JP6977681B2

JP6977681B2 - Manufacturing method of focused ion beam device and semiconductor device

Info

Publication number: JP6977681B2
Application number: JP2018137088A
Authority: JP
Inventors: 大道江口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2021-12-08
Anticipated expiration: 2038-07-20
Also published as: JP2020013762A

Description

本発明は、集束イオンビーム装置および半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a focused ion beam device and a semiconductor device.

特許文献１には、集束イオンビーム装置が開示されている。集束イオンビーム装置は、
集束イオンビームを照射する集束イオンビーム鏡筒と、集束イオンビームの照射によって発生した二次荷電粒子を検出する検出器を備える。集束イオンビーム鏡筒は、ＦＩＭ（ＦｉｅｌｄＩｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像を取得する画像取得機構を有する。画像取得機構はコンデンサーレンズとアパーチャーとの間に設けられたミラーを含む。また、検出器で検出された二次荷電粒子からは観察画像データが生成され、表示部に観察画像が出力される。 Patent Document 1 discloses a focused ion beam device. Focused ion beam device
It is provided with a focused ion beam lens barrel that irradiates a focused ion beam and a detector that detects secondary charged particles generated by irradiation of the focused ion beam. The focused ion beam lens barrel has an image acquisition mechanism for acquiring a FIM (Field Ion Microscope) image. The image acquisition mechanism includes a mirror provided between the condenser lens and the aperture. In addition, observation image data is generated from the secondary charged particles detected by the detector, and the observation image is output to the display unit.

特開２０１４−１９１８６４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-191864

特許文献１に示される二次荷電粒子を用いた表面観察では、一般に多層構造物の最表面層しか観察できない。このため、下層構造物の位置を特定するためには、例えば別装置で位置を確認し、マーキング等をする必要があった。従って、同一の装置内で全ての作業を完了することができず、作業が複雑化するおそれがあった。また、特許文献１のように鏡筒内にミラーを設置すると、アパーチャー、偏向器等に妨げられ、光学像を得ることが困難な可能性がある。 In the surface observation using the secondary charged particles shown in Patent Document 1, generally, only the outermost surface layer of the multilayer structure can be observed. Therefore, in order to specify the position of the lower layer structure, for example, it is necessary to confirm the position with another device and perform marking or the like. Therefore, all the work cannot be completed in the same device, and the work may be complicated. Further, if the mirror is installed in the lens barrel as in Patent Document 1, it may be difficult to obtain an optical image because it is obstructed by an aperture, a deflector, or the like.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、多層構造物の下層構造を検出できる集束イオンビーム装置および半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain a method for manufacturing a focused ion beam device and a semiconductor device capable of detecting the lower layer structure of a multilayer structure.

本発明に係る集束イオンビーム装置は、試料が搭載されるステージと、該試料にイオンビームを照射するイオンビームカラムと、該イオンビームカラムの外側に設けられ、該イオンビームカラムの光軸上と該光軸外との間を移動し、該光軸上で該試料を光学撮像する光学撮像部と、該光学撮像部の光軸を中心として設けられたリング照明と、を備え、該リング照明は、照射方向または波長が可変である。 The focused ion beam device according to the present invention includes a stage on which a sample is mounted, an ion beam column for irradiating the sample with an ion beam, and an ion beam column provided outside the ion beam column and on the optical axis of the ion beam column. to move between the outside optical axis, comprising an optical imaging unit for the optical imaging of the sample, and a ring illumination that is provided around the optical axis of the optical imaging unit on the optical axis, the ring illumination is Ru irradiation direction or wavelength variable der.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、第１層の上に第２層を形成し、該第２層にイオンビームカラムからイオンビームを照射し、該イオンビームカラムの外側に設けられた光学撮像部を該イオンビームの光軸上に配置し、該第２層を透過し該第１層により反射される光を該光学撮像部により撮像し、該光学撮像部の光軸を中心としてリング照明が設けられ、該リング照明は、照射方向または波長が可変である。

In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a second layer is formed on the first layer, the second layer is irradiated with an ion beam from an ion beam column, and optics provided outside the ion beam column. The imaging unit is arranged on the optical axis of the ion beam, the light transmitted through the second layer and reflected by the first layer is imaged by the optical imaging unit, and the ring is centered on the optical axis of the optical imaging unit. lighting is provided, the ring illumination, Ru irradiation direction or wavelength variable der.

本発明に係る集束イオンビーム装置および半導体装置の製造方法では、光学撮像部により多層構造物を構成する透明膜を介して下層構造を撮像できる。また、イオンビームカラムの外側に光学撮像部が設けられることで、イオンビームカラムの内部に設けられる部品に妨げられることなく、光学像を得ることができる。 In the method for manufacturing a focused ion beam device and a semiconductor device according to the present invention, the lower layer structure can be imaged by an optical image pickup unit via a transparent film constituting the multilayer structure. Further, by providing the optical imaging unit on the outside of the ion beam column, it is possible to obtain an optical image without being hindered by the components provided inside the ion beam column.

実施の形態１に係る集束イオンビーム装置を説明する図である。It is a figure explaining the focused ion beam apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る光学撮像部を説明する図である。It is a figure explaining the optical image pickup unit which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係るアライメントマークを説明する図である。It is a figure explaining the alignment mark which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る集束イオンビーム装置の光学撮像時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of optical imaging of the focused ion beam apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る集束イオンビーム装置のイオンビーム照射時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of ion beam irradiation of the focused ion beam apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１の変形例に係る集束イオンビーム装置を説明する図である。It is a figure explaining the focused ion beam apparatus which concerns on the modification of Embodiment 1. FIG.

本発明の実施の形態に係る集束イオンビーム装置および半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。 A method for manufacturing a focused ion beam device and a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or corresponding components may be designated by the same reference numerals and the description may be omitted.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る集束イオンビーム装置１００を説明する図である。集束イオンビーム装置１００は、ステージ１０を備える。ステージ１０は、５軸ステージである。ステージ１０は、Ｚ−Ｔｉｌｔステージ１０ｂと、Ｚ−Ｔｉｌｔステージ１０ｂの上に設けられたＸ−Ｙ−θステージ１０ａから構成される。Ｚ−Ｔｉｌｔステージ１０ｂは、試料１２の高さおよび水平方向に対する傾きを調節する。Ｘ−Ｙ−θステージ１０ａは、試料１２の水平方向の位置及び水平面内での回転角を調節する。 Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram illustrating the focused ion beam device 100 according to the first embodiment. The focused ion beam device 100 includes a stage 10. The stage 10 is a 5-axis stage. The stage 10 is composed of a Z-Tilt stage 10b and an XY−θ stage 10a provided on the Z-Tilt stage 10b. The Z-Tilt stage 10b adjusts the height and horizontal tilt of the sample 12. The XY−θ stage 10a adjusts the horizontal position of the sample 12 and the angle of rotation in the horizontal plane.

ステージ１０の上面には試料１２が搭載される。試料１２は、例えば厚さ３００μｍ、横幅２０ｍｍ、縦幅２０ｍｍの多層構造物である半導体装置である。試料１２において、各層間は透明膜で区切られている。本実施の形態では、試料１２は、第１層１２ａと、第１層１２ａの上に設けられた最表面の層である第２層１２ｂを有する。第２層１２ｂは透明膜から形成される。 The sample 12 is mounted on the upper surface of the stage 10. Sample 12 is, for example, a semiconductor device having a multi-layer structure having a thickness of 300 μm, a width of 20 mm, and a vertical width of 20 mm. In the sample 12, each layer is separated by a transparent film. In the present embodiment, the sample 12 has a first layer 12a and a second layer 12b, which is the outermost layer provided on the first layer 12a. The second layer 12b is formed of a transparent film.

ステージ１０の上方にはイオンビームカラム１４が設けられる。イオンビームカラム１４は試料１２にイオンビームを照射する。イオンビームは例えばＧａイオンビームである。イオンビームの照射により、試料１２表面の原子が弾き出され、試料１２の表面が微細に加工される。イオンビームカラム１４の内部には、図示しないレンズ、アパーチャーおよび偏向器等が設けられている。 An ion beam column 14 is provided above the stage 10. The ion beam column 14 irradiates the sample 12 with an ion beam. The ion beam is, for example, a Ga ion beam. By irradiating the ion beam, atoms on the surface of the sample 12 are ejected, and the surface of the sample 12 is finely processed. A lens, aperture, deflector and the like (not shown) are provided inside the ion beam column 14.

集束イオンビーム装置１００は、検出器１６を備える。検出器１６は、試料１２へのイオンビームの照射に伴い放出される２次電子を検出する。検出された２次電子は２次電子映像化機構１８で映像に変換される。この映像は、表示部２０に表示される。検出器１６によって得られる画像は、ＳＩＭ（ＳｃａｎｎｉｎｇＩｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像である。これにより、試料１２の表面の観察が可能になる。 The focused ion beam device 100 includes a detector 16. The detector 16 detects secondary electrons emitted when the sample 12 is irradiated with an ion beam. The detected secondary electrons are converted into images by the secondary electron visualization mechanism 18. This image is displayed on the display unit 20. The image obtained by the detector 16 is a SIM (Scanning Ion Microscope) image. This makes it possible to observe the surface of the sample 12.

集束イオンビーム装置１００は、光学撮像部３０を備える。光学撮像部３０は、例えば光学マイクロスコープ３１を備え、試料１２を光学撮像する。光学撮像部３０は、イオンビームカラム１４の外側に設けられる。光学撮像部３０で撮像された光学像は、光学像映像化機構２２で映像に変換される。この映像は、表示部２４に表示される。光学撮像部３０は、第２層１２ｂを透過し第１層１２ａにより反射される光を撮像する。光学撮像部３０は、少なくとも試料１２が反射する可視光を検出および撮像するものとしても良い。光学撮像部３０により、多層構造物を構成する透明膜を介して下層構造を撮像できる。 The focused ion beam device 100 includes an optical imaging unit 30. The optical imaging unit 30 includes, for example, an optical microscope 31 and optically images the sample 12. The optical imaging unit 30 is provided on the outside of the ion beam column 14. The optical image captured by the optical image pickup unit 30 is converted into an image by the optical image visualization mechanism 22. This image is displayed on the display unit 24. The optical image pickup unit 30 captures the light transmitted through the second layer 12b and reflected by the first layer 12a. The optical image pickup unit 30 may detect and image at least the visible light reflected by the sample 12. The optical image pickup unit 30 can image the lower layer structure through the transparent film constituting the multilayer structure.

光学撮像部３０は、光軸を中心として円環状に設けられたリング照明３３を備える。リング照明３３は、照射方向または波長が可変である。リング照明３３は、後述するミラー３２の下方に設けられる。円環状のリング照明３３は、複数の部分に分割され、部分ごとに分割制御される。リング照明３３において点灯させる部分を変更することで、照射方向を変更できる。照射方向の調節により、試料１２の凹凸による影が調節される。これにより、試料１２の凹凸を強調して光学像を得ることができる。また、リング照明３３の波長変更により、試料１２の材質による光の吸収を強調できる。これにより、試料１２の材料組成を明確にできる。従って、異物等を検出し易くできる。 The optical image pickup unit 30 includes a ring illumination 33 provided in an annular shape with the optical axis as the center. The ring illumination 33 has a variable irradiation direction or wavelength. The ring illumination 33 is provided below the mirror 32 described later. The annular ring illumination 33 is divided into a plurality of portions, and the division control is performed for each portion. The irradiation direction can be changed by changing the portion of the ring illumination 33 to be turned on. By adjusting the irradiation direction, the shadow due to the unevenness of the sample 12 is adjusted. This makes it possible to obtain an optical image by emphasizing the unevenness of the sample 12. Further, by changing the wavelength of the ring illumination 33, it is possible to emphasize the absorption of light by the material of the sample 12. Thereby, the material composition of the sample 12 can be clarified. Therefore, foreign matter and the like can be easily detected.

ステージ１０、試料１２、検出器１６、光学撮像部３０、イオンビームカラム１４のイオンビーム出力部分は、真空チャンバー４０の内部に設けられる。 The stage 10, the sample 12, the detector 16, the optical imaging unit 30, and the ion beam output portion of the ion beam column 14 are provided inside the vacuum chamber 40.

集束イオンビーム装置１００は制御部５０を備える。制御部５０は、例えばイオンビームカラム１４に対する試料１２の位置あわせ、光学撮像部３０に対する試料１２の位置あわせ、イオンビームカラム１４と光学撮像部３０の光軸の調節等を行う。制御部５０は、２次電子映像化機構１８および光学像映像化機構２２を制御しても良い。また、制御部５０は上述したリング照明３３の照射方向および波長の制御を行っても良い。 The focused ion beam device 100 includes a control unit 50. The control unit 50, for example, aligns the sample 12 with respect to the ion beam column 14, aligns the sample 12 with respect to the optical image pickup unit 30, adjusts the optical axis of the ion beam column 14 and the optical image pickup unit 30, and the like. The control unit 50 may control the secondary electron visualization mechanism 18 and the optical image visualization mechanism 22. Further, the control unit 50 may control the irradiation direction and wavelength of the ring illumination 33 described above.

図２は、実施の形態１に係る光学撮像部３０を説明する図である。光学撮像部３０は、移動機構３６を有する。移動機構３６は、土台３４とモーター３５から構成される。土台３４は、光学マイクロスコープ３１を搭載し、光学マイクロスコープ３１を水平方向に保持する。土台３４は、光学マイクロスコープ３１の受光面がイオンビームカラム１４の光軸９０に対して垂直方向を向くように、光学マイクロスコープ３１を保持する。モーター３５は土台３４を少なくともＸ、Ｙ方向である水平方向に移動させる。これにより、光学マイクロスコープ３１は水平方向に移動する。光学撮像部３０は、ステージ１０とは独立して移動する。 FIG. 2 is a diagram illustrating an optical imaging unit 30 according to the first embodiment. The optical imaging unit 30 has a moving mechanism 36. The moving mechanism 36 is composed of a base 34 and a motor 35. The base 34 mounts an optical microscope 31 and holds the optical microscope 31 in the horizontal direction. The base 34 holds the optical microscope 31 so that the light receiving surface of the optical microscope 31 faces in the direction perpendicular to the optical axis 90 of the ion beam column 14. The motor 35 moves the base 34 in the horizontal direction, which is at least the X and Y directions. As a result, the optical microscope 31 moves in the horizontal direction. The optical imaging unit 30 moves independently of the stage 10.

光学マイクロスコープ３１の受光側にはミラー３２が取り付けられる。移動機構３６によって、ミラー３２は矢印８０に示される方向に移動する。ミラー３２はイオンビームカラム１４と試料１２の間において、イオンビームカラム１４の光軸９０上と光軸９０外との間を移動する。 A mirror 32 is attached to the light receiving side of the optical microscope 31. The moving mechanism 36 moves the mirror 32 in the direction indicated by the arrow 80. The mirror 32 moves between the ion beam column 14 and the sample 12 on the optical axis 90 of the ion beam column 14 and outside the optical axis 90.

光学撮像部３０は、光軸９０上で試料１２を光学撮像する。ミラー３２は、矢印８１に示されるように、イオンビームカラム１４の光軸９０上において試料１２からの光を光学マイクロスコープ３１に導く。 The optical image pickup unit 30 optically images the sample 12 on the optical axis 90. The mirror 32 guides the light from the sample 12 to the optical microscope 31 on the optical axis 90 of the ion beam column 14, as shown by the arrow 81.

図３は、実施の形態１に係るアライメントマーク１０ｃを説明する図である。ステージ１０の上面には、アライメントマーク１０ｃが設けられる。アライメントマーク１０ｃは、試料１２の搭載部の外側に設けられる。制御部５０は、アライメントマーク１０ｃを用いて、イオンビームカラム１４の光軸９０と、光学撮像部３０の光軸が同軸となるように移動機構３６を制御する。 FIG. 3 is a diagram illustrating the alignment mark 10c according to the first embodiment. An alignment mark 10c is provided on the upper surface of the stage 10. The alignment mark 10c is provided on the outside of the mounting portion of the sample 12. The control unit 50 uses the alignment mark 10c to control the moving mechanism 36 so that the optical axis 90 of the ion beam column 14 and the optical axis of the optical imaging unit 30 are coaxial.

また、制御部５０は、アライメントマーク１０ｃに基づき、イオンビームカラム１４のフォーカスが試料１２に合うときのステージ１０の高さＺ１と、光学撮像部３０のフォーカスが試料１２に合うときのステージ１０の高さＺ２とを検出する。制御部５０は不揮発性メモリ等の記憶部と、演算部とを有する。制御部５０は、高さＺ１、Ｚ２を記憶部に記憶する。また、制御部５０は、演算部により高さＺ１と高さＺ２との差分Ｚ１−Ｚ２を演算し、記憶部に記憶する。制御部５０は、後述するように、差分Ｚ１−Ｚ２に基づきステージ１０の高さを変更する。 Further, the control unit 50 is based on the alignment mark 10c, that is, the height Z1 of the stage 10 when the focus of the ion beam column 14 is aligned with the sample 12, and the stage 10 when the focus of the optical imaging unit 30 is aligned with the sample 12. The height Z2 and the like are detected. The control unit 50 has a storage unit such as a non-volatile memory and a calculation unit. The control unit 50 stores the heights Z1 and Z2 in the storage unit. Further, the control unit 50 calculates the difference Z1-Z2 between the height Z1 and the height Z2 by the calculation unit and stores it in the storage unit. The control unit 50 changes the height of the stage 10 based on the difference Z1-Z2, as will be described later.

図４は、実施の形態１に係る集束イオンビーム装置１００の光学撮像時の状態を示す図である。図５は、実施の形態１に係る集束イオンビーム装置１００のイオンビーム照射時の状態を示す図である。図４、５を用いて、本実施の形態の集束イオンビーム装置１００の動作および半導体装置の製造方法を説明する。なお、図４、５において制御部５０、２次電子映像化機構１８および光学像映像化機構２２は省略されている。 FIG. 4 is a diagram showing a state of the focused ion beam device 100 according to the first embodiment at the time of optical imaging. FIG. 5 is a diagram showing a state of the focused ion beam device 100 according to the first embodiment at the time of ion beam irradiation. The operation of the focused ion beam device 100 and the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In FIGS. 4 and 5, the control unit 50, the secondary electron imaging mechanism 18, and the optical image visualization mechanism 22 are omitted.

まず、第１層１２ａの上に第２層１２ｂを形成することで、試料１２を形成する。次に、ステージ１０の上に試料１２を搭載し、第２層１２ｂをイオンビームで加工する。加工において、イオンビームの照射と光学撮像を繰り返し、光学撮像によって得られる光学像を参照してイオンビームの照射条件を調整する。 First, the sample 12 is formed by forming the second layer 12b on the first layer 12a. Next, the sample 12 is mounted on the stage 10, and the second layer 12b is processed by an ion beam. In the processing, irradiation of the ion beam and optical imaging are repeated, and the irradiation conditions of the ion beam are adjusted with reference to the optical image obtained by the optical imaging.

まず、イオンビームの照射の後に光学撮像する場合の動作について説明する。初期状態として、ステージ１０はイオンビームカラム１４のフォーカスが試料１２に合うときの高さＺ１に設定され、ミラー３２は光軸９０の外側にあるものとする。また、制御部５０は、イオンビームカラム１４と光学撮像部３０のフォーカスの調整を行ったうえで、差分Ｚ１−Ｚ２を記憶しているものとする。 First, the operation in the case of optical imaging after irradiation with an ion beam will be described. As an initial state, it is assumed that the stage 10 is set to the height Z1 when the focus of the ion beam column 14 is aligned with the sample 12, and the mirror 32 is outside the optical axis 90. Further, it is assumed that the control unit 50 stores the difference Z1-Z2 after adjusting the focus of the ion beam column 14 and the optical imaging unit 30.

まず、制御部５０はステージ１０の現在の高さを記憶する。次に制御部５０は、図４の矢印８２に示されるように、差分Ｚ１−Ｚ２だけステージ１０を下降させる。これにより、ステージ１０は、光学撮像部３０のフォーカスが試料１２に合う高さＺ２に設定される。 First, the control unit 50 stores the current height of the stage 10. Next, the control unit 50 lowers the stage 10 by the difference Z1-Z2 as shown by the arrow 82 in FIG. As a result, the stage 10 is set at a height Z2 where the focus of the optical imaging unit 30 is aligned with the sample 12.

次に、制御部５０は、図４の矢印８３に示されるように光学撮像部３０をイオンビームカラム１４の光軸９０上に移動させる。この状態で、光学撮像部３０は試料１２の光学像を取得する。これにより、表示部２４に試料１２の光学像が表示される。 Next, the control unit 50 moves the optical imaging unit 30 on the optical axis 90 of the ion beam column 14 as shown by the arrow 83 in FIG. In this state, the optical imaging unit 30 acquires an optical image of the sample 12. As a result, the optical image of the sample 12 is displayed on the display unit 24.

次に、光学撮像した後にイオンビームを照射する場合の動作について説明する。図４に示される状態を初期状態として、制御部５０は、図５の矢印８４に示されるように、光学撮像部３０をイオンビームカラム１４の光軸９０外に移動させる。このように、本実施の形態ではイオンビームの光軸９０から光学撮像部３０を容易に回避させることができる。つまり、イオンビーム照射時に光学マイクロスコープ３１を保護できる。また、光学撮像部３０がイオンビーム加工又はＳＩＭ像取得に影響を及ぼすことを防止できる。 Next, the operation when irradiating an ion beam after optical imaging will be described. With the state shown in FIG. 4 as the initial state, the control unit 50 moves the optical imaging unit 30 out of the optical axis 90 of the ion beam column 14 as shown by the arrow 84 in FIG. As described above, in the present embodiment, the optical image pickup unit 30 can be easily avoided from the optical axis 90 of the ion beam. That is, the optical microscope 31 can be protected when the ion beam is irradiated. Further, it is possible to prevent the optical imaging unit 30 from affecting the ion beam processing or the SIM image acquisition.

次に、制御部５０は、矢印８５に示されるように、差分Ｚ１−Ｚ２だけステージ１０を上昇させる。これにより、ステージ１０は、イオンビームカラム１４のフォーカスが試料１２に合う高さＺ１に設定される。 Next, the control unit 50 raises the stage 10 by the difference Z1-Z2 as shown by the arrow 85. As a result, the stage 10 is set at a height Z1 where the focus of the ion beam column 14 matches the sample 12.

次に、第２層１２ｂにイオンビームカラム１４からイオンビーム９１を照射する。イオンビーム９１の照射は、表示部２４に表示された光学像に基づき調節されても良い。使用者は、光学像を見ながらステージ１０を操作することで、加工位置を容易に調節できる。また、イオンビーム９１の照射により発生する２次電子を検出器１６が検出する。これにより、ＳＩＭ像が表示部２０に表示される。 Next, the second layer 12b is irradiated with the ion beam 91 from the ion beam column 14. The irradiation of the ion beam 91 may be adjusted based on the optical image displayed on the display unit 24. The user can easily adjust the processing position by operating the stage 10 while looking at the optical image. Further, the detector 16 detects the secondary electrons generated by the irradiation of the ion beam 91. As a result, the SIM image is displayed on the display unit 20.

このように、本実施の形態では光学像、ＳＩＭ像により多様な観察をすることができる。また、光学撮像部３０は、イオンビーム９１の光軸９０と同軸上にあるため、イオンビーム９１による加工箇所と光学観察箇所とを一致させることができる。従って、試料１２の観察評価を容易にできる。 As described above, in the present embodiment, various observations can be made by the optical image and the SIM image. Further, since the optical imaging unit 30 is coaxial with the optical axis 90 of the ion beam 91, the processed portion by the ion beam 91 and the optical observation portion can be matched with each other. Therefore, the observation and evaluation of the sample 12 can be easily performed.

また、光学マイクロスコープ３１は、例えば５００倍未満の低倍率にて、試料１２を広範囲に撮像する。このため、試料１２の広範囲の観察を容易に実施できる。また、光学マイクロスコープ３１で光学撮像することにより、試料１２の最上層に加えて下層も観察できる。このため、下層構造物の位置を別装置で確認する必要が無く、同一の装置内で加工作業を完了できる。従って、イオンビームによる加工を容易に実施できる。 Further, the optical microscope 31 takes a wide range of images of the sample 12 at a low magnification of, for example, less than 500 times. Therefore, a wide range of observation of the sample 12 can be easily performed. Further, by optically imaging with the optical microscope 31, the lower layer can be observed in addition to the uppermost layer of the sample 12. Therefore, it is not necessary to confirm the position of the lower layer structure with another device, and the machining work can be completed within the same device. Therefore, processing with an ion beam can be easily performed.

また、本実施の形態では光学撮像部３０がイオンビームカラム１４の外側に設けられる。これにより、イオンビームカラム１４の内部に設けられるアパーチャー、偏向器等の部品に妨げられることなく、光学像を得ることができる。 Further, in the present embodiment, the optical imaging unit 30 is provided outside the ion beam column 14. As a result, an optical image can be obtained without being hindered by components such as an aperture and a deflector provided inside the ion beam column 14.

また、制御部５０は、イオンビーム９１の照射の後に光学撮像する場合、または、光学撮像した後にイオンビーム９１を照射する場合に、差分Ｚ１−Ｚ２に基づきステージ１０の高さを変更する。差分Ｚ１−Ｚ２を繰り返し利用することで、イオンビーム９１の照射と光学撮像との切り替え毎にフォーカスを合わせる必要が無く、加工時間を短縮できる。また、撮像と加工の繰り返しを容易にできる。 Further, the control unit 50 changes the height of the stage 10 based on the difference Z1-Z2 when the ion beam 91 is irradiated and then the ion beam 91 is irradiated, or when the ion beam 91 is irradiated after the optical image. By repeatedly using the difference Z1-Z2, it is not necessary to focus each time the irradiation of the ion beam 91 and the optical imaging are switched, and the processing time can be shortened. In addition, it is possible to easily repeat imaging and processing.

本実施の形態では、光軸９０は試料１２の上面と垂直である。これに限らず、光軸９０は試料１２に対して傾いていても良い。また、光学マイクロスコープ３１は水平方向の移動に限らず、光軸９０上と光軸９０外との間を移動できれば良い。また、リング照明３３は、用途に応じて設けなくても良い。 In this embodiment, the optical axis 90 is perpendicular to the upper surface of the sample 12. Not limited to this, the optical axis 90 may be tilted with respect to the sample 12. Further, the optical microscope 31 is not limited to moving in the horizontal direction, as long as it can move between the optical axis 90 and the outside of the optical axis 90. Further, the ring illumination 33 may not be provided depending on the intended use.

図６は、実施の形態１の変形例に係る集束イオンビーム装置２００を説明する図である。集束イオンビーム装置２００は、ミラー３２の代わりに可動式ミラー２３２を備える点が集束イオンビーム装置１００と異なる。これ以外の構成は、集束イオンビーム装置１００と同様である。可動式ミラー２３２は、光学マイクロスコープ３１の受光側の端部において、試料１２に面するように設けられる。 FIG. 6 is a diagram illustrating a focused ion beam device 200 according to a modified example of the first embodiment. The focused ion beam device 200 differs from the focused ion beam device 100 in that it includes a movable mirror 232 instead of the mirror 32. Other than this, the configuration is the same as that of the focused ion beam device 100. The movable mirror 232 is provided at the end of the optical microscope 31 on the light receiving side so as to face the sample 12.

集束イオンビーム装置２００では、可動式ミラー２３２の角度の調節により、試料１２をさまざまな角度から光学撮像できる。これにより、さらに詳細な観察が可能となる。また、可動式ミラー２３２に代えて、プリズムを用いても良い。 In the focused ion beam device 200, the sample 12 can be optically imaged from various angles by adjusting the angle of the movable mirror 232. This enables more detailed observation. Further, a prism may be used instead of the movable mirror 232.

なお、本実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。 The technical features described in this embodiment may be used in combination as appropriate.

１００、２００集束イオンビーム装置、１０ステージ、１０ｃアライメントマーク、１２試料、１２ａ第１層、１２ｂ第２層、１４イオンビームカラム、３０光学撮像部、３１光学マイクロスコープ、３３リング照明、５０制御部、９０光軸、９１イオンビーム、２３２可動式ミラー 100, 200 Focused Ion Beam Device, 10 Stages, 10c Alignment Marks, 12 Samples, 12a 1st Layer, 12b 2nd Layer, 14 Ion Beam Columns, 30 Optical Imaging Units, 31 Optical Microscopes, 33 Ring Illuminations, 50 Control Units , 90 optical axis, 91 ion beam, 232 movable mirror

Claims

The stage on which the sample is mounted and
An ion beam column that irradiates the sample with an ion beam,
An optical imaging unit provided outside the ion beam column, which moves between the optical axis of the ion beam column and the outside of the optical axis, and optically images the sample on the optical axis.
Ring illumination provided around the optical axis of the optical image pickup unit and
Equipped with
The ring illumination, a focused ion beam apparatus irradiation direction or wavelength, wherein a variable der Rukoto.

The difference between the height of the stage when the focus of the ion beam column is aligned with the sample and the height of the stage when the focus of the optical imaging unit is aligned with the sample is stored, and the stage is based on the difference. The focused ion beam device according to claim 1, further comprising a control unit for changing the height of the ion beam.

The control unit is characterized in that the height of the stage is changed based on the difference when the ion beam is irradiated and then the optical image is taken, or when the ion beam is irradiated after the optical image is taken. Item 2. The focused ion beam device according to Item 2.

An alignment mark is provided on the stage.
Based on the alignment mark, the control unit determines the height of the stage when the focus of the ion beam column is aligned with the sample and the height of the stage when the focus of the optical imaging unit is aligned with the sample. The focused ion beam apparatus according to claim 2 or 3, wherein the focused ion beam apparatus is used for detection.

The sample has a first layer and a second layer provided on the first layer.
The focused ion beam device according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical imaging unit captures light transmitted through the second layer and reflected by the first layer.

The focused ion beam device according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical imaging unit includes an optical microscope.

The focused ion beam device according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical imaging unit moves independently of the stage.

The focused ion beam device according to any one of claims 1 to 7, wherein the optical imaging unit has a movable mirror or prism facing the sample .

A second layer is formed on top of the first layer,
The second layer is irradiated with an ion beam from an ion beam column, and the second layer is irradiated with an ion beam.
An optical image pickup unit provided outside the ion beam column is arranged on the optical axis of the ion beam, and the light transmitted through the second layer and reflected by the first layer is imaged by the optical image pickup unit .
Ring illumination is provided around the optical axis of the optical image pickup unit.
The ring illumination, a method of manufacturing a semiconductor device irradiation direction or wavelength, wherein a variable der Rukoto.