JPH0562638A

JPH0562638A - 集束イオンビーム装置

Info

Publication number: JPH0562638A
Application number: JP3224348A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Iwamoto; 寛岩本; Hiroshi Hirose; 博広瀬
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-09-04
Filing date: 1991-09-04
Publication date: 1993-03-12
Also published as: KR930006796A; US5434422A; DE4229275C2; DE4229275A1

Abstract

(57)【要約】【目的】集束イオンビーム装置において、規則的な配
列構造を有する試料を正確かつ迅速に移動させ、目標位
置を所定の位置にセットする。【構成】集束イオンビーム装置において、試料の表面
の周期的な配列構造の変化状態に対応して変化する荷電
粒子検出手段等による検出信号から試料の表面上の基準
単位量を算出し、試料上で任意に設定された基準点と算
出された基準単位量を用いて試料移動機構の移動動作を
制御し、基準単位量に基づいて試料の移動を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は集束イオンビーム装置に
係り、特に半導体メモリ素子等の如く表面に規則的な周
期的配列構造を有する材料の不良部解析に好適な集束イ
オンビーム装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】集束イオンビーム装置は、従来、各種材
料を微細加工する装置として一般的に知られている。最
近では、更に、例えば半導体メモリ素子の不良ビットを
解析するための装置として、その有用性が高く評価され
ている。

【０００３】このような集束イオンビーム装置による半
導体メモリ素子の不良ビット解析では、先ず、最初に、
不良が発生したメモリ素子について、メモリ素子におけ
る不良状態が起きた部分の位置を、メモリ単位であるビ
ットのレベルで電気的に割り出す。メモリ素子の不良ビ
ット部分の位置が位置データとして判明すると、次に不
良であるメモリ素子を集束イオンビーム装置の移動自在
な試料ステージにセットし、当該メモリ素子の不良ビッ
ト部分が集束イオンビーム装置で設定された集束イオン
ビーム加工位置に来るように、試料ステージに関し位置
調整の移動操作を行う。そして、不良ビット部分が集束
イオンビーム加工位置にセットされた後に、集束イオン
ビームを不良ビット部分に照射し、当該不良ビット部分
を断面加工して、不良の解析を行う。以上のような集束
イオンビーム装置によるメモリ素子の不良ビット解析で
は、不良ビット部分を、集束イオンビームの加工位置に
正確に移動させることが、装置操作上、必須となる。従
来の集束イオンビーム装置では、位置調整のための移動
操作は、操作者により人為的に行われていた。

【０００４】なお、本発明との関連はほとんどないが、
類似した位置調整のための位置合せ技術として、例えば
特開平２−２４９４９号公報に開示される集束イオンビ
ームによるデバイス加工位置合せ装置や、特開昭５８−
７５７４９号公報に開示された荷電粒子線分析装置の試
料位置表示装置がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の集束イオンビー
ム装置による不良ビット解析では、前述の如く不良ビッ
ト部分に到達するまでの位置調整のための移動操作を、
操作者が、顕微鏡等による目視でメモリ素子の表面のビ
ット部分の個数をカウントしながら移動量を計測するこ
とにより行っていた。しかし、かかる移動方法では、半
導体メモリ素子の高密度化及び大容量化に起因してメモ
リ単位となるビット部が微細化し且つその個数が増大し
た今日では、不良ビット部分の位置が電気的に割り出さ
れた半導体メモリ素子について、当該不良ビット部分
を、集束イオンビームによる加工位置に正確に且つ迅速
に移動させることが実際上極めて困難となり、作業効率
の著しい低下を招いていた。

【０００６】本発明の目的は、高密度化及び大容量化し
た半導体メモリ素子等の如き、表面に周期的配列構造を
有した試料において、不良部分を集束イオンビームの加
工位置に正確にかつ迅速に移動させることができ、もっ
て作業効率の向上を図ることができる集束イオンビーム
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る集束イオン
ビーム装置は、上記目的を達成するため、次のように構
成される。本発明に係る集束イオンビーム装置は、既知
の如く、試料に対して集束イオンビームを偏向し照射す
るイオンビーム照射光学系と、試料を保持し移動する試
料移動機構と、この試料移動機構による移動量を検出す
る移動量検出手段と、イオンビーム照射光学系によるイ
オンビームの照射に伴って試料から放出される荷電粒子
を検出する荷電粒子検出手段と、イオンビームの偏向制
御と試料の移動制御と荷電粒子検出信号の記憶及び処理
を行う制御処理手段と、試料の表面状態を表示する表示
手段を有している。更に、試料の表面に周期的変化状態
が存在するとき、荷電粒子検出手段が出力する、前記周
期的変化状態に対応する周期的検出信号から周期的変化
状態の基準単位量を算出する基準単位量算出手段を有
し、試料の上で設定された基準点と算出手段で算出され
た基準単位量とに基づき、試料移動機構を制御し、試料
を移動させるように構成される。基準単位量算出手段
は、前記制御処理手段の中に含まれる。前記の構成にお
いて、更に、操作者が移動の目的位置を設定し、基準点
と基準単位量に基づいて試料移動機構を制御することに
より自動的移動を行い、表示手段で移動量を基準単位量
を用いて表示し、表示手段で操作者が目的位置を見出だ
すまで、試料を前記自動的移動を行うように構成され
る。前記の構成において、更に、別に求められた目標位
置の位置データを保持する手段を有し、目標位置の位置
データと基準点と基準単位量とに基づき、試料移動機構
を制御し、目標位置と集束イオンビームの加工位置とが
一致するまで前記試料を自動的に移動するように構成さ
れる。前記の基準単位量算出手段は、好ましくは、試料
を移動させたとき、移動中に発生する荷電粒子検出手段
からの検出信号の変化の回数値を計数する計数手段と、
この計数手段で計数した回数値で移動量検出手段の出力
する移動量を割って基準単位量を求める演算手段とから
構成される。前記の表示手段は、好ましくは、試料の移
動量を表示し、且つこの移動量を基準単位量を用いて表
示するように構成される。また前記の目標位置のデータ
は、好ましくは、基準単位量の実数倍に相当する移動の
ためのデータである。更に好ましくは、試料は表面に周
期的配列構造を有する半導体メモリ素子であり、周期的
変化状態は１ビット分に相当する基準幅の周期的繰返し
である。更に、好ましくは、試料の表面に光を照射する
手段と、その反射光を受光・検出する手段を付設し、又
は走査型トンネル顕微鏡を付設し、これらの装置を用い
いることにより前記荷電粒子検出手段の代りに前述の基
準単位量算出及び移動を行うようした。

【０００８】

【作用】本発明による集束イオンビーム装置では、特に
半導体メモリ素子の不良ビット部分のビット解析を行う
場合において、メモリ素子のビットが規則的に配列され
ていることを利用して、ビット間の幅を基準単位量とし
て算出し、この基準単位量に基づき移動開始点である基
準点からの移動量をビット数として自動的に計数し、移
動を自動的に行えるように構成される。基準単位量の算
出には、ソフト的に実現される基準単位量算出手段が設
けられる。具体的に、集束イオンビーム装置にて、電流
量を下げてイオンビームを細く絞りイオンビーム照射光
学系の光軸を中心にして試料表面上の任意設定領域を走
査しながら、イオンビームの走査信号を表示手段の走査
信号として使用し、荷電粒子検出手段等からの検出信号
を表示手段の輝度信号として使用することにより、試料
表面の状態を表示手段に映し出す。この状態で、試料表
面の周期的繰返し変化状態に対応して変化する荷電粒子
検出手段による検出信号と移動量検出手段からの実際の
移動量とから試料上の基準単位量を算出する。表示手段
の表示内容から基準単位量を求めることもできる。また
基準点は、試料表面上にて適宜に設定される。

【０００９】次に、試料の表面像を見ながら基準点がイ
オンビーム走査領域の中心に来るように試料位置を移動
する。そして、イオンビームの走査をやめ、イオンビー
ム照射光学系の光軸にイオンビームを固定した状態で、
試料移動機構の動作を制御して試料を移動する。試料移
動機構による移動動作において、移動量検出手段の出力
する移動量と荷電粒子検出手段の検出信号によって基準
単位量に基づき移動量を基準単位量を単位として移動量
を求め、表示手段に表示する。

【００１０】本発明による集束イオンビーム装置では、
上記の如く、試料における基準単位量を算出し、基準点
を設定することにより、例えば別に求められた試料上の
目標位置とイオンビーム加工位置とが一致するように、
移動させる。基準単位量を基準にして移動を行うため、
移動量を極めて正確に把握でき、目標位置まで迅速な移
動を行うことができる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図１〜図６に基づ
いて説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る集束
イオンビーム装置の全体構成を示す図である。真空容器
１の内部は排気装置（図示せず）によって真空に排気さ
れている。イオンビーム照射光学系は、この真空容器１
内に設置されており、イオン源２と、引出し電極３と、
コンデンサレンズ４と、偏向電極５と、対物レンズ６で
構成されている。イオンビーム照射光学系の下方には、
試料９を移動する移動機構１０が設置され、イオンビー
ム照射光学系で集束されたイオンビーム８が移動機構１
０に保持された試料９に照射される。このとき試料９か
ら出る２次電子を２次電子検出器７で検出している。

【００１２】イオンビーム照射光学系の上述の各構成要
素には、更にイオン源電源１１、レンズ電源１２、偏向
電源１３が設けられており、それぞれ対応する構成要素
に電力を供給している。イオン源電源１１、レンズ電源
１２、偏向電源１３の各出力は、制御処理部１７で制御
される。移動機構１０は移動機構電源１４から電力を供
給されることにより駆動され、またその制御は制御処理
部１７で行われる。

【００１３】２次電子検出器７の入出力制御は検出器電
源１５で行われ、２次電子検出器７から出力される検出
信号は、検出器電源１５を経由して制御処理部１７に送
られる。また装置の状態や試料９の表面状態の様子は、
その情報が制御処理部１７から表示装置１６に送られ、
映像として表示される。特に、試料９の表面状態の画像
化は、２次電子検出器の出力する信号に基づいて行われ
る。

【００１４】上記構成を有する集束イオンビーム装置に
よって試料９の表面状態を表示装置１６に表示する動作
例を説明する。試料９は、移動機構１０のステージ上に
載置され保持されている。先ずイオン源２からイオンビ
ームを発生し、試料９に照射する。更に、引出し電極
３、コンデンサレンズ４、対物レンズ６に印加する電圧
を調整して、発生した上記イオンビーム８を細く絞る。
偏向電極５に印加される電圧は鋸歯状波であり、この電
圧によりイオンビーム８を試料９の表面上で走査させ
る。このとき移動機構１０は動作せず、試料９は停止し
た状態にある。偏向電極５に与えられる偏向制御のため
の制御信号は表示装置１６の走査信号として使用され
る。また２次電子検出器７から出力される検出信号は表
示装置１６の輝度信号として使用される。こうして偏向
電極５に与えられる制御信号と２次電子検出器７からの
検出信号を用いて、試料９の表面における一部の領域の
様子が表示装置１６に表示される。

【００１５】集束イオンビーム装置の表示動作では、電
流量を低減してイオンビーム８を細く絞り、イオンビー
ムの走査信号を表示装置１６の走査信号として、２次電
子検出器７の検出信号を表示装置１６の輝度信号として
それぞれ使用し、試料９へのダメージを抑制しながら試
料９の表面状態を映し出す。かかる表示動作に基づき集
束イオンビーム装置で半導体メモリ素子の表面を観察す
ると、ビットごとの凹凸に対応する検出信号の変化のコ
ントラストでビットの規則的な、すなわち周期性を有す
る配列構造を観察することができる。

【００１６】上記の場合の試料９の表面と２次電子検出
器７の検出信号との関係を、図２を参照して詳述する。
以下の説明において、試料９は半導体メモリ素子である
とする。図２（Ａ）は試料９の表面の画像であり、実線
の密な部分が暗い箇所を、実線の粗な部分が明るい箇所
を、それ以外の部分は明暗の変化のない箇所をそれぞれ
示している。試料９の表面の画像は、試料が半導体メモ
リ素子であるので、多数のビット構成部分のそれぞれが
示される。多数のビット構成部分で形成される試料９の
表面は、規則的な周期的配列構造のパターンを示す。図
２（Ａ）におけるＡ−Ａ′線の断面構造が図２（Ｂ）に
示され、図２（Ａ）のＡ−Ａ′線に沿ってイオンビーム
８を走査したときの２次電子検出器７の検出信号の状態
を示したのが図２（Ｃ）である。

【００１７】図２（Ｂ）には、半導体メモリ素子におけ
るメモリ単位となるビットの構成部分１８が３個表示さ
れている。図２（Ｂ）に示すように、メモリ素子である
試料９の表面にはビットの構成部分１８ごとに凹凸が存
在し、この凹凸に従って検出信号にも図２（Ｃ）に示す
ような変化が生じている。試料９が半導体メモリ素子で
ある場合、半導体メモリ素子は極めて多数のビット部分
を有するので、試料９は、その表面にビット構成部分１
８によって形成される周期的配列構造を有している。従
って、上述するようにビットの構成部分１８に基づき、
２次電子検出器７の検出信号においても周期性のある信
号特性を有する。故に２次電子検出器７の検出信号を得
れば、この検出信号における周期性と実際の移動量に関
するデータより、図２（Ｃ）に示された距離Ｄを求める
ことができる。実際の移動量に関するデータは、移動機
構１０、移動機構電源１４、制御処理部１７による構成
から得ることができる。すなわち、移動機構１０による
移動量をＬとすると、Ｌは移動機構１０の制御信号から
算出される。なお移動量Ｌは、リニアスケールなどの計
測手段を付加して検出することもできる。こうして求め
られた距離Ｄは、図２（Ｃ）の検出信号で急峻な変化が
生じている２つの箇所間の距離となる。この距離Ｄを基
準単位量と定義する。基準単位量Ｄは、半導体メモリ素
子である試料９の表面上において、ビット構成部分の間
の単位幅である。

【００１８】また２次電子検出器７の出力する前述の検
出信号は、表示装置１６における試料９の表面表示に使
用される。前述の如く、表示装置１６では、試料９の表
面のビット配列を観察することができる。従って、この
ビット配列の画像から前記距離Ｄを求めることもでき
る。

【００１９】図２（Ａ）ではビット構成部分の配列の端
の部分を示しており、Ａ−Ａ′線とＢ−Ｂ′線の交点に
あるビット構成部分が一番端のビットとなっている。こ
のＡ−Ａ′線とＢ−Ｂ′線の交点として決められる一番
端のビット部分は、基準点として使用される。基準点
は、前記集束イオンビーム装置を用いて、後述する如き
移動を行う際の移動開始点としての機能を有する。

【００２０】上記の基準単位量Ｄの算出は、実際上、デ
ータ処理機能を有する制御処理１７にソフト的に組み込
まれて実現される基準単位量算出手段により行われる。
基準単位量算出手段は、試料の表面に周期的変化状態が
存在するとき、２次電子検出器７が出力する、周期的変
化状態に対応する周期的検出信号からの基準単位量を算
出する。基準単位量算出手段について、更に詳しくは、
試料９を移動させたとき、移動中に発生する２次電子検
出器７から出力される検出信号の変化の回数値を計数す
る計数手段と、この計数手段で計数した回数値により、
検出された移動量移動量を割って基準単位量を求める演
算手段とから構成される。

【００２１】なお、２次電子検出器７の代りに、一般的
に荷電粒子検出器を用いることができる。

【００２２】上記の表示動作において、移動量Ｌを基準
単位量Ｄで割ってその商を求め、この商を使うことによ
り、試料の移動量Ｌを基準単位量Ｄを用いて表示装置１
６に表示することができる。

【００２３】また基準単位量Ｄが既知であるとき、２次
電子検出器７の検出信号中の急峻な変化の発生回数から
も基準単位量Ｄを単位とした移動量を知ることができ
る。そこで、この検出信号から求めた移動量と、移動機
構１０に基づき求めた移動量Ｌの比較を行うことによっ
て移動量をより正確に知り、表示することができる。

【００２４】なお図２（Ａ）で示したＢ−Ｂ′線方向に
ついても、上記と同様の操作によって試料９の移動を行
い、その移動量を基準単位量Ｄを用いて表示することが
できる。

【００２５】次に、上記の集束イオンビーム装置を、半
導体メモリ素子の不良ビット解析に使用する動作例につ
いて説明する。この動作例では、特に前述の基準点と基
準単位量を用いて、目標位置である不良ビット部分とイ
オンビーム加工位置が一致するように、試料９の移動を
自動的に行う点に特徴がある。

【００２６】試料９は半導体メモリ素子である。この半
導体メモリ素子における、移動の目標位置である不良ビ
ット部分は、他の手段により電気的にその位置データが
求められる。求められた目標位置に関する位置データ
は、制御処理部７のメモリに格納されている。こうして
目標位置は、予め与えられている。

【００２７】上記の状態で、試料９は、集束イオンビー
ム装置の移動機構１０のステージ上に配設される。この
状態は図１に示される。図１及び図２を参照して説明し
たように、集束イオンビーム装置の移動機構１０に試料
９を配設した状態にて、イオンビームを走査して基準単
位量算出手段により基準単位量が求められ、更に、基準
点が決定される。基準点はＡ−Ａ′線とＢ−Ｂ′線との
交点であり、半導体メモリ素子の図２（Ａ）中一番左端
のビット構成部分である。基準単位量は前記距離Ｄであ
る。モニタ機能を有する表示装置１６には、図２（Ａ）
にされる試料９の一部が表示される。表示装置１６の表
示画像において、試料９の基準点は明確に把握される。

【００２８】次に移動を行う。移動の操作ため、基準点
をイオンビーム８の走査領域の中心にくるよう試料９の
位置を移動する。従って、移動機構１０を制御して試料
９を図２（Ａ）に示すＡ−Ａ′線の方向に移動する。試
料９の移動は、試料９上の基準点から目標位置までの距
離を、基準単位量Ｄの倍数（主に実数倍）として設定す
ることによって行う。すなわち、基準点から移動目標位
置までが、基準単位量Ｄの何倍かを設定するだけで、試
料９における目標位置に自動的に移動することができ
る。この場合、上記倍数は、二次元平面であるから、直
交する２方向について設定されるのが一般的である。目
標位置への移動中のイオンビーム８の状態としては、可
能な限り偏向電極５に印加する電圧を変化させてイオン
ビーム８が試料に当たらないようにして試料９の表面が
ダメージを受けないようにする場合と、イオンビーム８
を前述の走査領域の中心に固定しておく場合がある。後
者の場合には、試料９の移動に伴って図２（Ｃ）に示し
た波形と同等の検出信号が得られる。

【００２９】偏向電極５に印加する電圧をもとの鋸歯状
波に戻して試料９の表面の様子を表示すると、表示装置
１６における表示領域の中心の位置が、上記基準点から
基準単位量Ｄを用いて移動を行った結果得られた目標位
置に相当する。

【００３０】以上の如く、半導体メモリ素子における不
良ビット部分の位置は、基準単位量Ｄを単位として電気
的に予め把握しておくことができ、これに基づき、基準
単位量Ｄを利用して、移動機構１０を用いて試料９を移
動させることにより、不良ビット部分をイオンビーム８
の加工位置である走査領域の中心に迅速に移動すること
ができる。そして、かかる移動が完了した後には、イオ
ンビーム８の照射位置は、試料９における目標位置、す
なわち不良ビット部分となっている。従って、このイオ
ンビーム８の試料９の上でのセット状態において、イオ
ンビーム８を用いて、半導体メモリ素子の不良ビット部
分、すなわち加工を要する部分に、必要な加工を施すこ
とができる。

【００３１】以上で述べた集束イオンビーム装置によ
る、表面に周期的配列構造を有する試料９の表示・移動
から加工に至るまでの動作を、図５に示したフローチャ
ートを参照して説明する。

【００３２】先ず、イオンビーム照射光学系の調整を行
ない移動にかかわる操作をスタートする（ステップ２
５）。そしてイオンビーム８のラスター走査によって試
料９表面の様子を表示装置１６に映出し、観察できるよ
うにする（ステップ２６）。

【００３３】次いで、試料９の表面における基準単位量
（ビット幅）Ｄを上述した方法によって求める（ステッ
プ２７）。また表示装置１６で表示された画像からビッ
ト構成部分の基準点を確認する（ステップ２８）。

【００３４】その後、移動機構１０の移動動作を制御処
理部１７で制御することにより、確認した基準点がラス
ター走査の中心位置へ来るように試料９を移動する（ス
テップ２９）。

【００３５】次に、目標とする移動量を基準単位量Ｄの
実数倍として制御処理部１７にインプットされ、メモリ
に格納される（ステップ３０）。この目標位置は不良ビ
ット部分の位置である。不良ビット部部の位置データは
別に電気的に求められる。そして、インプットした移動
量だけ試料９を移動し（ステップ３１）、移動量を基準
単位量（ビット幅単位）で計数する（ステップ３２）。

【００３６】ステップ３２で計数した値からステップ３
０でインプットした移動量に到達したか否かを判断し、
未到達の場合には、ステップ３１に戻り、到達した場合
には次のステップに進む（ステップ３３）。

【００３７】その後は、加工位置で加工領域等の加工条
件を設定し（ステップ３４）、設定した加工条件で加工
を行う（ステップ３５）。加工終了後、操作を終了する
（ステップ３６）。

【００３８】次に、上記で述べた移動及び加工の動作で
は、判定ステップ３３での判断を自動的に行う方式であ
ったが、目標移動量を予め正確に設定せず、操作者が目
的位置を適当に設定して自分で目的位置であるか否かを
判断し、試料９の移動を行うこともできる。この場合に
は、図５に示すステップ３０からステップ３３を図６に
示すように置きかえればよい。

【００３９】その場合の過程を図６に基づいて説明す
る。先ず基準単位量Ｄを単位として試料９を移動する動
作を開始する（ステップ４０）。試料９の移動中、その
移動量を基準単位量Ｄを単位として計数する（ステップ
４１）。その計数値から、試料９の移動量を、基準単位
量Ｄを単位として表示装置１６に表示する（ステップ４
２）。表示した移動量を操作者は確認しながら、目的と
する移動量（目的位置）に到達したか判断し、未到達の
場合にはステップ４０に戻り、到達した場合には次のス
テップに進む（ステップ４３）。このステップ４３の判
断は、操作者が行う。かかる移動は、ステップ４３を除
き上記の如く自動的に行われ、極めて用意に目的位置に
到達することができる。

【００４０】ここで、前述した集束イオンビーム装置を
用いた前記実施例よる移動方法よる効果について具体的
に説明する。試料９の半導体メモリ素子として４メガの
ＤＲＡＭを想定する。４メガのＤＲＡＭの場合、実際
上、ビット配列は２０００×２０００である。またビッ
ト１個当たりの占有面積が２μｍ×２μｍ程度である。
ビットの識別を正確にできるように倍率を２０００倍に
すると、例えば２０ｃｍ×２０ｃｍの表示装置１６で映
し出せる試料面積は１００μｍ×１００μｍであり、ビ
ットの数で言えば５０×５０個となる。この倍率でビッ
ト配列の端から中心（中心が目標位置となる）までの移
動を行う。従来の移動方法によってビットの数を数えな
がら当該移動を行うと、１０００×１０００個分の領域
を移動するので、２０×２０回の繰返し操作が必要とな
る。一画面分の計数と移動に、１０秒かかるとすると、
全体の移動時間として約６７分を要することになる。上
記のような場合に、本実施例を適用して移動を行えば、
試料９の移動を１秒当たり５０μｍとしても、１０分の
１の約７分で移動を完了でき、移動時間を極めて短縮で
きる。

【００４１】次に、本発明の第２の実施例を図３を参照
して説明する。図３において、図１の構成に光源１９、
受光検出器２１、受光検出器電源２２を付設して構成さ
れている。光源１９からビット幅に対応して細く絞った
光２０を試料９の表面に照射し、その反射光を受光検出
器２１で受ける。受光検出器２１からの信号を受光検出
器電源２２でＡ／Ｄ変換し、ディジタルデータとして制
御処理部１７へ送信する。ここで、光源１９からの光の
照射位置をイオンビーム８の固定位置近傍に設定してお
く。そして試料９を移動すると、受光検出器２１の信号
に試料表面の凹凸による反射光の変化で図２（Ｃ）と同
様の変化が発生する。そこで、試料の基準単位量の算出
及び基準点の決定に関し、図１による実施例の説明で述
べた２次電子検出器７からの信号の代りに、受光検出器
２１の信号を使用する。こうして試料の移動量の把握に
ついて、図１について記述したと同様の操作を実施する
ことができる。更に、本実施例によれば、試料９の移動
中は、イオンビーム８を試料９に照射する必要がないの
で、偏向電極５に印加する電圧を変え、イオンビーム８
が試料に当たらないようにし、試料表面がダメージを受
けないようにすることができる。

【００４２】次に、本発明の第３の実施例を図４を参照
して説明する。図４において、図１の構成に走査型トン
ネル顕微鏡の探針駆動部２３と制御部２４を付設して構
成されている。探針駆動部２３の探針は、イオンビーム
８の走査領域の近傍にセットしておくものとする。試料
９を移動すると、探針駆動部２３と制御部２４で試料９
の凹凸に合わせて変化する高さの情報を得ることができ
る。この情報を図１による実施例の説明で述べた２次電
子検出器７からの信号の代りに使用して、試料９の移動
量の把握について、図１で記述したと同様の操作で実施
することができる。

【００４３】更に、本実施例によれば、試料９の移動中
は、上述した第２実施例と同様イオンビーム８を試料に
照射する必要がないので、イオンビーム８で試料表面が
ダメージを受けないようにすることができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、半導体メモリ素子のビ
ット配列のような規則的な配列構造を有する試料を移動
する場合に、試料の移動量を基準単位量に基づいて把握
し移動させることによって、試料の移動を迅速且つ正確
に行なうことができるようになり、操作の効率を向上す
ることができる。特に、半導体メモリ素子の不良ビット
解析では、大量に配列されたビットの中で、目標位置で
ある不良ビット部分に自動的に迅速に移動することがで
きる。

【００４５】また、試料移動機構による試料の移動量
と、基準単位量により算出した移動量とを比較し、試料
の移動量を基準単位量を用いて前記表示手段に表示する
ことにより、試料の移動量を基準単位量単位で把握する
ことができ、移動量の正確さを更に向上することができ
る。

【００４６】荷電粒子検出信号の代わりに、受光検出信
号或いはトンネル電流の検出信号を使用することによ
り、試料の移動中は、イオンビームを試料に照射する必
要がないので、試料表面がダメージを受けないようにす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による集束イオンビーム装
置の構成ブロック図である。

【図２】試料（半導体メモリ素子の場合）の表面と断面
及び検出信号の関係を示した図である。

【図３】本発明の第２実施例による集束イオンビーム装
置の構成ブロック図である。

【図４】本発明の第３実施例による集束イオンビーム装
置の構成ブロック図である。

【図５】本発明の実施例による試料の移動から加工に至
るまでの動作を示すフローチャートである。

【図６】図５に示す動作の一部変更例を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１真空容器２イオン源５偏向電極６対物レンズ７２次電子検出器８イオンビーム９試料１０移動機構１６表示装置１７制御処理部１８ビットの構成部分１９光源２１受光検出器２２受光検出器電源２３走査型トンネル顕微鏡の探針駆動部２４走査型トンネル顕微鏡の制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】集束イオンビームを偏向し試料に照射す
るイオンビーム照射光学系と、試料を保持し移動する試
料移動機構と、この試料移動機構による移動量を検出す
る移動量検出手段と、前記イオンビーム照射光学系によ
るイオンビーム照射に伴って試料から放出される荷電粒
子を検出する荷電粒子検出手段と、集束イオンビームの
偏向制御と試料の位置制御と荷電粒子検出信号の記憶及
び処理を行う制御処理手段と、試料の表面状態を表示す
る表示手段を有する集束イオンビーム装置において、試料の表面に周期的変化状態が存在するとき、前記荷電
粒子検出手段が出力する、前記周期的変化状態に対応す
る周期的検出信号から前記周期的変化状態の基準単位量
を算出する基準単位量算出手段を有し、前記試料の表面
上で設定された基準点と前記基準単位量算出手段で算出
された前記基準単位量とに基づき前記試料移動機構を制
御して前記試料を移動することを特徴とする集束イオン
ビーム装置。
【請求項２】請求項１記載の集束イオンビーム装置に
おいて、操作者が移動の目的位置を設定し、前記基準点
と前記基準単位量に基づいて前記試料移動機構を制御す
ることにより自動的移動を行い、前記表示手段で移動量
を前記基準単位量を用いて表示し、前記表示手段で操作
者が前記目的位置を見出だすまで前記自動的移動を行う
ことを特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項３】請求項１記載の集束イオンビーム装置に
おいて、別に求められた目標位置の位置データを保持す
る手段を有し、前記目標位置の位置データと前記基準点
と前記基準単位量とに基づき、前記試料移動機構を制御
し、前記目標位置と前記集束イオンビームの加工位置と
が一致するまで前記試料を自動的に移動することを特徴
とする集束イオンビーム装置。
【請求項４】請求項３記載の集束イオンビーム装置に
おいて、前記目標位置のデータは、前記基準単位量の実
数倍に相当する移動のためのデータであることを特徴と
する集束イオンビーム装置。
【請求項５】請求項１〜３のいずれか１項に記載の集
束イオンビーム装置において、前記試料は表面に周期的
配列構造を有する半導体メモリ素子であり、前記周期的
変化状態は１ビット分に相当する基準幅の周期的繰返し
であることを特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項６】請求項１記載の集束イオンビーム装置に
おいて、前記基準単位量算出手段は、前記試料を移動さ
せたとき、移動中に発生する前記荷電粒子検出手段から
の検出信号の変化の回数値を計数する計数手段と、この
計数手段で計数した回数値により前記移動量検出手段の
出力する移動量を割って前記基準単位量を求める演算手
段とからなることを特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項７】請求項１〜３のいずれか１項に記載の集
束イオンビーム装置において、前記表示手段は、前記試
料の移動量を、前記基準単位量を用いて表示することを
特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項８】請求項１記載の集束イオンビーム装置に
おいて、前記試料の表面に光を照射する手段と、その反
射光を受光・検出する手段を付設し、前記荷電粒子検出
手段の代りにこれらの手段を使用して前記の基準単位量
算出及び移動を行うことを特徴とする集束イオンビーム
装置。
【請求項９】請求項１記載の集束イオンビーム装置に
おいて、走査型トンネル顕微鏡を付設し、前記荷電粒子
検出手段の代りに前記走査型トンネル電子顕微鏡を使用
して前記の基準単位量算出及び移動を行うことを特徴と
する集束イオンビーム装置。