JPH10223168A - Sample analyzer - Google Patents

Sample analyzer

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JPH10223168A
JPH10223168A JP9027804A JP2780497A JPH10223168A JP H10223168 A JPH10223168 A JP H10223168A JP 9027804 A JP9027804 A JP 9027804A JP 2780497 A JP2780497 A JP 2780497A JP H10223168 A JPH10223168 A JP H10223168A
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JP
Japan
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sample
charged
charged particle
light
observation
Prior art date
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Application number
JP9027804A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Hirose
博 広瀬
Fumio Mizuno
文夫 水野
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 Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10223168A publication Critical patent/JPH10223168A/en
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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To observe and analyze the interior of a wafer by providing a processing light source for discharging charged particles from a sample and a sample observing light source, and providing an analyzing mechanism and an observing mechanism containing an optical system respectively. SOLUTION: A processing light source 7 is coaxial with the observing light transmitting a second mirror 9, and the light is radiated to the surface of a sample 3 via a third mirror 1 and an optical lens 2. Since the processing light source 7 has high energy, the material on the surface of the sample 3 is ionized and desorbed. The desorbed ions 102 are extracted by the potential of a center pipe 20 arranged at the center of the optical lens 2, pass through a through-hole 22 of the third mirror 1, are reflected on an ion reflector 14, and are detected by an ion detector 15. A control device 110 determines the flight time of the ions 102, based on the difference of the detection time for mass spectrometry. The sample 3 is observed with an observing laser 104 and a CCD camera 5, a sample bed 4 is operated, and the optical axis of the processing light source 7 is moved to prepare for mass spectrometry.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試料分析加工技術
に係り、特に、半導体、液晶ディスプレイなどの製造に
適する、微小領域についての加工観察装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sample analysis and processing technique, and more particularly to a processing and observation apparatus for a minute area, which is suitable for manufacturing semiconductors, liquid crystal displays and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体ウエハ表面に付着した微細な異物
を検出する方法としては、レーザ光をウエハ表面に照射
し、異物による光の散乱を検出する方法が知られてい
る。この方法を用いてウエハ表面を全面走査することに
より、異物の有無およびその位置ならびに大きさなどの
外観に関する情報を得ることができる。
2. Description of the Related Art As a method for detecting fine foreign matter adhering to the surface of a semiconductor wafer, there is known a method of irradiating a laser light to the wafer surface and detecting light scattering by the foreign matter. By scanning the entire surface of the wafer using this method, it is possible to obtain information on the appearance such as the presence / absence of foreign matter and its position and size.

【0003】しかし、上述の方法では異物を構成する成
分などの情報を得ることはできないため、異物を同定す
ることはできない。異物の発生源を特定するためには、
付着している異物が何であるのかを同定することが不可
欠である。
[0003] However, the above-mentioned method cannot obtain information such as components constituting the foreign matter, and cannot identify the foreign matter. To identify the source of a foreign object,
It is essential to identify what foreign matter is attached.

【0004】そこで、特開平6−194319号公報で
は、半導体の膜上異物の分析方法として、観察用レーザ
光と気化用レーザ光とを試料に同軸照射し、試料像から
分析位置を特定した上で、気化した異物の分析を飛行時
間(TOF)型質量分析計により行なうという技術が提案さ
れている。さらに、特開平8−193979号公報に記
載された試料分析装置では、この試料分析装置の対物レ
ンズ部と二次イオンの引出とを工夫することにより、高
効率の分析が可能になった。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-194319 discloses a method for analyzing foreign matter on a semiconductor film by irradiating a sample with a laser beam for observation and a laser beam for vaporization coaxially and identifying an analysis position from a sample image. Thus, a technique has been proposed in which a vaporized foreign substance is analyzed by a time-of-flight (TOF) mass spectrometer. Further, in the sample analyzer described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-193977, high-efficiency analysis has been made possible by devising the objective lens portion of this sample analyzer and extracting secondary ions.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来装
置によれば、試料表面は観察および分析することができ
るが、光の透過しない内部まで分析することはできな
い。半導体ウエハなどの製造においては、ウエハ内部の
配線や欠陥などの検査が不可欠である。そこで、本発明
は、試料内部を分析することのできる試料分析装置を提
供することを第1の目的とする。
However, according to the above-mentioned conventional apparatus, the surface of the sample can be observed and analyzed, but cannot be analyzed to the inside where light does not transmit. In the manufacture of semiconductor wafers and the like, it is essential to inspect wiring and defects inside the wafer. Accordingly, a first object of the present invention is to provide a sample analyzer capable of analyzing the inside of a sample.

【0006】また、上述の従来装置によれば、試料表面
を気化(脱離)させることにより、質量分析を行なうた
め、分析後に試料表面に欠損箇所が残ることになる。そ
こで、本発明は、試料表面の欠損箇所を補修することの
できる試料分析装置を提供することを第2の目的とす
る。
Further, according to the above-described conventional apparatus, mass spectrometry is performed by evaporating (desorbing) the surface of the sample, so that a defective portion remains on the surface of the sample after the analysis. Therefore, a second object of the present invention is to provide a sample analyzer capable of repairing a defective portion on a sample surface.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るため、本発明では、試料から荷電粒子を放出させるた
めの処理用光の光源と、該試料を観察するための観察用
光の光源と、処理用光および観察用光を試料表面に導く
ための光学系と、処理用光の照射により試料から放出さ
れた荷電粒子を分析する分析機構と、観察機構とを備
え、該観察機構は、画像を表示する表示装置と、観察用
光の上記試料からの反射光により得られた画像を表示装
置に表示する反射光表示手段とを備え、光学系は、光軸
の位置に第1の荷電粒子透過部を有するミラーと、光軸
の位置に第2の荷電粒子透過部を有する光学レンズとを
備え、試料から放出された荷電粒子の上記分析機構への
径路は、第1の荷電粒子透過部および上記第2の荷電粒
子透過部を通る試料分析装置であって、試料に荷電ビー
ムを照射するための荷電粒子源と、荷電ビームを偏向す
るための対物レンズとをさらに備える試料分析装置が提
供される。この試料分析装置の観察機構は、荷電ビーム
の照射により上記試料から放出される二次荷電粒子を検
出し、表示装置に出力する荷電粒子検出器を、さらに備
える。
In order to achieve the first object, the present invention provides a light source for processing light for emitting charged particles from a sample and a light source for observation for observing the sample. A light source, an optical system for guiding the processing light and the observation light to the surface of the sample, an analysis mechanism for analyzing charged particles emitted from the sample by irradiation of the processing light, and an observation mechanism; Comprises a display device for displaying an image, and reflected light display means for displaying, on the display device, an image obtained by the reflected light of the observation light from the sample, and the optical system has a first position at the position of the optical axis. And a mirror having a second charged particle transmitting portion at the position of the optical axis, and a path of the charged particles emitted from the sample to the analysis mechanism is the first charged particle. A sample passing through the particle transmitting section and the second charged particle transmitting section A analysis device, a charged particle source for irradiating a charged beam to a sample, further comprising a sample analyzing device and an objective lens for deflecting the charged particle beam is provided. The observation mechanism of the sample analyzer further includes a charged particle detector that detects secondary charged particles emitted from the sample by irradiation of the charged beam and outputs the secondary charged particles to a display device.

【0008】ここで、荷電粒子源から試料表面への荷電
ビームの照射軸、および、該試料表面から荷電粒子検出
器への二次荷電粒子の径路のうちの、少なくとも一方
は、第1の荷電粒子透過部および第2の荷電粒子透過部
を通るようにしてもよい。
Here, at least one of the irradiation axis of the charged beam from the charged particle source to the sample surface and the path of the secondary charged particles from the sample surface to the charged particle detector is the first charged particle. You may make it pass through a particle transmission part and a 2nd charged particle transmission part.

【0009】なお、荷電ビームの照射軸と光学系の光軸
とが、ミラーの第1の荷電粒子透過部において交わるよ
うにすれば、本発明の試料分析装置では、荷電粒子源か
ら試料表面への荷電ビームの照射軸が第1および第2の
荷電粒子透過部を通るように構成することができる。
If the irradiation axis of the charged beam and the optical axis of the optical system intersect at the first charged particle transmitting portion of the mirror, the sample analyzer of the present invention allows the charged particle source to move from the charged particle source to the sample surface. Can be configured so that the irradiation axis of the charged beam passes through the first and second charged particle transmitting portions.

【0010】また、荷電ビームの照射軸と、光学系の光
軸とが、試料上で交わるようにし、二次荷電粒子の径路
が第1および第2の荷電粒子透過部を通るようにしても
よい。この場合は、光学系の光軸と二次荷電粒子の径路
とは、ミラーの第1の荷電粒子透過部において分かれる
ことになる。
Further, the irradiation axis of the charged beam and the optical axis of the optical system may intersect on the sample, and the path of the secondary charged particles may pass through the first and second charged particle transmitting portions. Good. In this case, the optical axis of the optical system and the path of the secondary charged particles are separated at the first charged particle transmitting portion of the mirror.

【0011】本発明の試料分析装置では、観察用光およ
び処理用光として、レーザ光を用いることが望ましい。
処理用光としては、試料脱離用レーザービームおよび/
またはデポジション用レーザービームを用いることがで
きる。また、反射光表示手段には、撮像装置(例えばC
CD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)カメ
ラ)などを用いることができる。
In the sample analyzer of the present invention, it is desirable to use laser light as observation light and processing light.
As the processing light, a laser beam for sample desorption and / or
Alternatively, a deposition laser beam can be used. The reflected light display means includes an image pickup device (for example, C
A CD (Charge Coupled Device: Charge Coupled Device) camera or the like can be used.

【0012】本発明では、光により試料表面の観察およ
び分析を行なう試料分析装置に、さらに荷電ビーム(例
えば、イオンビームまたは電子ビーム)を試料に照射す
る機構を設けることにより、試料表面を加工することが
できるようにした。本発明の試料分析装置によれば、荷
電ビームを用いることにより、試料表面を容易にエッチ
ングすることができるため、レーザを透過しない試料内
部の観察および分析を、容易に行なうことができる。
According to the present invention, the sample surface is processed by providing a mechanism for irradiating the sample with a charged beam (for example, an ion beam or an electron beam) to the sample analyzer for observing and analyzing the sample surface with light. I was able to do it. According to the sample analyzer of the present invention, the sample surface can be easily etched by using the charged beam, so that observation and analysis of the inside of the sample that does not transmit laser can be easily performed.

【0013】なお、試料表面の観察のためには、電子ビ
ームにより上記試料表面の状態を検出し、表示装置に出
力する走査型電子顕微鏡が適している。そこで、荷電ビ
ーム機構としてイオンビーム装置を用いる場合にも、さ
らに走査型電子顕微鏡を備えることが望ましい。なお、
走査型電子顕微鏡の出力を表示する表示装置は、他の検
出手段の出力(観察用光の反射光および/または荷電粒
子検出器の出力)を表示する装置とは別に設けてもよい
が、これと共通にしてもよい。
For observation of the sample surface, a scanning electron microscope which detects the state of the sample surface with an electron beam and outputs it to a display device is suitable. Therefore, it is desirable to further provide a scanning electron microscope even when an ion beam device is used as the charged beam mechanism. In addition,
The display device for displaying the output of the scanning electron microscope may be provided separately from the device for displaying the output of the other detection means (the reflected light of observation light and / or the output of the charged particle detector). And may be common.

【0014】荷電ビーム機構に加えて、さらに荷電ビー
ム装置(イオンビーム装置および/または走査型電子顕
微鏡など)を一以上設ける場合は、そのうちの一つ以上
が、検査位置を、荷電ビーム機構および光学系と異にし
てもよい。すなわち、この追加の荷電ビーム装置の照射
軸と、光学系の光軸とが、試料表面では交わらないよう
に配置してもよい。
In the case where one or more charged beam devices (such as an ion beam device and / or a scanning electron microscope) are provided in addition to the charged beam device, at least one of them sets the inspection position to the charged beam device and the optical beam device. It may be different from the system. That is, the irradiation axis of the additional charged beam device and the optical axis of the optical system may be arranged so as not to intersect on the sample surface.

【0015】なお、本発明の試料分析装置は、試料表面
にガスを供給するためのガス供給機構をさらに備えるこ
とが望ましい。試料表面に適宜ガスを供給することによ
り、光(レーザビーム)または荷電ビームによるエネル
ギビーム支援エッチングを行なうことができるからであ
る。ガス供給機構によりエネルギービーム支援エッチン
グガスを供給する場合、エネルギービーム支援エッチン
グガスとしては、Cl2、Br2、I2などのハロゲンガ
スや、XeF2などのハロゲン化合物、水、アルコール
等のガスを用いることができる。
It is desirable that the sample analyzer of the present invention further includes a gas supply mechanism for supplying gas to the sample surface. This is because energy beam assisted etching by light (laser beam) or charged beam can be performed by appropriately supplying a gas to the sample surface. When the energy beam assisted etching gas is supplied by the gas supply mechanism, the energy beam assisted etching gas may be a halogen gas such as Cl 2 , Br 2 , I 2 , a halogen compound such as XeF 2 , or a gas such as water or alcohol. Can be used.

【0016】また、本発明によれば、堆積用ガスを供給
することで、エネルギビーム支援デポジションにより、
損傷(試料の欠陥の他、処理用光により気化した部位
や、荷電ビームによりエッチングされた部位など)を修
復することもできる。そこで、上記ガス供給機構を備え
ることにより、上記第2の目的を達成することができ
る。ガス供給機構によりエネルギビーム堆積用ガスを供
給する場合、エネルギビーム堆積用ガスの発生源とし
て、例えば、W(CO)6、Mo(CO)6、その他金属
化合物、有機化合物、Si化合物、酸素などを用いるこ
とができる。荷電ビームによる試料分析が不要な場合
は、観察機構に荷電粒子検出器を設けなくてもよい。
Further, according to the present invention, by supplying the deposition gas, the energy beam assisted deposition allows
Damage (defects in the sample as well as parts vaporized by the processing light and parts etched by the charged beam) can also be repaired. Therefore, by providing the gas supply mechanism, the second object can be achieved. When the energy beam deposition gas is supplied by the gas supply mechanism, as a source of the energy beam deposition gas, for example, W (CO) 6 , Mo (CO) 6 , other metal compounds, organic compounds, Si compounds, oxygen, etc. Can be used. When the sample analysis by the charged beam is unnecessary, the observation mechanism does not need to include the charged particle detector.

【0017】なお、上述の従来装置によれば、分析位置
決めに光学顕微鏡を使っているため、観察分解能の限界
が0.2〜0.3μm程度であった。さらに、光ビームが
電磁気的に偏向できないため、分析位置が決まっても、
その位置を分析ビームと一致させる精度が0.1〜1μ
m以上であった。しかし、本発明の装置は、試料を観察
する際の分解能および位置決め精度が高い。これは、荷
電ビームにより、高い解像度で試料を観察することがで
きるためである。
According to the conventional apparatus described above, since the optical microscope is used for analysis positioning, the observation resolution limit is about 0.2 to 0.3 μm. Furthermore, since the light beam cannot be deflected electromagnetically, even if the analysis position is determined,
The accuracy of matching the position with the analysis beam is 0.1 to 1 μm
m or more. However, the device of the present invention has high resolution and positioning accuracy when observing a sample. This is because the charged beam allows observation of the sample with high resolution.

【0018】本発明の試料分析装置は、表示装置に表示
された、試料表面の状態を示す画像内で、上記試料表面
の任意の位置の指定を受け付ける入力受け付け手段と、
試料の上記指定された位置に、上記荷電ビームまたは上
記処理用光を照射する照射位置決定手段とを有する制御
装置を、さらに備えることが望ましい。このようにすれ
ば、処理位置の指定が容易になるからである。なお、こ
の制御装置は、他の機構の動作(例えば、ミラー、光学
レンズ、対物レンズ、各光源、荷電粒子源などの動作)
を制御する手段と、共通のものであってもよい。
[0018] The sample analyzer of the present invention comprises: an input receiving means for receiving designation of an arbitrary position on the sample surface in an image showing a state of the sample surface displayed on a display device;
It is preferable that the apparatus further includes a control device having an irradiation position determining means for irradiating the designated position of the sample with the charged beam or the processing light. This is because the processing position can be easily specified. Note that this control device operates the other mechanisms (for example, the operation of a mirror, an optical lens, an objective lens, each light source, a charged particle source, and the like).
And a common means.

【0019】なお、制御装置は、観察機構により得られ
た試料表面の状態を示す画像とともに、異物の検出位置
を示す異物マップを表示する手段を有することが望まし
い。試料表面の状態を示す画像と異物マップとは、同一
画面内に表示されてもよく、別々の画面で表示してもよ
い。
It is desirable that the control device has means for displaying a foreign matter map showing the foreign matter detection position together with an image showing the state of the sample surface obtained by the observation mechanism. The image indicating the state of the sample surface and the foreign matter map may be displayed on the same screen, or may be displayed on separate screens.

【0020】本発明では、分析機構に質量分析計を設け
れば、試料表面の観察対象の成分同定にマススペクトル
を用いることができるため望ましい。この場合、制御装
置が、観察機構により得られた試料表面の状態を示す画
像(および/または異物マップ)とともに、質量分析計
により得られたマススペクトルを表示する手段を、さら
に有することが望ましい。上述の場合と同様、マススペ
クトルは、試料表面の状態を示す画像(および/または
異物マップ)と同一画面内に表示されてもよく、別々の
画面により表示されてもよい。
In the present invention, it is desirable to provide a mass spectrometer in the analysis mechanism because a mass spectrum can be used for identifying a component to be observed on the sample surface. In this case, it is preferable that the control device further includes a unit that displays a mass spectrum obtained by the mass spectrometer together with an image (and / or a foreign substance map) indicating the state of the sample surface obtained by the observation mechanism. As in the case described above, the mass spectrum may be displayed on the same screen as the image (and / or the foreign substance map) indicating the state of the sample surface, or may be displayed on separate screens.

【0021】また、試料ステージが、試料サイズの少な
くとも2倍の稼働範囲を有する粗動機構と、試料サイズ
の100分の1以下の稼働範囲を有する微動機構とを備
え、照射位置決定手段が、粗動機構および微動機構の動
作を制御することにより、荷電ビームの照射軸または処
理用光の光軸と、試料表面との交点が、入力受け付け手
段により受け付けた指定位置になるように位置合わせす
る手段を備えることが望ましい。このように、分析位置
と光または荷電ビームの位置を2段階試料ステージによ
り合わせることで、本発明によれば、0.1μm以下の
微細な位置合わせをすることができる。
The sample stage includes a coarse movement mechanism having an operation range at least twice as large as the sample size, and a fine movement mechanism having an operation range equal to or less than 1/100 of the sample size. By controlling the operations of the coarse movement mechanism and the fine movement mechanism, alignment is performed such that the intersection between the irradiation axis of the charged beam or the optical axis of the processing light and the sample surface becomes the designated position received by the input receiving means. It is desirable to have means. As described above, by adjusting the analysis position and the position of the light or the charged beam by the two-stage sample stage, according to the present invention, fine alignment of 0.1 μm or less can be performed.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。 <実施例1>本実施例の試料分析装置を、図1に模式的
に示す。本実施例の試料分析装置は、試料3を保持する
ための試料ステージ4が内部に設けられた試料室(図示
せず)と、処理用光(本実施例ではYAG(イットリウ
ムアルミニウムガーネット)レーザ)の光源7と、観察
用光(本実施例ではHe−Neレーザ)の光源6と、光
学系(第1のミラー8、第2のミラー9、第3のミラー
1、および、光学レンズ2)と、イオン検出器15と、
試料から放出された荷電粒子を偏向するためのイオンリ
フレクタ14と、観察機構140と、荷電粒子源(本実
施例ではGa液体金属イオン源)16と、イオンビーム
照射系(集束レンズ17、荷電ビーム規制マスク18、
イオンビーム偏向電極19、および、対物レンズ13)
と、試料室内にガスを導入するガス供給機構10と、第
2の荷電粒子検出器(本実施例では二次電子検出器)1
1とを備える。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. 1 schematically shows a sample analyzer of this embodiment. The sample analyzer of the present embodiment includes a sample chamber (not shown) in which a sample stage 4 for holding a sample 3 is provided, and a processing light (a YAG (yttrium aluminum garnet) laser in the present embodiment). , A light source 6 for observation light (a He-Ne laser in this embodiment), and an optical system (first mirror 8, second mirror 9, third mirror 1, and optical lens 2) And an ion detector 15;
An ion reflector 14 for deflecting charged particles emitted from the sample, an observation mechanism 140, a charged particle source (Ga liquid metal ion source in this embodiment) 16, and an ion beam irradiation system (a focusing lens 17, a charged beam Regulation mask 18,
Ion beam deflection electrode 19 and objective lens 13)
And a gas supply mechanism 10 for introducing gas into the sample chamber, and a second charged particle detector (a secondary electron detector in this embodiment) 1
1 is provided.

【0023】観察機構140は、制御装置110と、画
像表示装置120と、試料3からの反射光105を撮像
するCCDカメラ5と、試料3から放出される二次荷電
粒子を検出し、検出結果を制御装置110を介して表示
装置に出力する第2の荷電粒子検出器11とを備える。
The observation mechanism 140 detects the control device 110, the image display device 120, the CCD camera 5 for imaging the reflected light 105 from the sample 3, and the secondary charged particles emitted from the sample 3, and detects the detection result. And a second charged particle detector 11 that outputs the control signal to the display device via the control device 110.

【0024】第1のミラー8は、観察用光104を反射
し、試料からの反射光105を透過させるハーフミラー
である。第2のミラー9は、観察用光104および反射
光105は反射し、処理用光103は透過させるハーフ
ミラーである。第3のミラー1は、光103〜105を
反射するが、中央部(光源6,7の光軸にあたる部位)
に、荷電粒子透過部として貫通孔22を有する。また、
光学レンズ2も、光軸の部位に荷電粒子透過部として貫
通孔(センターパイプ)20を有する。
The first mirror 8 is a half mirror that reflects the observation light 104 and transmits the reflected light 105 from the sample. The second mirror 9 is a half mirror that reflects the observation light 104 and the reflected light 105 and transmits the processing light 103. The third mirror 1 reflects the lights 103 to 105, but at the center (a part corresponding to the optical axis of the light sources 6 and 7).
Has a through hole 22 as a charged particle transmitting portion. Also,
The optical lens 2 also has a through-hole (center pipe) 20 as a charged particle transmitting portion at the position of the optical axis.

【0025】観察用光源6から照射された観察用光10
3は、第1のミラー8、第2のミラー9、第3のミラー
1、および光学レンズ2を介して、試料3表面に結像す
る。結像点からの反射光105はもとの光路を戻って、
CCDカメラ5により撮影される。CCDカメラ5によ
り得られた試料3表面の像は、制御装置110を介して
表示装置120に表示される。この場合の像解像度は、
0.3μm程度である。レーザー光は、SiO2の保護膜
を透過するため、保護膜の下の構造を把握できるという
利点がある。
The observation light 10 emitted from the observation light source 6
3 forms an image on the surface of the sample 3 via the first mirror 8, the second mirror 9, the third mirror 1, and the optical lens 2. The reflected light 105 from the imaging point returns to the original optical path,
Photographed by the CCD camera 5. An image of the surface of the sample 3 obtained by the CCD camera 5 is displayed on the display device 120 via the control device 110. The image resolution in this case is
It is about 0.3 μm. Since the laser beam passes through the SiO 2 protective film, there is an advantage that the structure below the protective film can be grasped.

【0026】一方、処理用レーザ7も、第2のミラー9
を透過して観察用光と同軸となり、第3のミラー1およ
び光学レンズ2を介して、試料3表面に照射される。こ
の処理用レーザ7はエネルギが高いため、試料3表面の
物質をイオン化して脱離させる。脱離したイオン102
は、光学式レンズ2の中心に配置されたセンターパイプ
20の電位で引き出され、第3のミラー1の貫通孔22
を通り、イオンリフレクタ14で反射して、イオン検出
器15により検出される。
On the other hand, the processing laser 7 is also
Through the third mirror 1 and the optical lens 2 to irradiate the surface of the sample 3 through the third mirror 1 and the optical lens 2. Since the processing laser 7 has high energy, the substance on the surface of the sample 3 is ionized and desorbed. Desorbed ions 102
Is pulled out at the potential of the center pipe 20 arranged at the center of the optical lens 2, and the through hole 22 of the third mirror 1
And is reflected by the ion reflector 14 and detected by the ion detector 15.

【0027】イオン検出器15に達する時間は、イオン
の質量差により異なる。そこで、制御装置110は、検
出時刻の差から、イオンの飛行時間(TOF)を求め、
質量分析する(飛行時間(TOF)型質量分析計)。本
発明の試料分析装置によれば、試料を観察用光104お
よびCCDカメラ5により観察し、ステージ4を操作し
て分析したい位置が処理用光の光軸位置になるように試
料を移動させて、処理用光を照射し、脱離したイオンを
検出することにより、試料の所望の箇所を質量分析する
ことができる。
The time to reach the ion detector 15 differs depending on the difference in mass between ions. Therefore, the controller 110 obtains the ion flight time (TOF) from the difference between the detection times,
Perform mass spectrometry (time of flight (TOF) mass spectrometer). According to the sample analyzer of the present invention, the sample is observed by the observation light 104 and the CCD camera 5, and the sample is moved by operating the stage 4 so that the position to be analyzed is the optical axis position of the processing light. By irradiating processing light and detecting desorbed ions, a desired portion of the sample can be subjected to mass spectrometry.

【0028】以上の観察用光104および処理用光10
3によれば、試料表面(最表面層が光を透過する場合
は、その下層を含む)を観察・分析することができる。
つぎに、荷電ビーム機構(本実施例では集束イオンビー
ム(FIB)装置)による試料内部の分析方法について
説明する。
The above observation light 104 and processing light 10
According to 3, it is possible to observe and analyze the sample surface (including the lower layer when the outermost surface layer transmits light).
Next, a method of analyzing the inside of the sample using a charged beam mechanism (in this embodiment, a focused ion beam (FIB) device) will be described.

【0029】荷電粒子源16で生成されたイオン101
は、約30kVに加速され、集束レンズ17により集束
されて、荷電ビーム規制マスク18の開口部18aを通
り、イオンビーム偏向電極19および対物レンズ13に
より試料上に集束される。なお、荷電ビーム偏向電極1
9によりイオンビームを偏向することによって、試料の
任意の範囲を加工・観察することができる。
Ions 101 generated by charged particle source 16
Is accelerated to about 30 kV, is focused by the focusing lens 17, passes through the opening 18 a of the charged beam regulating mask 18, and is focused on the sample by the ion beam deflection electrode 19 and the objective lens 13. The charged beam deflection electrode 1
By deflecting the ion beam by 9, an arbitrary range of the sample can be processed and observed.

【0030】なお、加工時に、ガス供給機構10からエ
ネルギビーム支援エッチングガスを試料表面の加工箇所
に吹き付けながらイオンビーム照射すると、選択的エッ
チングをすることができる。例えば、水の存在下では、
炭素を含む化合物のエッチング速度は速くなるが金属の
エッチング速度は遅くなる。これにより、例えば保護膜
のみの選択的除去を行なうことができる。エッチングガ
スは、加工対象によって適宜選択することができ、例え
ば、ハロゲン系のガスなどを用いることができる。
During processing, selective etching can be performed by irradiating an ion beam while spraying an energy beam assisted etching gas from the gas supply mechanism 10 to a processed portion on the sample surface. For example, in the presence of water,
The etching rate of the compound containing carbon increases, but the etching rate of the metal decreases. Thereby, for example, only the protective film can be selectively removed. An etching gas can be appropriately selected depending on a processing target, and for example, a halogen-based gas or the like can be used.

【0031】本実施例では、このようにして試料表面を
FIBによりエッチング除去することによって、その内
部のエッチングにより露出した面を、上述のレーザ光よ
り観察・分析することができる。また、プローブ電流を
30pA以下にして観察用イオンビームを照射し、試料
から放出される二次電子を二次電子検出器11により検
出し、その結果として得られるSIM(走査型イオン顕
微鏡)像を制御装置113を介して表示装置120に表
示することで、イオンビームによっても、試料を観察す
ることができる。
In this embodiment, the surface exposed by the etching inside the sample can be observed and analyzed by the above-mentioned laser beam by etching and removing the sample surface by the FIB. In addition, the probe current is set to 30 pA or less, an observation ion beam is irradiated, secondary electrons emitted from the sample are detected by the secondary electron detector 11, and the resulting SIM (scanning ion microscope) image is obtained. By displaying the image on the display device 120 via the control device 113, the sample can be observed also by an ion beam.

【0032】なお、本実施例の試料台4は、試料を平行
移動させるのみならず、傾斜させる機能をも有する。そ
こで、本実施例では、試料表面を分析する場合は試料は
水平のまま保持し、エッチング断面を分析する場合は試
料を傾斜することにより、試料表面および断面のいずれ
をも容易に観察・分析することができる。
The sample stage 4 of this embodiment has a function of not only moving the sample in parallel but also tilting the sample. Therefore, in the present embodiment, when analyzing the sample surface, the sample is kept horizontal, and when analyzing the etched cross section, the sample is inclined and the sample surface and cross section are easily observed and analyzed. be able to.

【0033】なお、本実施例では、分析に際して掘られ
た穴を、デポジションにより埋めることができる。すな
わち、ガス供給機構10から、堆積用ガスを試料室に導
入し、同時にエネルギビーム(レーザまたはイオンビー
ム)を照射することにより、いわゆるエネルギービーム
支援デポジションを行なって、欠損部を埋めることがで
きる。例えば、導電性の部位の欠損を補修する場合、堆
積用ガスとしてW(CO)6を用いれば、欠損部をWで
埋めることができる。また、絶縁性の部位の欠損を補修
する場合、Si化合物と酸素とを同時に供給しつつエネ
ルギビームを照射すれば、欠損部をSiO2で埋めるこ
とができる。
In this embodiment, a hole dug at the time of analysis can be filled by deposition. That is, by introducing a deposition gas into the sample chamber from the gas supply mechanism 10 and simultaneously irradiating an energy beam (laser or ion beam), so-called energy beam assisted deposition can be performed to fill the defective portion. . For example, when repairing a defect in a conductive portion, the defect can be filled with W by using W (CO) 6 as a deposition gas. When repairing a defect in an insulating portion, the defect can be filled with SiO 2 by irradiating an energy beam while simultaneously supplying a Si compound and oxygen.

【0034】制御装置110は、図1に示すように、主
記憶装置111と中央演算処理装置(CPU)112
と、外部記憶装置113ととを備える情報処理装置であ
り、入力装置130を介して入力された指示に応じて、
上記各部の動作を制御する。また、CCDカメラ5、二
次電子検出器11、および、イオン検出器15の出力を
編集し、表示装置120に表示する。
As shown in FIG. 1, the control unit 110 includes a main storage unit 111 and a central processing unit (CPU) 112.
And an external storage device 113, and according to an instruction input through the input device 130,
The operation of each unit is controlled. Further, the outputs of the CCD camera 5, the secondary electron detector 11, and the ion detector 15 are edited and displayed on the display device 120.

【0035】制御装置110のこれらの機能は、外部記
憶装置113にあらかじめ保持され、主記憶装置111
に読み込みまれたプログラムに含まれるインストラクシ
ョンをCPU112が実行することにより実現される
が、本発明はこれに限られない。例えば、あらかじめ保
持された上述のプログラムを実行する汎用プロセッサ
や、ハードワイヤードロジックを含む特定のハードウエ
ア装置などにより、制御装置110のこれらの機能が実
現されてもよい。
These functions of the control device 110 are stored in the external storage device 113 in advance, and the main storage device 111
The present invention is not limited to this, but is realized by the CPU 112 executing the instructions included in the program read in the. For example, these functions of the control device 110 may be realized by a general-purpose processor that executes the above-described program stored in advance or a specific hardware device including hard-wired logic.

【0036】本実施例によれば、試料表面ばかりでな
く、試料内部の異物につても、質量分析することができ
る。また、分析位置決めに光学系のみならず電子ビーム
を用いることができるため、0.1μm以下の精度で位
置合わせすることができる。さらに、本実施例によれ
ば、分析時の試料の損傷を修正することができる。
According to this embodiment, mass spectrometry can be performed not only on the sample surface but also on foreign substances inside the sample. In addition, since not only an optical system but also an electron beam can be used for analysis positioning, positioning can be performed with an accuracy of 0.1 μm or less. Further, according to the present embodiment, it is possible to correct the damage of the sample at the time of analysis.

【0037】<実施例2>本実施例の試料分析装置を、
図2に模式的に示す。なお、本実施例の装置も、実施例
1と同様、制御装置110、表示装置120、および、
入力装置130を備えるが、これらの図示は省略した。
<Embodiment 2> The sample analyzer of this embodiment is
FIG. 2 schematically shows this. The device of the present embodiment also has a control device 110, a display device 120, and
An input device 130 is provided, but these are not shown.

【0038】実施例1では、FIB装置が、第3のミラ
ー1を介して、光学系の光軸とイオンビームの照射軸1
01とが重なるように配置されていたが、本実施例で
は、光学系の光軸とイオンビームの照射軸101とが試
料表面の分析対象位置で交わるように配置した。このよ
うに配置することにより、作動距離を短くすることがで
きるため、レーザによる光学的処理機構とFIB装置と
の個々の性能を極力最大に発揮させることができる。
In the first embodiment, the FIB device is connected to the optical axis of the optical system and the irradiation axis 1 of the ion beam through the third mirror 1.
However, in the present embodiment, the optical axis of the optical system and the irradiation axis 101 of the ion beam are arranged so as to intersect at the analysis target position on the sample surface. By arranging in this way, the working distance can be shortened, so that the individual performance of the laser-based optical processing mechanism and the FIB device can be maximized as much as possible.

【0039】なお、本実施例では、光学系の光軸とイオ
ンビームの照射軸101とが一致していないため、観察
用光により観察や、分析用光による分析を行なう際は、
試料表面と光学系の光軸とが直交するように試料台4を
操作し、FIB装置による加工・観察を行なう際には、
試料表面とイオンビームの照射軸101とが直交するよ
うに試料台4を操作する。
In this embodiment, since the optical axis of the optical system does not coincide with the irradiation axis 101 of the ion beam, when performing observation with the observation light or analysis with the analysis light,
When operating the sample stage 4 so that the sample surface and the optical axis of the optical system are orthogonal to each other and performing processing / observation with the FIB device,
The sample stage 4 is operated so that the sample surface and the irradiation axis 101 of the ion beam are orthogonal to each other.

【0040】<実施例3>本実施例の試料分析装置を、
図3に模式的に示す。なお、本実施例の装置も、実施例
1と同様、制御装置110、表示装置120、および、
入力装置130を備えるが、これらの図示は省略した。
<Embodiment 3> The sample analyzer of this embodiment is
FIG. 3 schematically shows this. The device of the present embodiment also has a control device 110, a display device 120, and
An input device 130 is provided, but these are not shown.

【0041】実施例1および2では、試料3表面の、イ
オンビーム101の照射位置と、観察用光104および
処理用光103の照射位置とが、一致するように、各部
が配置されていたが、本実施例では、これらの照射位置
が一致しない。このように配置すると、作動距離を短く
できるため、レーザーTOF質量分析計としての性能
と、FIB装置としての性能とを、それぞれ最大限に発
揮させることができる。
In the first and second embodiments, each part is arranged so that the irradiation position of the ion beam 101 on the surface of the sample 3 and the irradiation position of the observation light 104 and the processing light 103 coincide with each other. In the present embodiment, these irradiation positions do not match. With such an arrangement, the working distance can be shortened, so that the performance as a laser TOF mass spectrometer and the performance as a FIB device can be maximized.

【0042】本実施例では、観察用光により観察や、分
析用光による分析を行なう際は、試料3を光軸位置3a
に配置し、FIB装置による加工・観察を行なう際に
は、試料3をスライドさせて、イオンビーム照射軸位置
3bに配置する。このように、本実施例の装置では、レ
ーザ照射とイオンビーム照射との間に、試料をスライド
させる必要がある。しかし、光ビームは、荷電ビームの
ようにビーム自体を微小に偏向させることが難しい。
In the present embodiment, when performing observation with the observation light or analysis with the analysis light, the sample 3 is held at the optical axis position 3a.
When processing and observing by the FIB apparatus, the sample 3 is slid and placed at the ion beam irradiation axis position 3b. As described above, in the apparatus of the present embodiment, it is necessary to slide the sample between the laser irradiation and the ion beam irradiation. However, it is difficult to slightly deflect the light beam itself like a charged beam.

【0043】そこで、ステージの移動により試料位置を
調整する必要がある。通常のステージでは、移動距離と
精度は両立しないため、本実施例では、ステージの移動
精度を二重構造にした。すなわち、図5に示すように、
本実施例の試料台4は、粗動機構に接続された第1の試
料台201と、微動機構に接続された第2の試料台20
2とにより構成され、この2つの試料台201,202
の間は、圧電素子204,205で結合されている。粗
動XYステージ201は、試料サイズの少なくとも2倍
の稼働範囲を有し、微動XYステージ202は、試料サ
イズの100分の1以下の稼働範囲を有する。このよう
に2段階の移動機構を設けることにより、0.1μm以
下の微細な位置合わせをすることができる。
Therefore, it is necessary to adjust the position of the sample by moving the stage. In a normal stage, the moving distance and the accuracy are not compatible. Therefore, in this embodiment, the moving accuracy of the stage has a double structure. That is, as shown in FIG.
The sample stage 4 of the present embodiment includes a first sample stage 201 connected to a coarse movement mechanism and a second sample stage 20 connected to a fine movement mechanism.
2 and the two sample tables 201 and 202
Are connected by piezoelectric elements 204 and 205. The coarse XY stage 201 has an operating range at least twice as large as the sample size, and the fine XY stage 202 has an operating range less than 1/100 of the sample size. By providing the two-stage moving mechanism in this manner, fine positioning of 0.1 μm or less can be performed.

【0044】<実施例4>本実施例の試料分析装置を、
図4に模式的に示す。なお、本実施例の装置も、実施例
1と同様、制御装置110、表示装置120、および、
入力装置130を備えるが、これらの図示は省略した。
<Embodiment 4> The sample analyzer of this embodiment is
FIG. 4 schematically shows this. The device of the present embodiment also has a control device 110, a display device 120, and
An input device 130 is provided, but these are not shown.

【0045】本実施例の試料分析装置は、実施例1の試
料分析装置に、さらに走査型電子顕微鏡装置(SEM)
21を設けたものである。本実施例では、SEM21に
より、高解像度で試料表面を観察することができるた
め、例えば半導体ウエハの異物検査に本装置を用いる場
合、0.5μm以下の異物までも検出・分析することが
できる。
The sample analyzer of this embodiment is different from the sample analyzer of embodiment 1 in that a scanning electron microscope (SEM)
21 are provided. In this embodiment, since the sample surface can be observed with high resolution by the SEM 21, for example, when the present apparatus is used for inspection of a foreign substance on a semiconductor wafer, foreign substances of 0.5 μm or less can be detected and analyzed.

【0046】なお、本実施例では、SEMのビーム軸1
07が光学系の光軸と平行になるように、かつ、TOF
質量分析計の軸外になるように、SEMを配置した。こ
れは、作動距離を短くして、それぞれの性能を最大に発
揮させるためであるが、SEMのビーム軸107が光学
系の光軸および/またはFIB装置のイオンビーム軸と
一致または交差するようにしてもよい。
In this embodiment, the beam axis 1 of the SEM is used.
07 is parallel to the optical axis of the optical system, and TOF
The SEM was positioned off-axis of the mass spectrometer. This is for shortening the working distance and maximizing the performance of each, so that the beam axis 107 of the SEM coincides with or intersects with the optical axis of the optical system and / or the ion beam axis of the FIB apparatus. You may.

【0047】実施例3と同様、光学系およびFIB装置
による加工・観察と、SEM21による観察との間に、
試料をスライドさせる必要がある。そこで、試料台4
は、実施例3と同様の二重構造になっている。
As in the third embodiment, between processing and observation by the optical system and the FIB apparatus and observation by the SEM 21,
You need to slide the sample. Therefore, the sample stage 4
Has a double structure similar to that of the third embodiment.

【0048】本実施例の制御装置110は、表示装置1
20に検出された異物の位置を示す異物マップを表示す
る手段と、表示装置120に表示された試料3表面の画
像(光学的画像、SIM像、または、SEM像)または
異物マップ内で、試料の任意の箇所の指定を受け付ける
入力受け付け手段と、試料台4の粗動機構および微動機
構を操作して、試料の指定された箇所を、光学系の光軸
(本実施例ではイオンビーム軸101と一致している)
の位置に配置する照射位置決定手段とを有する。これに
より、本実施例では、分析対象箇所の設定を容易に行な
うことができる。
The control device 110 according to the present embodiment includes the display device 1
Means for displaying a foreign matter map indicating the position of the detected foreign matter at 20; a sample (optical image, SIM image, or SEM image) of the surface of the sample 3 displayed on the display device 120 or the foreign matter map; By operating the input receiving means for receiving the designation of an arbitrary position of the sample table and the coarse movement mechanism and the fine movement mechanism of the sample table 4, the designated position of the sample is changed to the optical axis of the optical system (in this embodiment, the ion beam axis 101). Matches)
And an irradiation position determining means arranged at the position of (1). As a result, in the present embodiment, the setting of the analysis target portion can be easily performed.

【0049】本実施例における位置合わせ操作例を、図
6を用いて説明する。まず、制御装置110は、図6
(a)に示すように、試料表面のSEM像53と十字カ
ーソル51とが、表示装置120の表示画面50に表示
し、入力装置130のマウス、タッチセンサ等を介し
て、十字カーソルの移動指示の入力を受け付ける。ここ
で、図6(b)に示すように、異物52の表示位置に十
字カーソル51の交点が合わせられると、制御装置11
0の照射位置決定手段は、試料台4の粗動機構および微
動機構を操作して、指定された箇所(異物52)を、光
学系の光軸位置に配置し、入力装置130を介して入力
された指示に応じて、レーザまたはイオンビームを照射
する。これにより、加工・観察・分析対象を、容易に設
定することができる。
An example of a positioning operation in this embodiment will be described with reference to FIG. First, the control device 110
As shown in (a), the SEM image 53 of the sample surface and the cross cursor 51 are displayed on the display screen 50 of the display device 120, and the movement instruction of the cross cursor is input via the mouse, the touch sensor, or the like of the input device 130. Accept the input of. Here, as shown in FIG. 6B, when the intersection of the cross cursor 51 is aligned with the display position of the foreign substance 52, the control device 11
The zero irradiation position determining means operates the coarse movement mechanism and the fine movement mechanism of the sample table 4 to arrange the designated portion (foreign matter 52) at the optical axis position of the optical system, and input the same via the input device 130. Irradiate a laser or ion beam according to the instruction given. Thereby, processing, observation, and analysis targets can be easily set.

【0050】本実施例における分析結果出力例を図7に
示す。本実施例の制御装置110は、入力装置130を
介して入力された指示に応じて、表示装置120の表示
画面70に、試料全面を走査して得られる異物マップの
表示ウインドウ71と、加工位置のSEM像の表示ウイ
ンドウ74と、分析指定点75のマススペクトルの表示
ウインドウ73とを設ける機能を有する。
FIG. 7 shows an example of an analysis result output in this embodiment. The control device 110 according to the present embodiment displays a foreign matter map display window 71 obtained by scanning the entire surface of the sample on a display screen 70 of the display device 120 in accordance with an instruction input via the input device 130, and a processing position. Has a function of providing an SEM image display window 74 and a mass spectrum display window 73 of the designated analysis point 75.

【0051】なお、異物マップなどの異物の情報は、制
御装置110が自ら構築しても良いが、専用の測定装置
の情報を、通信などを介してあらかじめ受信して外部記
憶装置113に保持しておき、入力された指示に応じて
これを読み出して表示するようにしてもよい。また、同
一画面内にさらに光学顕微鏡像を表示するようにしても
よい。
The foreign substance information such as the foreign substance map may be constructed by the control device 110 by itself. However, the information of the dedicated measuring device is received in advance via communication or the like and stored in the external storage device 113. In advance, this may be read out and displayed according to the input instruction. Further, an optical microscope image may be further displayed on the same screen.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明によれば、試料内部を観察および
分析することができる。また、本発明によれば、試料表
面の欠損箇所を補修することができる。
According to the present invention, the inside of a sample can be observed and analyzed. Further, according to the present invention, it is possible to repair a defective portion on the sample surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例1の試料分析装置の構成を示す模式図
である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a sample analyzer according to a first embodiment.

【図2】 実施例2の試料分析装置の構成を示す模式図
である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a sample analyzer according to a second embodiment.

【図3】 実施例3の試料分析装置の構成を示す模式図
である。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a sample analyzer according to a third embodiment.

【図4】 実施例4の試料分析装置の構成を示す模式図
である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of a sample analyzer according to a fourth embodiment.

【図5】 実施例3における試料ステージを示す模式図
である。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a sample stage in a third embodiment.

【図6】 実施例4における加工位置設定操作の説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a processing position setting operation according to a fourth embodiment.

【図7】 実施例4における表示画面例を示す説明図で
ある。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a display screen according to a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第3のミラー1、2…光学レンズ、3…試料、4…
試料台、5…CCDカメラ、6…観察用光源、7…処理
用光源、8…第1のミラー、9…第2のミラー、10…
ガス供給機構、11…二次電子検出器(第2の荷電粒子
検出器)、13…対物レンズ、14…イオンリフレク
タ、15…イオン検出器(第1の荷電粒子検出器)、1
6…荷電粒子源、17…集束レンズ、18…荷電ビーム
規制マスク、18a…開口部、19…荷電ビーム偏向電
極、20…光学レンズの荷電粒子透過部(センターパイ
プ)、21…走査型電子顕微鏡、22…ミラーの荷電粒
子透過部(貫通孔)、101…イオンビーム、102…
脱離イオンの径路、103…処理用レーザ、104…観
察用レーザ、105…反射光、106…二次電子の径
路、107…電子ビーム。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 3rd mirror 1, 2 ... Optical lens, 3 ... Sample, 4 ...
Sample stage, 5 ... CCD camera, 6 ... Observation light source, 7 ... Processing light source, 8 ... First mirror, 9 ... Second mirror, 10 ...
Gas supply mechanism, 11 secondary electron detector (second charged particle detector), 13 objective lens, 14 ion reflector, 15 ion detector (first charged particle detector), 1
6: charged particle source, 17: focusing lens, 18: charged beam regulating mask, 18a: opening, 19: charged beam deflection electrode, 20: charged particle transmitting part (center pipe) of optical lens, 21: scanning electron microscope, 22: charged particle transmitting portion (through hole) of mirror, 101: ion beam, 102:
Path of desorbed ions, 103: processing laser, 104: observation laser, 105: reflected light, 106: path of secondary electrons, 107: electron beam.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01J 37/20 H01J 37/20 D H01L 21/203 H01L 21/203 M 21/302 21/66 L 21/66 21/302 Z // H01L 21/3205 21/88 Z ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01J 37/20 H01J 37/20 D H01L 21/203 H01L 21/203 M 21/302 21/66 L 21/66 21/302 Z // H01L 21/3205 21/88 Z

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料から荷電粒子を放出させるための処理
用光の光源と、該試料を観察するための観察用光の光源
と、上記処理用光および観察用光を試料表面に導くため
の光学系と、上記処理用光の照射により試料から放出さ
れた荷電粒子を分析する分析機構と、観察機構とを備
え、該観察機構は、画像を表示する表示装置と、上記観
察用光の上記試料からの反射光により得られた画像を上
記表示装置に表示する手段とを備え、上記光学系は、光
軸の位置に第1の荷電粒子透過部を有するミラーと、光
軸の位置に第2の荷電粒子透過部を有する光学レンズと
を備え、上記試料から放出された荷電粒子の上記分析機
構への径路は、上記第1の荷電粒子透過部および上記第
2の荷電粒子透過部を通る試料分析装置において、 上記試料に荷電ビームを照射するための荷電粒子源と、 上記荷電ビームを偏向するための対物レンズとをさらに
備え、 上記観察機構は、 上記荷電ビームの照射により上記試料から放出される二
次荷電粒子を検出し、上記表示装置に出力する荷電粒子
検出器を、さらに備えることを特徴とする試料分析装
置。
A light source for processing light for emitting charged particles from the sample; a light source for observation light for observing the sample; and a light source for guiding the processing light and the observation light to the surface of the sample. An optical system, an analysis mechanism for analyzing charged particles emitted from the sample by irradiation of the processing light, and an observation mechanism, the observation mechanism is a display device for displaying an image, and the observation light Means for displaying an image obtained by reflected light from the sample on the display device, wherein the optical system includes a mirror having a first charged particle transmitting portion at the position of the optical axis, and a mirror having a first charged particle transmitting portion at the position of the optical axis. An optical lens having two charged particle transmitting portions, wherein a path of the charged particles emitted from the sample to the analysis mechanism passes through the first charged particle transmitting portion and the second charged particle transmitting portion. In the sample analyzer, a charged beam is applied to the sample. A charged particle source for irradiation; and an objective lens for deflecting the charged beam, wherein the observation mechanism detects secondary charged particles emitted from the sample by irradiation of the charged beam, A sample analyzer further comprising a charged particle detector for outputting to a display device.
【請求項2】請求項1において、 上記試料表面にガスを供給するためのガス供給機構をさ
らに備える試料分析装置。
2. The sample analyzer according to claim 1, further comprising a gas supply mechanism for supplying a gas to the sample surface.
【請求項3】請求項1において、 上記荷電粒子源から上記試料表面への上記荷電ビームの
照射軸、および、該試料表面から上記荷電粒子検出器へ
の上記二次荷電粒子の径路のうちの、少なくとも一方
は、上記第1の荷電粒子透過部および上記第2の荷電粒
子透過部を通ることを特徴とする試料分析装置。
3. The method according to claim 1, wherein an axis of irradiation of the charged beam from the charged particle source to the sample surface and a path of the secondary charged particles from the sample surface to the charged particle detector. , At least one of which passes through the first charged particle transmitting section and the second charged particle transmitting section.
【請求項4】試料から荷電粒子を放出させるための処理
用光の光源と、該試料を観察するための観察用光の光源
と、上記処理用光および観察用光を試料表面に導くため
の光学系と、上記処理用光の照射により試料から放出さ
れた荷電粒子を分析する分析機構と、観察機構とを備
え、該観察機構は、画像を表示する表示装置と、上記観
察用光の上記試料からの反射光により得られた画像を上
記表示装置に表示する手段とを備え、上記光学系は、光
軸の位置に第1の荷電粒子透過部を有するミラーと、光
軸の位置に第2の荷電粒子透過部を有する光学レンズと
を備え、上記試料から放出された荷電粒子の上記分析機
構への径路は、上記第1の荷電粒子透過部および上記第
2の荷電粒子透過部を通る試料分析装置において、 上記試料に荷電ビームを照射するための荷電粒子源と、 上記荷電ビームを偏向するための対物レンズと、 上記試料表面にガスを供給するガス供給機構とを備える
ことを特徴とする試料分析装置。
4. A light source for processing light for emitting charged particles from a sample, a light source for observation light for observing the sample, and a light source for guiding the processing light and observation light to the surface of the sample. An optical system, an analysis mechanism for analyzing charged particles emitted from the sample by irradiation of the processing light, and an observation mechanism, the observation mechanism is a display device for displaying an image, and the observation light Means for displaying an image obtained by reflected light from the sample on the display device, wherein the optical system includes a mirror having a first charged particle transmitting portion at the position of the optical axis, and a mirror having a first charged particle transmitting portion at the position of the optical axis. An optical lens having two charged particle transmitting portions, wherein a path of the charged particles emitted from the sample to the analysis mechanism passes through the first charged particle transmitting portion and the second charged particle transmitting portion. In the sample analyzer, a charged beam is applied to the sample. A sample analyzer, comprising: a charged particle source for irradiation; an objective lens for deflecting the charged beam; and a gas supply mechanism for supplying gas to the sample surface.
【請求項5】請求項4において、 上記荷電粒子源から上記試料表面への上記荷電ビームの
照射軸は、上記第1の荷電粒子透過部および上記第2の
荷電粒子透過部を通ることを特徴とする試料分析装置。
5. An apparatus according to claim 4, wherein an axis of irradiation of said charged beam from said charged particle source to said sample surface passes through said first charged particle transmitting section and said second charged particle transmitting section. Sample analyzer.
【請求項6】請求項1または3において、 上記荷電ビームはイオンビームであることを特徴とする
試料分析装置。
6. The sample analyzer according to claim 1, wherein the charged beam is an ion beam.
【請求項7】請求項1または3において、 上記荷電ビームは電子ビームであることを特徴とする試
料分析装置。
7. The sample analyzer according to claim 1, wherein the charged beam is an electron beam.
【請求項8】請求項6において、 上記観察機構は、 電子ビームにより上記試料表面の状態を検出し、表示装
置に出力する走査型電子顕微鏡を、さらに備えることを
特徴とする試料分析装置。
8. The sample analyzer according to claim 6, wherein the observation mechanism further includes a scanning electron microscope that detects a state of the surface of the sample by an electron beam and outputs the state to a display device.
【請求項9】請求項1または3において、 上記分析機構は、 上記試料から放出された荷電粒子を質量分析する質量分
析計を備えることを特徴とする試料分析装置。
9. The sample analyzer according to claim 1, wherein the analysis mechanism includes a mass spectrometer that performs mass analysis of charged particles emitted from the sample.
【請求項10】請求項1または3において、 上記表示装置に表示された上記画像内で、上記試料表面
の任意の位置の指定を受け付ける入力受け付け手段と、 上記試料の上記指定された位置に、上記荷電ビームまた
は上記処理用光を照射する照射位置決定手段とを有する
制御装置を、さらに備えることを特徴とする試料分析装
置。
10. The apparatus according to claim 1, wherein: in the image displayed on the display device, an input receiving means for receiving designation of an arbitrary position on the sample surface; A sample analyzer, further comprising: a control device having an irradiation position determining means for irradiating the charged beam or the processing light.
【請求項11】請求項10において、 上記試料ステージは、 試料サイズの少なくとも2倍の稼働範囲を有する粗動機
構と、 試料サイズの100分の1以下の稼働範囲を有する微動
機構とを備え、 上記照射位置決定手段は、 上記粗動機構および上記微動機構の動作を制御すること
により、上記荷電ビームの照射軸または上記処理用光の
光軸と、上記試料表面との交点が、上記試料の上記指定
された位置になるように位置合わせする手段を備えるこ
とを特徴とする試料分析装置。
11. The sample stage according to claim 10, wherein the sample stage comprises: a coarse movement mechanism having an operation range of at least twice the sample size; and a fine movement mechanism having an operation range of 1/100 or less of the sample size. The irradiation position determining means controls the operation of the coarse movement mechanism and the fine movement mechanism, so that the intersection of the irradiation axis of the charged beam or the optical axis of the processing light and the sample surface becomes A sample analyzer, comprising: means for performing positioning so as to be at the designated position.
【請求項12】請求項10において、 上記制御装置は、 上記観察機構により得られた画像とともに、異物の検出
位置を示す異物マップを表示する手段を有することを特
徴とする試料分析装置。
12. The sample analyzer according to claim 10, wherein the control device has means for displaying a foreign matter map indicating a foreign matter detection position together with the image obtained by the observation mechanism.
【請求項13】請求項10または12において、 上記観察機構は、 上記試料から放出された荷電粒子を質量分析する質量分
析計を、さらに備え、 上記制御装置は、 上記観察機構により得られた画像とともに、上記質量分
析計により得られたマススペクトルを表示する手段を、
さらに有することを特徴とする試料分析装置。
13. The observation mechanism according to claim 10, further comprising: a mass spectrometer for mass-analyzing the charged particles emitted from the sample, wherein the control device comprises: an image obtained by the observation mechanism. A means for displaying a mass spectrum obtained by the mass spectrometer,
A sample analyzer further provided.
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