KR102553072B1 - 단면 가공 관찰 장치, 단면 가공 관찰 방법 및 프로그램 - Google Patents

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Abstract

[과제] 시료의 형상의 측정 정밀도를 향상시키는 것.
[해결 수단] 단면 가공 관찰 장치는, 시료를 유지하는 시료대와, 시료에 집속 이온 빔을 조사하는 집속 이온 빔 경통과, 시료에, 집속 이온 빔이 조사되는 방향에 대해서 직교하는 방향으로 전자 빔을 조사하는 전자 빔 경통과, 시료로부터 발생하는 이차 전자 또는 반사 전자를 검출하는 전자 검출기와, 시료에 대한 빔의 조사 목표 위치를 나타내는 정보로서 기억부에 기억되어 있는 조사 목표 위치 정보에 의거하여, 집속 이온 빔 및 전자 빔의 조사 위치를 제어하는 조사 위치 제어부와, 시료를 향해서 집속 이온 빔을 조사하여 시료의 단면을 노출시키는 단면 노출 공정과, 단면에 전자 빔을 조사하여 단면의 단면상을 취득하는 단면상 취득 공정을, 조사 위치 제어부가 제어하는 조사 위치마다 제어하는 공정 제어부와, 조사 위치에 있어서 취득되는 상기 단면상의 화질을 보정하는 화질 보정부를 구비한다.

Description

단면 가공 관찰 장치, 단면 가공 관찰 방법 및 프로그램{SECTION PROCESSING OBSERVATION APPARATUS, METHOD FOR SECTION PROCESSING OBSERVATION AND PROGRAM}
본 발명은, 단면 가공 관찰 장치, 단면 가공 관찰 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
종래부터, 예를 들어, 반도체 디바이스 등의 시료의 내부 구조를 해석하거나, 입체적인 관찰을 행하는 수법 중 하나로서, 집속 이온 빔(Focused Ion Beam;FIB)을 이용한 단면 형성 가공(에칭 가공)을 반복하면서, 단면에 대해서 경사 방향으로부터 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope；SEM)에 의해 전자 빔(Electron Beam；EB)을 주사하고, 시료의 단면상을 복수매 취득한 후, 이들 복수의 단면상을 겹쳐 시료의 삼차원 화상을 구축하는 단면 가공 관찰 방법이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1).
이 단면 가공 관찰 방법은, 복합 하전 입자 빔 장치를 이용한 「Cut＆See」로 불리는 수법으로, 시료의 단면상을 볼 수 있는 것에 추가하여, 시료 내부의 입체적인 관찰을 여러가지 방향으로부터 행할 수 있다고 하는, 다른 방법에는 없는 이점을 갖고 있다.
구체적인 일례로서, 시료에 대해서 FIB를 조사하여 에칭 가공을 행하고, 시료의 단면을 노출시킨다. 계속해서, 노출시킨 단면에 대해서 전자 빔을 조사함으로써 SEM 관찰하여 단면상을 취득한다. 계속해서, 재차 에칭 가공을 행하여, 다음의 단면을 노출시킨다. 또한 SEM 관찰에 의해 2매째의 단면상을 취득한다. 이와 같이, 시료의 임의의 방향을 따라서 에칭 가공과 SEM 관찰을 반복함으로써, 복수매의 단면상을 취득한다. 그리고, 취득한 복수매의 단면상을 겹침으로써, 시료의 내부를 투과시킨 삼차원 화상을 구축하여, 시료 각 부의 형상을 측정하는 방법이다.
일본국 특허공개 2015-050126호 공보
그러나, 상기 서술한 복합 하전 입자 빔 장치를 이용한 「Cut＆See」에서는, 단면에 대해서 경사 방향으로부터 관찰하고 있기 때문에, 시료 형상의 측정 등을 행하는 경우, 얻어진 단면상을 경사 보정할 필요가 있었다. 또, 단면상의 취득 매수를 증대시키면, 얻어진 복수매의 단면상은 서로의 화질에 불균일이 생기기 쉽다. 이로 인해, 복수매의 단면상으로부터 구축된 삼차원 화상의 정밀도가 저하해 버리는 경우가 있으며, 삼차원 화상에 의거하여 형상을 측정할 때의 측정 정밀도를 향상시킬 수 없다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 시료의 형상의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 단면 가공 관찰 장치, 단면 가공 관찰 방법 및 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
(1) 본 발명의 일 양태는, 시료를 유지하는 시료대와, 상기 시료에 집속 이온 빔을 조사하는 집속 이온 빔 경통과, 상기 시료에, 상기 집속 이온 빔이 조사되는 방향에 대해서 직교하는 방향으로 전자 빔을 조사하는 전자 빔 경통과, 상기 시료로부터 발생하는 이차 전자 또는 반사 전자를 검출하는 전자 검출기와, 상기 시료에 대한 빔의 조사 목표 위치를 나타내는 정보로서 기억부에 기억되어 있는 조사 목표 위치 정보에 의거하여, 집속 이온 빔 및 전자 빔의 조사 위치를 제어하는 조사 위치 제어부와, 상기 시료를 향해서 집속 이온 빔을 조사하여 상기 시료의 단면을 노출시키는 단면 노출 공정과, 상기 단면에 전자 빔을 조사하여 상기 단면의 단면상을 취득하는 단면상 취득 공정을, 상기 조사 위치 제어부가 제어하는 조사 위치마다 제어하는 공정 제어부와, 상기 조사 위치에 있어서 취득되는 상기 단면상의 화질을 보정하는 화질 보정부를 구비하는 단면 가공 관찰 장치이다.
(2) 본 발명의 일 양태의 단면 가공 관찰 장치에 있어서, 상기 화질 보정부는, 상기 단면상의 기준 화질을 나타내는 정보로서, 상기 조사 목표 위치에 관련지어 미리 기억되어 있는 기준 화질 정보에 의거하여, 상기 단면상의 화질을 보정한다.
(3) 본 발명의 일 양태의 단면 가공 관찰 장치에 있어서, 상기 화질 보정부는, 상기 기준 화질 정보가 나타내는 화질의 허용 범위를 초과하는 경우에, 상기 단면상의 화질을 보정한다.
(4) 본 발명의 일 양태의 단면 가공 관찰 장치에 있어서, 상기 화질 보정부는, 상기 전자 빔 경통이 조사하는 전자 빔의 강도의 시간 변화를 나타내는 강도 정보에 의거하여, 상기 단면상의 화질을 보정한다.
(5) 본 발명의 일 양태의 단면 가공 관찰 장치는, 상기 화질 보정부가 화질을 보정한 상기 단면상을 포함하는 단면상군(群)을, 상기 시료의 구조를 측정하는 측정 장치에 출력하는 단면상군 출력부를 더 구비한다.
(6) 본 발명의 일 양태는, 시료를 유지하는 시료대와, 상기 시료에 집속 이온 빔을 조사하는 집속 이온 빔 경통과, 상기 시료에, 집속 이온 빔이 조사되는 방향에 대해서 직교하는 방향으로 하여 전자 빔을 조사하는 전자 빔 경통과, 상기 시료로부터 발생하는 이차 전자 또는 반사 전자를 검출하는 전자 검출기를 구비하는 단면 가공 관찰 장치를 이용하고, 상기 시료에 대한 빔의 조사 목표 위치를 나타내는 정보로서 기억부에 기억되어 있는 조사 목표 위치 정보에 의거하여, 집속 이온 빔 및 전자 빔의 조사 위치를 제어하는 조사 위치 제어 공정과, 상기 조사 위치 제어 공정에 있어서 제어되는 조사 위치마다, 상기 시료를 향해서 집속 이온 빔을 조사하여 상기 시료의 단면을 노출시키는 단면 노출 공정과, 상기 조사 위치 제어 공정에 있어서 제어되는 조사 위치마다, 상기 단면에 전자 빔을 조사하여 상기 단면의 단면상을 취득하는 단면상 취득 공정과, 상기 단면상 취득 공정에 있어서 취득되는 상기 단면상의 화질을 보정하는 화질 보정 공정을 갖는 단면 가공 관찰 방법이다.
(7) 본 발명의 일 양태는, 시료를 유지하는 시료대와, 상기 시료에 집속 이온 빔을 조사하는 집속 이온 빔 경통과, 상기 시료에, 집속 이온 빔이 조사되는 방향에 대해서 직교하는 방향으로 하여 전자 빔을 조사하는 전자 빔 경통과, 상기 시료로부터 발생하는 이차 전자 또는 반사 전자를 검출하는 전자 검출기를 구비하는 단면 가공 관찰 장치의 컴퓨터에, 상기 시료에 대한 빔의 조사 목표 위치를 나타내는 정보로서 기억부에 기억되어 있는 조사 목표 위치 정보에 의거하여, 집속 이온 빔 및 전자 빔의 조사 위치를 제어하는 조사 위치 제어 공정과, 상기 조사 위치 제어 공정에 있어서 제어되는 조사 위치마다, 상기 시료를 향해서 집속 이온 빔을 조사하여 상기 시료의 단면을 노출시키는 단면 노출 공정과, 상기 조사 위치 제어 공정에 있어서 제어되는 조사 위치마다, 상기 단면에 전자 빔을 조사하여 상기 단면의 단면상을 취득하는 단면상 취득 공정과, 상기 단면상 취득 공정에 있어서 취득되는 상기 단면상의 화질을 보정하는 화질 보정 공정을 실행시키기 위한 프로그램이다.
본 발명의 단면 가공 관찰 장치, 단면 가공 관찰 방법 및 프로그램에 의하면, 시료의 형상의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 실시 형태의 단면 가공 관찰 장치의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 실시 형태의 조사 목표 위치의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 실시 형태의 단면 가공 관찰 장치의 동작의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 실시 형태의 단면상군 출력부가 공급하는 단면상군의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 측정 장치에 의한 형상 측정의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 삼차원 화상의 일례를 도시하는 도면이다.
[실시 형태]
이하, 본 발명의 일실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태의 단면 가공 관찰 장치(100)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 단면 가공 관찰 장치(100)는, 전자 빔 경통(1)과, 집속 이온 빔 경통(2)과, 시료실(3)을 구비하고 있다.
전자 빔 경통(1)은, 시료실(3) 내에 수용된 시료(7)에 전자 빔(8)을 조사한다.
집속 이온 빔 경통(2)은, 시료실(3) 내에 수용된 시료(7)에 집속 이온 빔(9)을 조사한다. 전자 빔 경통(1)과 집속 이온 빔 경통(2)은, 각각의 조사축이 시료(7) 상에서 서로 직교하도록 배치되어 있다. 즉, 전자 빔 경통(1)은, 시료(7)에, 집속 이온 빔(9)이 조사되는 방향에 대해서 직교하는 방향으로 전자 빔(8)을 조사한다.
또, 단면 가공 관찰 장치(100)는, 이차 전자 검출기(4)와 투과 전자 검출기(5)를 전자 검출기로서 구비하고 있다. 이들 이차 전자 검출기(4)나 투과 전자 검출기(5) 등의 전자 검출기는, 시료(7)로부터 발생하는 이차 전자 또는 반사 전자를 검출한다.
구체적으로는, 이차 전자 검출기(4)는, 전자 빔(8) 또는 집속 이온 빔(9)의 조사에 의해 시료(7)로부터 발생한 이차 전자를 검출한다. 투과 전자 검출기(5)는 전자 빔 경통(1)에 대향하는 위치에 구비되어 있다. 투과 전자 검출기(5)는, 전자 빔(8)을 시료(7)에 조사한 결과, 시료(7)를 투과한 투과 전자와 시료(7)에 입사되지 않은 전자 빔(8)을 검출한다.
또, 단면 가공 관찰 장치(100)는, 시료(7)를 유지하는 시료대(6)를 구비한다. 시료대(6)는, 시료대 제어부(16)의 제어에 의거하여, 시료대 구동부(15)에 의해 구동된다.
시료대 구동부(15)는, 시료대(6)를 x축 방향, y축 방향, z축 방향의 3축 방향, 및 각 축 둘레의 회전 방향으로 변위시킨다. 여기서, x축, y축, z축은 서로 직교한다. z축은, 연직 상방향을 양의 방향으로 하고, x축 및 y축이 이루는 평면과 직교한다. 단면 가공 관찰 장치(100)에 있어서, 전자 빔 경통(1)의 조사축 방향과 z축 방향이 평행이 되도록 배치되어 있다. 이 일례에서는, 전자 빔 경통(1)의 조사축 방향이 z축의 음의 방향(즉, 연직 하방향)으로 배치되어 있다.
또, 단면 가공 관찰 장치(100)는, 전자 빔 제어부(12)와, 집속 이온 빔 제어부(13)와, 상 형성부(14)와, 표시부(17)를 구비한다.
전자 빔 제어부(12)는, 제어부(11)의 제어에 의거하여 전자 빔 경통(1)에 조사 신호를 출력하고, 전자 빔 경통(1)으로부터 전자 빔(8)을 조사시킨다.
집속 이온 빔 제어부(13)는, 제어부(11)의 제어에 의거하여 집속 이온 빔 경통(2)에 조사 신호를 출력하고, 집속 이온 빔 경통(2)으로부터 집속 이온 빔(9)을 조사시킨다.
상 형성부(14)는, 전자 빔 제어부(12)의 전자 빔(8)을 주사시키는 신호와, 투과 전자 검출기(5)에서 검출한 투과 전자의 신호에 의거하여 투과 전자상을 형성한다. 이 상 형성부(14)는, 전자 빔 제어부(12)의 전자 빔(8)을 주사시키는 신호와, 이차 전자 검출기(4)에서 검출한 이차 전자의 신호에 의거하여 SEM상의 데이터를 형성한다. 또, 상 형성부(14)는, 집속 이온 빔 제어부(13)의 집속 이온 빔(9)을 주사시키는 신호와, 이차 전자 검출기(4)에서 검출한 이차 전자의 신호로부터 SIM상의 데이터를 형성한다.
표시부(17)는, 액정 디스플레이 등의 표시 디바이스를 구비하고 있고, 상기 서술한 투과 전자상, SEM상, SIM상 등을 표시한다.
단면 가공 관찰 장치(100)는, 또한, 입력부(10)와, 제어부(11)를 구비한다. 단면 가공 관찰 장치(100)의 오퍼레이터는, 장치 제어에 관한 조건을 입력부(10)에 입력한다. 입력부(10)는, 입력된 정보를 제어부(11)에 출력한다.
제어부(11)(공정 제어부)는, 전자 빔 제어부(12), 집속 이온 빔 제어부(13), 상 형성부(14), 시료대 제어부(16) 또는 표시부(17)에 제어 신호를 출력하고, 하전 입자 빔 장치의 동작을 제어한다.
단면 가공 관찰 장치(100)는, 또한, 화질 보정부(18)와, 단면상군 출력부(19)와, 기억부(20)를 구비한다.
기억부(20)는, 하드 디스크 드라이브나 플래쉬 메모리 등을 구비하고 있으며, 각종 정보를 기억한다. 이 기억부(20)에는, 조사 목표 위치 정보가 기억되어 있다. 이 조사 목표 위치 정보란, 시료(7)에 대한 빔의 조사 목표 위치(TGT)를 나타내는 정보이다. 도 2를 참조하여 조사 목표 위치(TGT)의 일례에 대해 설명한다.
도 2는, 본 실시 형태의 조사 목표 위치(TGT)의 일례를 도시하는 도면이다. 이 일례에서는, 조사 목표 위치(TGT1~TGT4)가, 시료(7)의 단면을 노출시키는 가공을 행하는 위치로서 미리 정해져 있다. 시료(7)는 측정 대상의 구조물을 갖는다. 단면 가공 관찰 장치(100)에 의해 구조물의 측정 대상을 단면에 노출시켜, 단면상을 취득할 수 있도록 하기 때문에, 미리 시료(7)를 전처리하여 시료대(6)에 배치한다. 전처리에서는, 시료(7)의 전자 빔 및 집속 이온 빔의 피조사면 부근에 측정 대상의 구조물이 배치되도록, 시료(7)의 잉여 부분을 미리 제거한다. 이것에 의해 집속 이온 빔에 의한 단면 가공에 있어서 가공량을 경감할 수 있기 때문에, 효율적으로 Cut＆See를 실시할 수 있다. 또, 구조물의 측정을 행하는 측정 방향이 전자 빔의 조사 방향에 대해서 수직이 되도록 시료(7)를 배치한다. 예를 들어, 구조물이 원 기둥이며, 측정 대상이 원 기둥의 직경인 경우는, 원 기둥의 직경의 방향이 전자 빔의 조사 방향에 대해서 수직이 되도록 시료(7)를 배치한다. 이것에 의해, 집속 이온 빔으로 측정 대상을 포함하는 단면을 형성할 수 있기 때문에, 얻어진 단면상으로부터 정확한 측정을 행할 수 있다.
상기 서술한 시료대 제어부(16)(조사 위치 제어부)는, 시료(7)에 대한 빔의 조사 목표 위치(TGT)를 나타내는 정보로서 기억부(20)에 기억되어 있는 조사 목표 위치 정보에 의거하여, 집속 이온 빔(9) 및 전자 빔(8)의 조사 위치(P)를 제어한다.
도 1로 돌아와, 화질 보정부(18)는, 조사 위치(P)마다 취득되는 단면상의 화질을 보정한다.
단면상군 출력부(19)는, 화질 보정부(18)가 화질을 보정한 단면상을 포함하는 단면상군을, 시료(7)의 구조를 측정하는 측정 장치(도시 생략)에 출력한다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 단면 가공 관찰 장치(100)의 동작의 일례에 대해 설명한다.
[단면 가공 관찰 장치(100)의 동작]
도 3은, 본 실시 형태의 단면 가공 관찰 장치(100)의 동작의 일례를 도시하는 도면이다.
이하, 단면 가공 관찰 장치(100)의 동작의 일례에 대해 설명한다. 여기서 단계 S10부터 단계 S50까지가 템플릿 화상 취득 공정이며, 단계 S110부터 단계 S170까지가 연속 단면 가공 관찰(시퀀셜 Cut＆See) 공정이다.
[템플릿 화상 취득 공정]
(단계 S10) 제어부(11)는, 기억부(20)로부터 조사 목표 위치 정보를 취득한다. 제어부(11)는, 이 조사 목표 위치 정보로부터, 최초의 조사 목표 위치(TGT)인 조사 목표 위치(TGT1)(도 2 참조)의 좌표를 취득한다.
또한, 기억부(20)에는, 조사 목표 위치 정보에 관련지어, 집속 이온 빔(9)에 의한 가공시, 전자 빔(8) 및 검출기에 의한 상 취득시의 각종 파라미터가 기억되어 있다. 예를 들어, 기억부(20)에는, 가공시의 파라미터로서 마킹 패턴 정보나 가공 파라미터가, 상 취득시의 파라미터로서 빔 조건, 패턴 정보, 상 휘도 등이, 조사 목표 위치(TGT)에 관련지어 기억되어 있다.
(단계 S20) 제어부(11)는, 전자 빔(8) 및 집속 이온 빔(9)의 조사 위치(P)가 조사 목표 위치(TGT1)에 일치하도록 시료대 제어부(16)에 대해서 시료대(6)의 변위 지시를 출력한다. 시료대 제어부(16)는, 제어부(11)로부터 시료대(6)의 변위 지시를 취득하면, 시료대 구동부(15)에 의해서 시료대(6)를 구동시킨다.
(단계 S30；단면 노출 공정) 제어부(11)는, 도 2에 도시하는 조사 목표 위치(TGT1)에 있어서, 시료(7)의 단면 노출 가공을 행한다. 구체적으로는, 제어부(11)는, 단계 S20에서의 시료대(6)의 변위에 의해서, 전자 빔(8) 및 집속 이온 빔(9)의 조사 위치(P)가 조사 목표 위치(TGT1)에 일치하면, 집속 이온 빔 제어부(13)에 대해서 가공 지시를 출력한다. 이 가공 지시에는, 기억부(20)에 기억되어 있는 조사 목표 위치(TGT)마다의 가공 파라미터가 포함되어 있다. 집속 이온 빔 제어부(13)는, 제어부(11)로부터 가공 지시를 취득하면, 집속 이온 빔 경통(2)으로부터 집속 이온 빔(9-1)(도 2 참조)을 시료(7)에 대해서 조사한다.
(단계 S40；단면상 취득 공정) 제어부(11)는, 조사 목표 위치(TGT1)의 단면상의 취득을 행한다. 구체적으로는, 제어부(11)는, 조사 목표 위치(TGT1)에 있어서의 시료(7)의 단면 노출 가공이 종료하면, 전자 빔 제어부(12)에 대해서 전자 빔(8)의 조사 지시를, 상 형성부(14)에 대해서 상 형성 지시를 각각 행한다. 이 조사 지시 및 상 형성 지시에는, 기억부(20)에 기억되어 있는 조사 목표 위치(TGT)마다의 가공 파라미터가 포함되어 있다. 제어부(11)는, 형성된 단면상을 기억부(20)에 기억시킨다. 상기 서술한 바와 같이, 전자 빔 경통(1)과 집속 이온 빔 경통(2)은 직교 배치되어 있기 때문에, 제어부(11)는, 단면 노출 가공의 종료 후에 시료대(6)를 변위(예를 들어, 경사)시키지 않고 단면상을 취득시킬 수 있다.
(단계 S50) 제어부(11)는, 단계 S40에 있어서 취득된 시료(7)의 단면상을, 템플릿 화상으로서 기억부(20)에 기억시킨다. 이하의 설명에 있어서, 이 템플릿 화상을 기준 화질 정보(TMP)라고도 한다.
[단면 가공 관찰(Cut＆See) 공정]
(단계 S110~단계 S140)
다음으로, 제어부(11)는, 다음의 조사 목표 위치(TGT)(도 2에 도시하는 조사 목표 위치(TGT2)에 대해 단면 노출 가공과, 단면상의 취득을 행한다. 즉, 제어부(11)는, 시료(7)를 향해서 집속 이온 빔(9)을 조사하여 시료(7)의 단면을 노출시키는 단면 노출 공정과, 단면에 전자 빔(8)을 조사하여 단면의 단면상을 취득하는 단면상 취득 공정을, 시료대 제어부(16)(조사 위치 제어부)가 제어하는 조사 위치(P)마다 제어한다. 또한, 단계 S110부터 단계 S140까지의 구체적인 동작은, 상기 서술한 단계 S10부터 단계 S40까지 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
(단계 S150) 제어부(11)는, 기억부(20)에 기억되어 있는 조사 목표 위치 정보를 참조하여, 다음의 조사 목표 위치(TGT)의 유무를 판정한다. 제어부(11)는, 다음의 조사 목표 위치(TGT)가 있다고 판정한 경우(단계 S150；YES)에는, 처리를 단계 S110으로 되돌리고, 단면 노출 공정과 단면상 취득 공정을 반복 행한다. 도 2에 도시한 일례에서는, 조사 목표 위치(TGT3) 및 조사 목표 위치(TGT4)에 대해서, 단면 노출 공정과 단면상 취득 공정을 반복 행한다. 제어부(11)는, 다음의 조사 목표 위치(TGT)가 없다고 판정한 경우(단계 S150；NO)에는, 처리를 단계 S160으로 진행한다.
(단계 S160) 제어부(11)는, 화질 보정부(18)에 대해서, 단계 S150까지 취득된 각 조사 위치(P)에 있어서의 단면상의 화질의 보정 지시를 출력한다. 화질 보정부(18)는, 기억부(20)에 기억되어 있는 조사 위치(P)마다의 단면상의 화질을 보정한다. 이하, 화질 보정부(18)에 의한 화질 보정의 구체예에 대해 설명한다.
또한, 이하에서는 화질 보정부(18)는 상의 밝기를 보정하는 것으로서 설명하는데, 이것에 한정되지 않는다. 화질 보정부(18)가 보정하는 화질에는, 상의 밝기 외에, 콘트라스트, 휘도 등의 각종의 화소값이 포함된다.
［화질 보정(그 1) 템플릿 화상에 의거하는 보정］
화질 보정부(18)는, 단계 S50에 있어서 기억부(20)에 기억된 템플릿 화상에 의거하여, 조사 위치(P)마다의 단면상의 화질을 보정한다. 도 2에 도시한 일례에 있어서, 템플릿 화상이란 조사 목표 위치(TGT1)에 있어서의 단면상이다. 화질 보정부(18)는, 이 템플릿 화상을 화질의 기준으로 하여, 조사 위치(P)마다의 단면상의 화질을 보정한다.
여기서, 템플릿 화상이란, 상기 서술한 기준 화질 정보(TMP)의 일례이다. 즉, 화질 보정부(18)는, 단면상의 기준 화질을 나타내는 정보로서, 조사 목표 위치(TGT)에 관련지어 미리 기억되어 있는 기준 화질 정보(TMP)에 의거하여, 단면상의 화질을 보정한다.
［화질 보정(그 2) 역치에 의거하는 보정］
화질 보정부(18)는, 기준 화질 정보(TMP)가 나타내는 화질의 허용 범위를 초과하는 경우에, 단면상의 화질을 보정한다. 구체적으로는, 기억부(20)에는, 화질의 허용 범위를 나타내는 정보(예를 들어, 상의 밝기의 역치)가 기준 화질 정보(TMP)로서 미리 기억되어 있다. 화질 보정부(18)는, 단계 S140에 있어서 취득된 어느 조사 위치(P)에서의 단면상에 대해서, 단면상의 밝기가 하한 역치를 밑도는 경우에는, 이 단면상을 밝게 하도록 보정한다. 또, 화질 보정부(18)는, 단면상의 밝기가 상한 역치를 초과하는 경우에는, 이 단면상을 어둡게 하도록 보정한다.
[화질 보정(그 3) 전자 빔(8)의 강도의 추정값에 의거하는 보정]
전자 빔(8)의 강도는, 단면상의 밝기에 영향을 준다. 예를 들어, 전자 빔(8)의 강도가 비교적 약한 경우, 단면상은 비교적 어두워진다. 여기서, 시퀀셜 Cut＆See 공정에 있어서, 조사 목표 위치(TGT)의 수가 많은 경우, 단면 노출 공정 및 단면상 취득 공정의 소요 시간이 비교적 길어진다. 이 경우, 전자 빔(8)의 강도가 시간과 함께 변화(예를 들어, 감쇠)하는 경우가 있다. 여기서, 전자 빔(8)의 강도와 경과 시간의 관계가 기존인 경우, 이 전자 빔(8)의 강도의 시간 변화의 정보를 기억부(20)에 미리 기억시켜 둔다.
화질 보정부(18)는, 시퀀셜 Cut＆See 공정의 개시부터의 경과 시간과, 기억부(20)에 기억되어 있는 전자 빔(8)의 강도의 시간 변화의 정보에 의거하여, 전자 빔(8)의 강도를 추정한다. 화질 보정부(18)는, 추정한 전자 빔(8)의 강도의 시간 변화에 의거하여, 단면상의 밝기를 보정한다. 즉, 화질 보정부(18)는, 전자 빔 경통(1)이 조사하는 전자 빔(8)의 강도의 시간 변화를 나타내는 강도 정보에 의거하여, 단면상의 화질을 보정한다.
예를 들어, 전자 빔(8)의 강도가 경과 시간과 함께 감쇠하는 경우에는, 화질 보정부(18)는, 비교적 후의 타이밍에 취득된 단면상에 대해서, 보다 밝아지도록 보정한다.
여기서, 화질의 보정은, 조사 위치(P)마다 행하는 것에 한정되지 않는다. 즉, 하나의 조사 위치(P)에서 취득한 복수의 단면상 중 일부에 대해서 화질의 보정을 실시해도 된다.
도 3을 참조하여, 단면 가공 관찰 장치(100)의 동작의 설명을 계속한다.
(단계 S170) 단면상군 출력부(19)는, 단계 S160에 있어서 보정된 단면상군을, 측정 장치(도시 생략)에 공급한다. 단면상군 출력부(19)가 측정 장치에 공급하는 단면상군의 일례에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는, 본 실시 형태의 단면상군 출력부(19)가 공급하는 단면상군의 일례를 도시하는 도면이다. 이 도 4에 도시한 단면상의 예에서는, 2개소의 미소 영역(E1, E2)과 단면 전체의 관찰상(E3)이 포함된다. 이 미소 영역(E1, E2)에는, 특정 관찰 대상물이 포함된다. 미소 영역(E1, E2)에 있어서는, 단면 전체의 관찰상(E3)의 취득 조건과는 상이한 취득 조건으로 관찰상을 취득하고 있다. 예를 들어, 미소 영역(E1)에 대해서는, 단면 전체의 관찰상을 저배율로 하면, 중배율로 SEM상을 취득하고 있다. 또, BSE상을 취득함으로써, 미소 영역(E1) 내의 조성 분포를 얻고 있다. 한편, 미소 영역(E2)에 대해서는, 단면 전체의 관찰상을 저배율로 하면, 고배율로 SEM상을 취득하고 있다.
도 5는, 측정 장치에 의한 형상 측정의 일례를 도시하는 도면이다. 측정 장치(도시 생략)에는, 단면상군 출력부(19)로부터 단면상이 공급된다. 측정 장치는, 단면상에 나타나는 시료(7)의 형상(예를 들어, 원 기둥)에 대해서, 그 직경(R)(동 도면의 예에서는 R1~R8)을 측정한다.
도 6은, 삼차원 화상의 일례이다. 측정 장치는, 단면상군 출력부(19)로부터 취득한 복수매의 단면상을 겹침으로써, 시료(7)의 내부를 투과시킨 삼차원 화상을 구축한다.
측정 장치는, 구축한 삼차원 화상에 나타나는 시료(7)의 형상(예를 들어, 원 기둥)에 대해서, 그 직경(R)(동 도면의 예에서는 R11~R14)을 측정한다. 이것에 의해 원 기둥의 깊이 방향을 따라서 직경이 변화하고 있는 경우에도, 정확하게 원 기둥의 형상을 측정할 수 있다.
[실시 형태의 정리]
이상 설명한 바와 같이, 단면 가공 관찰 장치(100)는, 전자 빔 경통(1)과 집속 이온 빔 경통(2)이 직교 배치되어 있고, 집속 이온 빔(9)이 조사되는 방향에 대해서 직교하는 방향으로 전자 빔(8)이 조사된다. 이로 인해, 본 실시 형태의 단면 가공 관찰 장치(100)에 의하면, 단면 노출 가공을 행한 후, 시료대(6)를 변위(예를 들어, 경사)시키지 않고 정확한 진(眞)단면의 SEM 화상을 얻을 수 있다.
또한, 단면 가공 관찰 장치(100)는, 조사 위치(P)마다 취득되는 단면상의 화질을 보정하는 화질 보정부(18)를 구비하고 있다. 이로 인해, 본 실시 형태의 단면 가공 관찰 장치(100)에 의하면, 상기 서술한 시퀀셜 Cut＆See 공정(예를 들어, 단계 S110~단계 S140)에 있어서, 오퍼레이터에 의한 화질 조정이 이루어지지 않고 취득된 단면상의 화질을 균일화할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태의 단면 가공 관찰 장치(100)에 의하면, 정확한 진단면의 SEM 화상을 얻을 수 있고, 또한, 복수의 SEM 화상의 화질이 균일화되어 있기 때문에, 이들 복수의 SEM 화상에 의거하는 형상 측정(예를 들어, 삼차원 형상 측정)에 대해서, 그 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태의 단면 가공 관찰 장치(100)는, 기준 화질 정보(TMP)에 의거하여, 단면상의 화질을 보정한다. 여기서, 단계 S10~단계 S40까지의 템플릿 화상 취득 공정에서는, 단면 가공 관찰 장치(100)의 오퍼레이터가 단면상의 화질을 수동으로 조정하면서, 측정에 적절한 화질을 얻을 수 있다. 측정에 적절한 화질의 템플릿 화상에 의거하여 단면상을 보정함으로써, 본 실시 형태의 단면 가공 관찰 장치(100)에 의하면, 단계 S110~단계 S140의 시퀀셜 Cut＆See 공정에 있어서 오퍼레이터에 의한 화질 조정이 이루어지지 않고 취득된 단면상을, 측정에 적절한 화질로 균일화할 수 있다.
본 실시 형태의 단면 가공 관찰 장치(100)는, 화질 보정부(18)가, 기준 화질 정보(TMP)가 나타내는 화질의 허용 범위를 초과하는 경우에, 단면상의 화질을 보정한다. 따라서, 본 실시 형태의 단면 가공 관찰 장치(100)에 의하면, 복수의 단면상의 화질의 불균일을 소정 범위 내(상하한 역치의 범위 내)로 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 단면 가공 관찰 장치(100)는, 화질 보정부(18)가, 전자 빔(8)의 강도의 시간 변화를 나타내는 강도 정보에 의거하여, 단면상의 화질을 보정한다. 따라서, 본 실시 형태의 단면 가공 관찰 장치(100)에 의하면, 복수의 단면상의 화질을 보다 정밀도 좋게 균일화할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 상술해 왔는데, 구체적인 구성은 이 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적당히 변경을 추가할 수 있다. 또, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상기 서술한 각 실시 형태를 적당히 조합할 수 있다.
또한, 상기 서술한 각 장치는 내부에 컴퓨터를 갖고 있다. 그리고, 상기 서술한 각 장치의 각 처리의 과정은, 프로그램의 형식으로 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기억되어 있고, 이 프로그램을 컴퓨터가 판독하여 실행함으로써, 상기 처리가 행해진다. 여기서 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체란, 자기 디스크, 광자기 디스크, CD－ROM, DVD－ROM, 반도체 메모리 등을 말한다. 또, 이 컴퓨터 프로그램을 통신 회선에 의해서 컴퓨터에 전송하고, 이 전송을 받은 컴퓨터가 당해 프로그램을 실행하도록 해도 된다.
또, 상기 프로그램은, 상기 서술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 된다. 또한, 상기 서술한 기능을 컴퓨터 시스템에 이미 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현될 수 있는 것, 이른바 차분 파일(차분 프로그램)이어도 된다.
100…단면 가공 관찰 장치, 1…전자 빔 경통, 2…집속 이온 빔 경통, 3…시료실, 4…이차 전자 검출기(전자 검출기), 5…투과 전자 검출기(전자 검출기), 6…시료대, 7…시료, 8…전자 빔, 9…집속 이온 빔, 10…입력부, 11…제어부, 12…전자 빔 제어부, 13…집속 이온 빔 제어부, 14…상 형성부, 15…시료대 구동부, 16…시료대 제어부(조사 위치 제어부), 17…표시부, 18…화질 보정부, 19…단면상군 출력부, 20…기억부, TMP…기준 화질 정보, TGT…조사 목표 위치, P…조사 위치

Claims (9)

  1. 시료를 유지하는 시료대와,
    상기 시료에 집속 이온 빔을 조사하는 집속 이온 빔 경통과,
    상기 시료에, 상기 집속 이온 빔이 조사되는 방향에 대해서 직교하는 방향으로 전자 빔을 조사하는 전자 빔 경통과,
    상기 시료로부터 발생하는 이차 전자 또는 반사 전자를 검출하는 전자 검출기와,
    상기 시료에 대한 빔의 조사 목표 위치를 나타내는 정보로서 기억부에 기억되어 있는 조사 목표 위치 정보에 의거하여, 집속 이온 빔 및 전자 빔의 조사 위치를 제어하는 조사 위치 제어부와,
    상기 시료를 향해서 집속 이온 빔을 조사하여 상기 시료의 단면을 노출시키는 단면 노출 공정과, 상기 단면에 전자 빔을 조사하여 상기 단면의 단면상을 취득하는 단면상 취득 공정을, 상기 조사 위치 제어부가 제어하는 조사 위치마다 제어하는 공정 제어부와,
    상기 조사 위치에 있어서 취득되는 상기 단면상의 화질을 보정하는 화질 보정부를 구비하고,
    상기 화질 보정부는, 상기 단면상의 화질 보정 시에, 상기 전자 빔 경통이 조사하는 전자 빔의 강도의 시간 변화의 정보 및 연속 단면 가공 관찰 공정의 개시부터의 경과 시간을 이용하여 전자 빔의 강도를 추정하고, 추정한 전자 빔의 강도의 시간 변화에 의거하여 화질을 보정하는, 단면 가공 관찰 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화질 보정부는,
    상기 단면상의 기준 화질을 나타내는 정보로서, 상기 조사 목표 위치에 관련지어 미리 기억되어 있는 기준 화질 정보에 의거하여, 상기 단면상의 화질을 보정하는, 단면 가공 관찰 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 화질 보정부는,
    상기 기준 화질 정보가 나타내는 화질의 허용 범위를 초과하는 경우에, 상기 단면상의 화질을 보정하는, 단면 가공 관찰 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화질 보정부가 화질을 보정한 상기 단면상을 포함하는 단면상군(群)을, 상기 시료의 구조를 측정하는 측정 장치에 출력하는 단면상군 출력부를 더 구비하는, 단면 가공 관찰 장치.
  6. 시료를 유지하는 시료대와, 상기 시료에 집속 이온 빔을 조사하는 집속 이온 빔 경통과, 상기 시료에, 집속 이온 빔이 조사되는 방향에 대해서 직교하는 방향으로 하여 전자 빔을 조사하는 전자 빔 경통과, 상기 시료로부터 발생하는 이차 전자 또는 반사 전자를 검출하는 전자 검출기를 구비하는 단면 가공 관찰 장치를 이용하고,
    상기 시료에 대한 빔의 조사 목표 위치를 나타내는 정보로서 기억부에 기억되어 있는 조사 목표 위치 정보에 의거하여, 집속 이온 빔 및 전자 빔의 조사 위치를 제어하는 조사 위치 제어 공정과,
    상기 조사 위치 제어 공정에 있어서 제어되는 조사 위치마다, 상기 시료를 향해서 집속 이온 빔을 조사하여 상기 시료의 단면을 노출시키는 단면 노출 공정과,
    상기 조사 위치 제어 공정에 있어서 제어되는 조사 위치마다, 상기 단면에 전자 빔을 조사하여 상기 단면의 단면상을 취득하는 단면상 취득 공정과,
    상기 단면상 취득 공정에 있어서 취득되는 상기 단면상의 화질을 보정하는 화질 보정 공정을 갖고,
    상기 상기 화질 보정 공정에서는, 상기 단면상의 화질 보정 시에, 상기 전자 빔 경통이 조사하는 전자 빔의 강도의 시간 변화의 정보 및 연속 단면 가공 관찰 공정의 개시부터의 경과 시간을 이용하여 전자 빔의 강도를 추정하고, 추정한 전자 빔의 강도의 시간 변화에 의거하여 화질을 보정하는, 단면 가공 관찰 방법.
  7. 시료를 유지하는 시료대와, 상기 시료에 집속 이온 빔을 조사하는 집속 이온 빔 경통과, 상기 시료에, 집속 이온 빔이 조사되는 방향에 대해서 직교하는 방향으로 하여 전자 빔을 조사하는 전자 빔 경통과, 상기 시료로부터 발생하는 이차 전자 또는 반사 전자를 검출하는 전자 검출기를 구비하는 단면 가공 관찰 장치의 컴퓨터에,
    상기 시료에 대한 빔의 조사 목표 위치를 나타내는 정보로서 기억부에 기억되어 있는 조사 목표 위치 정보에 의거하여, 집속 이온 빔 및 전자 빔의 조사 위치를 제어하는 조사 위치 제어 공정과,
    상기 조사 위치 제어 공정에 있어서 제어되는 조사 위치마다, 상기 시료를 향해서 집속 이온 빔을 조사하여 상기 시료의 단면을 노출시키는 단면 노출 공정과,
    상기 조사 위치 제어 공정에 있어서 제어되는 조사 위치마다, 상기 단면에 전자 빔을 조사하여 상기 단면의 단면상을 취득하는 단면상 취득 공정과,
    상기 단면상 취득 공정에 있어서 취득되는 상기 단면상의 화질을 보정하는 화질 보정 공정으로서, 상기 전자 빔 경통이 조사하는 전자 빔의 강도의 시간 변화의 정보 및 연속 단면 가공 관찰 공정의 개시부터의 경과 시간을 이용하여 전자 빔의 강도를 추정하고, 추정한 전자 빔의 강도의 시간 변화에 의거하여 상기 단면상의 화질을 보정하는 화질 보정 공정을 실행시키기 위한, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기억되어 있는 프로그램.
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