JP5241273B2 - Charged particle device and method of use - Google Patents
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本発明は、走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)や集束イオンビーム(Focused Ion Beam:FIB)加工観察装置等の荷電粒子装置およびその使用方法に関する。 The present invention relates to a charged particle apparatus such as a scanning electron microscope (SEM) or a focused ion beam (FIB) processing observation apparatus, and a method of using the charged particle apparatus.
荷電粒子線加工装置として、FIB加工観察装置やイオンミリング装置が知られている。これらの装置は、試料の欠陥箇所を透過電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)やSEM等で断面観察する際の試料作製に用いられている。FIB加工観察装置は、集束したイオンビームで試料表面を走査し、該走査時に発生する二次荷電粒子を検出し画像として観察しながら、欠陥等の特定部位を正確に断面加工できるため、半導体製造プロセスの評価装置として広く利用されている。 As charged particle beam processing apparatuses, FIB processing observation apparatuses and ion milling apparatuses are known. These apparatuses are used for sample preparation when a defect portion of a sample is cross-sectionally observed with a transmission electron microscope (TEM), an SEM, or the like. FIB processing and observation equipment scans the surface of a sample with a focused ion beam, detects secondary charged particles generated during the scanning, and observes it as an image while accurately processing a specific part such as a defect. Widely used as a process evaluation system.
イオンビーム加工において、スパッタ粒子がマスクパターン及び加工面へ再付着して試料にバリが発生することを抑制するために、特開2005−135867号公報では、被加工試料の被加工面上の空間に電界を発生させるための電極を配置し、試料に0Vもしくは負の電圧を印加することにより、イオンビームを照射したときに発生する飛散物質を試料表面に堆積させずに加工を行うことができる技術が開示されている。 In the ion beam processing, in order to prevent spatter particles from reattaching to the mask pattern and the processing surface and generating burrs on the sample, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-135867 discloses a space on the processing surface of the processing sample. By arranging an electrode for generating an electric field on the surface and applying 0 V or a negative voltage to the sample, it is possible to perform processing without depositing scattered substances generated when the ion beam is irradiated on the sample surface. Technology is disclosed.
FIB加工観察装置等で、荷電粒子線を用いて試料加工すると、加工時に発生する飛散物質が観察面を汚染したり、観察領域を狭くする等の像観察の弊害となる。また、SEM等では、荷電粒子線を試料に走査して観察/分析を行うと、試料表面や内在しているガス分子および真空中の残留ガス分子が、荷電粒子線照射により重合し、試料表面に堆積する。これらの物質は、試料の加工/観察/分析を行う場合、加工中や観察中に発生する飛散物質又は汚染物質は、荷電粒子線を照射した場所もしくはその周りに堆積するため、観察領域を汚染したり、観察領域を狭くしてしまう等の原因となる。 When a sample is processed using a charged particle beam in an FIB processing observation apparatus or the like, scattered substances generated during processing contaminate the observation surface, or adversely affect image observation such as narrowing the observation area. In SEM and the like, when a charged particle beam is scanned on a sample for observation / analysis, the sample surface, the gas molecules contained therein and the residual gas molecules in vacuum are polymerized by charged particle beam irradiation, and the sample surface To deposit. When these materials are processed / observed / analyzed, scattered materials or contaminants generated during processing or observation are deposited at or around the place where the charged particle beam is irradiated, so the observation area is contaminated. Or narrow the observation area.
観察領域を確保するためには、必要以上に加工したり、観察領域が堆積した飛散物質によって妨げられていないかを確認しながら加工/観察しなればならない。 In order to secure the observation region, it is necessary to process / observe while processing it more than necessary or confirming whether the observation region is hindered by the scattered material deposited.
これらの作業は、煩わしく作業効率の低下の原因となるため、飛散物質や汚染物質の影響を低減させる機構や手法の開発が望まれている。 Since these operations are cumbersome and cause a reduction in work efficiency, it is desired to develop mechanisms and methods that reduce the effects of scattered substances and contaminants.
しかし、前記公知例の方法では課題を解決するには充分でない。 However, the known method is not sufficient to solve the problem.
そこで、本発明は荷電粒子線装置で荷電粒子照射により試料から生じる試料の飛散物質,汚染物質その他の試料から生じる試料の一部分による試料への堆積を効果的に抑制するものである、 Therefore, the present invention effectively suppresses deposition on the sample due to a part of the sample generated from the sample scattered from the sample by the charged particle beam irradiation, contamination, and other samples by the charged particle beam device.
本発明の一つは、荷電粒子源と、荷電粒子源から発生した荷電粒子を試料上に照射させる光学機構と、荷電粒子の照射により試料の被照射領域から発生した荷電粒子を検出する検出機構を有し、前記被照射領域に対応した位置に配置可能に形成され、前記照射により試料から分離された試料の一部分を付着させる付着機構と、を備えることを特徴とする荷電粒子装置である。 One aspect of the present invention is a charged particle source, an optical mechanism that irradiates a sample with charged particles generated from the charged particle source, and a detection mechanism that detects charged particles generated from an irradiated region of the sample by irradiation with charged particles. And an attachment mechanism that attaches a part of the sample separated from the sample by the irradiation, and is formed so as to be disposed at a position corresponding to the irradiated region.
なお、前記試料から分離された試料の一部は、荷電粒子を走査したときに発生する飛散物質又は試料の表面に堆積或は内部に内包されて含まれている試料成分と異なる物質(例えば汚染物質,ガス分子)であることができる。 A part of the sample separated from the sample may be a scattered substance generated when scanning charged particles, or a substance different from the sample component deposited on or included in the sample surface (for example, contamination). Substance, gas molecule).
または、荷電粒子源から発生した荷電粒子を試料上の第一の領域に照射し、前記照射により前記第一の領域から発生した前記試料の一部分を付着機構に付着させる第一の付着ステップと、前記付着した一部分を除去する第一の除去ステップとを有する荷電粒子装置の使用方法である。或はそれに加えて、荷電粒子を試料上の第二の領域に照射し、前記照射により前記第二の領域から発生した前記試料の一部を前記除去後の前記付着機構に付着させる第二の付着ステップと、前記付着した一部分を除去する第二の除去ステップと、を備える荷電粒子装置の使用方法である。 Or a first attachment step of irradiating a first region on the sample with charged particles generated from a charged particle source, and attaching a part of the sample generated from the first region to the attachment mechanism by the irradiation; And a first removal step of removing the attached portion. Alternatively, in addition, a second region on the sample is irradiated with charged particles, and a part of the sample generated from the second region by the irradiation is attached to the attachment mechanism after the removal. A method for using a charged particle device comprising: an attaching step; and a second removing step for removing the attached portion.
また、本発明では、加工/観察/分析を行う荷電粒子線装置で問題となる飛散物質又は汚染物質を低減する機能を持ったプローブ機構や、加工観察手法を提案する。 In addition, the present invention proposes a probe mechanism and a processing observation method having a function of reducing scattered substances or contaminants that are problematic in a charged particle beam apparatus that performs processing / observation / analysis.
本発明の機構及び具体的な構成については、以下に示す発明の実施形態で説明する。 The mechanism and specific configuration of the present invention will be described in the following embodiments of the invention.
前記発明とは別の発明として以下のものが考えられる。荷電粒子線源と、荷電粒子線源から発生した荷電粒子線を試料上に走査させる光学系と、荷電粒子線照射により試料表面から発生した信号を検出する検出系を有し、試料の加工/観察/分析又は、表面に保護膜を形成する荷電粒子線装置において、プローブ機構を有し、そのプローブに正もしくは負の電圧を印加できる機構を備え、そのプローブに電圧を印加して、局所蒸着を行うものである。蒸着材料に電圧を印加して加熱できるように、カーボンもしくは金属その他の配線を備える。または、作製した蒸着物質を保護膜として用いることを特徴とした加工手法である。または、保護膜形成の際に、プローブを試料近傍及び試料に接触させることによって、荷電粒子線が保護膜形成用のガス分子との衝突により散乱し、指定した領域以外に保護膜を形成されることを防ぐことができることを特徴とした加工手法である。 The following can be considered as another invention different from the above invention. A charged particle beam source; an optical system that scans the sample with a charged particle beam generated from the charged particle beam source; and a detection system that detects a signal generated from the sample surface by charged particle beam irradiation. Observation / analysis or a charged particle beam device that forms a protective film on the surface. It has a probe mechanism and a mechanism that can apply a positive or negative voltage to the probe. Is to do. Carbon, metal, or other wiring is provided so that the vapor deposition material can be heated by applying a voltage. Or it is the processing method characterized by using the produced vapor deposition substance as a protective film. Alternatively, when the protective film is formed, the probe is brought into contact with the vicinity of the sample and the sample, whereby the charged particle beam is scattered by collision with the gas molecules for forming the protective film, and a protective film is formed in a region other than the designated region. This is a processing technique characterized in that this can be prevented.
本発明により、荷電粒子線装置で荷電粒子照射により試料から生じる試料の飛散物質,汚染物質その他の試料から生じる試料の一部分による試料への堆積を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress deposition on a sample by a part of the sample generated from the scattered material, contaminants, and other samples of the sample generated from the sample by charged particle irradiation in the charged particle beam apparatus.
本発明の実施例は、SEMやFIB加工観察装置その他の荷電粒子装置に関して適用する可能性がある。また、荷電粒子線を用いた加工,観察や分析等の方法に係り、半導体,材料,生物等の分野を問わず適用する可能性がある。 The embodiments of the present invention may be applied to SEM, FIB processing observation apparatus, and other charged particle apparatuses. In addition, it relates to methods such as processing, observation and analysis using charged particle beams, and may be applied regardless of fields such as semiconductors, materials, and organisms.
また、本発明は、本実施例に限るものではなく、改良や変更を許容するものである。 Further, the present invention is not limited to the present embodiment, but allows improvements and changes.
(第1の実施形態)
図2に、荷電粒子線装置の中で一般的なFIBの概略構成図を示す。
(First embodiment)
FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of a general FIB in the charged particle beam apparatus.
本装置は、荷電粒子線101を取り出すためのイオン源201を有するイオン銃室202と発生したイオンを試料上に走査その他照射する光学機構を有する。具体的には、集束レンズ203,偏向器204,対物レンズ205を有し、試料ステージ210,プローブ207,デポジションガス分子供給部213,検出器209を有する試料室212の真空を保つための排気ポンプ211らから構成されている。
This apparatus has an
イオン源201から取り出された荷電粒子線101は、集束レンズ203と対物レンズ205によって細く集束され、偏向器204によって試料102上を走査する。イオンビーム101照射によるイオンの試料102への衝突によって発生するスパッタリング現象で試料加工を行う。走査された試料102から放出された二次荷電粒子206を検出器209で捕らえることによって画像を形成する。
The
図3は、本発明の実施例を示す模式図であり、特にFIB加工観察装置に適用した場合を示したものである。 FIG. 3 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention, and particularly shows a case where the present invention is applied to an FIB processing observation apparatus.
ここでは、イオンビーム101の試料における被照射領域に対応した位置に配置可能に形成され、照射により試料から分離された試料の一部分を付着させる付着機構として端部に向かって細くなる領域を有する棒状のプローブを用いた例を示す。例えば、プローブの先端は、ステージや試料室壁などと独立して移動させる駆動機構を有する形態である。これにより、試料上の所望の領域に位置させることができる。
Here, the
図3aに示すようにイオンビーム101の近傍に本発明の特徴を有するプローブ207を配置する。図3aでは、荷電粒子線の左側に配置しているが、プローブ207は、イオンビーム101の近傍であれば任意の場所に配置可能である。
As shown in FIG. 3 a, a
次に飛散物質103の捕集状態を、図3bに示す。イオンビーム101で加工を行うと、イオンビーム101を照射した箇所から飛散物質103が発生する。
Next, the collection state of the
イオンビーム101を照射して発生する飛散物質103は、イオンビーム101を照射することによって、熱が加わっている加工部やその周辺より温度の低いプローブ207に吸着する。そのため、飛散物質103による観察面104の汚染を低減して加工を行うことができる。
The
ここで、上記本発明の実施例を用いない場合の比較例を示す。FIB加工観察装置による荷電粒子線での試料加工の一例を図1に示す。図1aのように試料102に荷電粒子線101を走査すると、図1bのように荷電粒子線101を照射されるとその周りに飛散物質103が発生する。この飛散物質103が、作製した観察面104や加工領域105に堆積するため、像観察の弊害となる。一方、本発明の実施例の形態を実施することにより比較例の課題を効果的に抑制することができる。
Here, the comparative example when not using the Example of the said this invention is shown. An example of sample processing with a charged particle beam by the FIB processing observation apparatus is shown in FIG. When the
このように、荷電粒子線装置で加工/観察/分析を行う際に問題となる、飛散物質又は汚染物質を低減する機能を持ったプローブを用いて、加工/観察/分析する手法や機構を提案することができる。 In this way, we propose a method and mechanism for processing / observing / analyzing using a probe having a function of reducing scattered substances or contaminants, which is a problem when processing / observing / analyzing with a charged particle beam apparatus. can do.
図4は、本発明の実施例を示す模式図であり、特にSEMに適用した場合を示したものである。 FIG. 4 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention, and particularly shows a case where the present invention is applied to an SEM.
図4aに示すように電子線101の近傍にプローブ207を配置する。図4aでは、電子線の左側に配置しているが、プローブ207は電子線101の近傍であれば任意の場所に配置可能である。電子線101を走査すると、走査した場所やその周りに熱が加わるため、試料102表面や内在しているガス分子が放出される。このガス分子が汚染物質103として試料汚染の原因となる。また、試料室内部の残留ガス分子も同様に汚染物質103として試料汚染の原因となる。
As shown in FIG. 4 a, a
汚染物質103の捕集状態を、図4bに示す。この汚染物質103は、電子線101を照射することによって、熱が加わっている走査した場所やその周辺より温度の低いプローブ207に捕集される。これにより、試料102表面の汚染なく観察を行うことができる。
The collected state of the
このように、試料加工時などに発生する飛散物質を捕集できる。または、試料観察時に試料表面に堆積する汚染物質を捕集することができる。このため、効果的に加工領域や観察領域にこれらの物質が付着することを抑制できる。 In this way, scattered substances generated during sample processing can be collected. Alternatively, contaminants deposited on the sample surface during sample observation can be collected. For this reason, it can suppress that these substances adhere to a processing field and an observation field effectively.
図5は、本発明の荷電粒子線とプローブを追従させる機構の実施例を示す模式図である。 FIG. 5 is a schematic diagram showing an embodiment of a mechanism for causing the charged particle beam and the probe to follow the present invention.
プローブ207を追従させる機構は、図5に示すようにプローブ207とプローブ駆動部208からなるプローブ部と、プローブ駆動部208を制御するプローブ制御機構504で構成されている。また、荷電粒子線装置本体は、荷電粒子線源201から放出される荷電粒子線101を集束レンズ203と対物レンズ205によって細く集束され、偏向器204によって試料102上を走査する荷電粒子光学系と、それを制御するための荷電粒子線制御機構502で構成されている。これらの動作情報は、制御コンピュータ503で管理されており、プローブ207と荷電粒子線101の動きを追従させることができる。
As shown in FIG. 5, the mechanism for causing the
例えば、図3に示すように、FIB加工観察装置内でイオンビーム101を用いた試料加工を行うときは、プローブ207を荷電粒子線101の走査方向の後ろ側に配置することによって、観察面104を妨げる飛散物質103を低減することができる。
For example, as shown in FIG. 3, when performing sample processing using the
また、図4に示すように、電子線101を用いた観察を行うときは、観察視野に入らないようにプローブ207を配置することによって、像観察の弊害とならずに、汚染物質103を捕集することができる。これらの切り替えは、荷電粒子線装置の制御コンピュータ503で加工モードか観察モードを選択することによって、切り替え可能である。
As shown in FIG. 4, when performing observation using the
また、プローブが、走査する荷電粒子線に追従して動くことで、汚染物質又は飛散物質の試料への堆積を低減可能とする加工観察手法を提供することができる。 In addition, it is possible to provide a processing observation method that can reduce deposition of contaminants or scattered substances on a sample by moving the probe following the charged particle beam to be scanned.
なお、プローブの移動は、ビームの照射領域の試料上の位置の移動に対応して移動することも考えられる。一方、試料上に複数の照射対象を有する場合、第一の照射対象を照射しているときに当該照射領域の近傍の第一の位置にプローブを設置し、第二の照射領域を照射しているときに当該照射領域の近傍の第二の位置にプローブを設置するように移動することも考えられる。前者の方がビーム照射領域との距離をより均一に維持することができる、一方、後者の方ではビーム照射領域との距離は走査により多少変化するが、制御が容易で効率的に捕集できる。 Note that the probe may be moved corresponding to the movement of the position of the beam irradiation area on the sample. On the other hand, when the sample has a plurality of irradiation targets, when the first irradiation target is irradiated, the probe is installed at the first position near the irradiation region, and the second irradiation region is irradiated. It is also conceivable to move the probe so as to be installed at a second position in the vicinity of the irradiation area. The former can maintain the distance to the beam irradiation region more uniformly, while the latter has a slight change in the distance to the beam irradiation region due to scanning, but can be controlled easily and efficiently. .
図6は、本発明のプローブを冷却する機構の実施例を示す模式図である。 FIG. 6 is a schematic view showing an embodiment of a mechanism for cooling the probe of the present invention.
プローブ207を冷却する機構は、図6に示すようにプローブ207,プローブを駆動させるためのプローブ駆動部208,冷媒を入れる容器602,冷媒601,冷媒とプローブを繋ぐ配線603で構成されている。この冷媒601には、例えば、液体窒素,液体ヘリウム,ドライアイス等を用いる。また、冷媒とプローブを繋ぐ配線603には、例えば、Cu(銅),Al(アルミニウム)等熱伝導率の良い物質を用いる。少なくとも、配線の周囲の部材より熱伝導性のよい部材を用いる。
As shown in FIG. 6, the mechanism for cooling the
これにより、冷媒601の熱が、冷媒とプローブを繋ぐ配線603を通して伝わり、プローブ207を冷却することができる。
Thereby, the heat of the refrigerant 601 is transmitted through the
図6では、冷媒601を用いて冷却する方法を例としてあげたが、ペルチェ素子等を用いてもプローブ207の冷却は可能である。また、ヒーターを組み合わせることによって、プローブを任意の温度に調整することできる。
In FIG. 6, the cooling method using the refrigerant 601 is taken as an example, but the
例えば、FIB加工観察装置を用いて、熱によって形状が変形しやすい試料(ゴム,プラスチック等の高分子材料)を加工するとき、照射電流が高いイオンビーム101を用いて加工すると、未加工部にも熱が加わり、形状が変化してしまっていた。このような場合、試料の温度上昇を防ぐために照射電流が低いイオンビーム101を用いて、加工を行っているが、加工には長時間を要するため、作業効率の低下が問題であった。また、クライオステージを用いて、試料を冷却しながら加工することで、イオンビーム101による変形を防ぐことができるが、ステージの冷却に長時間を要する等の汎用性に欠けていた。
For example, when processing a sample (polymer material such as rubber or plastic) whose shape is easily deformed by heat using an FIB processing observation apparatus, if processing is performed using the
冷却機構が付いたプローブ207を接触もしくは近傍に配置することによって、冷却しながら加工を行うことができる。これにより、高い照射電流の荷電粒子線101を用いて試料加工しても、未加工部は冷却しているため、熱によって形状が変形することなく、短時間で加工を行うことができる。
By arranging the
また、プローブを試料近傍もしくは試料に接触させることで、試料の吸熱又は、局所冷却しながら加工観察できることを特徴とした加工観察手法を提供することができる。 In addition, it is possible to provide a processing observation method characterized in that processing can be observed while the probe is endothermic or locally cooled by bringing the probe in the vicinity of the sample or in contact with the sample.
また、プローブ207を冷却することによって、試料の冷却だけでなく、試料汚染の原因物質である飛散物質又は汚染物質103の捕集効率を向上させる効果がある。
Further, by cooling the
図7は、本発明のプローブを加熱する機構の実施例を示す模式図である。 FIG. 7 is a schematic diagram showing an embodiment of a mechanism for heating the probe of the present invention.
プローブ207を加熱する機構は、図7に示すようにプローブ207,プローブ駆動部208,ヒーター701,電源702,ヒーター701と電源702を繋ぐ配線703で構成されている。
As shown in FIG. 7, the mechanism for heating the
ヒーター701が温まり、この熱がプローブ207先端に伝わってプローブ207先端が加熱される。ヒーター701の温度は、電源702で可変することができる。
The
図7では、ヒーター701を用いて加熱する方法を例としてあげたが、図6の冷媒を入れる容器602に温水等を入れても、プローブ207を加熱することが可能である。
In FIG. 7, the method of heating using the
例えば、SEM観察時にガス分子を多く含有している試料の場合、観察前に試料を加熱していた。これにより、試料表面や内在していたガス分子を放出することができ、観察時に吸着する汚染物質を低減できた。しかし、大気中で加熱を行っているため、加熱をやめて、すぐに試料を観察しなければ、ガス分子が試料に再吸着が起こる上に、酸化しやすい試料では、試料の酸化を促進させる弊害もあった。 For example, in the case of a sample containing many gas molecules during SEM observation, the sample was heated before observation. As a result, it was possible to release gas molecules that were present on the sample surface and in the interior, and to reduce contaminants adsorbed during observation. However, since heating is performed in the air, if the sample is not observed immediately after the heating is stopped, gas molecules re-adsorb on the sample and, in the case of a sample that is easily oxidized, the harmful effect of promoting the oxidation of the sample There was also.
加熱機構を有するプローブを用いれば、観察領域近傍にプローブを接触もしくは配置することにより、試料室内で試料を局所加熱することができる。また、真空排気された試料室内で加熱を行うため、試料に内在するガス分子は、より効率良く放出させることが可能であり、酸化しやすい試料においても、加熱による酸化を極力抑えて加熱できる。 If a probe having a heating mechanism is used, the sample can be locally heated in the sample chamber by contacting or arranging the probe in the vicinity of the observation region. Further, since heating is performed in the evacuated sample chamber, the gas molecules contained in the sample can be released more efficiently, and even a sample that is easily oxidized can be heated while suppressing oxidation due to heating as much as possible.
また、試料室212内に試料102が無い状態で、プローブ207を加熱することによって、プローブ207に吸着した飛散物質又は汚染物質103を解離させ、清浄化することができる。
Further, by heating the
また、プローブを試料近傍もしくは試料に接触させることで試料を局所加熱しながら加工観察できることを特徴とした加工観察手法を提供することができる。 In addition, it is possible to provide a processing observation method characterized in that processing and observation can be performed while locally heating the sample by bringing the probe close to or in contact with the sample.
本発明に用いるプローブは、加工/観察/分析の各用途に合わせた任意形状を選択することができる。図8は、本発明の任意形状プローブを用いた加工手法の実施例を示す模式図である。 As the probe used in the present invention, an arbitrary shape can be selected according to each use of processing / observation / analysis. FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a processing technique using the arbitrary shape probe of the present invention.
例えば、飛散物質の付着機構であるプローブは、荷電粒子の照射位置に対応する領域に配置される先端側領域の表面積を先端側領域より支持部側領域の表面積より大きく形成されている。今回は例として、リング状プローブを示す。先端側に位置するリング部領域の表面積はそれより支持部側の棒状領域の表面積より大きくなるよう形成されている。例えば、先端側領域の幅は支持部側領域の幅より広くなっている。 For example, a probe, which is an adhesion mechanism of scattered substances, is formed so that the surface area of the tip side region disposed in the region corresponding to the irradiation position of the charged particles is larger than the surface area of the support portion side region than the tip side region. This time, as an example, a ring probe is shown. The surface area of the ring portion region located on the distal end side is formed so as to be larger than the surface area of the rod-like region on the support portion side. For example, the width of the tip side region is wider than the width of the support portion side region.
任意形状プローブは、図8に示すように、荷電粒子線101,試料102,任意形状プローブ801で構成されている。荷電粒子線101を照射することによって、飛散物質又は汚染物質103は、プローブのリング形状の表面に吸着する。この形状の場合、前述してきた尖端型のプローブよりも表面積が大幅に広くなるため、効率よく飛散物質又は汚染物質103を捕集することができる。このように、プローブの形状を選択することで、飛散物質又は汚染物質103の捕集効率,試料の冷却効率,加熱効率を向上させることができる。
As shown in FIG. 8, the arbitrary-shaped probe includes a charged
また、プローブの先端を試料近傍もしくは接触させその周りを加工することによって、保護膜の代わりとして使用することができる。これにより、今まで、表面保護膜を作製していた時間を短縮することができ、作業効率を向上させることができる。 In addition, the tip of the probe can be used in place of the protective film by processing in the vicinity of or in contact with the sample. As a result, the time for producing the surface protective film can be shortened and the working efficiency can be improved.
また、端部を荷電粒子を照射する試料上に配置するよう制御しうる支持機構を有し、端部を荷電粒子源から発生した荷電粒子を試料に照射する照射領域に対応して配置し、荷電粒子を試料に照射し、荷電粒子を試料に照射する領域と、前記支持機構により荷電粒子を試料に照射するのを抑制する領域とを形成する。例えば、保護膜形成の際には、プローブを試料近傍及び試料に接触させることによって、荷電粒子線と保護膜形成用ガスとが供給された場合でも保護膜が形成される領域と保護膜の形成を抑制する領域を形成する。このため、荷電粒子線が保護膜形成用のガス分子との衝突により散乱し、指定した領域以外に保護膜を形成されることを防ぐことができる。 In addition, it has a support mechanism that can be controlled to place the end on the sample to be irradiated with charged particles, and the end is arranged corresponding to the irradiation region that irradiates the sample with charged particles generated from the charged particle source, The sample is irradiated with charged particles, a region where the sample is irradiated with charged particles, and a region where the sample is suppressed from being irradiated with charged particles by the support mechanism are formed. For example, when forming a protective film, by contacting the probe in the vicinity of the sample and the sample, even if charged particle beam and protective film forming gas are supplied, the region where the protective film is formed and the formation of the protective film A region for suppressing the above is formed. For this reason, it can prevent that a charged particle beam is scattered by collision with the gas molecule for protective film formation, and a protective film is formed in areas other than the designated area.
図9は、本発明のプローブ表面処理手法の実施例を示す模式図である。 FIG. 9 is a schematic view showing an embodiment of the probe surface treatment method of the present invention.
今回は、荷電粒子線を用いてプローブ先端加工する例を示す。 This time, an example of probe tip processing using charged particle beam is shown.
図9aのように、プローブ207の先端に荷電粒子線101を照射すると、図9bのように、プローブ207先端に凹凸形状を作製することができる。これにより、プローブ207先端の表面積を増大させることができるため、飛散物質又は汚染物質103の捕集効率を向上できる。
When the charged
また、試料室212内に試料102が無い状態で、飛散物質又は汚染物質103が堆積しているプローブ207の先端部分を荷電粒子線101で切断することによって、吸着した飛散物質又は汚染物質を除去することができる。
In addition, the adsorbed scattered material or contaminant is removed by cutting the tip portion of the
図9では、荷電粒子線101を用いて、プローブ207の表面処理を行っているが、ケミカルエッチングやドライエッチングを行っても、同様の効果を得ることができる。
In FIG. 9, the surface treatment of the
図10は、本発明のプローブに電圧を印加する機構の実施例を示す模式図である。 FIG. 10 is a schematic diagram showing an embodiment of a mechanism for applying a voltage to the probe of the present invention.
プローブに電圧を印加する機構は、図10に示すようにプローブ207,プローブを駆動させるためのプローブ駆動部208,電源702,プローブ207と電源702を繋ぐ配線703と電源とアース1001を繋ぐ配線703で構成されている。この配線703は、Cu(銅)やAl(アルミニウム),Ag(銀)等導電性の良い物質を用いる。電源702で、電圧を印加することによって、その電圧がプローブ207と電源702を繋ぐ配線703に流れプローブ207に電圧が印加される。プローブ207にかかる電圧は、電源702で印加する電圧によって可変することができる。これにより、プローブ又は、試料に任意の電圧を印加することが可能である。プローブを試料に接触させ、試料に適正な負の電圧を印加させることで、飛散物質の試料への付着を抑制することが可能である。また、プローブに試料に接触させない状態で、適正な正の電圧を印加することによって、飛散物質の捕集効率を向上させることが可能である。
As shown in FIG. 10, a mechanism for applying a voltage to the probe includes a
さらに、試料室212内に試料102が無い状態で、プローブ207に短時間正もしくは負の高い電圧を印加することによって加熱し、堆積した飛散物質又は汚染物質103をプローブ207から解離させて、清浄化することができる。
Further, in a state where the
このように、清浄化する際には、付着する際に用いた電圧よりも負側の電圧、例えばゼロ或は負電圧等、を印加することが好ましい。 Thus, when cleaning, it is preferable to apply a voltage on the negative side of the voltage used for adhesion, such as zero or a negative voltage.
(第2の実施形態)
以下に、その他の実施例を示す。前記実施例の基本構成を用いて前記の実施例に関わらない応用例を示す。図2の基本的構成などについては説明を省略する。
(Second Embodiment)
Other examples are shown below. An application example not related to the above embodiment will be described using the basic configuration of the above embodiment. Description of the basic configuration of FIG. 2 is omitted.
図11は、本発明のプローブを用いて局所蒸着する手法の実施例を示す模式図である。 FIG. 11 is a schematic view showing an example of a technique for local vapor deposition using the probe of the present invention.
プローブ207を用いて蒸着をする手法は、図11に示すように、プローブ207,プローブを駆動させるためのプローブ駆動部208,電源702,プローブ207と電源702を繋ぐ配線703と蒸着材料1101で構成されている。
As shown in FIG. 11, the method of vapor deposition using the
この蒸着材料1101には、例えば、C(カーボン),Au(金),Pt(白金)等を用いる。
For example, C (carbon), Au (gold), Pt (platinum), or the like is used as the
図12は、図11のプローブ207,蒸着材料1101と試料102で構成されている部分の拡大図である。
FIG. 12 is an enlarged view of a portion composed of the
まず、蒸着を行いたい場所の近傍に蒸着材料1101が付いているプローブ207を配置する。電源702で、電圧を印加することによって、電源702とプローブ207を繋ぐ配線703を通してプローブ207に伝わり、蒸着材料1101に電圧が印加される。
電源702で印加する電圧を、ある程度上昇させることによって、蒸着材料1101が飛散する温度に上昇する。これにより、蒸着を行いたい場所に蒸着を行い蒸着膜1201を形成することができる。さらに、試料102と蒸着材料1101が近いため、局所蒸着を行うことが可能である。これにより、例えば、蒸着材料に対応する程度の大きさの領域に蒸着を行うことができる。よって、試料のうちの一部の小さい部分だけを加熱するので周囲への影響が小さくできる。
First, the
By raising the voltage applied by the
荷電粒子線を用いて、真空内で加工/観察/分析/する手段を持つ装置において適用できる。 It can be applied to an apparatus having means for processing / observing / analyzing / processing in a vacuum using a charged particle beam.
101 荷電粒子線,イオンビーム又は、電子線
102 試料
103 飛散物質又は、汚染物質
104 観察面
105 加工領域
201 イオン源又は、荷電粒子源
202 イオン銃室
203 集束レンズ
204 偏向器
205 対物レンズ
206 二次荷電粒子
207 プローブ
208 プローブ駆動部
209 検出器
210 試料ステージ
211 真空排気ポンプ
212 試料室
213 デポジションガス分子供給部
501 電子銃室
502 荷電粒子線制御機構
503 制御コンピュータ
504 プローブ制御機構
601 冷媒
602 冷媒を入れる容器
603 冷媒とプローブを繋ぐ配線
701 ヒーター
702 電源
703 配線
801 任意形状プローブ
1001 アース
1101 蒸着材料
1201 蒸着膜
DESCRIPTION OF
Claims (11)
荷電粒子源から発生した荷電粒子を試料上に照射させる光学機構と、
荷電粒子の照射により試料の被照射領域から発生した荷電粒子を検出する検出機構を有し、
前記被照射領域に対応した位置に配置可能に形成され、前記照射により前記試料から分離された試料の一部分を付着させる付着機構と、を備え、
前記付着機構が、走査される荷電粒子の試料上の位置に追従して動くことを特徴とする荷電粒子装置。
A charged particle source;
An optical mechanism for irradiating the sample with charged particles generated from a charged particle source;
It has a detection mechanism that detects charged particles generated from the irradiated area of the sample by irradiation of charged particles,
An attachment mechanism that is formed so as to be disposed at a position corresponding to the irradiated region, and that attaches a part of the sample separated from the sample by the irradiation ,
A charged particle apparatus , wherein the adhesion mechanism moves following a position of a charged particle to be scanned on a sample .
2. The sample according to claim 1, wherein a part of the sample separated from the sample is different from the sample generated by the sample generated when scanning charged particles and the sample substance contained in the scattered substance or sample attached to the sample. A charged particle device comprising a substance.
The charged particle apparatus according to claim 1, wherein the adhesion mechanism includes a temperature control mechanism.
4. The charged particle apparatus according to claim 3 , wherein the temperature control mechanism includes a cooling mechanism.
4. The charged particle apparatus according to claim 3 , wherein the temperature control mechanism includes a heating mechanism.
4. The charged particle apparatus according to claim 3 , wherein the temperature control mechanism includes a cooling mechanism for lowering the temperature than before the temperature control operation and a heating mechanism for higher temperature than before the temperature control operation.
2. The attachment mechanism according to claim 1, wherein a surface area of a tip side region disposed in a region corresponding to an irradiation position of the charged particles is formed to be larger than a surface area of a support portion side region located closer to the support portion than the tip end region. Charged particle device characterized by being made.
The charged particle apparatus according to claim 1, wherein the adhesion mechanism includes a voltage application mechanism capable of applying a positive or negative voltage.
前記照射により前記第一の領域から分離された前記試料の一部分を付着機構に付着させる第一の付着ステップと、
前記付着した一部分を除去する第一の除去ステップと、
荷電粒子を試料上の第二の領域に照射し、
前記照射により前記第二の領域から分離された前記試料の一部を前記除去後の前記付着機構に付着させる第二の付着ステップと、を備えることを特徴とする荷電粒子装置の使用方法。
Irradiate the first region on the sample with charged particles generated from a charged particle source,
A first attachment step of attaching a portion of the sample separated from the first region by the irradiation to an attachment mechanism;
A first removal step of removing the adhered portion;
Irradiating a second area on the sample with charged particles,
A method of using a charged particle apparatus, comprising: a second attachment step of attaching a part of the sample separated from the second region by the irradiation to the attachment mechanism after the removal.
In Claim 9 , compared with said 1st removal step, controlling so that the temperature of the adhesion field where a part of said sample adheres in said adhesion mechanism in said 1st and 2nd adhesion steps becomes low. A method of using the charged particle device.
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