KR20220123040A - 반도체 해석 시스템 - Google Patents

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KR20220123040A
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film sample
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tem
transmission electron
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KR1020227025913A
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츠네노리 노마구치
유다이 구보
히로유키 지바
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주식회사 히타치하이테크
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Abstract

반도체 해석 시스템은, 반도체 웨이퍼를 가공해서 관찰용의 박막 시료를 제작하는 가공 장치와, 박막 시료의 투과형 전자 현미경상을 취득하는 투과형 전자 현미경 장치와, 가공 장치 및 투과형 전자 현미경 장치를 제어하는 상위 제어 장치를 구비하고 있다. 상위 제어 장치는, 투과형 전자 현미경상에 의거하는 박막 시료에 대한 평가를 행하고, 박막 시료의 평가 결과에 의거하여 투과형 전자 현미경상의 취득 조건을 갱신하고, 갱신한 취득 조건을 상기 투과형 전자 현미경 장치에 출력한다.

Description

반도체 해석 시스템
본 발명은, 반도체 해석 시스템에 관한 것이다.
집속 이온빔(FIB)과 주사형 전자 현미경(SEM)을 구비한 FIB-SEM 장치를 사용해서, 투과형 전자 현미경(TEM)의 관찰용 시료를 제작하는 방법이 넓리 알려져 있다. 구체적으로 기술하면, FIB-SEM 장치에서는, 반도체 웨이퍼 상의 원하는 영역으로부터 TEM 해석용의 박막 시료를 관찰용 시료로서 잘라내고, TEM에 의한 관찰용 시료의 구조 해석이나 불량 해석이 행해진다. 또한, 관찰용 시료의 해석 결과를 가공 조건에 피드백시킴에 의해, 관찰용 시료 제작의 정밀도 향상이 도모된다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 투과 전자 현미경용 시료의 제작에 있어서, 하전 입자빔에 의해 가공하여 제작한 박편 시료를 시료 홀더에 고정할 때에, 데포지션을 사용하지 않도록 함에 의해 생산성을 향상시키는 방법이 개시되어 있다.
일본국 특개2009-115582호 공보
전자 현미경을 사용한 반도체 디바이스 관찰의 니즈는 급속히 증가하고 있다. 이에 수반해서, FIB-SEM 장치에 의한 반도체 웨이퍼에 대한 박막 시료 제작의 자동화 및 전자 현미경에 의한 박막 시료 관찰의 자동화가 요구되고 있다. 그러나, 근래의 반도체 디바이스는, 미세화 및 구조의 복잡화가 진행되고 있고, 자동화에 요구되는 레벨은 매년 높아지고 있다.
그래서, 본 발명은, 자동에 의한 TEM 관찰의 속도 및 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본원에 있어서 개시되는 발명 중, 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면, 이하와 같다.
본 발명의 대표적인 실시형태에 따른 반도체 해석 시스템은, 반도체 웨이퍼를 가공해서 관찰용의 박막 시료를 제작하는 가공 장치와, 박막 시료의 투과형 전자 현미경상을 취득하는 투과형 전자 현미경 장치와, 가공 장치 및 투과형 전자 현미경 장치를 제어하는 상위 제어 장치를 구비하고 있다. 상위 제어 장치는, 투과형 전자 현미경상에 의거하는 박막 시료에 대한 평가를 행하고, 박막 시료의 평가 결과에 의거하여 투과형 전자 현미경상의 취득 조건을 갱신하고, 갱신한 취득 조건을 상기 투과형 전자 현미경 장치에 출력한다.
본원에 있어서 개시되는 발명 중, 대표적인 것에 의해 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 이하와 같다.
즉, 본 발명의 대표적인 실시형태에 따르면, 자동에 의한 TEM 관찰의 속도 및 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 반도체 해석 시스템의 일례를 나타내는 개략 구성도.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 따른 FIB-SEM 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 따른 TEM 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도.
도 4는 TEM 모드에서 사용했을 경우에 있어서의 전자빔 칼럼 및 그 주변의 일례를 나타내는 개략 구성도.
도 5는 STEM 모드에서 사용했을 경우에 있어서의 전자빔 칼럼 및 그 주변의 일례를 나타내는 개략 구성도.
도 6은 반도체 웨이퍼 상에 제작된 박막 시료의 개념도.
도 7은 TEM 관찰용 캐리어에 탑재된 박막 시료의 개략도.
도 8은 TEM 장치 내에서의 TEM 관찰용 캐리어의 유지 방법을 설명하는 도면.
도 9는 본 발명의 실시형태 1에 따른 반도체 해석 방법의 일례를 나타내는 플로우도.
도 10은 본 발명의 실시형태 2에 따른 반도체 해석 방법의 일례를 나타내는 플로우도.
도 11은 본 발명의 실시형태 3에 따른 반도체 해석 시스템의 일례를 나타내는 개략 구성도.
도 12는 도 11의 ALTS 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도.
도 13은 본 발명의 실시형태 3에 따른 반도체 해석 방법의 일례를 나타내는 플로우도.
도 14는 본 발명의 실시형태 3에 따른 반도체 해석 방법의 일례를 나타내는 플로우도.
도 15는 본 발명의 실시형태 4에 따른 반도체 해석 방법의 일례를 나타내는 플로우도.
도 16은 본 발명의 실시형태 4에 따른 반도체 해석 방법의 일례를 나타내는 플로우도.
이하, 본 발명의 실시형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 이하에서 설명하는 각 실시형태는, 본 발명을 실현하기 위한 일례이고, 본 발명의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 또한, 실시예에 있어서, 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고, 그 반복 설명은, 특별히 필요한 경우를 제외하고 생략한다.
(실시형태 1)
＜반도체 해석 시스템의 구성＞
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 반도체 해석 시스템의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 반도체 해석 시스템(100)은, FIB-SEM 장치(가공 장치)(101), TEM 장치(102), 및 상위 제어 장치(103)를 포함한다. 또한, 도 1에서는, FIB-SEM 장치(101) 및 TEM 장치(102)가, 각각 1대만의 구성으로 되어 있지만, 이들이 각각 복수 설치되어도 된다. 여기에서, SEM이란 주사형 전자 현미경이다. 또한, TEM이란 투과형 전자 현미경이고, 후술하는 STEM이란 주사형 투과 전자 현미경이다.
FIB-SEM 장치(101)는, 반도체 웨이퍼(ＷAF)로부터 관찰용의 박막 시료(SAM)를 제작하는(잘라내는) FIB 장치와, 반도체 웨이퍼(ＷAF) 또는 제작된 박막 시료(SAM)를 관찰하는 SEM 장치를 갖는 장치이다. 또한, 본 실시형태에서는, SEM 장치가 포함되지 않아도 상관없다.
TEM 장치(102)는, 박막 시료(SAM)의 구조 해석이나 불량 해석을 행하는 장치이다. TEM 장치(102)는, 회절 콘트라스트나 위상 콘트라스트에 의해 박막 시료(SAM)의 TEM 화상(투과형 전자 현미경상)을 취득한다. 또한, TEM 장치(102)는, STEM 장치의 구조 및 기능을 가져도 된다. 이 경우, TEM 장치(102)는, 박막 시료(SAM)의 STEM 화상(주사형 투과 전자 현미경상)으로서 HAADF상을 취득해도 된다. FIB-SEM 장치(101) 및 TEM 장치(102)는, 상위 제어 장치(103)를 통해 서로 통신 가능하다.
상위 제어 장치(103)는, FIB-SEM 장치(101) 및 TEM 장치(102)의 제어를 행하는 장치이다. 상위 제어 장치(103)는, FIB-SEM 장치(101) 및 TEM 장치(102)에 대한 동작 개시나 정지 등의 기본적인 제어, 반도체 웨이퍼(ＷAF)에 대한 FIB 가공 조건의 출력, FIB 가공에 의해 제작되는 박막 시료(SAM)의 TEM 관찰 조건(투과형 전자 현미경상의 취득 조건)의 출력 등을 행한다. 또한, 상위 제어 장치(103)는, TEM 장치(102)로부터 출력되는 TEM 화상(STEM 화상)에 의거하는 박막 시료(SAM)에 대한 평가, 평가 결과에 의거하는 TEM 관찰 조건의 갱신 등을 행한다. 반도체 해석 시스템(100)에 포함되는 각 장치의 구성에 대해서는, 후에 상세하게 설명한다.
반도체 해석 시스템(100)에 있어서의 주요 처리는 다음과 같다. FIB-SEM 장치(101)에서는, FIB 장치를 사용해서, 장치 내에 반송된 반도체 웨이퍼(ＷAF)로부터 박막 시료(SAM)의 제작이 행해진다. 제작된 박막 시료(SAM)는, TEM 관찰용 캐리어(CAR)에 재치된다. 박막 시료(SAM)가 재치된 TEM 관찰용 캐리어(CAR)는, FIB-SEM 장치(101)로부터 TEM 장치(102)에 반송되고, TEM 장치(102)에 있어서 박막 시료(SAM)의 구조 해석이나 불량 해석이 행해진다.
또한, 본 실시형태에서는, 상위 제어 장치(103)를 독립된 구성 요소로서 기재하고 있지만, 상위 제어 장치(103)가 갖는 기능의 일부 또는 모두를 FIB-SEM 장치(101)가 담당해도 되고, TEM 장치(102)가 담당해도 된다.
또한, 반도체 웨이퍼(ＷAF)는, 복수의 웨이퍼를 수용 가능한 용기를 사용해서 반송되어도 되고, FIB-SEM 장치(101)에 삽입 가능한 카트리지에 얹어 반송되어도 된다. 또한, TEM 관찰용 캐리어(CAR)는, 복수의 캐리어를 수용 가능한 용기를 사용해서 반송되어도 되고, TEM 장치(102)에 삽입 가능한 카트리지에 얹어 반송되어도 된다. 또한, 반도체 웨이퍼(ＷAF)나 TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 취급은, 일부 또는 전부를 사람이 행해도 되고, 반송용 로봇이 행해도 된다.
＜FIB-SEM 장치의 구성＞
도 2는, 본 발명의 실시형태 1에 따른 FIB-SEM 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, FIB-SEM 장치(101)는, 이온빔 칼럼(301a), 이온빔 칼럼(301a)을 제어하는 이온빔 칼럼 제어기(331), 전자빔 칼럼(302a), 전자빔 칼럼(302a)을 제어하는 전자빔 칼럼 제어기(332), 반도체 웨이퍼(ＷAF)를 재치하는 것이 가능한 웨이퍼 스테이지(304), 웨이퍼 스테이지(304)를 제어하는 웨이퍼 스테이지 제어기(334)를 구비하고 있다.
또한, FIB-SEM 장치(101)는, TEM 관찰용 캐리어(CAR)를 재치하는 것이 가능한 서브 스테이지(306), 서브 스테이지(306)를 제어하는 서브 스테이지 제어기(336), 반도체 웨이퍼(ＷAF) 상에 제작된 박막 시료(SAM)를 픽업하는 프로브 유닛(312), 프로브 유닛(312)을 제어하는 프로브 유닛 제어기(342), 시료실(307)을 구비하고 있다.
또한, FIB-SEM 장치(101)는, 이온빔(301b) 또는 전자빔(302b)을 반도체 웨이퍼(ＷAF) 또는 TEM 관찰용 캐리어(CAR) 상의 박막 시료(SAM)에 조사했을 때 발생하는 하전 입자를 검출하기 위한 하전 입자 검출기(309, 310), 하전 입자 검출기(309)를 제어하는 검출기 제어기(339), 하전 입자 검출기(310)를 제어하는 검출기 제어기(340), X선 검출기(311), X선 검출기(311)를 제어하는 X선 검출기 제어기(341), FIB-SEM 장치(101) 전체의 동작을 제어하는 통합 컴퓨터(330)를 구비하고 있다. 통합 컴퓨터(330) 및 각 제어기는, 서로 통신 가능하다.
또한, FIB-SEM 장치(101)는, 이온빔이나 전자빔의 조사 조건이나 웨이퍼 스테이지(304)의 위치의 각종 지시 등을 오퍼레이터가 입력하는 컨트롤러(키보드, 마우스 등)(351), FIB-SEM 장치(101)를 컨트롤하기 위한 GUI 화면(353)이나 FIB-SEM 장치(101)의 상태, 화상을 포함하는 취득한 각종 정보 등을 표시하는 하나 또는 복수의 디스플레이(352) 등을 구비하고 있다. 또한, FIB-SEM 장치(101)의 상태나 취득한 정보 등은, GUI 화면(353)에 포함되어도 된다.
이온빔 칼럼(301a)은, 이온빔을 발생시키기 위한 이온원이나, 이온빔을 집속시키기 위한 렌즈, 이온빔을 주사 및 시프트시키기 위한 편향계, 이온빔을 블랭킹시키는 블랭킹 편향계 등, FIB에 필요한 구성 요소를 모두 포함한 계이다.
전자빔 칼럼(302a)은, 전자빔을 발생시키는 전자원이나, 전자빔을 집속시키기 위한 렌즈, 전자빔을 주사 및 시프트시키기 위한 편향계, 전자빔을 블랭킹시키는 블랭킹 편향계 등, SEM에 필요한 구성 요소를 모두 포함한 계이다.
이온빔 칼럼(301a) 및 전자빔 칼럼(302a)은, 시료실(307)에 탑재되어 있다. 이온빔 칼럼(301a)을 통과한 이온빔(301b), 및 전자빔 칼럼(302a)을 통과한 전자빔(302b)은, 주로 이온빔 칼럼(301a)의 광축(301c)과 전자빔 칼럼(302a)의 광축(302c)의 교점(크로스 포인트(371))에 포커스된다.
또한, 이온빔(301b)에는 갈륨 이온이 일반적으로 사용되지만, 가공하는 목적에 있어서 이온종은 상관없다. 또한, 이온빔(301b)은, 집속 이온빔에 한하지 않고, 브로드한 이온빔에 마스크를 구비한 것이어도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 이온빔 칼럼(301a)이 수직으로 배치되고, 전자빔 칼럼(302a)이 경사져 배치되어 있지만, 이러한 배치에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 이온빔 칼럼(301a)이 경사져 배치되고, 전자빔 칼럼(302a)이 수직으로 배치되어도 된다. 또한, 이온빔 칼럼(301a) 및 전자빔 칼럼(302a)이 경사져 배치되어도 된다.
또한, 본 실시형태에 따른 FIB-SEM 장치(101)는, 갈륨 집속 이온빔 칼럼, 아르곤 집속 이온빔 칼럼, 및 전자빔 칼럼을 구비한, 트리플 칼럼 구성이어도 된다.
또한, 전자빔 칼럼을 대신해서 광학 현미경이나 AFM과 같은 관찰 시스템을 FIB 장치와 조합한 것이, FIB-SEM 장치(101)를 대신해서 사용되어도 된다. 또한, 이온빔 칼럼만으로 가공 및 관찰을 행하도록 해도 된다. 이 경우, 빔을 생성하는 칼럼을 삭감할 수 있어, 장치 비용을 저감시키는 것이 가능해진다.
웨이퍼 스테이지(304) 및 서브 스테이지(306)는, 대응하는 웨이퍼 스테이지 제어기(334) 및 서브 스테이지 제어기(336)의 제어에 의해 평면 이동이나 회전 이동이 가능하다. 또한, 웨이퍼 스테이지(304) 및 서브 스테이지(306)는, 반도체 웨이퍼(ＷAF) 또는 박막 시료(SAM)에 있어서의 이온빔의 가공이나 관찰에 필요한 소정 개소를 이온빔 조사 위치나, 전자빔에 의한 관찰 위치로 이동시킨다.
프로브 유닛(312)은, 반도체 웨이퍼(ＷAF) 상에 제작된 박막 시료(SAM)의 픽업을 행한다. 또한, 박막 시료(SAM)를 픽업할 때, 프로브 유닛(312)은, 프로브를 대신해서, 도시하지 않은 핀셋이 사용되어도 된다. 또한, 프로브 유닛(312)은, 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 표면에 접촉해서 반도체 웨이퍼에의 전위 공급을 행해도 된다.
검출기 제어기(339, 340)는, 대응하는 하전 입자 검출기(309, 310)로부터 출력되는 검출 신호를 연산 처리하여 화상화하는 기능 블록이고, 소정의 회로 또는 프로그램을 실행함으로써 프로세서에 실현되는 연산 처리부를 구비한다.
또한, 하전 입자 검출기(309, 310)는, 전자나 이온의 검출이 가능한 복합 하전 입자 검출기로 구성되어도 된다.
시료실(307)에는, 상술한 각 요소 외에, 도시하지 않은 가스 인젝션 유닛 등이 탑재된다. 또한, FIB-SEM 장치(101)는, 가스 인젝션 유닛 등을 제어하는 도시하지 않은 각 제어기를 갖는다. 가스 인젝션 유닛은, 하전 입자빔의 조사에 의해 반도체 웨이퍼(ＷAF) 또는 박막 시료(SAM)에 퇴적막을 형성하기 위한 데포지션 가스를 저장하고, 필요에 따라 도시하지 않은 노즐 선단으로부터 시료실(307) 내에 공급된다. 이에 의해, 반도체 웨이퍼(ＷAF), 박막 시료(SAM), TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 임의의 장소에, 보호막이나 마킹을 제작할 수 있다.
또한, 시료실(307)에는, 하전 입자빔의 조사에 의해 화학 부식이나 식각 가공하는 에칭 가스가 저장되어도 된다. 이 에칭 가스는, 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 가공에 이용되어도 된다.
또한, 시료실(307)에는, 콜드 트랩이나 광학 현미경 등이 탑재되어도 된다. 또한, 시료실(307)에는, 하전 입자 검출기(309)와는 별개로, 삼차 전자 검출기, STEM 검출기, 후방 산란 전자 검출기, 저에너지 손실 전자 검출기 등의 검출기가 되어도 된다. 또한, 시료실(307)에는, X선 검출기(311) 외에 질량 분석기 등이 탑재되어도 된다.
＜TEM 장치의 구성＞
도 3은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 TEM 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 도 3의 TEM 장치(102)는, TEM 모드에서 사용하는 것이 가능하고, 모드를 전환함에 의해 STEM 모드에서 사용하는 것도 가능하다.
도 3에 나타내는 바와 같이, TEM 장치(102)는, 전자빔 칼럼(501), 전자빔 칼럼(501)을 제어하는 전자빔 칼럼 제어기(521), TEM 관찰용 캐리어(CAR)가 재치되는 시료 홀더(503), 시료 홀더(503)를 구동하는 시료 홀더 스테이지(504), 시료 홀더 스테이지(504)를 제어하는 홀더 스테이지 제어기(524)를 구비하고 있다.
또한, TEM 장치(102)는, 박막 시료(SAM)로부터 방출되는 전자를 검출하는 이차 전자 검출기(505), 이차 전자 검출기(505)를 제어하는 검출기 제어기(525), 투과형 전자 현미경상을 투영하는 형광판(506), 형광판(506)을 촬상하는 카메라(507), 카메라(507)를 제어하는 카메라 제어기(527), 박막 시료(SAM)로부터 방출된 X선을 검출하는 X선 검출기(508), X선 검출기(508)를 제어하는 X선 검출기 제어기(528), TEM 장치(102) 전체의 동작을 제어하는 통합 컴퓨터(530)를 구비하고 있다. 통합 컴퓨터(530) 및 각 제어기는, 서로 통신 가능하다.
또한, TEM 장치(102)는, 조사 조건이나 홀더 스테이지(504)의 위치 등의 각종 지시를 입력하는 컨트롤러(키보드, 마우스 등)(531), TEM 장치(102)를 컨트롤하기 위한 GUI 화면(533)이나 TEM 장치(102)의 상태, 화상을 포함하는 취득한 각종 정보 등을 표시하는 하나 또는 복수의 디스플레이(532)를 구비하고 있다. 또한, TEM 장치(102)의 상태나 취득한 정보 등은, GUI 화면(533)에 포함되어도 된다.
도 4는, TEM 모드에서 사용한 경우에 있어서의 전자빔 칼럼 및 그 주변의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 전자빔 칼럼(501)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 전자빔을 발생하기 위한 전자원(601), 전자빔을 박막 시료(SAM)에 조사하기 위한 조사 렌즈 그룹(602), 대물 렌즈(603), 박막 시료(SAM)를 통과 후의 전자빔을 투영하는 투영 렌즈 그룹(604) 등을 구비하고 있다. 또한, 전자빔 칼럼(501)의 하방에는, 전자 에너지 손실 분광기(EELS)(609), EELS용 검출기(610) 등이 배치되어 있다.
이와 같이, 전자빔 칼럼(501) 및 그 주변에는 TEM 장치(102)를 사용한 해석에 필요한 요소가 모두 탑재되어 있다. TEM 모드의 경우에는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 전자빔이 박막 시료(SAM) 상의 관찰 영역 전체면에 퍼져 조사되고, 투영상이나 간섭상, 회절 패턴 등에 의해 시료 정보가 취득된다.
도 5는, STEM 모드에서 사용했을 경우에 있어서의 전자빔 칼럼 및 그 주변의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. STEM 모드의 전자빔 칼럼(501)은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 도 4의 주요 각 요소에, 전자빔을 주사 및 시프트하기 위한 편향계(605), 전자빔의 개방각을 제어하기 위한 조리개(611)가 추가된 구성으로 되어 있다. 또한, 도 4의 형광판(506)을 대신해서, 광각으로 산란된 투과 전자를 검출하기 위한 원환상(圓環狀) 검출기(606), 박막 시료(SAM)를 투과한 전자를 검출하는 투과 전자 검출기(607)가 설치되어 있다. STEM 모드의 경우, 도 7에 나타내는 바와 같이, 전자빔이 박막 시료(SAM) 상에 포커스되고, 관찰 영역을 주사함으로써 시료 정보가 취득된다.
또한, TEM 모드 및 STEM 모드에 있어서, 박막 시료(SAM)의 근방에는, 콜드 트랩이 배치되어도 되고, 시료 홀더(503)에는, 냉각 기구나 가열 기구, 가스 도입 기구 등이 설치되어도 된다.
＜상위 제어 장치의 구성＞
상위 제어 장치(103)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 메모리(103a), 박막 시료(SAM)가 제작된 박막 가공 영역의 위치를 검출하는 위치 검출부(103b), 박막 시료(SAM)의 두께를 검출하는 두께 검출부(103c), 박막 시료(SAM) 제작에 의한 대미지량을 검출하는 대미지량 검출부(103d), 가공 종료 판정부(103f), 관찰 결과 판정부(103f)를 구비하고 있다.
메모리(103a)는, 불휘발성 메모리나 하드디스크 등으로 구성되는 기억 장치이다. 메모리(103a)에는, 반도체 웨이퍼(ＷAF)나 후술하는 TEM 관찰용 캐리어(CAR)에 부여되는 각 ID에 대응하는 FIB 가공 조건이 보존되어 있다. FIB 가공 조건에는, 예를 들면, 이온빔의 가속 전압, 빔 전류, 반도체 웨이퍼(ＷAF) 상의 가공 영역, 가공 순서 등이 포함된다.
또한, 메모리(103a)에는, 각 ID에 대응하는 TEM 관찰 조건이 보존되어 있다. TEM 관찰 조건에는, 복수의 항목이 포함된다. TEM 모드의 경우, TEM 관찰 조건에는, 예를 들면, 관찰 모드(TEM 화상 관찰, 회절 패턴 관찰, 에너지 분산형 X선 분석(EDX 분석), 전자 에너지 손실 분광 분석(EELS 분석) 등), TEM 배율, 카메라 길이, 프로브 전류량(조사계의 조리개 직경의 크기) 등이 포함된다. 또한, STEM 모드의 경우, STEM 관찰 조건에는, 예를 들면, 관찰 배율, 프로브 직경(광학계의 축소율), 시료에의 조사각, 검출기의 선택(투과 전자 검출기, 원환상 검출기, 이차 전자 검출기 등), 검출기의 도입각 등이 포함된다.
위치 검출부(103b), 두께 검출부(103c), 대미지량 검출부(103d), 가공 종료 판정부(103f), 및 관찰 결과 판정부(103g)는, 하드웨어에 의해 구성되어도 되고, 소프트웨어의 실행에 의해 프로세서 상에 실현되는 것이어도 되고, 하드웨어 및 소프트웨어를 조합해서 구성된 것이어도 된다. 위치 검출부(103b), 두께 검출부(103c), 대미지량 검출부(103d), 가공 종료 판정부(103f), 및 관찰 결과 판정부(103g)에 대해서는, 후에 설명한다.
＜박막 시료 및 TEM 관찰용 캐리어의 구성＞
도 6은, 반도체 웨이퍼 상에 제작된 박막 시료의 개념도이다. FIB-SEM 장치(101) 내에 있어서, 반도체 웨이퍼(ＷAF) 상에는 하나 또는 복수의 박막 시료(SAM)가 제작된다. 본 실시형태에서는, 박막 시료(SAM)는, 반도체 웨이퍼(ＷAF)와 하나의 지지부(803)로 연결되어 있지만, 지지부(803)의 개수는 2개 이상이어도 상관없다.
어느 경우에 있어서도, 박막 시료(SAM)를 픽업할 때, 지지부(803)는 반도체 웨이퍼(ＷAF)로부터 절단된다. 지지부(803)의 절단은, FIB에 의해 행해져도 되고, 핀셋 등을 사용한 할단(割斷)에 의해 행해져도 된다. 또한, TEM 관찰 영역(804)은 주위보다 더 박편화되어 있지만, TEM 관찰이 가능한 두께이면, 반드시 주위보다 얇지 않아도 상관없다.
반도체 웨이퍼(ＷAF)의 사이즈는 일반적으로 100mm~300mm, 박막 시료(SAM)의 사이즈는 수㎛~수10㎛, 박막 시료(SAM)의 두께는 수㎛, TEM 관찰 영역(804)의 두께는 수㎚~수10㎚이다.
도 7은, TEM 관찰용 캐리어에 탑재된 박막 시료의 개략도이다. 도 7의 (a)는, 필러(911)를 갖는 TEM 관찰용 캐리어 CARa(CAR)에 박막 시료(SAM)가 지지되었을 때의 예를 나타내고 있다. 박막 시료(SAM)와 필러(911)의 고정은, 예를 들면 데포지션 가스 등을 사용해서 행해진다. 도 7의 (a)에서는, 하나의 필러(911)에 하나의 박막 시료(SAM)가 지지된 경우가 나타나 있지만, 하나의 필러(911)에, 복수의 박막 시료(SAM)가 지지되어도 된다.
도 7의 (b)는, 클립 형상을 갖는 TEM 관찰용 캐리어 CARb(CAR)에, 박막 시료(SAM)가 파지되었을 때의 예를 나타내고 있다. 도 7의 (b)에서는, 복수의 필러로 구성되는 클립(912)에 의해 박막 시료(SAM)의 양단이 파지되어 있지만, 박막 시료(SAM)는, 한쪽의 단부만으로 파지되어도 상관없다. 또한, 클립(912)은, 종 방향으로 쌓아 올려진 복수의 박막 시료(SAM)를 파지해도 상관없다.
도 7의 (c)는, 격자상으로 구성된 TEM 관찰용 캐리어(CARc)에 박막 시료(SAM)가 지지되었을 때의 예를 나타내고 있다. 구체적으로 기술하면, TEM 관찰용 캐리어(CARc)에, 예를 들면 라멜라 구조를 갖는 카본막이나 고분자막 등의 막이 쳐지고, 이 막 상에 하나 또는 복수의 박막 시료(SAM)가 지지된다. 이 막은, 균일한 막이 아니어도 되고, 다수의 구멍이 뚫린 막이어도 상관없다. 또한, 하나의 격자에 복수의 박막 시료가 지지되어도 된다.
도 8은, TEM 장치 내에서의 TEM 관찰용 캐리어의 유지 방법을 설명하는 도면이다. TEM 장치(102)에 있어서, TEM 관찰용 캐리어(CAR)는 카트리지(510)에 유지된다. 카트리지(510)에는 볼록부(510a)가 설치되어 있고, 볼록부(510a)를 시료 홀더(503)의 구멍부(503a)에 삽입함에 의해 카트리지(510)는, 시료 홀더(503)에 고정된다. 그리고, 카트리지(510)가 부착된 시료 홀더(503)를 전자빔 칼럼(501)에 설치한 상태에서 박막 시료(SAM)의 TEM 관찰이 행해진다.
＜반도체 해석 방법＞
다음으로 반도체 해석 시스템(100)을 사용한 반도체 해석 방법에 대해 설명한다. 도 9는, 본 발명의 실시형태 1에 따른 반도체 해석 방법의 일례를 나타내는 플로우도이다. 도 9에서는, 각 공정이 FIB-SEM 장치(101), 상위 제어 장치(103), TEM 장치(102)와 대응해서 나타나 있다.
상위 제어 장치(103)로부터 FIB-SEM 장치(101) 및 TEM 장치(102)에 지시를 보냄으로써, 반도체 해석 처리가 개시된다. 반도체 해석 처리가 개시되면, 우선, 반도체 웨이퍼(ＷAF) 및 TEM 관찰 캐리어(CAR)가 FIB-SEM 장치(101) 내에 반송된다(스텝 S1001).
그리고, FIB-SEM 장치(101)는, 반송된 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 ID 및 TEM 관찰 캐리어(CAR)의 ID를 판독한다(스텝 S1002). 이들 ID는, 예를 들면 바코드나 이차원 코드 등으로 구성된다. 이들 ID는, 반도체 웨이퍼(ＷAF)나 TEM 관찰 캐리어(CAR)의 일 부분에 레이저 가공 등으로 형성된다. 그리고, FIB-SEM 장치(101)는, 판독한 ID를 출력함으로써, 대응하는 FIB 가공 조건을 상위 제어 장치(103)에 문의한다(스텝 S1003).
상위 제어 장치(103)는, FIB-SEM 장치(101)로부터 출력되는 ID에 의거하여 메모리(103a)로부터 FIB 가공 조건을 판독하고(스텝 S1004), 판독한 FIB 가공 조건을 FIB-SEM 장치(101)에 출력한다(스텝 S1005).
FIB-SEM 장치(101)는, 상위 제어 장치로부터 출력되는 FIB 가공 조건에 의거하여, 박막 시료 제작 조건을 설정하고(스텝 S1006), 설정한 박막 시료 제작 조건에 따라 박막 시료(SAM)를 제작한다(스텝 S1007).
FIB-SEM 장치(101)는, 박막 시료(SAM)의 제작 후, 박막 시료(SAM)를 픽업하고, TEM 관찰용 캐리어(CAR)에 반송한다(스텝 S1008). 박막 시료(SAM)의 픽업에는, 예를 들면 프로브 유닛(312)이 사용되어도 되고, 핀셋이 사용되어도 된다.
그 후, FIB-SEM 장치(101)로부터, TEM 관찰용 캐리어(CAR)가 취출된다(스텝 S1009). TEM 관찰용 캐리어(CAR)는, FIB-SEM 장치(101) 내에서 전용의 케이스에 격납된 상태에서 취출되어도 되고, TEM 장치(102)에 부착 가능한 카트리지에 재치된 상태에서 취출되어도 된다.
FIB-SEM 장치(101)로부터 취출된 TEM 관찰용 캐리어(CAR)는, TEM 장치(102)에 반송된다(스텝 S1010). 또한, TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 반송, 일부 또는 전부를 사람이 행해도 되고, 로봇이 행해도 된다.
다음으로, TEM 장치(102)는, 반송된 TEM 관찰 캐리어(CAR)의 ID를 판독한다(스텝 S1011). 그리고, TEM 장치(102)는, 판독한 ID를 출력함으로써, 대응하는 TEM 관찰 조건을 상위 제어 장치(103)에 문의한다(스텝 S1012).
상위 제어 장치(103)는, TEM 장치(102)로부터 출력되는 ID에 의거하여 메모리(103a)로부터 TEM 관찰 조건을 판독하고(스텝 S1013), 판독한 TEM 관찰 조건을 TEM 장치(102)에 출력한다(스텝 S1014).
TEM 장치(102)는, 상위 제어 장치(103)로부터 출력되는 TEM 관찰 조건에 의거하여, 박막 시료(SAM)의 관찰 조건을 설정하고(스텝 S1015), TEM 관찰용 캐리어(CAR)를 소정의 관찰 위치까지 이동시킨다(스텝 S1016). 그리고, TEM 장치(102)는, 설정된 관찰 조건에서 박막 시료(SAM)의 관찰을 행한다(스텝 S1017). 또한, 스텝 S1015 및 스텝 S1016은, 처리를 행하는 순서가 바뀌어도 되고, 병행해서 실행되어도 된다. TEM 장치(102)는, 박막 시료(SAM)의 관찰 결과를 상위 제어 장치(103)에 출력한다(스텝 S1018). 관찰 결과에는, TEM 화상이나 각 검출기에 있어서의 검출 데이터 등이 포함된다.
≪박막 시료에 대한 평가≫
상위 제어 장치(103)의 관찰 결과 판정부(103g)는, TEM 장치(102)로부터 출력된 관찰 결과에 의거하여 박막 시료(SAM)에 대한 평가를 행한다(스텝 S1019). 이하, 박막 시료(SAM)에 대한 측정 방법에 대해 상세하게 설명한다. 박막 시료(SAM)에 대한 평가 항목에는, 예를 들면 박막 가공 영역의 위치 어긋남량, 막두께의 두께 어긋남량, FIB 가공에 의한 대미지량 등이 포함된다.
우선, 박막 가공 영역의 위치 어긋남량의 평가에 대해 설명한다. 박막 가공 영역의 위치의 측정을 행하기 위해, 관찰 영역의 CAD 데이터 또는 삼차원 재구성 데이터를 제작하고, CAD 데이터 또는 삼차원 재구성 데이터에 의거하여 관찰 영역의 복수 개소에 있어서의 박막 시료(SAM)의 형상을 참조상으로서 미리 제작해 둔다. 또한, 삼차원 재구성 데이터는, TEM 화상의 전자선 토모그래피법을 사용해서 제작된 것이어도 되고, FIB 가공과 SEM 관찰을 반복 행하면서 제작된 것이어도 된다.
상위 제어 장치(103)의 위치 검출부(103b)는, TEM 장치(102)로부터 출력되는 TEM 화상 또는 STEM 화상(관찰 결과)과 복수의 참조상의 각각의 매칭을 행하고, 가장 상관값이 높은 참조상을 특정함으로써 박막 가공 영역의 위치(박막 시료(SAM)가 제작된 위치)를 검출한다. 또한, 화상 매칭의 알고리즘은, 에지를 강조하는 방법이어도 되고, 특징점을 추출하는 방법이어도 되고, 형상 정보를 사용하는 방법이어도 된다. 그리고, 위치 검출부(103b)는, 박막 가공 영역의 검출 위치와 박막 가공 영역의 설정 위치를 비교하여, 박막 가공 영역의 위치 어긋남량을 평가 결과로서 산출한다.
다음으로, 박막 시료(SAM)의 막두께의 두께 어긋남량의 평가에 대해 설명한다. 박막 시료(SAM)의 막두께가 두꺼운 경우, 관찰 대상의 구조물보다 안쪽에 존재하는 구조물도 동시에 TEM 화상 또는 STEM 화상에 나타나기 때문에, 상위 제어 장치(103)의 두께 검출부(103c)는, TEM 장치(102)로부터 출력되는 TEM 화상 또는 STEM 화상 내의 구조물의 개수를 셈으로써 박막 시료(SAM)의 막두께를 산출할 수 있다. 또한, 구조물이 겹치는 경우도 상정되지만, 박막 시료(SAM)를 경사시킴으로써 이러한 겹침이 해소되고, 박막 시료(SAM)의 막두께를 검출하는 것이 가능해진다.
또한, HAADF-STEM 화상을 사용할 경우, HAADF-STEM 화상의 콘트라스트는, 박막 시료(SAM)의 막두께, 및 박막 시료(SAM)의 구성 원자에 의존하지만, 관찰 대상의 구성 원자는 박막 시료(SAM) 내에서 대체로 마찬가지이다. 이 때문에, 두께 검출부(103c)는, HAADF-STEM 화상의 신호 강도를 산출함으로써 박막 시료(SAM)의 막두께를 검출하는 것이 가능하다.
예를 들면, 막두께와 신호 강도의 관계를 미리 측정 또는 산출해 두고, 막두께와 신호 강도를 관계짓는 막두께-신호 강도 정보를, 테이블이나 함수 등으로 하여 메모리(103a)에 저장해 둔다. 그리고, 두께 검출부(103c)는, 막두께-신호 강도 정보에 의거하여, 산출한 신호 강도에 대응하는 박막 시료(SAM)의 막두께를 검출한다. 그리고, 두께 검출부(103c)는, 박막 시료(SAM)의 검출 막두께와 설정 막두께를 비교하여, 막두께의 두께 어긋남량을 평가 결과로서 산출한다.
다음으로, FIB 가공에 의한 대미지량의 평가에 대해 설명한다. FIB 가공이 행해지면, 박막 시료(SAM)의 단부에 대미지층이 형성되고, 결정 부분이 비정질(어모퍼스)화해 버린다. TEM 화상 또는 STEM 화상의 FFT(고속 푸리에 변환) 패턴을 관찰하면, 일반적으로, 결정 부분이 스폿으로 되고, 어모퍼스 부분이 원형상의 패턴으로 된다. 이 때문에, 원형상의 패턴의 강도가 약할 수록 대미지층이 적고, 원형상의 패턴의 강도가 강할 수록 대미지층이 많다고 평가할 수 있다.
그래서, 예를 들면, TEM 화상 또는 STEM 화상의 FFT 패턴에 있어서의 원형상의 패턴의 강도와, 대미지층의 두께의 관계를 미리 측정 또는 산출해 두고, 원형상의 패턴의 강도와 대미지층의 두께를 관계짓는 원형상 패턴 강도-대미지층 정보를, 테이블이나 함수 등으로 하여 메모리(103a)에 저장해 둔다. 또한, 메모리(103a)에는, 대미지층의 두께와 대미지량을 관계짓는 대미지층 두께-대미지량 정보가 저장된다.
대미지량 검출부(103d)는, 원형상 패턴 강도- 대미지층 정보에 의거하여, 산출한 원형상 패턴 강도로부터 대미지층의 두께를 산출한다. 그리고, 대미지량 검출부(103d)는, 대미지층 두께-대미지량 정보에 의거하여, 산출한 대미지층의 두께로부터 대미지량을 산출한다.
또한, 메모리(103a)에는, 원형상의 패턴의 강도와 대미지량을 관계짓는 패턴 강도-대미지량 정보가 저장되어도 된다. 이 경우, 대미지량 검출부(103d)는, 패턴 강도-대미지량 정보에 의거하여, 원형상의 패턴의 강도로부터 대미지량을 직접 산출할 수 있다.
《TEM 관찰 조건의 갱신》
다음으로, 스텝 S1020에 대해 설명한다. 스텝 S1020에서는, 스텝 S1019에 있어서의 평가 결과에 의거하여, 후속의 박막 시료(SAM)에 대한 TEM 관찰 조건의 갱신이 행해진다.
예를 들면, 박막 가공 영역이 어긋나 있다는 평가 결과가 얻어졌을 경우, 반도체 웨이퍼(ＷAF)에 있어서의 박막 시료(SAM)의 제작 위치 어긋남이 발생하고 있다고 생각할 수 있다. 또한, 동일한 가공 조건에서 제작된 다른 박막 시료(SAM)에도, 마찬가지인 위치 어긋남이 있다고 상정된다. 이 경우, 상위 제어 장치(103)는, TEM 관찰 위치의 특정에 사용하는 매칭 화상의 변경, 위치 어긋남량에 따른 관찰 위치의 오프셋을 행하는 것 등에 의해, TEM 관찰 조건의 갱신을 행한다.
또한, 상위 제어 장치(103)는, 박막 시료(SAM)의 두께 어긋남량, 및 대미지량에 대해서도 마찬가지로, 평가 결과에 의거하여 매칭 화상의 변경 등에 의해 TEM 관찰 조건의 갱신을 행한다.
＜그 외의 구성＞
상위 제어 장치(103)는, 박막 시료(SAM)의 TEM 화상과, TEM 화상을 사용한 TEM 관찰 결과를 대응시킴으로써, TEM 관찰용의 학습 모델을 생성해도 된다. 이 학습 모델에는, TEM 관찰이 성공했을 경우 및 TEM 관찰이 실패했을 경우와, 각각의 TEM 화상을 대비한 결과가 반영된다. 상위 제어 장치(103)는, 취득한 TEM 화상으로부터, 학습 모델을 사용해서 TEM 관찰 조건을 갱신할지의 여부를 판단할 수 있다. 또한, 상위 제어 장치(103)는, 학습 모델을 사용해서 갱신하는 TEM 관찰 조건의 구체적인 값을 산출하는 것도 가능하다. 이에 의해, 후속의 박막 시료(SAM)에 대한 TEM 관찰의 성공률을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 오토 포커스 조정에 의해 갱신된 포커스값 등은, 동일한 TEM 관찰용 캐리어(CAR)에 재치되어 있는 다른 박막 시료(SAM)에 대해, 공통으로 이용할 수 있다. 이 경우, 후속의 박막 시료(SAM)에 대한 TEM 관찰의 성공률을 단시간에 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 상위 제어 장치(103)는, TEM 관찰 조건을 갱신할 필요가 없다고 판단했을 경우에도, TEM 관찰 조건을 갱신하고 있지 않음을 메모리(103a)에 기록해 두는 것이 바람직하다. 이 기록은, 등록되어 있는 TEM 관찰 조건의 신뢰성을 나타내는 정보로서 이용할 수 있다.
＜본 실시형태에 따른 주된 효과＞
본 실시형태에 따르면, 상위 제어 장치(103)는, TEM 화상에 의거하는 박막 시료(SAM)에 대한 평가를 행하고, 박막 시료(SAM)의 평가 결과에 의거하여 가공 조건을 갱신한다. 이 구성에 따르면, TEM 장치(102)에 의한 박막 시료(SAM)의 관찰 결과를 TEM 장치(102)에 피드백해서 TEM 관찰 조건을 변경할 수 있으므로, FIB 가공 조건을 변경할 수 있으므로, 후속의 박막 시료(SAM)에 대한 자동에 의한 TEM 관찰의 속도 및 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.
박막 시료(SAM)의 제작 위치에 어긋남이 생기고 있었을 경우, 관찰 영역을 탐색하는데 시간을 요한다. 또한, 동일한 반도체 웨이퍼(ＷAF) 상에 제작된 다른 박막 시료(SAM)에도, 마찬가지인 어긋남이 생기고 있다고 상정된다. 이 경우, 선행의 박막 시료(SAM)에 있어서 검출된 위치 어긋남량을, 후속의 박막 시료(SAM)의 TEM 관찰에 피드백시킴으로써, 관찰 영역의 탐색 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
또한, 박막 시료(SAM)의 제작 위치가, 설정 위치로부터 크게 벗어나 있을 경우에는, TEM 관찰이 정상적으로 종료하지 않은 경우(자동 관찰이 성공하지 않은 경우)도 생각할 수 있다. 이 경우에 있어서도, TEM 화상에 관찰하고자 하는 영역이 포함되어 있을 경우에는, 유저의 판단에 의해 원하는 데이터를 취득할 수 있다. 또한, 유저가 판단한 결과를 학습 데이터로서, 상위 제어 장치(103)에 학습시킴으로써, 후속의 박막 시료(SAM)에 있어서의 TEM 관찰을 정상적으로 종료시킬 수 있어, 유저의 노력을 경감시킬 수 있다.
또한, 선행의 박막 시료(SAM)에 있어서의 포커스값 등의 조건을, 후속의 박막 시료(SAM)의 TEM 관찰에 피드백시킴으로써, TEM 관찰의 속도를 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 상위 제어 장치(103)는, TEM 화상으로부터 박막 시료(SAM)에 있어서의 박막 가공 영역의 위치를 검출하고, 박막 가공 영역의 검출 위치와 박막 가공 영역의 설정 위치를 비교하여, 설정 위치에 대한 검출 위치의 위치 어긋남량을 박막 시료의 평가 결과로서 산출한다. 이 구성에 따르면, 평가 결과에 의거하여 TEM 관찰 조건의 갱신을 적절히 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 상위 제어 장치(103)는, 박막 가공 영역의 위치 어긋남량에 따라, TEM 장치(102)에 있어서의 박막 시료(SAM)의 관찰 위치의 오프셋을 행한다. 이 구성에 따르면, 박막 시료(SAM)의 관찰 위치를 적절한 위치로 수정하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 상위 제어 장치(103)는, TEM 화상으로부터 박막 시료(SAM)의 막두께를 검출하고, 박막 시료(SAM)의 검출 막두께와 설정 막두께를 비교하여, 설정 막두께에 대한 검출 막두께의 두께 어긋남량을 평가 결과로서 산출한다. 이 구성에 따르면, 평가 결과에 의거하여 TEM 관찰 조건의 갱신을 적절히 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 상위 제어 장치(103)는, TEM 화상으로부터 가공에 의한 박막 시료(SAM)의 대미지량을 평가 결과로서 산출한다. 이 구성에 따르면, 평가 결과에 의거하여 TEM 관찰 조건의 갱신을 적절히 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 상위 제어 장치(103)는, TEM 장치(102)에 있어서의 관찰 위치의 특정에 사용하는 매칭 화상을 변경함으로써, 투과형 전자 현미경상의 취득 조건을 갱신한다. 이 구성에 따르면, 평가 결과에 의거하여 TEM 관찰 조건의 갱신을 적절히 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 따르면, TEM 장치(102)는, STEM 화상을 취득한다. 이 구성에 따르면, TEM 화상에서는 취득할 수 없는 화상을 취득할 수 있어, 박막 시료(SAM)에 대한 보다 정확한 평가가 가능해진다.
(실시형태 2)
다음으로, 실시형태 2에 대해 설명한다. 또한, 이하에서는, 상술의 실시형태와 중복되는 개소에 대해는 원칙적으로 설명을 생략한다. 본 실시형태에서는, FIB-SEM 장치(101)에 반송되는 반도체 웨이퍼(ＷAF)가, 상위 제어 장치(103)에 있어서 특정되어 있는 것을 전제로 하고 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 반도체 해석 방법의 일부의 플로우가 실시형태 1과 상이하다.
도 10은, 본 발명의 실시형태 2에 따른 반도체 해석 방법의 일례를 나타내는 플로우도이다. 반도체 해석 처리가 개시되면, 스텝 S1001 및 스텝 S1101이 병행해서 실행된다.
스텝 S1002에서는, FIB-SEM 장치(101)는, 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 ID 및 TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 ID를 판독한다. 단, 본 실시형태에서는, FIB-SEM 장치(101)에 반송되는 반도체 웨이퍼(ＷAF)가, 상위 제어 장치(103)에 있어서 특정되어 있는 것을 상정하고 있다. 이 때문에, 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 ID의 판독은 필수는 아니다. 또한, TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 ID에 관해서도, 상위 제어 장치(103)가 TEM 관찰 캐리어(CAR)를 관리 가능한 경우에는, TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 ID의 판독도 필수는 아니다. 이 경우, ID를 갖지 않는 TEM 관찰용 캐리어(CAR)도 사용 가능하다.
스텝 S1101에서는, 상위 제어 장치(103)는, 메모리(103a)에 저장된 FIB 가공 조건 중, FIB-SEM 장치(101)에 반송된 반도체 웨이퍼(ＷAF)에 적합한 FIB 가공 조건을 판독한다. 이미 기술한 바와 같이, FIB-SEM 장치(101)에 반송되는 반도체 웨이퍼(ＷAF)가 상위 제어 장치(103)에 있어서 특정되어 있으므로, 상위 제어 장치(103)는, 가공 대상의 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 ID에 대응하는 FIB 가공 조건을 메모리(103a)로부터 판독한다. 그리고, 상위 제어 장치(103)는, 판독한 FIB 가공 조건을 FIB-SEM 장치(101)에 출력한다(스텝 S1005). 이 때, 상위 제어 장치(103)는, FIB 가공 조건과 함께, 대응하는 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 ID를 출력해도 된다.
스텝 S1102에서는, FIB-SEM 장치(101)는, 상위 제어 장치(103)로부터 출력된 FIB 가공 조건과 반도체 웨이퍼의 ID를 대조한다. 단, 상위 제어 장치(103)가, FIB-SEM 장치(101)에 반송된 반도체 웨이퍼(ＷAF)를 특정하고 있으므로, 본 공정은 적절히 생략하는 것이 가능하다.
스텝 S1006~S1007은, 실시형태 1과 마찬가지이다. 스텝 S1007의 후는, 스텝 S1103이 실행된다.
스텝 S1103에서는, FIB-SEM 장치(101)는, 반도체 웨이퍼(ＷAF)에 대한 박막 시료 제작 결과를 상위 제어 장치(103)에 출력한다. 박막 시료 제작 결과는, 예를 들면 SEM 화상이어도 되고, 특정 개소에 있어서의 전기 신호의 강도 변화 등이어도 된다. 또한, 전기 신호의 강도 변화는, 박막 시료(SAM)의 막두께에 의존하는 신호여도 되고, 박막 시료(SAM)를 구성하는 구조물이 노출과 소실을 반복하는 것에 의한 강도 변화여도 된다.
스텝 S1104에서는, 상위 제어 장치(103)의 가공 종료 판정부(103f)는, FIB-SEM 장치(101)로부터 출력되는 박막 시료 제작 결과에 의거하여, 박막 시료 제작을 계속시킬지, 혹은 박막 시료 제작을 종료시킬지의 가공 계속 요부 판정을 행한다.
이 가공 계속 요부 판정은, 예를 들면 화상 매칭법 등이 사용된다. 화상 매칭법에서는, 예를 들면 박막 시료(SAM)의 FIB 가공 단면이, 미리 준비된 참조 화상과 일치하는지의 여부로 가공 계속의 요부가 판정된다. 이 참조 화상은, 예를 들면 FIB 가공이 종료했을 때의 박막 시료(SAM)의 단면 형상을 나타내는 화상이다.
FIB 가공 단면의 SEM 화상과 참조 화상이 일치하지 않는 경우(NO), FIB 가공이 종료하고 있지 않다고 판단된다. 그리고, 스텝 S1007로 돌아가서 FIB 가공이 계속된다. 한편, FIB 가공 단면의 SEM 화상과 참조 화상이 일치했을 경우(YES), FIB 가공이 종료했다고 판단되고, 스텝 S1008이 실행된다.
또한, 상위 제어 장치(103)는, FIB 가공이 종료할 때까지의 FIB 가공 단면의 일련의 화상 그룹을 저장해 두고, 일련의 화상 그룹을 참조 화상으로서 가공 계속 요부 판정을 행해도 된다. 이에 의해, 가공 계속 요부 판정의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 가공 계속 요부 판정에 사용한 참조 화상은, 상위 제어 장치(103)에 기억되고, 이 참조 화상이 TEM 관찰 시에 있어서의 각종 처리에 이용되어도 상관없다.
스텝 S1105에서는, FIB-SEM 장치(101)는, TEM 관찰용 캐리어(CAR)에의 박막 시료(SAM)의 반송 결과가 상위 제어 장치(103)에 출력된다. 그리고, 박막 시료(SAM)가 재치된 TEM 관찰용 캐리어(CAR)가, FIB-SEM 장치(101)로부터 취출된다. 또한, 박막 시료(SAM)의 반송 결과의 출력과, TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 반송은, 동시에 행해지지 않아도 된다.
박막 시료(SAM)의 반송 결과에는, 박막 시료(SAM)가 놓인 TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 ID가 포함되어도 되고, 박막 시료 반송 후의 SEM상이 포함되어도 된다. 또한, TEM 관찰용 캐리어(CAR)가, 소정의 케이스나 TEM 장치(102)에 부착 가능한 카트리지(510)에 놓인 후에 TEM 장치(102)에 반송될 경우에는, 케이스나 카트리지(510)에 놓은 후의 광학 현미경상이 박막 시료(SAM)의 반송 결과에 포함되어도 된다. 또한, FIB-SEM 장치(101)와 상위 제어 장치(103) 사이에 있어서의 각종 정보의 전달은, 네트워크를 사용해서 자동 또는 수동으로 행해져도 되고, 기억 매체를 통해 행해져도 된다.
스텝 S1105의 후는, 스텝 S1106, S1010이 병행해서 실행된다. 스텝 S1106에서는, 상위 제어 장치(103)는, FIB-SEM 장치(101)로부터 TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 반송 정보를 취득한다. 반송 정보는, 예를 들면 TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 ID여도 되고, TEM 관찰용 캐리어(CAR)에 재치된 박막 시료(SAM)에 대응하는 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 ID 등이어도 된다.
그리고, 상위 제어 장치(103)는, 관찰용 캐리어(CAR)의 반송 정보에 의거하여 박막 시료(SAM)의 TEM 관찰에 적합한 TEM 관찰 조건을 판독하고(스텝 S1107), 판독한 TEM 관찰 조건을 TEM 장치(102)에 출력한다(스텝 S1108). TEM 관찰 조건에는, 상위 제어 장치(103)로부터 판독된 관찰 조건뿐만 아니라, FIB-SEM 장치(101)로부터 출력된 TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 반송 정보에 의거하여 생성된 정보가 포함되어도 된다. 이 정보에는, 예를 들면 TEM 관찰용 캐리어(CAR)에 있어서의 박막 시료(SAM)가 놓인 위치 등이 포함된다.
스텝 S1011, S1108의 후는, 스텝 S1109가 실행된다. 스텝 S1109에서는, TEM 장치(102)는, TEM 관찰 조건과 TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 ID의 대조를 행한다. 단, 상위 제어 장치(103)가, TEM 장치(102)에 반송된 TEM 관찰용 캐리어를 특정하고 있을 경우, 본 공정은 필수는 아니다. 스텝 S1109의 후는, 스텝 S1015~S1020이 실행된다.
본 실시형태에 있어서도, 상술의 실시형태와 마찬가지인 효과를 얻는 것이 가능하다.
(실시형태 3)
다음으로, 실시형태 3에 대해 설명한다. 도 11은, 본 발명의 실시형태 3에 따른 반도체 해석 시스템의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 도 11의 반도체 해석 시스템(200)은, 도 1의 반도체 해석 시스템(100)에 ALTS(Auto Lamella Transfer System： 자동 박막 시료 반송 장치) 장치(201)가 추가된 구성으로 되어 있다. ALTS 장치(201)는, 반도체 웨이퍼(ＷAF) 상에 제작된 박막 시료(SAM)를 TEM 관찰용 캐리어(CAR)에 자동으로 이체하는 장치이다. FIB-SEM 장치(101), ALTS 장치(201), 및 TEM 장치(102)는, 상위 제어 장치(103)를 통해 서로 통신 가능하다. 도 11에서는, FIB-SEM 장치(101), ALTS 장치(201), 및 TEM 장치(102)가, 각각 1대만의 구성으로 되어 있지만, 이들이 각각 복수 설치되어도 된다.
박막 시료(SAM)가 제작된 반도체 웨이퍼(ＷAF)는, ALTS 장치(201)에 반송된다. ALTS 장치(201)는, 장치 내에서 박막 시료(SAM)를 TEM 관찰용 캐리어(CAR)에 이체한다. 그 때, ALTS 장치(201)는, 반도체 웨이퍼(ＷAF) 상의 박막 시료(SAM)의 위치 정보를 참조하면서 이체를 행한다.
또한, ALTS 장치(201)에의 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 반송은, 상술한 용기나 카트리지마다 행해도 된다. 또한, 반도체 웨이퍼(ＷAF)나 TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 취급은, 상술한 바와 같이, 일부 또는 전부를 사람이 행해도 되고, 반송용 로봇이 행해도 된다.
도 11에서는, 상위 제어 장치(103)를 독립된 구성 요소로서 기재하고 있지만, 상위 제어 장치(103)가 갖는 기능의 일부 또는 모두를 FIB-SEM 장치(101), TEM 장치(102), ALTS 장치(201)가 담당해도 된다.
＜ALTS 장치의 구성＞
도 12는, 도 11의 ALTS 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, ALTS 장치(201)는, 제1 광학 현미경(401a), 제1 광학 현미경(401a)을 제어하기 위한 제1 광학 현미경 제어기(431), 제2 광학 현미경(402a), 제2 광학 현미경(402a)을 제어하기 위한 제2 광학 현미경 제어기(432), 반도체 웨이퍼(ＷAF)를 재치하는 것이 가능한 웨이퍼 스테이지(404), 웨이퍼 스테이지(404)를 제어하는 웨이퍼 스테이지 제어기(434)를 구비하고 있다.
또한, ALTS 장치(201)는, TEM 관찰용 캐리어(CAR)를 재치하는 것이 가능한 서브 스테이지(406), 서브 스테이지(406)를 제어하는 서브 스테이지 제어기(436), 반도체 웨이퍼(ＷAF) 상에 제작된 박막 시료(SAM)를 픽업하는 프로브 유닛(412), 프로브 유닛(412)을 제어하는 프로브 유닛 제어기(442), 시료실(407)을 구비하고 있다.
또한, ALTS 장치(201)는, 광학 현미경상을 취득하기 위한 제1 카메라(410), 제2 카메라(411), 제1 카메라(410)를 제어하는 제1 카메라 제어기(440), 제2 카메라(411)를 제어하는 제2 카메라 제어기(441), 박막 시료(SAM)에 광을 조사하기 위한 광원(409), 광원(409)을 제어하는 광원 제어기(439), ALTS 장치(201) 전체의 동작을 제어하는 통합 컴퓨터(430)를 구비하고 있다. 통합 컴퓨터(430) 및 각 제어기는, 서로 통신 가능하다.
또한, ALTS 장치(201)는, 조사 조건이나 웨이퍼 스테이지(404)의 위치 등의 각종 지시를 오퍼레이터가 입력하는 컨트롤러(키보드, 마우스 등)(451), ALTS 장치(201)를 컨트롤하기 위한 GUI 화면(453), ALTS 장치(201)의 상태, 화상을 포함하는 취득한 각종 정보 등을 표시하는 하나 또는 복수의 디스플레이(452)를 구비하고 있다. 또한, ALTS 장치(201)의 상태나 취득한 정보 등은, GUI 화면(453)에 포함되어도 된다.
제1 광학 현미경(401a), 제2 광학 현미경(402a)은, 결상하기 위한 렌즈나 개구를 제한하기 위한 조리개 등 광학 현미경에 필요한 구성 요소를 모두 포함한 계이다. 도 12에서는, 광원(409)이 시료실(407)에 설치되어 있지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 광원(409)은, 예를 들면, 광학 현미경의 내부에 설치되고, 박막 시료(SAM)가 상방으로부터 조사되도록 해도 된다.
또한, ALTS 장치(201)는, 박막 시료(SAM) 상에 포커스된 광을 주사하는 기구를 구비하고, 주사상을 취득할 수 있도록 구성되어도 된다. 또한, 관찰 대상인 박막 시료(SAM)는, 주로, 제1 광학 현미경(401a)의 광축(401c)과, 제2 광학 현미경(402a)의 광축(402c)이 교차하는 위치(크로스 포인트(471))에서 관찰된다. 이에 의해, 관찰 대상의 3차원적인 위치 관계를 파악하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼(ＷAF) 상의 박막 시료(SAM)와, 프로브 유닛(412)이나 핀셋(도시는 생략)과의 위치 관계를 정확히 파악하는 것이 가능해진다. 또한, 도 12에서는, 시료실(407)이 설치되어 있지만, 대기 중에서 관찰할 경우에는 밀폐된 공간은 필요하지 않으므로, 시료실(407)을 생략하는 것이 가능하다.
웨이퍼 스테이지(404) 및 서브 스테이지(406)는, 대응하는 웨이퍼 스테이지 제어기(434) 및 서브 스테이지 제어기(436)의 제어에 의해 평면 이동이나 회전 이동이 가능하다. 또한, 프로브 유닛(412)은, 반도체 웨이퍼(ＷAF) 상에 제작된 박막 시료(SAM)를 픽업할뿐만 아니라, 웨이퍼 표면의 접촉 검지 센서나 응력 센서 등의 기능을 구비하고 있어도 된다. 또한, 박막 시료(SAM)를 픽업하기 위해, 프로브 대신에 핀셋이 사용되어도 된다.
또한, 도 12에서는, 제1 광학 현미경(401a), 제2 광학 현미경(402a)을 시료실(407)에 배치했지만, 박막 시료(SAM)를 관찰할 목적에 있어서 현미경의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 일부 또는 모든 현미경에 SEM 장치가 사용되어도 된다. 이 경우에는, 도 2와 유사한 구성을 생각할 수 있다. 예를 들면, 도 2의 이온빔 칼럼(301a) 대신에 제2 전자빔 칼럼이 시료실(307)에 탑재되도록 하는 구성을 생각할 수 있다. 또한, 이 경우, ALTS 장치(201)에서 사용되는 전자빔 칼럼의 전자원은 전계 방출형, 쇼트키형, 열전자형의 어느 하나가 사용되어도 된다.
＜반도체 해석 방법＞
다음으로 반도체 해석 시스템(200)을 사용한 반도체 해석 방법에 대해 설명한다. 도 13 및 도 14는, 본 발명의 실시형태 3에 따른 반도체 해석 방법의 일례를 나타내는 플로우도이다. 또한, 도 13에서는, 좌측의 란에, FIB-SEM 장치(101) 및 ALTS 장치(201)의 공정이 나타나 있다. 도 13~도 14는, 실시형태 1의 도 9의 플로우와 유사하다.
반도체 해석 처리가 개시되면, 반도체 웨이퍼(ＷAF)가 FIB-SEM 장치(101) 내에 반송되고(스텝 S1301), FIB-SEM 장치(101)에 의해, 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 ID의 판독이 행해진다(스텝 S1302).
스텝 S1302의 후, 스텝 S1003~S1007이 실행된다. 스텝 S1007의 후, 스텝 S1007의 후, 스텝 S1303이 실행된다.
반도체 웨이퍼(ＷAF)는, FIB-SEM 장치(101)로부터 취출되고(스텝 S1303), ALTS 장치(201)에 반송된다(스텝 S1304). 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 반송은, 반도체 웨이퍼(ＷAF) 단체(單體)로 행해져도 되고, 복수 매의 반도체 웨이퍼(ＷAF)를 수용 가능한 케이스를 사용해서, 한데 모아 반송되어도 된다. 또한, 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 반송은, 사람이 행해도 되고, 로봇이 행해도 된다.
스텝 S1305에서는, ALTS 장치(201)에, TEM 관찰용 캐리어(CAR)가 반송된다. 그리고, ALTS 장치(201)는, TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 ID를 판독한다(스텝 S1306). 단, TEM 관찰용 캐리어(CAR)에, ID가 부여되어 있지 않은 경우도 있으므로, 본 공정은 필수는 아니다.
스텝 S1307에서는, ALTS 장치(201)는, 반도체 웨이퍼(ＷAF)로부터 TEM 관찰용 캐리어(CAR)에 박막 시료(SAM)를 반송하기 위한 조건을 규정하는 박막 시료 반송 조건을 상위 제어 장치(103)에 문의한다.
박막 시료 반송 조건에는, FIB-SEM 장치(101)에서의 가공 형상이나 FIB-SEM 장치(101)에서의 가공 종료 후의 SEM 화상 등이 포함되어도 되고, 반도체 웨이퍼(ＷAF) 상의 박막 가공된 위치 정보만이 포함되어도 된다.
또한, 박막 시료 반송 조건에는, 프로브 유닛(412)이나 핀셋의 구동 조건만이 포함되어도 된다. 또한, ALTS 장치(201)에, 박막 시료 반송 조건이 기억되어 있을 경우, 박막 시료 반송 조건에는, 적절한 박막 시료 반송 조건을 특정하는 ID만이 포함되어도 된다.
상위 제어 장치(103)는, ALTS 장치(201)로부터의 문의에 따라, 박막 시료 반송 조건을 판독하고(스텝 S1308), 판독한 박막 시료 반송 조건을 ALTS 장치(201)에 출력한다(스텝 S1309).
ALTS 장치(201)는, 상위 제어 장치(103)로부터의 출력된 박막 시료 반송 조건을 설정하고(스텝 S1310), 박막 시료 반송 조건에 의거하여 각 구성 요소의 구동 조건을 설정한다. 그리고, ALTS 장치(201)는, 설정된 박막 시료 반송 조건(구동 조건)에 따라, 반도체 웨이퍼(ＷAF) 상의 박막 시료(SAM)를 TEM 관찰용 캐리어(CAR)에 반송한다(스텝 S1311).
이 때, ALTS 장치(201)는, 박막 시료 반송 전의 SEM 화상이나 박막 시료 반송 후의 SEM 화상을 취득하고, 이들 화상을 반송 정보로서 기록해도 된다. 또한, ALTS 장치(201)는, 기록한 반송 정보나, 스텝 S1306에서 판독한 TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 ID를 상위 제어 장치(103)에 출력해도 된다. 이 경우, 상위 제어 장치(103)는, 얻어진 정보를, 후속의 공정에서 이용할 수 있다.
TEM 관찰용 캐리어(CAR)에의 박막 시료(SAM)의 반송이 종료하면, ALTS 장치(201)로부터 TEM 관찰용 캐리어(CAR)가 취출된다(스텝 S1312). 스텝 S1312의 후는, 도 14에 나타내는 스텝 S1010 및 그 이후의 각 공정이 실행된다.
본 실시형태에 있어서도, 상술의 실시형태와 마찬가지인 효과를 얻는 것이 가능하다.
(실시형태 4)
다음으로, 실시형태 4에 대해 설명한다. 본 실시형태도, 실시형태 3과 마찬가지로, 반도체 해석 시스템에 ALTS 장치(201)가 추가되어 있다. 도 15 및 도 16은, 본 발명의 실시형태 4에 따른 반도체 해석 방법의 일례를 나타내는 플로우도이다. 또한, 도 15에서는, 좌측의 란에, FIB-SEM 장치(101) 및 ALTS 장치(201)의 공정이 나타나 있다. 도 15~도 16은, 실시형태 2의 도 10의 플로우와 유사하다.
반도체 해석 처리가 개시되면, 스텝 S1101, S1301이 병행해서 실행된다. 스텝 S1005, S1302가 종료되면, 스텝 S1102가 실행된다.
스텝 S1104에 있어서, FIB 가공 단면의 SEM 화상과 참조 화상이 일치했을 경우(YES), 스텝 S1401로 이행한다.
스텝 S1401에서는, FIB-SEM 장치(101)로부터, 박막 시료(SAM)가 제작된 반도체 웨이퍼(ＷAF)가 취출된다. 또한, FIB-SEM 장치(101)는, 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 웨이퍼 정보를 상위 제어 장치(103)에 출력한다. 또한, 웨이퍼 정보의 출력과 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 취출은, 동시에 행해지지 않아도 된다.
웨이퍼 정보에는, 예를 들면 FIB 가공이 완료된 것, 반도체 웨이퍼(ＷAF)가 FIB-SEM 장치(101)로부터 취출된 것, 각 처리가 행해진 시각 등의 각종 정보가 포함되어도 된다. 또한, 웨이퍼 정보에는, FIB 가공 후의 SEM 화상이나 SIM 화상이 포함되어도 된다. 또한, 웨이퍼 정보의 출력은, 네트워크를 사용해서 자동 또는 수동으로 행해도 되고, 기억 매체를 통해 행해도 된다.
스텝 S1401의 후는, 스텝 S1402, S1403이 병행해서 실행된다. 스텝 S1402에서는, 반도체 웨이퍼(ＷAF)가 ALTS 장치(201)에 반송된다. 스텝 S1402의 후는, 스텝 S1305가 실행된다.
스텝 S1403에서는, 상위 제어 장치(103)는, FIB-SEM 장치(101)로부터 출력된 웨이퍼 정보를 취득한다. 반도체 웨이퍼(ＷAF)가, FIB-SEM 장치(101)로부터 ALTS 장치(201)에 자동으로 반송될 경우, 웨이퍼 정보에는, 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 소재지도 포함된다. 특히 FIB-SEM 장치(101)나 ALTS 장치(201)가, 복수 대 존재할 경우, 반도체 웨이퍼(ＷAF)의 소재지의 정보가 필요해진다.
스텝 S1404에서는, 상위 제어 장치(103)는, 박막 시료 반송 조건을 판독한다. 판독되는 박막 시료 반송 조건은, 모든 내용이 미리 메모리(103a)의 저장된 것인 경우도 있으면, FIB-SEM 장치(101)로부터 수취한 정보에 의거하여, 생성되는 정보를 포함하는 경우도 있을 수 있다. 또한, ALTS 장치(201)가 박막 시료 반송 조건을 기억하고 있을 경우에는, 상위 제어 장치(101)에 저장되는 박막 시료 반송 조건은, ALTS 장치(201)가 저장하는 박막 시료 반송 조건을 특정하는 ID여도 된다.
스텝 S1404의 후는, 스텝 S1309가 실행된다. 그리고, 스텝 S1306, S1309의 후는, 스텝 S1310~S1311이 실행된다. 스텝 S1311의 후는, 스텝 S1405가 실행된다.
스텝 S1405에서는, ALTS 장치(201)는, 박막 시료 반송 결과를 상위 제어 장치(103)에 출력한다. 또한, 박막 시료(SAM)가 놓인 TEM 관찰용 캐리어(CAR)가, TEM 장치(201)에 반송된다. 박막 시료 반송 결과의 출력과 TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 반송은, 동시에 행해지지 않아도 된다. 박막 시료 반송 결과에는, 박막 시료(SAM)가 놓인 TEM 관찰용 캐리어(CAR)의 ID가 포함되어도 되고, 박막 시료 반송 후의 SEM상이 포함되어도 된다. 또한, TEM 관찰용 캐리어(CAR)가 TEM 관찰용 캐리어를 격납하는 케이스 또는 TEM 장치(102)에 부착 가능한 카트리지(500)에 놓인 후 TEM 장치(201)에 반송될 경우에는, 박막 시료 반송 결과에, 케이스나 카트리지(500)에 놓인 후의 TEM 관찰용 캐리어(CAR) 등의 광학 현미경상이 포함되어도 된다.
스텝 S1405의 후는, 도 16에 나타내는 스텝 S1010, S1106 및 그 이후의 각 공정이 실행된다.
본 실시형태에 있어서도, 상술의 실시형태와 마찬가지인 효과를 얻는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형예가 포함된다. 또한, 어느 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어느 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 더하는 것도 가능하다.
또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 대해, 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것이 가능하다. 또한, 도면에 기재한 각 부재나 상대적인 사이즈는, 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 간소화·이상화하고 있고, 실장상은 보다 복잡한 형상으로 될 경우가 있다.
100, 200…반도체 해석 시스템 101…FIB-SEM 장치
102…TEM 장치 103…상위 제어 장치
201…ALTS 장치 CAR…TEM 관찰용 캐리어
SAM…박막 시료 ＷAF…반도체 웨이퍼

Claims (7)

  1. 반도체 웨이퍼를 가공해서 관찰용의 박막 시료를 제작하는 가공 장치와,
    상기 박막 시료의 투과형 전자 현미경상을 취득하는 투과형 전자 현미경 장치와,
    상기 가공 장치 및 상기 투과형 전자 현미경 장치를 제어하는 상위 제어 장치
    를 구비하고,
    상기 상위 제어 장치는, 상기 투과형 전자 현미경상에 의거하는 상기 박막 시료에 대한 평가를 행하고, 상기 박막 시료의 평가 결과에 의거하여 상기 투과형 전자 현미경상의 취득 조건을 갱신하고, 갱신한 취득 조건을 상기 투과형 전자 현미경 장치에 출력하는,
    반도체 해석 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상위 제어 장치는, 상기 투과형 전자 현미경상으로부터 상기 박막 시료에 있어서의 박막 가공 영역의 위치를 검출하고, 상기 박막 가공 영역의 검출 위치와 상기 박막 가공 영역의 설정 위치를 비교하여, 상기 설정 위치에 대한 상기 검출 위치의 위치 어긋남량을 상기 박막 시료의 상기 평가 결과로서 산출하는,
    반도체 해석 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상위 제어 장치는, 상기 위치 어긋남량에 따라, 상기 투과형 전자 현미경에 있어서의 상기 박막 시료의 관찰 위치의 오프셋을 행함에 의해 TEM 관찰 조건의 갱신을 행하는,
    반도체 해석 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상위 제어 장치는, 상기 투과형 전자 현미경상으로부터 상기 박막 시료의 막두께를 검출하고, 상기 박막 시료의 검출 막두께와 설정 막두께를 비교하여, 상기 설정 막두께에 대한 상기 검출 막두께의 두께 어긋남량을 평가 결과로서 산출하는,
    반도체 해석 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상위 제어 장치는, 상기 투과형 전자 현미경상으로부터 가공에 의한 상기 박막 시료의 대미지량을 상기 평가 결과로서 산출하는,
    반도체 해석 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상위 제어 장치는, 상기 투과형 전자 현미경에 있어서의 관찰 위치의 특정에 사용하는 매칭 화상을 변경함으로써, 상기 투과형 전자 현미경상의 취득 조건을 갱신하는,
    반도체 해석 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 투과형 전자 현미경 장치는, 주사형 투과 전자 현미경상을 상기 투과형 전자 현미경상으로서 취득하는,
    반도체 해석 시스템.
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