JPH11213936A - Fib-sem device - Google Patents

Fib-sem device

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JPH11213936A
JPH11213936A JP1394698A JP1394698A JPH11213936A JP H11213936 A JPH11213936 A JP H11213936A JP 1394698 A JP1394698 A JP 1394698A JP 1394698 A JP1394698 A JP 1394698A JP H11213936 A JPH11213936 A JP H11213936A
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JP
Japan
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sample
fib
sem
ion beam
detector
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Application number
JP1394698A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Ishimoto
透 石本
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11213936A publication Critical patent/JPH11213936A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a FIB-SEM device enabling worked depth of FIB(focused ion beam) working to be monitored on a real-time basis by means of a SEM (inline-type scanning electron microscope) image. SOLUTION: An ion beam from a FIB column and an electron beam from a SEM column are applied at the same time on a sample, and the sample is worked by the ion beam, and if an image of the sample is monitored at the same time by means of the electron beam, a negative voltage is applied from a power supply 34 to a mesh electrode 31 by a switch 33. As a result, only elastically scattering electrons and non-elastically scattering electrons of high energy based on the irradiation of electrons to the sample are detected by a detector 15. By introducing a detection signal from the detector 15 into a cathode-ray tube, an image obtained by a scanning electron microscope function can be displayed on the cathode-ray tube, and an image of a cross-section of the sample can be monitored by a SEM even in the midst of working of the sample by a FIB.

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、試料に集束イオン
ビームを照射して加工し、その加工断面を走査電子顕微
鏡機能で観察するようにしたFIB−SEM装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a FIB-SEM apparatus for processing a sample by irradiating it with a focused ion beam and observing the processed cross section with a scanning electron microscope function.

【0002】[0002]

【従来の技術】集束イオンビーム(FIB−Focused Io
n Beam)装置は、イオン源からのイオンビームを細く集
束し、加工試料に照射して試料をエッチング等により加
工する装置である。このFIB装置の応用分野の中で
も、特にFIBによるエッチング技術は、かなりポビュ
ラーなものとなってきている。
2. Description of the Related Art FIB-Focused Io
The n Beam) device is a device that focuses an ion beam from an ion source finely, irradiates the processed sample with light, and processes the sample by etching or the like. Among the application fields of the FIB apparatus, the etching technique using the FIB has become quite popular.

【0003】この技術を用いたFIB装置は、マイクロ
マシン加工はもとより、半導体デバイスの不良解析や透
過電子顕微鏡試料の作成に広く利用されている。特に最
も注目されている半導体デバイスの3次元解析として
は、もはや不可欠の装置となりつつある。また、現在で
は、従来のインライン型走査電子顕微鏡(SEM)装置
にFIB機能を付加したデュアルビーム(Dual Beam −
DB)装置も徐々にではあるが普及しつつある。
[0003] FIB apparatuses using this technique are widely used not only for micromachining, but also for failure analysis of semiconductor devices and preparation of transmission electron microscope samples. In particular, it is becoming an indispensable device for three-dimensional analysis of a semiconductor device that has received the most attention. At present, a dual beam (Dual Beam-) which adds a FIB function to a conventional in-line scanning electron microscope (SEM) device is now available.
DB) devices are also gradually spreading.

【0004】DB装置は、半導体の不良解析装置として
対応すべく、従来までのFIB装置としてエッチング加
工した後、SEM装置へ試料を移して観察するといった
工程を一台で行える複合装置である。
[0004] The DB apparatus is a composite apparatus which can perform a process of etching a conventional FIB apparatus, transferring a sample to an SEM apparatus, and observing the sample, in order to correspond to a semiconductor failure analysis apparatus.

【0005】これは、通常のFIB単能機と同様に、試
料上面にイオンビームを照射して、任意の場所をエッチ
ング加工し、加工終了後、試料の移動なしにすぐにその
エッチング加工された断面をSEM像で観察できるとい
う利点を有している。その結果、不良解析に絶大な威力
とその工程の時間の短縮、それに伴う歩留まり管理とそ
の速度、また、複合装置ゆえの床面積の縮小、価格のダ
ウン等が期待されており、今後ますます普及が進むと予
想される。
[0005] In the same manner as in a normal FIB single function machine, an ion beam is irradiated on the upper surface of a sample to etch an arbitrary place, and after the processing is completed, the etching process is immediately performed without moving the sample. This has the advantage that the cross section can be observed with an SEM image. As a result, tremendous power for failure analysis and shortening of the process time, yield management and speed associated therewith, floor area reduction and price reduction due to complex equipment are expected, etc. Is expected to advance.

【0006】上記したFIB−SEM装置の構成は、大
きく分けてFIB制御部、SEM制御部、試料を載せた
ステージの制御部からなり、それぞれをホストコンピュ
ータにより制御している。この装置では、通常、試料の
垂直方向の上からイオンビームを当ててエッチングし、
その穴の断面に試料面から30°の角度で電子ビームを
当てて、その断面の構造を観察している。イオンビーム
で加工されたサンプルは、試料面に垂直な断面を作り、
その断面は、イオンビームの電流量、プローブ径に依存
するが、ほとんど試料面に垂直に切り出される。
The configuration of the above-mentioned FIB-SEM apparatus is roughly divided into a FIB control section, an SEM control section, and a control section for a stage on which a sample is placed, and each of them is controlled by a host computer. In this device, usually, the sample is etched by applying an ion beam from above the sample in the vertical direction,
An electron beam is applied to the cross section of the hole at an angle of 30 ° from the sample surface, and the structure of the cross section is observed. The sample processed by the ion beam creates a cross section perpendicular to the sample surface,
The cross section depends on the current amount of the ion beam and the probe diameter, but is cut out almost perpendicular to the sample surface.

【0007】このFIB−SEM装置では、上記したよ
うにFIBによる加工後すぐに試料の移動なしにSEM
観察できるというメリットだけではなく、同時にFIB
単能機では不可能であったFIBによる加工の進行状況
や加工穴の深度の状況がSEMにおいて側面からモニタ
リングが可能になるという特徴を有している。
In this FIB-SEM apparatus, as described above, immediately after processing by the FIB, the SEM is performed without moving the sample.
Not only the merit of observing, but also FIB
It has the feature that the progress of processing by FIB and the state of the depth of a processing hole, which were impossible with a single machine, can be monitored from the side by SEM.

【0008】現在の装置に標準で装備されている加工深
度モニタ機能の概要は次ぎの通りである。まず、加工パ
ラメータ画面で加工領域、加工サイズ、走査速度を設定
した後、加工深度モニタとしてSIMあるいはSEMを
選ぶ。例えば、加工深度モニタとしてSEMを選んで加
工を開始する。
The outline of the processing depth monitoring function that is provided as standard in the current apparatus is as follows. First, after setting a processing area, a processing size, and a scanning speed on the processing parameter screen, SIM or SEM is selected as a processing depth monitor. For example, SEM is selected as a processing depth monitor and processing is started.

【0009】加工エリアをFIBで1回走査(1フレー
ム)後、SEM像の観察モードに切り替える。SEMで
加工エリアをテレビジョン走査速度で任意の回数走査
し、画像を積算してメモリに取り込む。
After the processing area is scanned once by FIB (one frame), the mode is switched to the SEM image observation mode. The processing area is scanned an arbitrary number of times at the television scanning speed by the SEM, and the images are integrated and stored in the memory.

【0010】SEM像取り込みが終了後、再びFIBに
より試料の加工走査を開始する。以降、FIBによる加
工とSEM像の取り込みを繰り返しながら、任意の深さ
(任意の時間)まで加工を行う。ここで、取り込んだS
EM像を観察し、十分な深度まで加工が進んだらFIB
による加工を中止する。
After the SEM image capture is completed, the processing scan of the sample is started again by the FIB. Thereafter, the processing is performed to an arbitrary depth (arbitrary time) while repeating processing by the FIB and taking in the SEM image. Here, the captured S
Observe the EM image, and when the processing progresses to a sufficient depth, the FIB
Stop processing by.

【0011】なお、加工深度モニタとしてSIMを選択
した場合には、SEM像の取り込みではなく、SIM
(走査イオン顕微鏡)像の取り込みを行う。また、加工
深度モニタをOFFとすれば、連続的に加工を続けるこ
とになる。
When the SIM is selected as the machining depth monitor, the SIM is not taken in but the SIM is taken.
(Scanning ion microscope) Capture an image. If the processing depth monitor is turned off, the processing is continuously performed.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したF
IB−SEM装置では、SEM像による加工深度モニタ
を行う場合、SEM画像を取り込む必要から全加工時間
が長くなり、加工速度が相対的に遅くなる問題を有す
る。
However, the above-mentioned F
The IB-SEM apparatus has a problem in that, when monitoring the processing depth based on the SEM image, the entire processing time becomes longer because the SEM image needs to be captured, and the processing speed becomes relatively slow.

【0013】すなわち、このような問題の原因は、FI
B加工走査中に電子ビームを試料に照射し、SEM像の
取り込みを行うと、双方のビームによる2次電子信号の
増加で、加工領域の輝度が上がり過ぎて観察が困難とな
るため、同時に2つのビームの走査ができず、SEM像
のモニタ中にはFIBの試料への照射を停止しているこ
とによる。
That is, the cause of such a problem is the FI
When the sample is irradiated with an electron beam during the B-processing scan and the SEM image is captured, the intensity of the processed region becomes too high due to the increase in the secondary electron signal due to both beams, making observation difficult. One beam cannot be scanned, and irradiation of the FIB to the sample is stopped during monitoring of the SEM image.

【0014】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、FIB加工の加工深度のモニタを
SEM像によりリアルタイムに行うことができるFIB
−SEM装置を実現するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a FIB capable of monitoring a processing depth of FIB processing in real time by using an SEM image.
-To realize a SEM device.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】第1の発明に基づくFI
B−SEM装置は、試料に集束イオンビームを照射する
機能と、集束イオンビームによって加工された試料断面
に電子ビームを照射して走査電子顕微鏡像を観察するこ
とができるSEM機能とを備えたFIB−SEM装置に
おいて、集束イオンビームと電子ビームとの同時照射に
よって試料から発生する信号の内、エネルギーの比較的
高い非弾性散乱電子と弾性散乱電子とを選択的に検出す
る検出器を設け、この検出器からの信号に基づいて走査
電子顕微鏡像を表示するようにしたことを特徴としてい
る。
An FI based on the first invention is provided.
The B-SEM apparatus has a FIB function of irradiating a sample with a focused ion beam and an SEM function of irradiating an electron beam on a cross section of the sample processed by the focused ion beam and observing a scanning electron microscope image. In the SEM device, a detector is provided for selectively detecting inelastic scattered electrons and elastic scattered electrons having relatively high energy among signals generated from the sample by simultaneous irradiation of the focused ion beam and the electron beam. It is characterized in that a scanning electron microscope image is displayed based on a signal from the detector.

【0016】第1の発明では、集束イオンビームと電子
ビームとの同時照射によって試料から発生する信号の
内、エネルギーの比較的高い非弾性散乱電子と弾性散乱
電子とを選択的に検出する検出器を設け、この検出器か
らの信号に基づいて走査電子顕微鏡像を表示する。
In the first invention, a detector for selectively detecting inelastic scattered electrons and elastic scattered electrons having relatively high energies among signals generated from a sample by simultaneous irradiation of a focused ion beam and an electron beam. And a scanning electron microscope image is displayed based on the signal from the detector.

【0017】第2の発明では、第1の発明において、検
出器は二重のメッシュ電極を備えており、このメッシュ
電極の試料に近い側の電極には正の電圧、他方の電極に
は正または負の電圧を選択的に印加できるように構成
し、エネルギーの比較的高い非弾性散乱電子と弾性散乱
電子を検出するときには他方の電極に負の電圧を印加す
るようにした。
According to a second aspect, in the first aspect, the detector has a double mesh electrode, and a positive voltage is applied to an electrode of the mesh electrode close to the sample, and a positive voltage is applied to the other electrode. Alternatively, a negative voltage can be selectively applied, and when detecting inelastic scattered electrons and elastic scattered electrons having relatively high energy, a negative voltage is applied to the other electrode.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に基づくF
IB−SEM装置を示しており、1はFIBのカラム、
2はSEMのカラムである。FIBカラム1の中には、
イオン銃3と、イオン銃3から発生し加速されたイオン
ビームを集束する集束レンズ4、対物レンズ5、イオン
ビームを2次元的に走査するための偏向器6が設けられ
ている。なお、イオンビーム用の集束レンズ4、対物レ
ンズ5は主に静電レンズが使用される。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a diagram of F according to the present invention.
1 shows an IB-SEM apparatus, where 1 is a FIB column,
2 is an SEM column. In FIB column 1,
An ion gun 3, a focusing lens 4 for focusing an accelerated ion beam generated from the ion gun 3, an objective lens 5, and a deflector 6 for two-dimensionally scanning the ion beam are provided. The focusing lens 4 and the objective lens 5 for the ion beam are mainly electrostatic lenses.

【0019】イオン銃3から発生したイオンビームは、
集束レンズ4、対物レンズ5によって試料7上に細く集
束されると共に、試料7に照射されるイオンビームの照
射位置は、偏向器6によって走査できるように構成され
ている。これら集束レンズ4、対物レンズ5、偏向器6
はFIB制御部8によって制御される。
The ion beam generated from the ion gun 3 is
The focusing lens 4 and the objective lens 5 narrowly focus on the sample 7, and the irradiation position of the ion beam irradiated on the sample 7 can be scanned by the deflector 6. These focusing lens 4, objective lens 5, deflector 6
Is controlled by the FIB control unit 8.

【0020】例えば、試料7に照射されるイオンビーム
の電流量を変化させる場合には、FIB制御部8によっ
て集束レンズ4、対物レンズ5を制御し、各レンズの強
度を制御してイオンビームの集束度合いを変化させ、イ
オンビームの光路中に設けられた絞り(図示せず)を通
過するイオンビームの量を制御する。また、イオンビー
ムを試料上で2次元的あるいはライン状に走査する場合
には、FIB制御部8から偏向器6に走査信号が供給さ
れる。
For example, when the current amount of the ion beam irradiated on the sample 7 is changed, the focusing lens 4 and the objective lens 5 are controlled by the FIB control unit 8, and the intensity of each lens is controlled to control the intensity of the ion beam. The degree of convergence is changed to control the amount of the ion beam passing through a stop (not shown) provided in the optical path of the ion beam. When the ion beam is two-dimensionally or linearly scanned on the sample, a scanning signal is supplied from the FIB control unit 8 to the deflector 6.

【0021】SEMカラム2の中には、電子銃9と、電
子銃9から発生した電子ビームを集束する集束レンズ1
0、対物レンズ11、電子ビームを2次元的に走査する
ための偏向器12が設けられている。
The SEM column 2 has an electron gun 9 and a focusing lens 1 for focusing an electron beam generated from the electron gun 9.
0, an objective lens 11, and a deflector 12 for two-dimensionally scanning the electron beam.

【0022】電子銃9から発生した電子ビームは、集束
レンズ10、対物レンズ11によって試料7上に細く集
束されると共に、試料7に照射される電子ビームの照射
位置は、偏向器12によって走査できるように構成され
ている。これら集束レンズ10、対物レンズ11、偏向
器12はSEM制御部13によって制御される。なお、
電子ビーム用の集束レンズ10、対物レンズ11は主に
電磁レンズが使用される。
The electron beam generated from the electron gun 9 is narrowly focused on the sample 7 by the focusing lens 10 and the objective lens 11, and the irradiation position of the electron beam irradiated on the sample 7 can be scanned by the deflector 12. It is configured as follows. The focusing lens 10, the objective lens 11, and the deflector 12 are controlled by the SEM control unit 13. In addition,
Electromagnetic lenses are mainly used for the focusing lens 10 and the objective lens 11 for the electron beam.

【0023】例えば、試料7に照射される電子ビームの
電流量を変化させる場合には、SEM制御部13によっ
て集束レンズ10、対物レンズ11を制御し、各レンズ
の強度を制御して電子ビームの集束度合いを変化させ、
電子ビームの光路中に設けられた絞り(図示せず)を通
過する電子ビームの量を制御する。また、電子ビームを
試料上で2次元的あるいはライン状に走査する場合に
は、SEM制御部13から偏向器6に走査信号が供給さ
れる。なお、SEM制御部13とFIB制御部8は、ホ
ストコンピュータ14によってコントロールされる。
For example, when the current amount of the electron beam irradiated on the sample 7 is changed, the focusing lens 10 and the objective lens 11 are controlled by the SEM control unit 13, and the intensity of each lens is controlled to control the intensity of the electron beam. Changing the degree of convergence,
The amount of the electron beam passing through a stop (not shown) provided in the optical path of the electron beam is controlled. When the electron beam is two-dimensionally or linearly scanned on the sample, a scanning signal is supplied from the SEM control unit 13 to the deflector 6. The SEM controller 13 and the FIB controller 8 are controlled by a host computer 14.

【0024】試料7への電子ビームあるいはイオンビー
ムの照射によって試料から発生した2次電子は、2次電
子検出器15によって検出される。検出器15によって
検出された信号は、増幅器16によって増幅された後、
ホストコンピュータ14を介して陰極線管17に供給さ
れる。
Secondary electrons generated from the sample by irradiating the sample 7 with an electron beam or an ion beam are detected by a secondary electron detector 15. The signal detected by the detector 15 is amplified by the amplifier 16,
It is supplied to the cathode ray tube 17 via the host computer 14.

【0025】試料7はステージ18上に載せられてい
る。ステージ18はステージ制御部19により、水平方
向の2次元移動、回転、傾斜ができるように構成されて
いる。ステージ制御部19は、ホストコンピュータ14
によってコントロールされる。このような構成の動作を
次に説明する。
The sample 7 is placed on a stage 18. The stage 18 is configured to be capable of two-dimensional movement, rotation, and tilt in the horizontal direction by a stage control unit 19. The stage control unit 19 controls the host computer 14
Is controlled by The operation of such a configuration will now be described.

【0026】まず、FIBによる試料7の加工が行われ
る。この試料の加工は、FIBカラム1内のイオン銃3
からイオンビームを発生させ、このイオンビームを集束
レンズ4、対物レンズ5によって試料7上に細く集束す
ると共に、イオンビームを偏向器6によってライン状に
走査する。この際、試料ステージ18をイオンビームの
ライン状の走査の方向と垂直な方向に移動させる。
First, the sample 7 is processed by the FIB. This sample was processed by the ion gun 3 in the FIB column 1.
An ion beam is generated from the laser beam, and the ion beam is narrowly focused on the sample 7 by the focusing lens 4 and the objective lens 5, and the ion beam is linearly scanned by the deflector 6. At this time, the sample stage 18 is moved in a direction perpendicular to the direction of the linear scanning of the ion beam.

【0027】図2はこの様子を示しており、試料7は矢
印Sの逆方向にゆっくりと移動させられ、その間、イオ
ンビームIBは紙面に垂直の方向にライン状に走査され
る。この時、イオンビームIBの電流量は、大きな加工
レートを保つために、例えば、1000pA程度とされ
ている。この結果、試料7には矩形状の開口20が穿た
れる。この開口20の深さは、イオンビームの電流量、
イオンビームの走査速度、試料の移動速度による。
FIG. 2 shows this state. The sample 7 is slowly moved in the direction opposite to the arrow S, while the ion beam IB is scanned in a line in a direction perpendicular to the plane of the drawing. At this time, the current amount of the ion beam IB is, for example, about 1000 pA in order to maintain a large processing rate. As a result, a rectangular opening 20 is formed in the sample 7. The depth of the opening 20 depends on the current amount of the ion beam,
It depends on the scanning speed of the ion beam and the moving speed of the sample.

【0028】通常のFIB−SEM装置においては、試
料7に対する開口20の形成後、断面部分Dに対してS
EMカラム2から電子ビームEBを照射すると共に、断
面部分Dで電子ビームを2次元的に走査する。この走査
に基づいて断面部分Dから発生した2次電子は、2次電
子検出器15によって検出される。この検出信号は、陰
極線管17に供給されることから、陰極線管17には断
面部分Dの走査電子顕微鏡像が得られる。
In an ordinary FIB-SEM apparatus, after the opening 20 for the sample 7 is formed, the S
The electron beam EB is emitted from the EM column 2 and the electron beam is two-dimensionally scanned at the cross section D. Secondary electrons generated from the cross section D based on this scanning are detected by the secondary electron detector 15. Since this detection signal is supplied to the cathode ray tube 17, a scanning electron microscope image of the cross section D is obtained on the cathode ray tube 17.

【0029】さて、試料にイオンビームを照射したとき
に試料から発生する信号粒子は、中性粒子、正イオン、
負イオン、2次電子である。これら信号粒子のエネルギ
ーは正イオン、負イオンが図3に示すように0〜100
eV、図3には示していない2次電子が0〜数eV程度
である。
When a sample is irradiated with an ion beam, signal particles generated from the sample include neutral particles, positive ions,
These are negative ions and secondary electrons. The energies of these signal particles are 0 to 100 as shown in FIG.
eV and secondary electrons not shown in FIG. 3 are about 0 to several eV.

【0030】一方、試料に電子ビームを照射したときに
試料から発生する信号は、2次電子、弾性散乱電子(反
射電子)、非弾性散乱電子などである。これら信号のエ
ネルギーは、図4に示すように、2次電子のエネルギー
はイオン照射の場合と同じで0〜数eV、非弾性散乱電
子は数eV〜一次電子ビームエネルギー未満、弾性散乱
電子は一次電子ビームエネルギーに等しい。
On the other hand, when the sample is irradiated with an electron beam, signals generated from the sample include secondary electrons, elastic scattered electrons (reflected electrons), and inelastic scattered electrons. As shown in FIG. 4, the energies of these signals are as follows: the secondary electron energy is the same as that in the case of ion irradiation; 0 to several eV, inelastic scattered electrons are several eV to less than the primary electron beam energy, and elastic scattered electrons are primary Equal to the electron beam energy.

【0031】図5に通常良く用いられる2次電子検出器
の一例を示している。検出器は電子の照射によって発光
するシンチレータ21、シンチレータ21の光を伝える
ライトガイド22、ライトガイド22からの光を電子に
変換して増幅する光電子増倍管23より構成されてお
り、更にシンチレータ21の前面にはメッシュ状の補集
電極24が設けられている。シンチレータ21には正の
高い電圧が電源25から印加され、また、補集電極24
には、電源26から正の電圧が印加される。
FIG. 5 shows an example of a secondary electron detector commonly used. The detector includes a scintillator 21 that emits light by irradiation with electrons, a light guide 22 that transmits light from the scintillator 21, and a photomultiplier tube 23 that converts light from the light guide 22 into electrons and amplifies them. Is provided with a mesh-shaped collection electrode 24 on the front surface. A high positive voltage is applied to the scintillator 21 from a power supply 25 and
, A positive voltage is applied from the power supply 26.

【0032】このような検出器において、補集電極24
には数十Vの正の電圧が印加され、この電極24によっ
て2次電子が効率良く集められる。電極24によって集
められた2次電子は、シンチレータ21に向けて加速さ
れ、シンチレータに衝突し、シンチレータ21を発光さ
せる。シンチレータ21の光はライトガイド22を介し
て光電子増倍管23に入射し、光の強度に応じて電子が
増倍される。
In such a detector, the collecting electrode 24
Is applied with a positive voltage of several tens of volts, and the electrodes 24 efficiently collect secondary electrons. The secondary electrons collected by the electrode 24 are accelerated toward the scintillator 21 and collide with the scintillator, causing the scintillator 21 to emit light. The light from the scintillator 21 enters the photomultiplier tube 23 via the light guide 22, and the electrons are multiplied according to the intensity of the light.

【0033】さて、図5に示した検出器では、イオンビ
ームと電子ビームを同時に試料に照射しているときは、
イオンビームによって生じた2次電子も、電子ビームに
よって生じた2次電子も同じように検出されてしまう。
そのため、本発明に基づく図1に示した装置における検
出器15としては、図6に示した構成の検出器が用いら
れる。
Now, in the detector shown in FIG. 5, when the ion beam and the electron beam are simultaneously irradiated on the sample,
Secondary electrons generated by the ion beam and secondary electrons generated by the electron beam are similarly detected.
Therefore, as the detector 15 in the apparatus shown in FIG. 1 based on the present invention, the detector having the configuration shown in FIG. 6 is used.

【0034】図6において、図5の従来の検出器と同一
の構成要素には同一番号が付されている。図6の検出器
15では、シンチレータ21の前面に二重のメッシュ電
極30,31が配置されている。試料側のメッシュ電極
30には正の電圧が印加され、シンチレータ21側のメ
ッシュ電極31には正または負の電圧を切り替えて印加
できるように構成されている。
In FIG. 6, the same components as those of the conventional detector of FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. In the detector 15 of FIG. 6, double mesh electrodes 30 and 31 are arranged on the front surface of the scintillator 21. A positive voltage is applied to the mesh electrode 30 on the sample side, and a positive or negative voltage can be switched and applied to the mesh electrode 31 on the scintillator 21 side.

【0035】すなわち、メッシュ電極30には電源32
から数十Vの正の電圧が印加される。また、メッシュ電
極31は、スイッチ33を介して、正の電圧を発生する
電源32あるいは負の電圧(−数十V)を発生する電源
34に接続される。
That is, the power source 32 is connected to the mesh electrode 30.
And a positive voltage of several tens V is applied. The mesh electrode 31 is connected to a power supply 32 for generating a positive voltage or a power supply 34 for generating a negative voltage (−several tens of volts) via a switch 33.

【0036】例えば、スイッチ33によりメッシュ電極
30と31を電源32に接続し、両電極30と31に共
に正の電圧を印加すれば、試料から発生する2次電子、
負イオン、非弾性散乱電子、弾性散乱電子がメッシュ電
極30と31を通過してシンチレータ21に衝突して検
出される。
For example, when the mesh electrodes 30 and 31 are connected to the power supply 32 by the switch 33 and a positive voltage is applied to both the electrodes 30 and 31, secondary electrons generated from the sample can be obtained.
Negative ions, inelastic scattered electrons, and elastic scattered electrons pass through the mesh electrodes 30 and 31 and collide with the scintillator 21 to be detected.

【0037】一方、スイッチ33を切り換え、メッシュ
電極31を電源34に接続すると、試料から発生した正
イオンは試料側のメッシュ電極30によって排除され
る。また、試料からの2次電子と負イオンは、メッシュ
電極30は通過できるものの、シンチレータ21側のメ
ッシュ電極31によって排除される。
On the other hand, when the switch 33 is switched and the mesh electrode 31 is connected to the power source 34, positive ions generated from the sample are eliminated by the mesh electrode 30 on the sample side. Further, secondary electrons and negative ions from the sample can pass through the mesh electrode 30 but are excluded by the mesh electrode 31 on the scintillator 21 side.

【0038】しかしながら、エネルギーの高い弾性散乱
電子および非弾性散乱電子は、負の電位のメッシュ電極
31を通過することができる。その結果、メッシュ電極
30と31の両者を通過し、検出器15のシンチレータ
21に到達できる粒子は、エネルギーの高い弾性散乱電
子および非弾性散乱電子のみとなる。
However, elastic scattered electrons and inelastic scattered electrons having high energy can pass through the mesh electrode 31 having a negative potential. As a result, the particles that can pass through both the mesh electrodes 30 and 31 and reach the scintillator 21 of the detector 15 are only elastic scattered electrons and inelastic scattered electrons having high energy.

【0039】このような構成の検出器を用いることによ
り、例えば、FIBカラム1からのイオンビームの照射
を停止し、SEMカラム2からの電子ビームを試料に照
射して、試料像を得る場合には、スイッチ33によりメ
ッシュ電極30と31を電源32に接続し、主として試
料からの2次電子がシンチレータ21に入射できるよう
にする。
By using the detector having such a configuration, for example, when the irradiation of the ion beam from the FIB column 1 is stopped and the sample is irradiated with the electron beam from the SEM column 2 to obtain a sample image, The switch 33 connects the mesh electrodes 30 and 31 to the power supply 32 by the switch 33 so that secondary electrons mainly from the sample can enter the scintillator 21.

【0040】一方、FIBカラム1からのイオンビーム
と、SEMカラム2からの電子ビームを同時に試料に照
射し、イオンビームによる試料の加工を行うと共に、同
時に電子ビームによる試料像のモニタを行う場合には、
スイッチ33により、メッシュ電極31に電源34から
負の電圧を印加する。この結果、検出器15により、電
子ビームの試料への照射に基づくエネルギーの高い弾性
散乱電子および非弾性散乱電子のみが検出される。
On the other hand, the sample is irradiated with the ion beam from the FIB column 1 and the electron beam from the SEM column 2 at the same time to process the sample with the ion beam and simultaneously monitor the sample image with the electron beam. Is
The switch 33 applies a negative voltage from the power supply 34 to the mesh electrode 31. As a result, the detector 15 detects only elastic scattered electrons and inelastic scattered electrons having high energy based on the irradiation of the sample with the electron beam.

【0041】この検出器15からの検出信号を陰極線管
17に導けば、陰極線管17上には走査電子顕微鏡機能
によって得られた像を表示することができ、FIBによ
って試料の加工を行っている最中であっても、SEMに
より試料断面の像をモニタすることができるようにな
る。
When the detection signal from the detector 15 is led to the cathode ray tube 17, an image obtained by the scanning electron microscope function can be displayed on the cathode ray tube 17, and the sample is processed by the FIB. Even in the middle, the image of the sample cross section can be monitored by the SEM.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、第1の発明では、
集束イオンビームと電子ビームとの同時照射によって試
料から発生する信号の内、エネルギーの比較的高い非弾
性散乱電子と弾性散乱電子とを選択的に検出する検出器
を設け、この検出器からの信号に基づいて走査電子顕微
鏡像を表示するようにしたので、FIBによって試料の
加工を行っている最中であっても、SEMにより試料断
面の像をモニタすることができる。
As described above, in the first invention,
A detector that selectively detects inelastic scattered electrons and elastic scattered electrons having relatively high energy among signals generated from the sample by simultaneous irradiation of the focused ion beam and the electron beam is provided, and a signal from the detector is provided. , The scanning electron microscope image is displayed on the basis of the SEM, so that the image of the sample cross section can be monitored by the SEM even while the sample is being processed by the FIB.

【0043】第2の発明では、第1の発明において、検
出器は二重のメッシュ電極を備えており、このメッシュ
電極の試料に近い側の電極には正の電圧、他方の電極に
は正または負の電圧を選択的に印加できるように構成
し、エネルギーの比較的高い非弾性散乱電子と弾性散乱
電子を検出するときには他方の電極に負の電圧を印加す
るようにしたので、FIBによって試料の加工を行って
いる最中であっても、SEMにより試料断面の像をモニ
タすることができる。
According to a second aspect, in the first aspect, the detector has a double mesh electrode, and a positive voltage is applied to an electrode of the mesh electrode closer to the sample, and a positive voltage is applied to the other electrode. Alternatively, a negative voltage is selectively applied, and when detecting inelastic scattered electrons and elastic scattered electrons having relatively high energy, a negative voltage is applied to the other electrode. The image of the cross section of the sample can be monitored by the SEM even during the processing.

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

【図1】本発明に基づくFIB−SEM装置の基本構成
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a FIB-SEM device according to the present invention.

【図2】試料の加工断面を示す図である。FIG. 2 is a view showing a processed cross section of a sample.

【図3】正イオンと負イオンのエネルギー分布を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing an energy distribution of positive ions and negative ions.

【図4】2次電子、非弾性散乱電子、弾性散乱電子のエ
ネルギー分布を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an energy distribution of secondary electrons, inelastic scattered electrons, and elastic scattered electrons.

【図5】従来の検出器の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional detector.

【図6】本発明に基づく検出器の構成の一例を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a configuration of a detector according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 FIBカラム 2 SEMカラム 3 イオン銃 4,10 集束レンズ 5,11 対物レンズ 6,12 偏向器 7 試料 8 FIB制御部 9 電子銃 13 SEM制御部 14 ホストコンピュータ 15 検出器 16 増幅器 17 陰極線管 18 ステージ 19 ステージ制御部 Reference Signs List 1 FIB column 2 SEM column 3 Ion gun 4,10 Focusing lens 5,11 Objective lens 6,12 Deflector 7 Sample 8 FIB control unit 9 Electron gun 13 SEM control unit 14 Host computer 15 Detector 16 Amplifier 17 Cathode ray tube 18 Stage 19 Stage control unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料に集束イオンビームを照射する機能
と、集束イオンビームによって加工された試料断面に電
子ビームを照射して走査電子顕微鏡像を観察することが
できるSEM機能とを備えたFIB−SEM装置におい
て、集束イオンビームと電子ビームとの同時照射によっ
て試料から発生する信号の内、エネルギーの比較的高い
非弾性散乱電子と弾性散乱電子とを選択的に検出する検
出器を設け、この検出器からの信号に基づいて走査電子
顕微鏡像を表示するようにしたFIB−SEM装置。
1. An FIB having a function of irradiating a sample with a focused ion beam and a SEM function of irradiating an electron beam on a cross section of the sample processed by the focused ion beam and observing a scanning electron microscope image. In the SEM device, a detector is provided for selectively detecting inelastic scattered electrons and elastic scattered electrons having relatively high energy among signals generated from the sample by simultaneous irradiation of the focused ion beam and the electron beam. FIB-SEM device that displays a scanning electron microscope image based on a signal from a vessel.
【請求項2】 検出器は二重のメッシュ電極を備えてお
り、このメッシュ電極の試料に近い側の電極には正の電
圧、他方の電極には正または負の電圧を選択的に印加で
きるように構成し、エネルギーの比較的高い非弾性散乱
電子と弾性散乱電子を検出するときには他方の電極に負
の電圧を印加するようにした請求項1記載のFIB−S
EM装置。
2. The detector has a double mesh electrode, and a positive voltage can be selectively applied to an electrode of the mesh electrode close to the sample, and a positive or negative voltage can be selectively applied to the other electrode. 2. The FIB-S according to claim 1, wherein a negative voltage is applied to the other electrode when detecting inelastic scattered electrons and elastic scattered electrons having relatively high energy.
EM equipment.
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