JP5020483B2 - Charged particle beam equipment - Google Patents

Charged particle beam equipment Download PDF

Info

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
Application number
JP2005200601A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007018928A (en
Inventor
和弘 郡司
則幸 兼岡
馨 梅村
浩二 石黒
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
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 filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2005200601A priority Critical patent/JP5020483B2/en
Publication of JP2007018928A publication Critical patent/JP2007018928A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5020483B2 publication Critical patent/JP5020483B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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 Patent Document 1 below.

特開2002−150990号公報JP 2002-150990 A

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 ion beam 3 generated from the ion gun 1 is incident on the ion beam converging lens 11 to be converged finely, scanned and deflected by the ion beam deflector 12, and focused on the minute sample 5 by the ion beam objective lens 13. The ion beam 3 is deflected by the ion beam deflector 12 or a separately provided deflector and irradiated to a desired minute region on the minute sample 5.

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 micro sample 5 is removed by sputtering. By this etching processing, the sample can be drilled or cut, or thinned.

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 electron beam 4 generated from the electron gun 2 is incident on the electron beam converging lens 14 to be converged finely, scanned and deflected by the electron beam deflector 15, and focused on the minute sample 5 by the electron beam objective lens 16. The electron beam 4 is deflected by the electron beam deflector 15 or a deflector provided separately, and is irradiated onto a desired minute region on the minute sample 5. The micro sample 5 is mounted and held on a micro sample holder 7. The ion beam or electron beam applied to the micro sample 5 mounted on the micro sample holder 7 is applied to the micro sample 10 mounted on the wafer 6 or the wafer holder 9 on which the wafer 6 is mounted. In addition, since the working distance (WD) that is the distance between the objective lens that is the final lens of the charged particle optical system and the sample can be shortened, it is possible to converge more finely. Therefore, there is an advantage that processing, observation, and analysis can be performed with higher resolution.

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 GAE gas nozzle 41, an EDX detector 26, and a charged particle detector (1) 27 are arranged near the micro sample 5. It sprays on the ion beam irradiation part of the micro sample 5 from the GAE gas nozzle 41. FIG. Thus, the ion beam 3 is irradiated while spraying a component gas that promotes etching, whereby the etching processing speed can be increased.

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 minute sample 5 is irradiated with the ion beam 3, charged particles such as secondary electrons generated from the vicinity of the surface are detected by the charged particle detector (1) 27, and detected in synchronization with the scanning deflection of the ion beam deflector 12. By displaying the intensity of the signal on a CRT monitor or the like, it is possible to perform an enlarged observation with a scanning ion microscope (hereinafter referred to as “SIM”) image reflecting the shape of a minute region irradiated with the beam.

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 minute sample 5 is irradiated with the electron beam 4, and charged particles such as secondary electrons and reflected electrons generated from the vicinity of the surface are detected by the charged particle detector (1) 27 and synchronized with the scanning deflection of the electron beam deflector 15. Then, by displaying the intensity of the detected signal on a CRT monitor or the like, it is possible to perform an enlarged observation with an SEM image reflecting the shape of the minute region irradiated with the beam.

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 micro sample 5 is irradiated with the electron beam 4, the X-ray generated from the vicinity of the surface is detected by the EDX detector 26, and the intensity of the detected signal is synchronized with the scanning deflection of the electron beam deflector 15 by a CRT monitor or the like. By displaying the above, it is possible to analyze the EDX image reflecting the composition information of the minute region irradiated with the beam. A STEM detector 30 is disposed on the opposite side of the micro sample 5 when viewed from the electron gun 2 on the extended line of the electron beam axis. The thin sample 5 is irradiated with the electron beam 4, the charged particles emitted to the opposite side of the sample are detected by the STEM detector 30, and the detected signal intensity is synchronized with the scanning deflection of the electron beam deflector 15. Is displayed on a CRT monitor or the like, so that high-resolution STEM analysis reflecting composition information of a minute region irradiated with the beam can be performed.

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 minute sample holder 7 is removed by operating the minute sample holder 7, the ion beam 3 and the electron beam 4 can pass through the minute sample mounting position. Also, by making the sample holder 7 movable and operating it to shift the micro sample 5 from the axes of the ion beam 3 and the electron beam 4, each beam can pass through the micro sample mounting position. It becomes like this.

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 ion beam 3 that has passed through the minute sample mounting position is incident on the converging lens 17 to be converged finely, scanned and deflected by the deflector 18, and focused on the wafer 6 by the objective lens 19. The ion beam 3 is deflected by the deflector 18 or a separately provided deflector, and is irradiated onto a desired minute region on the wafer. A portion irradiated with the ion beam on the wafer 6 is removed by sputtering. By this etching process, the wafer 6 can be drilled or cut.

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 electron beam 4 that has passed through the minute sample mounting position is deflected by the deflector (1) 21 and the deflector (2) 22 so as to be substantially coaxial with the ion beam 3, and is incident on the converging lens 17 to be converged finely. Then, scanning deflection is performed by the deflector 18 and the wafer 6 is focused by the objective lens 19. The ion beam 3 is deflected by the deflector 18 or a separately provided deflector, and is irradiated onto a desired minute region on the wafer 6.

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 electron beam 4 and apply a negative voltage to the other, thereby moving the electron beam in the traveling direction. The direction of the electron beam 4 is changed by generating a transverse electric field and bending the negatively charged electron beam 4 toward the positive voltage electrode. (See JP-A-56-136446, SURFACE AND INTERFACE ANALYSIS, VOL. 16,105-108 (1990), John Wiley & Sons, Ltd. A New SIMS Instrument for Submicron Microarea Analysis.)

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 deflector 18, and the objective lens 19 are commonly used for the case of irradiating the ion beam 3 and the case of irradiating the electron beam 4. (Refer to Japanese Patent No. 2714009.)

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 wafer 6, a charged particle detector (2) 29, a micro sampling probe 35, a GAE gas nozzle 42, and a GAD gas nozzle 43, which will be described later (see FIG. 7), are arranged.

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 micro sample 5, the wafer 6 is irradiated with the ion beam 3, charged particles such as secondary electrons generated from the vicinity of the surface are detected by the charged particle detector (2) 29, and the deflector 18 In synchronization with the scanning deflection, the intensity of the detected signal is displayed on a CRT monitor or the like, so that a magnified observation with a SIM image reflecting the shape of a minute region irradiated with the ion beam 3 can be performed.

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 micro sample 5, the wafer 6 is irradiated with the electron beam 4, and charged particles such as secondary electrons and reflected electrons generated from the vicinity of the surface are detected by the charged particle detector (2) 29 and deflected. By displaying the detected signal intensity on a CRT monitor or the like in synchronization with the scanning deflection of the device 18, it is possible to perform an enlarged observation with an SEM image reflecting the shape of the minute region irradiated with the electron beam 4. Similarly to the above micro sample, the ion beam 3 is irradiated to the wafer 6 while the gas of the component that accelerates the etching is blown from the GAE gas nozzle 42, thereby speeding up the etching process. By irradiating the ion beam 3 to the ion beam irradiation part of the wafer 6 from the GAD gas nozzle 43 while irradiating the ion beam 3 while spraying the gas, it is possible to form a film in a desired region, fill a hole, Adhesion to the extracted sample is possible.

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 micro sample 10 of the wafer 6 is cut out by the ion beam 3 irradiated to the wafer 6, the cut sample 10 is adhered to the micro sampling probe 35 by the GAD, extracted, transported to the micro sample holder 9, and cut out. The micro sample 10 is cut out by GAD and mounted on the micro sample holder 9, and the micro sampling probe 35 is cut by the ion beam 3. By taking out the micro sample 10 with the cut micro sample holder 9 out of the apparatus, the micro site of the wafer 6 can be sampled. Thereafter, the extracted microsample 10 can be analyzed with a high-resolution SEM, or after thin film processing with FIB, high-resolution analysis can be performed with STEM, TEM, or the like.

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 wafer 6, reference can be made to the republished patents WO99-05506 and JP2002-150990 (hereinafter referred to as “microsampling function”). The wafer 6 is held by a wafer drive stage 8, and the irradiation position and the incident angle of the beams 3 and 4 are selected by moving and tilting relative to the beams 3 and 4 by the wafer drive stage 8. Can do.

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 optical system 201, an SEM electron optical system 202, and an ion beam / electron beam shared optical system 205. Here, a wafer stage on which the wafer 6 is mounted and a holder 7 for a minute sample are provided. In the micro sample mounting portion 7a of the micro sample holder 7, the micro sample 5 can be thinned by an ion beam, SEM observation by electron beam, and STEM observation. Either or both of the ion beam and the electron beam are deflected so that the sample positions of both the wafer 6 and the minute sample 5 can be irradiated. Here, the micro sample 5 is irradiated with a beam so that the micro sample 5 can be arranged in the middle of the beam axis (position ahead of the arrow AR3). On the other hand, when the minute sample 5 is shifted from the beam axis, the beam passes and can be irradiated onto the wafer 6 (the original position of the arrow AR1). As shown by the arrow AR1, the minute sample 6 is cut out from the wafer 6, mounted on the minute sample mounting portion 7a of the holder 7 for minute samples (arrow AR2), and the position where the beam can be irradiated to the minute sample 5 in the middle of the beam axis. The minute sample 5 can be moved to the position (the position ahead of the arrow AR3). It is possible to control the operation condition of the optical system to be switched in accordance with the operation mode of each combination of FIB and SEM, and a small sample and a wafer.

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 minute sample 5, ion gun 1 and FIG. The ion beam converging lens 11, the ion beam deflector 12, and the ion beam objective lens 13 shown in FIG. The electron beam 4 stops the operation of the electron gun 2 or largely deflects the electron beam 4 with the electron beam deflector 15 shown in FIG. 1 or another deflector provided so as not to reach the sample (dashed line) reference).

(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 electron gun 2, the electron beam converging lens 14, the electron beam deflector 15, the electron beam objective shown in FIG. The lens 16 is operated to irradiate the minute sample 5 with the electron beam 4. The ion beam 3 stops the operation of the ion gun 1 so as not to reach the sample. When irradiating the wafer 6 with a beam, the minute sample 5 is removed or shifted from the beam axis so that the beam passes through the minute sample mounting position.

(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 wafer 6 or the cut out small sample 10 (d), the ion gun 1, the ion beam converging lens 11, the converging lens 17, the deflector 18, and the objective lens 19 shown in FIG. The beam 3 is irradiated onto the wafer 6 or the cut out micro sample 10. At this time, the operation of the ion beam deflector 12 and the ion beam objective lens 13 is stopped so that the ion beam is not scanned and deflected in the vicinity of the minute sample mounting position.

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 electron beam 4 stops the operation of the electron gun 2 or largely deflects the electron beam by the electron beam deflector 15 or a separately provided deflector so as not to reach the sample.

(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 wafer 6 or the cut out small sample 10, the electron gun 2, the electron beam converging lens 14 shown in FIG. 1, the deflector (1) 21, and the deflector (2) 22 are used. Then, the converging lens 17, the deflector 18 and the objective lens 19 are operated to irradiate the wafer 6 or the cut out minute sample 10 with the electron beam 4.

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 electron beam deflector 15 and the electron beam objective lens 16 is stopped so that the electron beam is not deflected or focused in the vicinity of the minute sample mounting position. The ion beam 3 stops the operation of the ion gun 1 so as not to reach the sample.

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 wafer 6 surface. In order to analyze the inside of the vicinity of the surface of the wafer 6, two methods can be mainly used. In the first method, as shown in FIG. 4, drilling is performed with the ion beam 3 at a position adjacent to the portion to be analyzed of the wafer 6 in FIG. 4 (a), and the portion to be analyzed is exposed on the hole wall portion. Then (in the figure, processing is performed into a triangular prism shape up to the broken line portion), and as shown in FIG. 4B, the processed wall surface is irradiated with the electron beam 4 and analyzed using an SEM image or the like.

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 ion beam 3 and the electron beam 4 on the wafer are the same, a position where the electron beam 4 can be irradiated onto the hole wall as shown in FIG. Tilt the wafer up to.

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 sample 10 is cut out using a microsampling probe 35 at a position adjacent to a portion of the wafer 6 to be analyzed. As shown in FIG. 5 (b), the cut out micro sample 10 is mounted on the cut out micro sample holder 9.

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 micro sample 10 is attached to the tip of the above described micro sample holder 7 which is different from the cut out micro sample holder 9, and placed at the micro sample mounting position (see FIG. 1) (FIG. 2). reference). With regard to the cut out micro sample 10, the micro sample 5 will be referred to as the micro sample 5 when it is arranged at the micro sample mounting position, and the following description will be given. As shown in FIGS. 6A and 6B, the thin film is processed by irradiating the ion beam so that the cross section to be analyzed is aligned in parallel with the optical axis of the ion beam 3. At this time, accurate processing can be performed by processing while confirming the processing position and the progress of the processing with an SEM.

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 micro sample holder 7 as shown in FIG. 6C, the cross section of the thin micro sample 5 is directed in the axial direction of the electron beam 4 to irradiate the electron beam 4 to obtain a high-resolution STEM. Perform analysis, EDX analysis, etc.

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 optical systems 11, 12, and 13 in FIG. 1 are denoted by reference symbol A, the optical systems 14, 15, and 16 are denoted by reference symbol B, and the optical systems 17, 18, and 19 are denoted by reference symbol A. This is indicated by symbol C. The description will be given with reference to FIG.

(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 electron beam 4 passes through the intersection of the electron beam 4 and the ion beam 3 through the deflectors 21 and 22 that change the trajectory of the electron beam 4. However, in the charged particle beam apparatus according to the first modification, the positions of the deflectors 21 and 22 are set near or at the intersection of the electron beam 4 and the ion beam 3 as shown in FIG. It is characterized in that it is arranged before passing through. It is possible to use only one stage (21) of deflectors. In this case, since it is difficult to mount in space, it is preferable to use a small deflector.

(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 electron beam 4 and the ion beam 3 that irradiate the minute sample 5 are arranged so as to have an acute angle on the beam source side. In the charged particle beam apparatus according to the second modified example, the optical axes of the electron beam 4 and the ion beam 3 are arranged so as to be substantially orthogonal as shown in FIG. By arranging in this way, vertical SEM and STEM analysis of the cross section can be performed without tilting the micro sample 5 after processing with the ion beam 3. In this method, since only the upper surface can be observed when confirming the processing state with the SEM, the remaining thickness of the processing cannot be confirmed by observing the upper surface of the sample without tilting the sample. The left figure shows how the minute sample 5 is processed by the ion beam 3, and the right figure shows how the minute sample is observed by the electron beam.

(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 electron beam 4 and the ion beam 3 that irradiate the minute sample 5 are arranged separately. As shown in FIG. 10 (3), the third modification is characterized in that an optical system other than the electron gun or an optical system including the electron gun is shared and made coaxial. In this way, the optical system components can be further reduced. The left figure is an example in which the ion beam and electron beam light sources are at the same position, and the right figure is an example in which the ion beam and electron beam light sources are at different positions.

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 STEM detector 30 is arranged on the optical axis, an additional work of arranging the STEM detector 30 on the orbit of the electron beam or shifting from the orbit every time the STEM observation is performed. In order to avoid this, a deflector that can be switched so as to be deflected only at the time of STEM observation is arranged after the micro sample 5, and the trajectory of the charged particle beam transmitted and emitted from the micro sample is bent and detected by the STEM detector. It is good also as arrangement to do.

(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 electron beam 4 and the ion beam 3 are arranged so as to enter the wafer 6 perpendicularly. ) If the entire optical system is arranged so as to be inclined with respect to the wafer 6, the sample can be cut out from the wafer 6 without tilting the wafer 6 if the beam is arranged obliquely. There is an advantage of becoming.

(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 beams 3 and 4 immediately before irradiating the wafer 6 are coaxial, but this is shown, for example, as shown in FIG. By disposing the optical system separately so as not to be coaxial, SEM observation of the hole processing cross section can be performed without tilting the wafer 6. However, there is a problem that the number of components and parts of the optical system increases and the apparatus becomes larger. 11 (5) is an example in which the ion beam light source 1 is provided in the normal direction with respect to the beam irradiation position on the surface of the wafer 6, and the right diagram in FIG. 11 (5) is an ion diagram. In the example, both the beam light source 1 and the electron beam light source 3 are provided at positions deviating from the normal direction of the beam irradiation position. In the latter case, a deflector is required for both beams.

(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 electron beam 4 is deflected is shown, but both the electron beam 4 and the ion beam 3 are placed in front of the micro sample 5 (on the light source side). By arranging a deflector (not shown) so that it can be deflected at the position of, the beam trajectory is switched by the deflectors 21a and 21b without the micro sample 5 being removed or shifted from the beam irradiation position. It can be switched to irradiate beams 3 and 4.

(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 electron beam 4 and the ion beam 3 are arranged so that both the electron beam 4 and the ion beam 3 can be applied to the mounting position of the micro sample 5. Is arranged so as to irradiate only the wafer 6 without irradiating the mounting position of the wafer, thin film processing is performed by the cut sample holder 10 next to the wafer 8, and only the SEM optical system detects the minute sample 5 and STEM in the middle of the beam. It is also possible to mount the device 30. With such a configuration, there is an advantage that any beam optical axis need not be deflected and a deflector becomes unnecessary.

(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 electron beam 4 and the ion beam 3 are used. Incidentally, as shown in FIG. 12 (8), even in an apparatus that uses only the electron beam 4, a micro sample 5, a STEM detector 30, and a deflector (not shown) are arranged in the middle of the electron beam 4. . By doing so, there is a convenience that both the wafer 6 and the minute sample 5 can be observed and analyzed.

(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 electron beam 4 and the ion beam 3 incident on the wafer 6 after passing through the mounting position of the micro sample 5 are focused as main optical system components. A lens, deflector, and objective lens are used. In this modified example, the converging lens is deleted from the configuration of FIG. 1 and only the deflector and the objective lens are used (the left diagram), or the converging lens and deflector are deleted from the configuration of FIG. If only this is used (right figure), the optical system components can be further reduced, so that the configuration can be simplified, the apparatus can be downsized, and the cost can be reduced.

(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 minute sample portions 5 and 7 are By arranging the objective lens magnetic pole on the electron gun side and the opposite side of the sample in the axial direction, and shortening the WD, it becomes a so-called in-lens type objective lens that can converge the electron beam applied to the sample more finely. Higher SEM and STEM observation and analysis can be performed. When the magnetic pole of the objective lens is in-lens type and interferes with the objective lens of the ion beam, it is preferable that the electron beam and the ion beam are arranged close to a right angle as in the example described above. (See the upper and middle figures in FIG. 13 (10)).

(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 electron beam 4 and the ion beam 3 intersect at the position where the wafer 6 or the minute sample 5 is irradiated. However, the wafer 6 or the minute sample 5 may be moved by the distance between the electron beam 4 and the ion beam 3 to align the processing, observation, and analysis locations. .

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 ion beam source 202, the electron beam source 201, and the microsampling probe 35 are arranged at a position close to the wafer 6. A wafer stage having a plurality of drive tables and a drive mechanism 702 is housed in a housing 701, and a cut-out micro sample holder 703 for mounting a micro sample 10 cut out from the wafer 6 is mounted next to the wafer 6 placed thereon. It is arranged. In the micro sample holder 703, thin film processing and STEM analysis are performed. Further, the STEM detector 30 is disposed on the bottom of the sample chamber 701 below the stage.

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 micro sample 10 and the STEM detector 30.

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 column 205 in the configuration shown in FIG. As shown in FIGS. 8A and 8B, the drive table and the drive mechanism 702 are attached to a curved stand 705. As shown 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 micro sample 10 and the STEM detector 30.

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702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 STEM detector 30 is reduced in size and is incorporated in a stage on which the wafer 6 is placed in the housing 701. In this case, as shown in FIG. 9 (b), by the beam to the micro sample 10 moves the stage 702 c to the position to be irradiated, STEM observed by STEM detector 30 provided below the micro sample 10 Is possible. Even in this case, the structure is simplified. When the distance between the micro sample and the STEM detector is short, the STEM detector can be mounted on the lower stage table.

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.

本発明の第1の実施の形態による荷電粒子装置の一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of the charged particle apparatus by the 1st Embodiment of this invention. 本実施の形態による分析方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the analysis method by this Embodiment. 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。FIG. 5 is a chart showing beam paths, illustrating a beam path when each of a combination of a beam based on FIB, SEM, STEM, etc., a detector mode, and a sample is a micro sample, a wafer, or a cut micro sample; It is. ウエーハ部への穴加工と断面観察に関する図である。It is a figure regarding the hole processing to a wafer part, and cross-sectional observation. ウエーハからの微小サンプル切り出し工程を示す図である。It is a figure which shows the micro sample cutting-out process from a wafer. 微小サンプルの薄膜加工、SEM、STEM分析工程を示す図である。It is a figure which shows the thin film processing of a micro sample, SEM, and a STEM analysis process. 試料室にSTEM検出器を搭載する例を示す図である。It is a figure which shows the example which mounts a STEM detector in a sample chamber. 図7に示す構成に代えて、SEM/FIB共用カラムを有する図である。It is a figure which replaces with the structure shown in FIG. 7, and has a SEM / FIB shared column. 図8に示す装置において、STEM検出器を小型にし、筐体内であってウエーハを載せるステージ内に内蔵させた構成を有する図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration in which the STEM detector is made small in size and built in a stage on a wafer on which a wafer is placed in the apparatus shown in FIG. 8. 図10(1)〜(4)までは、第1の実施の形態の変形例を示す図である。FIGS. 10 (1) to (4) are diagrams showing a modification of the first embodiment. 図11(5)〜(7)までは、第1の実施の形態の変形例を示す図である。FIGS. 11 (5) to (7) are diagrams showing a modification of the first embodiment. 図12(8)、(9)は、第1の実施の形態の変形例を示す図である。FIGS. 12 (8) and 12 (9) are diagrams showing a modification of the first embodiment. (10)は、第1の実施の形態の変形例を示す図である。(10) is a diagram showing a modification of the first embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

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 deflector 1, 22 deflector 2, 23 EXB filter, 26 EDX detector, 27 Charged particle detector 1, 28 Charged particle detector 2, 29 Charged particle detector 3, 30 STEM detector, 35 Microsampling probe, 41 GAE gas nozzle, 42 GAE gas nozzle, 43 GAD gas nozzle, 201 FIB ion optics, 202 SEM electron optics, 203 FIB dedicated ion optics, 204 STEM only Electron optical system, 205 Ion beam / electron beam shared optical system, 701 Sample chamber, 702 Wafer drive stage, 703 Cut out small sample holder

Claims (7)

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。
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.
前記微小試料を前記電子ビームが透過する位置に配置されるSTEM検出器を備えることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線装置。   The charged particle beam apparatus according to claim 1, further comprising a STEM detector disposed at a position where the electron beam passes through the minute sample. 前記第1の荷電粒子検出器により、SEM像又はSIM像を取得できることを特徴とする請求項1又は2に記載の荷電粒子線装置。   The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein an SEM image or a SIM image can be obtained by the first charged particle detector. 前記第1の試料搭載手段を、前記第1の位置と前記第2の位置との間を移動させる第2の移動手段を備えることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の荷電粒子線装置。   4. The apparatus according to claim 1, further comprising a second moving unit that moves the first sample mounting unit between the first position and the second position. 5. The charged particle beam apparatus described. 前記第1の試料搭載手段に微小試料傾斜ステージを備えたことを特徴とする請求項1から4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 4, wherein the first sample mounting means includes a minute sample tilt stage. 前記微小試料が前記試料を前記イオンビームにより加工して形成された試料であること
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.
電子ビームを発生する電子源と、
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.
JP2005200601A 2005-07-08 2005-07-08 Charged particle beam equipment Expired - Fee Related JP5020483B2 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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