first embodiment, as shown in FIG. 13 (10), the electron beam objective lenses E1 and E2 of the
(11)上記第1の実施の形態による荷電粒子線装置で、電子ビーム4とイオンビーム3とがウエーハ6や微小サンプル5に照射する位置で交差する構成としているが、実際には完全に交差していなくてもよく、電子ビーム4とイオンビーム3との離れている距離の分だけウエーハ6や微小サンプル5を移動させて、加工、観察、分析をする場所の位置合せを行っても良い。
(11) In the charged particle beam apparatus according to the first embodiment, the
次に、本発明の第2の実施の形態による荷電粒子線装置について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態による荷電粒子線装置は、一つの筐体内に配置された装置の中でウエーハと微小サンプルを分析できる構成を有している。 Next, a charged particle beam device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The charged particle beam apparatus according to the present embodiment has a configuration capable of analyzing a wafer and a micro sample in an apparatus arranged in one casing.
図7(a)に示すように、イオンビーム源202と電子線源201と、マイクロサンプリングプローブ35とを、ウエーハ6に近い位置に配置している。筐体701内に、複数の駆動テーブルと駆動機構702を有するウエーハステージを収納し、その上に載せられたウエーハ6の横にウエーハ6から切り出した微小サンプル10を搭載する切出し微小サンプルホルダ703を配置している。微小サンプルホルダ703において、薄膜加工、STEM分析を行う。さらに、STEM検出器30をステージ下部の試料室701の底などに配置している。
As shown in FIG. 7A, the
図7(b)は、STEMを使用するステージ座標では、切出し微小サンプル10とSTEM検出器30の間に試料透過電子Yが通過できる空間が形成されている。
In FIG. 7B, in the stage coordinates using the STEM, a space through which the sample transmission electron Y can pass is formed between the cut out
図7に示す構成では、装置をコンパクトに形成できるとともに、SEMカラムとFIBカラムとから出たビームが、ウエーハ駆動ステージに搭載された微小サンプルに照射され、STEM検出器がその下に設けられているため、STEM観察をするために微小サンプルを微小サンプル用ホルダーに載せかえる必要がないという利点がある。 In the configuration shown in FIG. 7, the apparatus can be compactly formed, and the beam emitted from the SEM column and the FIB column is irradiated to the minute sample mounted on the wafer drive stage, and the STEM detector is provided below the sample. Therefore, there is an advantage that it is not necessary to replace the minute sample on the minute sample holder for STEM observation.
次に、本発明の第3の実施の形態による荷電粒子線装置について図面を参照しつつ説明を行う。図8に示す装置は、図7(a)に示す構成において、SEM/FIB共用カラム205を有する点を特徴とする。図8(a)、(b)に示すように、駆動テーブルと駆動機構702は、湾曲したスタンド705に取り付けられている。図7(b)に示すように、STEMを使用するステージ座標では、切出し微小サンプル10とSTEM検出器30の間に試料透過電子Y’が通過できる空間が形成されている。
Next, a charged particle beam device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The apparatus shown in FIG. 8 is characterized in that it has the SEM / FIB shared
本実施の形態による荷電粒子装置によれば、ウエーハステージ上でSTEM観察が可能であり、かつ、共用カラムを利用することにより、高解像度の加工、分析が可能である。また、装置をコンパクトにすることが可能である。 According to the charged particle apparatus of the present embodiment, STEM observation is possible on the wafer stage, and high-resolution processing and analysis are possible by using a common column. In addition, the apparatus can be made compact.
次に、本発明の第3の実施の形態の変形例による荷電粒子線装置について図面を参照しつつ説明を行う。 Next, a charged particle beam device according to a modification of the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図9に示す装置では、図8に示す装置において、STEM検出器30を小型にし、筐体701内であってウエーハ6を載せるステージ内に内蔵させた点を特徴とする。この場合には、図9(b)に示すように、微小サンプル10にビームが照射される位置までステージ702cを移動させることにより、微小サンプル10の下方に設けたSTEM検出器30によりSTEM観察が可能である。この場合でも、構造が簡素化されている。尚、微小サンプルとSTEM検出器との距離が近い場合は、STEM検出器を下の段のステージテーブルに搭載することも可能である。
The apparatus shown in FIG. 9 is characterized in that, in the apparatus shown in FIG. 8, the
なお、以下に、本明細書において使用した略号の説明を示す。
FIB:Focused Ion Beam 収束イオンビーム装置
SEM:Scanning Electron Microscope 走査電子顕微鏡
TEM: Transmission Electron Microscope 透過電子顕微鏡
STEM:Scanning Transmission Electron Microscope 走査透過電子顕微鏡
SIM:Scanning Ion Microscope 走査イオン顕微鏡
EDX:Energy Dispersive X-ray Spectroscopy エネルギー分散型X線分光
MEMS:Micro Electro Mechanical Systems マイクロマシン
In addition, the description of the abbreviation used in this specification is shown below.
FIB: Focused Ion Beam Focused ion beam system
SEM: Scanning Electron Microscope
TEM: Transmission Electron Microscope
STEM: Scanning Transmission Electron Microscope
SIM: Scanning Ion Microscope
EDX: Energy Dispersive X-ray Spectroscopy
MEMS: Micro Electro Mechanical Systems Micromachine
本発明は、半導体集積回路等の加工と観察とを行う荷電粒子線装置に利用できる。その他、磁気記録再生ヘッド、光磁気記録再生ヘッド、MEMSなどの微細構造利用分野において、nm〜マイクロメートルオーダーの多層薄膜構造物や微細構造物の検査、分析、製造およびそれに用いる装置に適用できる。 The present invention can be used for a charged particle beam apparatus for processing and observing a semiconductor integrated circuit or the like. In addition, in the field of fine structure use such as magnetic recording / reproducing heads, magneto-optical recording / reproducing heads, MEMS, etc., the present invention can be applied to inspection, analysis, production of multilayer thin film structures and fine structures on the order of nm to micrometer, and apparatuses used therefor.
1 イオン銃、2 電子銃、3 イオンビーム、4 電子ビーム、5 微小サンプル、6 ウエーハ、7 微小サンプルホルダ、8 ウエーハ駆動ステージ、9 切出し微小サンプルホルダ、10 切出し微小サンプル、11 イオンビーム収束レンズ、12 イオンビーム偏向器、13 イオンビーム対物レンズ、14 電子ビーム収束レンズ、15 電子ビーム偏向器、16 電子ビーム対物レンズ、17 収束レンズ、18 偏向器、19 対物レンズ、21 偏向器1、22 偏向器2、23 EXBフィルタ、26 EDX検出器、27 荷電粒子検出器1、28 荷電粒子検出器2、29 荷電粒子検出器3、30 STEM検出器、35 マイクロサンプリングプローブ、41 GAEガスノズル、42 GAEガスノズル、43 GADガスノズル、201 FIBイオン光学系、202 SEM電子光学系、203 FIB専用機イオン光学系、204 STEM専用機電子光学系、205 イオンビーム/電子ビーム共用光学系、701 試料室、702 ウエーハ駆動ステージ、703 切出し微小サンプルホルダ
1 ion gun, 2 electron gun, 3 ion beam, 4 electron beam, 5 micro sample, 6 wafer, 7 micro sample holder, 8 wafer drive stage, 9 cut micro sample holder, 10 cut micro sample, 11 ion beam focusing lens, 12 ion beam deflector, 13 ion beam objective lens, 14 electron beam converging lens, 15 electron beam deflector, 16 electron beam objective lens, 17 converging lens, 18 deflector, 19 objective lens, 21
Claims (7)
前記電子ビームと交差するイオンビームを発生する位置に設けられたイオン源及び該イオン源を有する第2の光学系と、
前記電子ビームと前記イオンビームとが交差する位置又はその近傍の位置である第1の位置に微小試料を配置する第1の試料搭載手段と、
前記第1の位置よりも前記イオン源又は前記電子源のうちの少なくとも一方と反対側の位置である第2の位置に試料を配置する第2の試料搭載手段と、
前記第1の試料搭載手段を前記第1の位置から前記微小試料が前記電子ビーム又は前記イオンビームの通過を妨げない位置に移動させる第1の移動手段と、
前記第1の位置に配置された微小試料に前記電子ビーム又は前記イオンビームが照射されることにより得られる反射電子又は二次電子を検出する第1の荷電粒子検出器と、
前記第1の位置から前記電子ビーム又は前記イオンビームのいずれか一方のビームを直列的に前記第2の位置に導く第3の光学系と、
前記第2の位置に配置された試料に前記電子ビーム又は前記イオンビームが照射されることにより得られる反射電子又は二次電子を検出する第2の荷電粒子検出器と、
前記第1の移動手段により前記微小試料を前記第1の位置から移動させた際に、前記一方のビームと異なる他方のビームを前記第3の光学系に導く偏向器と、
を有し、
前記第1の光学系は、前記電子源から発生した前記電子ビームを前記第1の試料搭載手段の前記第1の位置に配置された前記微小試料に焦点を合わせる第1の対物レンズを備え、
前記第2の光学系は、前記イオン源から発生した前記イオンビームを前記第1の試料搭載手段の前記第1の位置に配置された前記微小試料に焦点を合わせる第2の対物レンズを備える
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 An electron source for generating an electron beam and a first optical system having the electron source;
An ion source provided at a position where an ion beam intersecting the electron beam is generated and a second optical system having the ion source;
First sample mounting means for arranging a micro sample at a first position which is a position where the electron beam and the ion beam intersect or a position in the vicinity thereof;
Second sample mounting means for disposing a sample at a second position that is opposite to at least one of the ion source and the electron source from the first position;
First moving means for moving the first sample mounting means from the first position to a position where the micro sample does not hinder the passage of the electron beam or the ion beam;
A first charged particle detector that detects reflected electrons or secondary electrons obtained by irradiating the electron beam or the ion beam to a micro sample disposed at the first position;
A third optical system for guiding either the electron beam or the ion beam from the first position to the second position in series;
A second charged particle detector for detecting reflected electrons or secondary electrons obtained by irradiating the sample arranged at the second position with the electron beam or the ion beam;
A deflector for guiding the other beam different from the one beam to the third optical system when the micro sample is moved from the first position by the first moving means;
Have
The first optical system includes a first objective lens that focuses the electron beam generated from the electron source on the minute sample disposed at the first position of the first sample mounting unit,
The second optical system includes a second objective lens that focuses the ion beam generated from the ion source onto the minute sample disposed at the first position of the first sample mounting unit. Charged particle beam device characterized by the above.
を特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載の荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the micro sample is a sample formed by processing the sample with the ion beam.
前記電子ビームと交差するイオンビームを発生する位置に設けられたイオン源と、
前記電子ビームと前記イオンビームとが交差する位置又はその近傍の位置である第1の位置に微小試料を配置する第1の試料搭載手段と、
前記第1の位置よりも前記イオン源又は前記電子源のうちの少なくとも一方と反対側の位置である第2の位置に試料を配置する第2の試料搭載手段と、
前記第1の試料搭載手段を前記第1の位置から前記微小試料が前記電子ビーム又は前記イオンビームの通過を妨げない位置に移動させる第1の移動手段と、
前記第1の位置からのビーム反射位置に配置される第1の荷電粒子検出器と、
前記第2の位置からのビーム反射位置に配置される第2の荷電粒子検出器と、
前記第1の移動手段により前記微小試料を前記第1の位置から移動させた際に、前記電子ビーム又は前記イオンビームのいずれか一方のビームを前記第2の位置に導く偏向器と、
を有し、
前記電子源を含む第1の光学系は、前記電子源から発生した前記電子ビームを前記第1の試料搭載手段の前記第1の位置に配置された前記微小試料に焦点を合わせる第1の対物レンズを備え、
前記イオン源を含む第2の光学系は、前記イオン源から発生した前記イオンビームを前記第1の試料搭載手段の前記第1の位置に配置された前記微小試料に焦点を合わせる第2の対物レンズを備える
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 An electron source for generating an electron beam;
An ion source provided at a position for generating an ion beam crossing the electron beam;
First sample mounting means for arranging a micro sample at a first position which is a position where the electron beam and the ion beam intersect or a position in the vicinity thereof;
Second sample mounting means for disposing a sample at a second position that is opposite to at least one of the ion source and the electron source from the first position;
First moving means for moving the first sample mounting means from the first position to a position where the micro sample does not hinder the passage of the electron beam or the ion beam;
A first charged particle detector disposed at a beam reflection position from the first position;
A second charged particle detector disposed at a beam reflection position from the second position;
A deflector for guiding one of the electron beam and the ion beam to the second position when the micro sample is moved from the first position by the first moving means;
Have
The first optical system including the electron source has a first objective for focusing the electron beam generated from the electron source on the micro sample arranged at the first position of the first sample mounting means. With a lens,
The second optical system including the ion source has a second objective for focusing the ion beam generated from the ion source on the micro sample arranged at the first position of the first sample mounting means. A charged particle beam apparatus comprising a lens.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005200601A JP5020483B2 (en) | 2005-07-08 | 2005-07-08 | Charged particle beam equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005200601A JP5020483B2 (en) | 2005-07-08 | 2005-07-08 | Charged particle beam equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007018928A JP2007018928A (en) | 2007-01-25 |
JP5020483B2 true JP5020483B2 (en) | 2012-09-05 |
Family
ID=37755907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005200601A Expired - Fee Related JP5020483B2 (en) | 2005-07-08 | 2005-07-08 | Charged particle beam equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5020483B2 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4991390B2 (en) * | 2007-05-21 | 2012-08-01 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Microsample heating sample stage |
US8835845B2 (en) | 2007-06-01 | 2014-09-16 | Fei Company | In-situ STEM sample preparation |
US8303833B2 (en) | 2007-06-21 | 2012-11-06 | Fei Company | High resolution plasma etch |
JP5105357B2 (en) * | 2007-11-01 | 2012-12-26 | エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 | Defect recognition method, defect observation method, and charged particle beam apparatus |
KR100909428B1 (en) | 2007-12-08 | 2009-07-28 | 주식회사 유성진공 | Ion Beam Assisted Electron Beam Multilayer Film Deposition System |
GB201413422D0 (en) * | 2014-07-29 | 2014-09-10 | Oxford Instr Nanotechnology Tools Ltd | A method for measuring the mass thickness of a target sample for electron microscopy |
JP7152757B2 (en) * | 2018-10-18 | 2022-10-13 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | Sample processing observation method |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB8401471D0 (en) * | 1984-01-19 | 1984-02-22 | Cleaver J R A | Ion and electron beam electrostatic lens systems |
JPH04112440A (en) * | 1990-08-31 | 1992-04-14 | Nippon Seiki Co Ltd | Observation device |
JP3266814B2 (en) * | 1996-11-26 | 2002-03-18 | シャープ株式会社 | Micro part analyzer |
US6538254B1 (en) * | 1997-07-22 | 2003-03-25 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for sample fabrication |
JPH11213936A (en) * | 1998-01-27 | 1999-08-06 | Jeol Ltd | Fib-sem device |
JP4178741B2 (en) * | 2000-11-02 | 2008-11-12 | 株式会社日立製作所 | Charged particle beam apparatus and sample preparation apparatus |
JP2004022318A (en) * | 2002-06-17 | 2004-01-22 | Mitsubishi Electric Corp | Transmission electron microscope and sample analysis method |
JP2004039453A (en) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Seiko Instruments Inc | Fine stencil structure modifying device |
JP4291109B2 (en) * | 2003-10-28 | 2009-07-08 | エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 | Combined charged particle beam system |
-
2005
- 2005-07-08 JP JP2005200601A patent/JP5020483B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007018928A (en) | 2007-01-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4307470B2 (en) | Charged particle beam apparatus, sample processing method, and semiconductor inspection apparatus | |
TWI442440B (en) | Composite focusing ion beam device and the use of this processing observation method, processing methods | |
JP5033314B2 (en) | Ion beam processing apparatus and processing method | |
JP5127148B2 (en) | Ion beam processing equipment | |
JP5020483B2 (en) | Charged particle beam equipment | |
JP4283432B2 (en) | Sample preparation equipment | |
CN105957789B (en) | Method, apparatus, system and software for processing a sample by ion milling | |
KR102559888B1 (en) | Charged particle beam apparatus | |
JP5166315B2 (en) | Ion beam processing apparatus and sample observation method | |
JP3874011B2 (en) | Microsample processing observation method and apparatus | |
JP4259604B2 (en) | Microsample processing observation method and apparatus | |
JP2007123289A (en) | Method and apparatus for observing micro sample forming process | |
JP5792767B2 (en) | Ion beam processing apparatus and processing method | |
JP4100450B2 (en) | Microsample processing observation method and apparatus | |
JP5125174B2 (en) | Microsample processing observation method and apparatus | |
JP3904020B2 (en) | Microsample processing observation method and apparatus | |
JP4834704B2 (en) | Sample preparation method | |
JP4283876B2 (en) | Sample preparation method | |
JP4046144B2 (en) | Microsample processing observation method and apparatus | |
JP3904018B2 (en) | Microsample processing observation method and apparatus | |
JP5125184B2 (en) | Microsample processing observation method and apparatus | |
JP2005203382A (en) | Micro testpiece processing and observation method and device | |
JP2005285776A (en) | Method and apparatus for observing processing of minute sample | |
JP5316626B2 (en) | Microsample processing observation method and apparatus | |
JP5126031B2 (en) | Microsample processing observation method and apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070509 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100914 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101112 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110419 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110817 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120221 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120423 |
|
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: 20120605 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120613 |
|
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: 20150622 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |