TWI784404B - 半導體解析系統 - Google Patents

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TWI784404B
TWI784404B TW110103625A TW110103625A TWI784404B TW I784404 B TWI784404 B TW I784404B TW 110103625 A TW110103625 A TW 110103625A TW 110103625 A TW110103625 A TW 110103625A TW I784404 B TWI784404 B TW I784404B
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野間口恒典
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千葉寛幸
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日商日立全球先端科技股份有限公司
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Abstract

半導體解析系統係具備：加工裝置，其係將半導體晶圓加工來製作觀察用的薄膜試料；透過型電子顯微鏡裝置，其係取得薄膜試料的透過型電子顯微鏡像；及上位控制裝置，其係控制加工裝置及透過型電子顯微鏡裝置。上位控制裝置係進行根據透過型電子顯微鏡像之對薄膜試料的評估，根據薄膜試料的評估結果，更新透過型電子顯微鏡像的取得條件，且將所更新的取得條件輸出至前述透過型電子顯微鏡裝置。

Description

半導體解析系統
本發明係關於半導體解析系統。
使用具備有會聚離子束(FIB)與掃描型電子顯微鏡(SEM)的FIB-SEM裝置，製作透過型電子顯微鏡(TEM)的觀察用試料的方法已廣為所知。若具體敘述之，在FIB-SEM裝置中，係由半導體晶圓上的所希望的區域，將TEM解析用的薄膜試料切出作為觀察用試料，進行藉由TEM所為之觀察用試料的構造解析或不良解析。此外，藉由使觀察用試料的解析結果反饋至加工條件，達成觀察用試料製作的精度提升。
例如，在專利文獻1係揭示在透過電子顯微鏡用試料的製作中，將藉由荷電粒子束進行加工所製作的薄片試料固定在試料保持具時，藉由不使用沉積而使生產性提升的手法。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2009-115582號公報
(發明所欲解決之問題)
使用電子顯微鏡的半導體元件觀察的需求急速增加。伴隨此，圖求藉由FIB-SEM裝置所為之對半導體晶圓的薄膜試料製作的自動化及藉由電子顯微鏡所為之薄膜試料觀察的自動化。但是，近年來的半導體元件係微細化及構造的複雜化進展，自動化所被要求的位準年年增高。
因此，本發明之目的在使自動的TEM觀察的速度及精度提升。 (解決問題之技術手段)
在本案中所揭示的發明之中，若簡單說明具代表性者的概要，如以下所示。
本發明之具代表性實施形態之半導體解析系統係具備：加工裝置，其係將半導體晶圓加工來製作觀察用的薄膜試料；透過型電子顯微鏡裝置，其係取得薄膜試料的透過型電子顯微鏡像；及上位控制裝置，其係控制加工裝置及透過型電子顯微鏡裝置。上位控制裝置係進行根據透過型電子顯微鏡像之對薄膜試料的評估，根據薄膜試料的評估結果，更新透過型電子顯微鏡像的取得條件，且將所更新的取得條件輸出至前述透過型電子顯微鏡裝置。 (發明之效果)
在本案中所揭示的發明之中，若簡單說明藉由具代表性者所得的效果，如以下所示。
亦即，藉由本發明之具代表性實施形態，可使自動的TEM觀察的速度及精度提升。
以下一邊參照圖示，一邊說明本發明之實施形態。以下說明的各實施形態係用以實現本發明之一例，並非為限定本發明之技術範圍者。其中，在實施例中，對具有同一功能的構件係標註同一符號，且除非特別必要，係省略其反覆說明。
(實施形態1) ＜半導體解析系統的構成＞ 圖1係示出本發明之實施形態1之半導體解析系統之一例的概略構成圖。半導體解析系統100係包含：FIB-SEM裝置(加工裝置)101、TEM裝置102、及上位控制裝置103。其中，在圖1中，FIB-SEM裝置101及TEM裝置102形成為分別僅為1台的構成，惟該等亦可分別設有複數。在此，SEM係指掃描型電子顯微鏡。此外，TEM係指透過型電子顯微鏡，後述之STEM係指掃描型透過電子顯微鏡。
FIB-SEM裝置101係具有：由半導體晶圓WAF製作(切出)觀察用的薄膜試料SAM的FIB裝置、及觀察半導體晶圓WAF或所製作出的薄膜試料SAM的SEM裝置的裝置。其中，在本實施形態中，亦可未包含SEM裝置。
TEM裝置102係進行薄膜試料SAM的構造解析或不良解析的裝置。TEM裝置102係藉由繞射對比或相位對比來取得薄膜試料SAM的TEM畫像(透過型電子顯微鏡像)。其中，TEM裝置102亦可具有STEM裝置的構造及功能。此時，TEM裝置102亦可取得HAADF像，作為薄膜試料SAM的STEM畫像(掃描型透過電子顯微鏡像)。FIB-SEM裝置101及TEM裝置102係可透過上位控制裝置103而彼此進行通訊。
上位控制裝置103係進行FIB-SEM裝置101及TEM裝置102的控制的裝置。上位控制裝置103係進行對FIB-SEM裝置101及TEM裝置102的動作開始或停止等基本控制、對半導體晶圓WAF的FIB加工條件的輸出、藉由FIB加工所製作的薄膜試料SAM的TEM觀察條件(透過型電子顯微鏡像的取得條件)的輸出等。此外，上位控制裝置103係進行根據由TEM裝置102被輸出的TEM畫像(STEM畫像)對薄膜試料SAM的評估、根據評估結果的TEM觀察條件的更新等。關於半導體解析系統100所包含的各裝置的構成，容後詳細說明。
半導體解析系統100中的主要處理係如下所示。在FIB-SEM裝置101中，係使用FIB裝置，由被搬送在裝置內的半導體晶圓WAF，進行薄膜試料SAM的製作。所製作的薄膜試料SAM係被載置於TEM觀察用載體CAR。載置有薄膜試料SAM的TEM觀察用載體CAR係由FIB-SEM裝置101被搬送至TEM裝置102，在TEM裝置102中進行薄膜試料SAM的構造解析或不良解析。
其中，在本實施形態中，係將上位控制裝置103記載為獨立的構成要素，但是亦可由FIB-SEM裝置101擔負上位控制裝置103所具有的功能的一部分或全部，亦可由TEM裝置102擔負。
其中，半導體晶圓WAF亦可使用可收容複數晶圓的容器來搬送，亦可載置於可插入在FIB-SEM裝置101的匣盒來搬送。此外，TEM觀察用載體CAR亦可使用可收容複數載體的容器來搬送，亦可載置於可插入在TEM裝置102的匣盒來搬送。其中，半導體晶圓WAF或TEM觀察用載體CAR的處理係可由人進行一部分或全部，亦可由搬送用機器人進行。
＜FIB-SEM裝置的構成＞ 圖2係示出本發明之實施形態1之FIB-SEM裝置之一例的概略構成圖。如圖2所示，FIB-SEM裝置101係具備：離子束柱301a、控制離子束柱301a的離子束柱控制器331、電子束柱302a、控制電子束柱302a的電子束柱控制器332、可載置半導體晶圓WAF的晶圓載台304、控制晶圓載台304的晶圓載台控制器334。
此外，FIB-SEM裝置101係具備：可載置TEM觀察用載體CAR的子載台306、控制子載台306的子載台控制器336、拾取在半導體晶圓WAF上所製作的薄膜試料SAM的探針單元312、控制探針單元312的探針單元控制器342、試料室307。
此外，FIB-SEM裝置101係具備：用以檢測對半導體晶圓WAF或TEM觀察用載體CAR上的薄膜試料SAM照射離子束301b或電子束302b時所發生的荷電粒子的荷電粒子檢測器309、310、控制荷電粒子檢測器309的檢測器控制器339、控制荷電粒子檢測器310的檢測器控制器340、X線檢測器311、控制X線檢測器311的X線檢測器控制器341、控制FIB-SEM裝置101全體的動作的統合電腦330。統合電腦330及各控制器係可彼此通訊。
此外，FIB-SEM裝置101係具備：供操作員輸入離子束或電子束的照射條件或晶圓載台304的位置的各種指示等的控制器(鍵盤、滑鼠等)351、顯示用以控制FIB-SEM裝置101的GUI畫面353或FIB-SEM裝置101的狀態、包含畫像之所取得的各種資訊等的1個或複數顯示器352等。其中，FIB-SEM裝置101的狀態或所取得的資訊等亦可包含在GUI畫面353。
離子束柱301a係包含全部用以使離子束發生的離子源、或用以使離子束會聚的透鏡、用以使離子束掃描及移位的偏向系、使離子束遮没的遮没偏向系等FIB所需的構成要素的系統。
電子束柱302a係包含全部使電子束發生的電子源、或用以使電子束會聚的透鏡、用以使電子束掃描及移位的偏向系、使電子束遮没的遮没偏向系等SEM所需的構成要素的系統。
離子束柱301a及電子束柱302a係被裝載在試料室307。通過離子束柱301a的離子束301b、及通過電子束柱302a的電子束302b主要被聚焦在離子束柱301a的光軸301c與電子束柱302a的光軸302c的交點(交叉點371)。
其中，在離子束301b一般使用鎵離子，惟在進行加工的目的下，離子種類不拘。此外，離子束301b並非侷限於會聚離子束，亦可為在寬離子束具備遮罩者。
其中，在本實施形態中，係垂直配置離子束柱301a，且傾斜配置電子束柱302a，惟並非為限定於如上所示之配置者。例如，亦可傾斜配置離子束柱301a，且垂直配置電子束柱302a。此外，亦可傾斜配置離子束柱301a及電子束柱302a。
其中，本實施形態之FIB-SEM裝置101亦可為具備鎵會聚離子束柱、氬會聚離子束柱、及電子束柱的三柱構成。
此外，亦可使用將如光學顯微鏡或AFM般的觀察系統取代電子束柱而與FIB裝置組合者來取代FIB-SEM裝置101。此外，亦可僅以離子束柱進行加工及觀察。此時，可削減生成射束的柱(column)，且可使裝置成本減低。
晶圓載台304及子載台306係可藉由對應的晶圓載台控制器334及子載台控制器336的控制，進行平面移動或旋轉移動。此外，晶圓載台304及子載台306係使半導體晶圓WAF或薄膜試料SAM中的離子束的加工或觀察所需的預定部位，朝離子束照射位置、或藉由電子束所得之觀察位置移動。
探針單元312係進行在半導體晶圓WAF上所製作的薄膜試料SAM的拾取。其中，拾取薄膜試料SAM時，探針單元312亦可使用未圖示的鑷子，來取代探針。此外，探針單元312亦可接觸半導體晶圓WAF的表面來進行對半導體晶圓供給電位。
檢測器控制器339、340係將由對應的荷電粒子檢測器309、310所輸出的檢測訊號進行運算處理且畫像化的功能區塊，具備：藉由執行預定的電路或程式而在處理器予以實現的運算處理部。
其中，荷電粒子檢測器309、310亦可由可檢測電子或離子的複合荷電粒子檢測器所構成。
在試料室307係除了前述之各要素之外，裝載未圖示的氣體噴射單元等。此外，FIB-SEM裝置101係具有控制氣體噴射單元等的未圖示的各控制器。氣體噴射單元係藉由荷電粒子束的照射，儲藏用以在半導體晶圓WAF或薄膜試料SAM形成堆積膜的沉積性氣體，視需要，由未圖示的噴嘴前端被供給至試料室307內。藉此，可在半導體晶圓WAF、薄膜試料SAM、TEM觀察用載體CAR的任意場所，製作保護膜或標記。
此外，在試料室307亦可儲藏藉由照射荷電粒子束來進行化學腐蝕或蝕刻加工的蝕刻氣體。該蝕刻氣體亦可利用在半導體晶圓WAF的加工。
此外，在試料室307亦可裝載冷阱(cold trap)或光學顯微鏡等。此外，在試料室307，亦可有別於荷電粒子檢測器309，裝載三次電子檢測器、STEM檢測器、反向散射電子檢測器、低能量損失電子檢測器等檢測器。此外，在試料室307，亦可除了X線檢測器311之外，裝載質量分析器等。
＜TEM裝置的構成＞ 圖3係示出本發明之實施形態1之TEM裝置之一例的概略構成圖。圖3的TEM裝置102係可在TEM模式下使用，亦可藉由切換模式而在STEM模式下使用。
如圖3所示，TEM裝置102係具備：電子束柱501、控制電子束柱501的電子束柱控制器521、載置TEM觀察用載體CAR的試料保持具503、驅動試料保持具503的試料保持具載台504、控制試料保持具載台504的保持具載台控制器524。
此外，TEM裝置102係具備：檢測由薄膜試料SAM被放出的電子的二次電子檢測器505、控制二次電子檢測器505的檢測器控制器525、投影透過型電子顯微鏡像的螢光板506、對螢光板506攝像的攝影機507、控制攝影機507的攝影機控制器527、檢測由薄膜試料SAM被放出的X線的X線檢測器508、控制X線檢測器508的X線檢測器控制器528、控制TEM裝置102全體的動作的統合電腦530。統合電腦530及各控制器係可彼此進行通訊。
此外，TEM裝置102係具備：輸入照射條件或保持具載台504的位置等的各種指示的控制器(鍵盤、滑鼠等)531、顯示用以控制TEM裝置102的GUI畫面533或TEM裝置102的狀態、包含畫像之所取得的各種資訊等的1個或複數顯示器532。其中，TEM裝置102的狀態或所取得的資訊等亦可包含在GUI畫面533。
圖4係示出在TEM模式下使用時的電子束柱及其周邊之一例的概略構成圖。電子束柱501係如圖4所示，具備：用以發生電子束的電子源601、用以對薄膜試料SAM照射電子束的照射透鏡群602、接物鏡603、投影通過薄膜試料SAM後的電子束的投影透鏡群604等。此外，在電子束柱501的下方係配置有電子能量損失分光器(EELS)609、EELS用檢測器610等。
如上所示，在電子束柱501及其周邊係裝載全部使用TEM裝置102的解析所需要素。若為TEM模式，如圖4所示，電子束在薄膜試料SAM上的觀察區域全面擴展照射，且藉由投影像或干涉像、繞射圖案等來取得試料資訊。
圖5係示出在STEM模式下使用時的電子束柱及其周邊之一例的概略構成圖。STEM模式的電子束柱501係如圖5所示，形成為在圖4的主要各要素，追加用以掃描及移位電子束的偏向系605、用以控制電子束的開口角的光圈611的構成。此外，取代圖4的螢光板506，設有：用以檢測散射成廣角的透過電子的圓環狀檢測器606、檢測透過薄膜試料SAM的電子的透過電子檢測器607。若為STEM模式，如圖7所示，電子束被聚焦在薄膜試料SAM上，且掃描觀察區域，藉此取得試料資訊。
其中，在TEM模式及STEM模式中，在薄膜試料SAM的近傍亦可配置有冷阱，在試料保持具503亦可設有冷卻機構或加熱機構、氣體導入機構等。
＜上位控制裝置的構成＞ 上位控制裝置103係如圖1所示，具備：記憶體103a、檢測製作出薄膜試料SAM的薄膜加工區域的位置的位置檢測部103b、檢測薄膜試料SAM的厚度的厚度檢測部103c、檢測因薄膜試料SAM製作所致之損壞量的損壞量檢測部103d、加工結束判定部103f、觀察結果判定部103g。
記憶體103a係由非揮發性記憶體或硬碟等所構成的記憶裝置。在記憶體103a係保存有與半導體晶圓WAF或後述之TEM觀察用載體CAR所賦予的各ID相對應的FIB加工條件。在FIB加工條件係包含例如：離子束的加速電壓、射束電流、半導體晶圓WAF上的加工區域、加工順序等。
此外，在記憶體103a係保存有對應各ID的TEM觀察條件。在TEM觀察條件係包含複數項目。若為TEM模式，在TEM觀察條件係包含例如：觀察模式(TEM畫像觀察、繞射圖案觀察、能量分散型X線分析(EDX分析)、電子能量損失分光分析(EELS分析)等)、TEM倍率、攝影機長、探針電流量(照射系的光圈徑的大小)等。此外，若為STEM模式，在STEM觀察條件係包含例如：觀察倍率、探針徑(光學系的縮小率)、對試料的照射角、檢測器的選擇(透過電子檢測器、圓環狀檢測器、二次電子檢測器等)、檢測器的接收角等。
位置檢測部103b、厚度檢測部103c、損壞量檢測部103d、加工結束判定部103f、及觀察結果判定部103g亦可藉由硬體所構成，亦可為藉由執行軟體而在處理器上實現者，亦可為將硬體及軟體組合而構成者。關於位置檢測部103b、厚度檢測部103c、損壞量檢測部103d、加工結束判定部103f、及觀察結果判定部103g，容後說明。
＜薄膜試料及TEM觀察用載體的構成＞ 圖6係在半導體晶圓上所製作的薄膜試料的概念圖。在FIB-SEM裝置101內，在半導體晶圓WAF上係製作1個或複數薄膜試料SAM。在本實施形態中，薄膜試料SAM係以1個支持部803而與半導體晶圓WAF相連結，惟支持部803的個數亦可為2個以上。
在任何情形下，均在拾取薄膜試料SAM時，支持部803由半導體晶圓WAF予以切斷。支持部803的切斷係可藉由FIB來進行，亦可藉由使用鑷子等的割斷來進行。此外，TEM觀察區域804係比周圍更加被薄片化，惟若為可作TEM觀察的厚度，亦可不一定比周圍為更薄。
半導體晶圓WAF的尺寸一般為100mm~ 300mm，薄膜試料SAM的尺寸為數μm~數10μm，薄膜試料SAM的厚度為數μm，TEM觀察區域804的厚度為數nm~數10nm。
圖7係TEM觀察用載體所裝載的薄膜試料的概略圖。圖7(a)係示出在具有支柱911的TEM觀察用載體CARa(CAR)支持有薄膜試料SAM時之例。薄膜試料SAM與支柱911的固定係使用例如沉積氣體等來進行。在圖7(a)中係示出在1個支柱911支持有1個薄膜試料SAM的情形，惟亦可在1個支柱911支持複數薄膜試料SAM。
圖7(b)係示出在具有夾子形狀的TEM觀察用載體CARb(CAR)把持有薄膜試料SAM時之例。在圖7(b)中係藉由以複數支柱所構成的夾子912把持薄膜試料SAM的兩端，惟薄膜試料SAM亦可僅以一方端部把持。此外，夾子912亦可把持以縱向堆積的複數薄膜試料SAM。
圖7(c)係示出在構成為格子狀的TEM觀察用載體CARc支持有薄膜試料SAM時之例。若具體敘述之，在TEM觀察用載體CARc張設例如具有層狀結構的碳膜或高分子膜等膜，在該膜上支持1個或複數薄膜試料SAM。該膜亦可非為均一的膜，亦可為空出多數孔的膜。此外，亦可在一個格子支持複數薄膜試料。
圖8係說明在TEM裝置內的TEM觀察用載體的保持方法的圖。在TEM裝置102中，TEM觀察用載體CAR係被保持在匣盒510。在匣盒510係設有凸部510a，藉由將凸部510a插入在試料保持具503的孔部503a，匣盒510係被固定在試料保持具503。接著，在將安裝有匣盒510的試料保持具503設置在電子束柱501的狀態下進行薄膜試料SAM的TEM觀察。
＜半導體解析方法＞ 接著說明使用半導體解析系統100的半導體解析方法。圖9係示出本發明之實施形態1之半導體解析方法之一例的流程圖。在圖9中係與FIB-SEM裝置101、上位控制裝置103、TEM裝置102相對應地示出各工程。
由上位控制裝置103對FIB-SEM裝置101及TEM裝置102傳送指示，藉此開始半導體解析處理。若開始半導體解析處理，首先，半導體晶圓WAF及TEM觀察載體CAR被搬送至FIB-SEM裝置101內(步驟S1001)。
接著，FIB-SEM裝置101係讀取所被搬送的半導體晶圓WAF的ID及TEM觀察載體CAR的ID(步驟S1002)。該等ID係由例如條碼或二維碼等所構成。該等ID係以雷射加工等而形成在半導體晶圓WAF或TEM觀察載體CAR的一部分。接著，FIB-SEM裝置101係藉由輸出所讀取到的ID，對上位控制裝置103詢問對應的FIB加工條件(步驟S1003)。
上位控制裝置103係根據由FIB-SEM裝置101被輸出的ID，由記憶體103a讀出FIB加工條件(步驟S1004)，且將所讀出的FIB加工條件輸出至FIB-SEM裝置101(步驟S1005)。
FIB-SEM裝置101係根據由上位控制裝置被輸出的FIB加工條件，設定薄膜試料製作條件(步驟S1006)，且按照所設定的薄膜試料製作條件，製作薄膜試料SAM(步驟S1007)。
FIB-SEM裝置101係在製作薄膜試料SAM後，拾取薄膜試料SAM，且搬送至TEM觀察用載體CAR(步驟S1008)。拾取薄膜試料SAM時，亦可使用例如探針單元312，亦可使用鑷子。
之後，由FIB-SEM裝置101取出TEM觀察用載體CAR(步驟S1009)。TEM觀察用載體CAR亦可在FIB-SEM裝置101內在被儲存於專用殼體的狀態下被取出，亦可在被載置於可安裝在TEM裝置102的匣盒的狀態下被取出。
由FIB-SEM裝置101被取出的TEM觀察用載體CAR係被搬送至TEM裝置102(步驟S1010)。其中，關於TEM觀察用載體CAR的搬送，亦可由人進行一部分或全部，亦可由機器人進行。
接著，TEM裝置102係讀取所被搬送的TEM觀察載體CAR的ID(步驟S1011)。接著，TEM裝置102係藉由輸出所讀取到的ID，對上位控制裝置103詢問對應的TEM觀察條件(步驟S1012)。
上位控制裝置103係根據由TEM裝置102被輸出的ID，由記憶體103a讀出TEM觀察條件(步驟S1013)，且將所讀出的TEM觀察條件輸出至TEM裝置102(步驟S1014)。
TEM裝置102係根據由上位控制裝置103被輸出的TEM觀察條件，設定薄膜試料SAM的觀察條件(步驟S1015)，使TEM觀察用載體CAR移動至預定的觀察位置(步驟S1016)。接著，TEM裝置102係以所設定的觀察條件進行薄膜試料SAM的觀察(步驟S1017)。其中，步驟S1015及步驟S1016亦可更換進行處理的順序，亦可並行執行。TEM裝置102係將薄膜試料SAM的觀察結果輸出至上位控制裝置103(步驟S1018)。在觀察結果係包含TEM畫像或各檢測器中的檢測資料等。
≪對薄膜試料的評估≫ 上位控制裝置103的觀察結果判定部103g係根據由TEM裝置102被輸出的觀察結果，進行對薄膜試料SAM的評估(步驟S1019)。以下詳加說明對薄膜試料SAM的測定方法。在對薄膜試料SAM的評估項目係包含例如薄膜加工區域的位置偏移量、膜厚的厚度偏移量、因FIB加工所致之損壞量等。
首先，說明薄膜加工區域的位置偏移量的評估。為了進行薄膜加工區域的位置的測定，製作觀察區域的CAD資料或三維再構成資料，且根據CAD資料或三維再構成資料，預先製作觀察區域的複數部位中的薄膜試料SAM的形狀作為參照像。其中，三維再構成資料亦可為使用TEM畫像的電子斷層掃描術而製作者，亦可為一邊反覆進行FIB加工與SEM觀察一邊製作者。
上位控制裝置103的位置檢測部103b係進行由TEM裝置102被輸出的TEM畫像或STEM畫像(觀察結果)與複數參照像的各個的匹配，藉由特定相關值最高的參照像來檢測薄膜加工區域的位置(製作薄膜試料SAM的位置)。其中，畫像匹配的演算法係可為強調邊緣的方法，亦可為抽出特徵點的方法，亦可為使用形狀資訊的方法。接著，位置檢測部103b係將薄膜加工區域的檢測位置與薄膜加工區域的設定位置作比較，且將薄膜加工區域的位置偏移量算出作為評估結果。
接著，說明薄膜試料SAM的膜厚的厚度偏移量的評估。若薄膜試料SAM的膜厚較厚，存在於比觀察對象的構造物更為裡側的構造物亦同時呈現在TEM畫像或STEM畫像，因此上位控制裝置103的厚度檢測部103c係可藉由計數由TEM裝置102被輸出的TEM畫像或STEM畫像內的構造物的個數，來算出薄膜試料SAM的膜厚。其中，亦假想構造物相重疊的情形，藉由使薄膜試料SAM傾斜，如上所示之重疊即被解除，可檢測薄膜試料SAM的膜厚。
此外，若使用HAADF-STEM畫像，HAADF-STEM畫像的對比係取決於薄膜試料SAM的膜厚、及薄膜試料SAM的構成原子，惟觀察對象的構成原子在薄膜試料SAM內大概相同。因此，厚度檢測部103c係可藉由算出HAADF-STEM畫像的訊號強度，來檢測薄膜試料SAM的膜厚。
例如，預先測定或算出膜厚與訊號強度的關係，將使膜厚與訊號強度建立關係的膜厚-訊號強度資訊，形成為表格或函數等而儲存在記憶體103a。接著，厚度檢測部103c係根據膜厚-訊號強度資訊，檢測與所算出的訊號強度相對應的薄膜試料SAM的膜厚。接著，厚度檢測部103c係將薄膜試料SAM的檢測膜厚與設定膜厚作比較，且算出膜厚的厚度偏移量作為評估結果。
接著，說明因FIB加工所致之損壞量的評估。若進行FIB加工，在薄膜試料SAM的端部形成損壞層，結晶部分非晶質(amorphous)化。若觀察TEM畫像或STEM畫像的FFT(快速傅立葉轉換)圖案，一般而言，結晶部分成為斑點(spot)，非晶質部分成為圓形狀的圖案。因此，可評估為圓形狀的圖案的強度愈弱，損壞層愈少，圓形狀的圖案的強度愈強，損壞層愈多。
因此，例如，預先測定或算出TEM畫像或STEM畫像的FFT圖案中的圓形狀的圖案的強度、與損壞層的厚度的關係，將使圓形狀的圖案的強度與損壞層的厚度建立關係的圓形狀圖案強度-損壞層資訊，形成為表格或函數等而儲存在記憶體103a。此外，在記憶體103a係儲存將損壞層的厚度與損壞量建立關係的損壞層厚度-損壞量資訊。
損壞量檢測部103d係根據圓形狀圖案強度-損壞層資訊，由所算出的圓形狀圖案強度，算出損壞層的厚度。接著，損壞量檢測部103d係根據損壞層厚度-損壞量資訊，由所算出的損壞層的厚度，算出損壞量。
其中，在記憶體103a亦可儲存將圓形狀的圖案的強度與損壞量建立關係的圖案強度-損壞量資訊。此時，損壞量檢測部103d係可根據圖案強度-損壞量資訊，由圓形狀的圖案的強度直接算出損壞量。
《TEM觀察條件的更新》 接著，說明步驟S1020。在步驟S1020中，係根據步驟S1019中的評估結果，進行對後續的薄膜試料SAM的TEM觀察條件的更新。
例如，若取得薄膜加工區域發生偏移的評估結果，被認為發生了半導體晶圓WAF中的薄膜試料SAM的製作位置偏移。此外，假想在以同一加工條件所製作的其他薄膜試料SAM亦有同樣的位置偏移。此時，上位控制裝置103係藉由進行使用在特定TEM觀察位置的匹配畫像的變更、對應位置偏移量的觀察位置的偏置(offset)等，來進行TEM觀察條件的更新。
此外，上位控制裝置103係針對薄膜試料SAM的厚度偏移量、及損壞量亦同樣地，根據評估結果，藉由匹配畫像的變更等來進行TEM觀察條件的更新。
＜其他構成＞ 上位控制裝置103亦可藉由使薄膜試料SAM的TEM畫像、與使用TEM畫像的TEM觀察結果相對應，而生成TEM觀察用的學習模型。在該學習模型係反映將TEM觀察成功時及TEM觀察失敗時、與各自的TEM畫像作對比的結果。上位控制裝置103係可由所取得的TEM畫像，判斷是否使用學習模型來更新TEM觀察條件。此外，上位控制裝置103亦可算出使用學習模型來更新的TEM觀察條件的具體值。藉此，可使後續對薄膜試料SAM的TEM觀察的成功率提升。
此外，藉由自動對焦調整所更新的聚焦值等係可對被載置於相同的TEM觀察用載體CAR的其他薄膜試料SAM共通利用。此時，可使後續對薄膜試料SAM的TEM觀察的成功率在短時間提升。
其中，上位控制裝置103即使在判斷出不需要更新TEM觀察條件的情形下，亦以在記憶體103a記錄不更新TEM觀察條件為宜。該記錄係可作為表示所被登錄的TEM觀察條件的可靠性的資訊來加以利用。
＜藉由本實施形態所得的主要效果＞ 藉由本實施形態，上位控制裝置103係進行根據TEM畫像之對薄膜試料SAM的評估，根據薄膜試料SAM的評估結果，更新加工條件。藉由該構成，可將藉由TEM裝置102所得之薄膜試料SAM的觀察結果反饋至TEM裝置102來變更TEM觀察條件，且可變更FIB加工條件，因此可使後續對薄膜試料SAM的自動TEM觀察的速度及精度提升。
若在薄膜試料SAM的製作位置發生偏移時，探索觀察區域時需要時間。此外，假想在相同的半導體晶圓WAF上所製作的其他薄膜試料SAM，亦發生相同的偏移。此時，藉由使在先行的薄膜試料SAM中被檢測到的位置偏移量，反饋至後續的薄膜試料SAM的TEM觀察，可縮短觀察區域的探索時間。
此外，若薄膜試料SAM的製作位置大幅偏離設定位置，亦考慮TEM觀察未正常結束的情形(自動觀察不成功時)。在該情形下，亦若在TEM畫像包含有欲觀察的區域，可藉由使用者的判斷來取得所希望的資料。此外，將使用者所判斷出的結果作為學習資料，使上位控制裝置103學習，藉此可使後續的薄膜試料SAM中的TEM觀察正常結束，且可使使用者的勞力減輕。
此外，使先行的薄膜試料SAM中的聚焦值等條件反饋至後續的薄膜試料SAM的TEM觀察，藉此可使TEM觀察的速度提升。
此外，藉由本實施形態，上位控制裝置103係由TEM畫像檢測薄膜試料SAM中的薄膜加工區域的位置，將薄膜加工區域的檢測位置與薄膜加工區域的設定位置作比較，且算出檢測位置對設定位置的位置偏移量作為薄膜試料的評估結果。藉由該構成，可根據評估結果，適當進行TEM觀察條件的更新。
此外，藉由本實施形態，上位控制裝置103係按照薄膜加工區域的位置偏移量，進行TEM裝置102中的薄膜試料SAM的觀察位置的偏置。藉由該構成，可將薄膜試料SAM的觀察位置修正為適當位置。
此外，藉由本實施形態，上位控制裝置103係由TEM畫像檢測薄膜試料SAM的膜厚，將薄膜試料SAM的檢測膜厚與設定膜厚作比較，且算出檢測膜厚對設定膜厚的厚度偏移量作為評估結果。藉由該構成，可根據評估結果，適當進行TEM觀察條件的更新。
此外，藉由本實施形態，上位控制裝置103係由TEM畫像，算出因加工所致之薄膜試料SAM的損壞量作為評估結果。藉由該構成，可根據評估結果，適當進行TEM觀察條件的更新。
此外，藉由本實施形態，上位控制裝置103係藉由變更使用在特定TEM裝置102中的觀察位置的匹配畫像，來更新透過型電子顯微鏡像的取得條件。藉由該構成，可根據評估結果，適當進行TEM觀察條件的更新。
此外，藉由本實施形態，TEM裝置102係取得STEM畫像。藉由該構成，可取得以TEM畫像並無法取得的畫像，可對薄膜試料SAM更正確地評估。
(實施形態2) 接著，說明實施形態2。其中，以下針對與前述實施形態重複的部位，原則上省略說明。在本實施形態中，以被搬送至FIB-SEM裝置101的半導體晶圓WAF在上位控制裝置103中被特定為前提。因此，在本實施形態中，半導體解析方法的一部分流程與實施形態1不同。
圖10係示出本發明之實施形態2之半導體解析方法之一例的流程圖。若開始半導體解析處理，並行執行步驟S1001及步驟S1101。
在步驟S1002中，FIB-SEM裝置101係讀取半導體晶圓WAF的ID及TEM觀察用載體CAR的ID。但是，在本實施形態中係假想被搬送至FIB-SEM裝置101的半導體晶圓WAF在上位控制裝置103中被特定。因此，半導體晶圓WAF的ID的讀取並非為必須。此外，關於TEM觀察用載體CAR的ID，亦若上位控制裝置103可管理TEM觀察載體CAR，TEM觀察用載體CAR的ID的讀取亦非為必須。此時，亦可使用未具有ID的TEM觀察用載體CAR。
在步驟S1101中，上位控制裝置103係在被儲存於記憶體103a的FIB加工條件之中，讀出適於被搬送至FIB-SEM裝置101的半導體晶圓WAF的FIB加工條件。如前所述，被搬送至FIB-SEM裝置101的半導體晶圓WAF在上位控制裝置103中被特定，因此上位控制裝置103係由記憶體103a讀出與加工對象的半導體晶圓WAF的ID相對應的FIB加工條件。接著，上位控制裝置103係將所讀出的FIB加工條件輸出至FIB-SEM裝置101(步驟S1005)。此時，上位控制裝置103亦可連同FIB加工條件一起輸出對應的半導體晶圓WAF的ID。
在步驟S1102中，FIB-SEM裝置101係將由上位控制裝置103被輸出的FIB加工條件與半導體晶圓的ID進行對照。但是，由於上位控制裝置103特定被搬送至FIB-SEM裝置101的半導體晶圓WAF，因此本工程係可適當省略。
步驟S1006~S1007係與實施形態1相同。步驟S1007之後係執行步驟S1103。
在步驟S1103中，FIB-SEM裝置101係將對半導體晶圓WAF的薄膜試料製作結果輸出至上位控制裝置103。薄膜試料製作結果亦可為例如SEM畫像，亦可為特定部位中的電訊號的強度變化等。其中，電訊號的強度變化亦可為取決於薄膜試料SAM的膜厚的訊號，亦可為因構成薄膜試料SAM的構造物反覆露出與消失所致之強度變化。
在步驟S1104中，上位控制裝置103的加工結束判定部103f係根據由FIB-SEM裝置101被輸出的薄膜試料製作結果，進行使薄膜試料製作繼續、或使薄膜試料製作結束的加工繼續與否判定。
該加工繼續與否判定係使用例如畫像匹配法等。在畫像匹配法中，係例如以薄膜試料SAM的FIB加工剖面與預先準備的參照畫像是否相一致，來判定加工繼續與否。該參照畫像係例如表示FIB加工結束時的薄膜試料SAM的剖面形狀的畫像。
若FIB加工剖面的SEM畫像與參照畫像不相一致(NO)，判斷為FIB加工未結束。接著，返回至步驟S1007，繼續FIB加工。另一方面，若FIB加工剖面的SEM畫像與參照畫像相一致(YES)，判斷為FIB加工已結束，且執行步驟S1008。
其中，上位控制裝置103亦可先儲存至FIB加工結束為止的FIB加工剖面的一連串畫像群，將一連串畫像群作為參照畫像來進行加工繼續與否判定。藉此，可使加工繼續與否判定的精度提升。
此外，使用在加工繼續與否判定的參照畫像亦可記憶在上位控制裝置103，且該參照畫像被利用在TEM觀察時的各種處理。
在步驟S1105中，FIB-SEM裝置101係對上位控制裝置103輸出對TEM觀察用載體CAR的薄膜試料SAM的搬送結果。接著，載置有薄膜試料SAM的TEM觀察用載體CAR由FIB-SEM裝置101被取出。其中，薄膜試料SAM的搬送結果的輸出、與TEM觀察用載體CAR的搬送亦可未同時進行。
在薄膜試料SAM的搬送結果亦可包含載置有薄膜試料SAM的TEM觀察用載體CAR的ID，亦可包含薄膜試料搬送後的SEM像。此外，若TEM觀察用載體CAR被載置於可安裝在預定的殼體或TEM裝置102的匣盒510之後被搬送至TEM裝置102，載置於殼體或匣盒510之後的光學顯微鏡像亦可包含在薄膜試料SAM的搬送結果。此外，FIB-SEM裝置101與上位控制裝置103之間的各種資訊的傳達亦可使用網路而以自動或手動進行，亦可透過記憶媒體進行。
步驟S1105之後，並行執行步驟S1106、S1010。在步驟S1106中，上位控制裝置103係由FIB-SEM裝置101取得TEM觀察用載體CAR的搬送資訊。搬送資訊亦可為例如TEM觀察用載體CAR的ID，亦可為與被載置於TEM觀察用載體CAR的薄膜試料SAM相對應的半導體晶圓WAF的ID等。
接著，上位控制裝置103係根據觀察用載體CAR的搬送資訊，讀出適於薄膜試料SAM的TEM觀察的TEM觀察條件(步驟S1107)，且將所讀出的TEM觀察條件輸出至TEM裝置102(步驟S1108)。在TEM觀察條件中，係不僅由上位控制裝置103被讀出的觀察條件，亦可包含根據由FIB-SEM裝置101被輸出的TEM觀察用載體CAR的搬送資訊所生成的資訊。在該資訊係包含例如TEM觀察用載體CAR中載置薄膜試料SAM的位置等。
步驟S1011、S1108之後執行步驟S1109。在步驟S1109中，TEM裝置102係進行TEM觀察條件與TEM觀察用載體CAR的ID的對照。但是，若上位控制裝置103特定出被搬送至TEM裝置102的TEM觀察用載體，本工程並非為必須。步驟S1109之後，執行步驟S1015~S1020。
在本實施形態中，亦可得與前述實施形態相同的效果。
(實施形態3) 接著，說明實施形態3。圖11係示出本發明之實施形態3之半導體解析系統之一例的概略構成圖。圖11的半導體解析系統200係形成為在圖1的半導體解析系統100追加ALTS(Auto Lamella Transfer System：自動薄膜試料搬送裝置)裝置201的構成。ALTS裝置201係將在半導體晶圓WAF上所製作的薄膜試料SAM自動轉移至TEM觀察用載體CAR的裝置。FIB-SEM裝置101、ALTS裝置201、及TEM裝置102係可透過上位控制裝置103而彼此通訊。在圖11中，FIB-SEM裝置101、ALTS裝置201、及TEM裝置102形成為分別僅有1台的構成，但是亦可該等分別設有複數。
製作出薄膜試料SAM的半導體晶圓WAF係被搬送至ALTS裝置201。ALTS裝置201係在裝置內將薄膜試料SAM轉移至TEM觀察用載體CAR。此時，ALTS裝置201係一邊參照半導體晶圓WAF上的薄膜試料SAM的位置資訊一邊進行轉移。
其中，對ALTS裝置201搬送半導體晶圓WAF亦可按每個前述容器或匣盒進行。此外，半導體晶圓WAF或TEM觀察用載體CAR的處理係如前所述，亦可由人進行一部分或全部，亦可由搬送用機器人進行。
在圖11中，係將上位控制裝置103記載為獨立的構成要素，惟亦可由FIB-SEM裝置101、TEM裝置102、ALTS裝置201擔負上位控制裝置103所具有的功能的一部分或全部。
＜ALTS裝置的構成＞ 圖12係示出圖11的ALTS裝置之一例的概略構成圖。如圖12所示，ALTS裝置201係具備：第1光學顯微鏡401a、用以控制第1光學顯微鏡401a的第1光學顯微鏡控制器431、第2光學顯微鏡402a、用以控制第2光學顯微鏡402a的第2光學顯微鏡控制器432、可載置半導體晶圓WAF的晶圓載台404、控制晶圓載台404的晶圓載台控制器434。
此外，ALTS裝置201係具備：可載置TEM觀察用載體CAR的子載台406、控制子載台406的子載台控制器436、拾取在半導體晶圓WAF上所製作的薄膜試料SAM的探針單元412、控制探針單元412的探針單元控制器442、試料室407。
此外，ALTS裝置201係具備：用以取得光學顯微鏡像的第1攝影機410、第2攝影機411、控制第1攝影機410的第1攝影機控制器440、控制第2攝影機411的第2攝影機控制器441、用以對薄膜試料SAM照射光的光源409、控制光源409的光源控制器439、控制ALTS裝置201全體的動作的統合電腦430。統合電腦430及各控制器係可彼此通訊。
此外，ALTS裝置201係具備：操作員輸入照射條件或晶圓載台404的位置等的各種指示的控制器(鍵盤、滑鼠等)451、顯示用以控制ALTS裝置201的GUI畫面453、ALTS裝置201的狀態、包含畫像之所取得的各種資訊等的1個或複數顯示器452。其中，ALTS裝置201的狀態或所取得的資訊等亦可包含在GUI畫面453。
第1光學顯微鏡401a、第2光學顯微鏡402a係包含全部供成像用的透鏡或供限制開口用的光圈等光學顯微鏡所需的構成要素的系統。在圖12中，光源409被設在試料室407，惟並非為限定於如上所示之構成者。光源409亦可例如設在光學顯微鏡的內部，由上方照射薄膜試料SAM。
此外，ALTS裝置201亦可構成為具備掃描被聚焦在薄膜試料SAM上的光的機構，且可取得掃描像。此外，作為觀察對象的薄膜試料SAM主要在第1光學顯微鏡401a的光軸401c、與第2光學顯微鏡402a的光軸402c呈交叉的位置(交叉點471)被觀察。藉此可掌握觀察對象的三維位置關係。例如，可正確地掌握半導體晶圓WAF上的薄膜試料SAM、與探針單元412或鑷子(省略圖示)的位置關係。此外，在圖12中，係設有試料室407，惟若在大氣中觀察，並不需要密閉的空間，因此可省略試料室407。
晶圓載台404及子載台406係可藉由對應的晶圓載台控制器434及子載台控制器436的控制，進行平面移動或旋轉移動。此外，探針單元412係不僅拾取在半導體晶圓WAF上所製作的薄膜試料SAM，亦可具備有晶圓表面的接觸感測感測器或應力感測器等的功能。此外，為了拾取薄膜試料SAM，亦可使用鑷子來取代探針。
其中，在圖12中，係將第1光學顯微鏡401a、第2光學顯微鏡402a配置在試料室407，惟在觀察薄膜試料SAM的目的下，顯微鏡的種類並未特別限定。例如，亦可在一部分或全部顯微鏡使用SEM裝置。此時係考慮與圖2類似的構成。例如，考慮在試料室307裝載第2電子束柱，來取代圖2的離子束柱301a的構成。此外，此時，在ALTS裝置201所使用的電子束柱的電子源亦可使用電場發射型、肖特基型、熱電子型的任一者。
＜半導體解析方法＞ 接著說明使用半導體解析系統200的半導體解析方法。圖13及圖14係示出本發明之實施形態3之半導體解析方法之一例的流程圖。其中，在圖13中係在左側欄位表示FIB-SEM裝置101及ALTS裝置201的工程。圖13~圖14係與實施形態1的圖9的流程類似。
若開始半導體解析處理，半導體晶圓WAF被搬送至FIB-SEM裝置101內(步驟S1301)，藉由FIB-SEM裝置101，進行半導體晶圓WAF的ID的讀取(步驟S1302)。
步驟S1302之後，執行步驟S1003~S1007。步驟S1007之後，執行步驟S1303。
半導體晶圓WAF係由FIB-SEM裝置101被取出(步驟S1303)，且被搬送至ALTS裝置201(步驟S1304)。半導體晶圓WAF的搬送亦可以半導體晶圓WAF單體進行，亦可使用可收容複數個半導體晶圓WAF的殼體來總括搬送。此外，半導體晶圓WAF的搬送可由人進行，亦可由機器人進行。
在步驟S1305中，TEM觀察用載體CAR被搬送至ALTS裝置201。接著，ALTS裝置201係讀取TEM觀察用載體CAR的ID(步驟S1306)。但是，由於亦有在TEM觀察用載體CAR未被賦予ID的情形，因此本工程並非為必須。
在步驟S1307中，ALTS裝置201係對上位控制裝置103詢問規定用以由半導體晶圓WAF對TEM觀察用載體CAR搬送薄膜試料SAM的條件的薄膜試料搬送條件。
在薄膜試料搬送條件亦可包含：在FIB-SEM裝置101的加工形狀或在FIB-SEM裝置101的加工結束後的SEM畫像等，亦可僅包含半導體晶圓WAF上經薄膜加工的位置資訊。
此外，在薄膜試料搬送條件亦可僅包含探針單元412或鑷子的驅動條件。此外，若在ALTS裝置201記憶有薄膜試料搬送條件，在薄膜試料搬送條件亦可僅包含特定適當的薄膜試料搬送條件的ID。
上位控制裝置103係按照來自ALTS201的詢問，讀出薄膜試料搬送條件(步驟S1308)，且將所讀出的薄膜試料搬送條件輸出至ALTS裝置201(步驟S1309)。
ALTS裝置201係設定由上位控制裝置103被輸出的薄膜試料搬送條件(步驟S1310)，根據薄膜試料搬送條件，設定各構成要素的驅動條件。接著，ALTS裝置201係按照所被設定的薄膜試料搬送條件(驅動條件)，將半導體晶圓WAF上的薄膜試料SAM搬送至TEM觀察用載體CAR(步驟S1311)。
此時，ALTS裝置201亦可取得薄膜試料搬送前的SEM畫像或薄膜試料搬送後的SEM畫像，將該等畫像記錄為搬送資訊。此外，ALTS裝置201亦可將所記錄的搬送資訊、或在步驟S1306中所讀取到的TEM觀察用載體CAR的ID輸出至上位控制裝置103。此時，上位控制裝置103係可在後續工程中利用所得的資訊。
若結束對TEM觀察用載體CAR搬送薄膜試料SAM，由ALTS裝置201取出TEM觀察用載體CAR(步驟S1312)。步驟S1312之後，執行圖14所示之步驟S1010及其之後的各工程。
在本實施形態中，亦可得與前述實施形態相同的效果。
(實施形態4) 接著，說明實施形態4。本實施形態亦與實施形態3同樣地，在半導體解析系統追加有ALTS裝置201。圖15及圖16係示出本發明之實施形態4之半導體解析方法之一例的流程圖。其中，在圖15中係在左側欄位表示FIB-SEM裝置101及ALTS裝置201的工程。圖15~圖16係與實施形態2的圖10的流程類似。
若開始半導體解析處理，並行執行步驟S1101、S1301。若步驟S1005、S1302結束，執行步驟S1102。
在步驟S1104中，若FIB加工剖面的SEM畫像與參照畫像相一致(YES)，移至步驟S1401。
在步驟S1401中，由FIB-SEM裝置101取出製作出薄膜試料SAM的半導體晶圓WAF。此外，FIB-SEM裝置101係將半導體晶圓WAF的晶圓資訊輸出至上位控制裝置103。其中，晶圓資訊的輸出與半導體晶圓WAF的取出亦可不同時進行。
在晶圓資訊亦可包含例如FIB加工已完成、由FIB-SEM裝置101取出半導體晶圓WAF、進行各處理的時刻等各種資訊。此外，在晶圓資訊亦可包含FIB加工後的SEM畫像或SIM畫像。此外，晶圓資訊的輸出亦可使用網路而以自動或手動進行，亦可透過記憶媒體進行。
步驟S1401之後，並行執行步驟S1402、S1403。在步驟S1402中，半導體晶圓WAF被搬送至ALTS裝置201。步驟S1402之後，執行步驟S1305。
在步驟S1403中，上位控制裝置103係取得由FIB-SEM裝置101被輸出的晶圓資訊。若半導體晶圓WAF由FIB-SEM裝置101自動搬送至ALTS裝置201，在晶圓資訊亦包含半導體晶圓WAF的所在地。尤其，若FIB-SEM裝置101或ALTS裝置201存在複數台，必須要有半導體晶圓WAF的所在地的資訊。
在步驟S1404中，上位控制裝置103係讀出薄膜試料搬送條件。所讀出的薄膜試料搬送條件亦有全部內容為預先記憶體103a所儲存者的情形，亦有包含根據由FIB-SEM裝置101所接收到的資訊而生成的資訊的情形。此外，若ALTS裝置201記憶有薄膜試料搬送條件，被儲存在上位控制裝置101的薄膜試料搬送條件亦可為特定ALTS裝置201所儲存的薄膜試料搬送條件的ID。
步驟S1404之後，執行步驟S1309。接著，步驟S1306、S1309之後，執行步驟S1310~S1311。步驟S1311之後，執行步驟S1405。
在步驟S1405中，ALTS裝置201係將薄膜試料搬送結果輸出至上位控制裝置103。此外，載置有薄膜試料SAM的TEM觀察用載體CAR被搬送至TEM裝置201。薄膜試料搬送結果的輸出與TEM觀察用載體CAR的搬送亦可未同時進行。在薄膜試料搬送結果亦可包含載置有薄膜試料SAM的TEM觀察用載體CAT的ID，亦可包含薄膜試料搬送後的SEM像。此外，若TEM觀察用載體CAR被載置於儲存TEM觀察用載體的殼體或可安裝在TEM裝置102的匣盒500之後被搬送至TEM裝置201時，在薄膜試料搬送結果亦可包含載置於殼體或匣盒500之後的TEM觀察用載體CAR等的光學顯微鏡像。
步驟S1405之後，執行圖16所示之步驟S1010、S1106及其之後的各工程。
在本實施形態中亦可得與前述實施形態相同的效果。
其中，本發明係包含各種變形例，並非為限定於上述之實施形態者。此外，可將某實施形態的構成的一部分置換為其他實施形態的構成，此外，亦可在某實施形態的構成加上其他實施形態的構成。
此外，關於各實施形態的構成的一部分，可進行其他構成的追加、刪除、置換。其中，圖示記載的各構件或相對尺寸係為容易理解地說明本發明而簡化、理想化，在構裝上係有成為更為複雜的形狀的情形。
100,200:半導體解析系統 101:FIB-SEM裝置 102:TEM裝置 103:上位控制裝置 103a:記憶體 103b:位置檢測部 103c:厚度檢測部 103d:損壞量檢測部 103f:加工結束判定部 103g:觀察結果判定部 201:ALTS裝置 301a:離子束柱 301b:離子束 301c:光軸 302a:電子束柱 302b:電子束 302c:光軸 304:晶圓載台 306:子載台 307:試料室 309,310:荷電粒子檢測器 311:X線檢測器 312:探針單元 330:統合電腦 331:離子束柱控制器 332:電子束柱控制器 334:晶圓載台控制器 336:子載台控制器 339:檢測器控制器 340:檢測器控制器 341:X線檢測器控制器 342:探針單元控制器 351:控制器(鍵盤、滑鼠等) 352:顯示器 353:GUI畫面 371:交叉點 401a:第1光學顯微鏡 401c:光軸 402a:第2光學顯微鏡 402c:光軸 404:晶圓載台 406:子載台 407:試料室 409:光源 410:第1攝影機 411:第2攝影機 412:探針單元 430:統合電腦 431:第1光學顯微鏡控制器 432:第2光學顯微鏡控制器 434:晶圓載台控制器 436:子載台控制器 439:光源控制器 440:第1攝影機控制器 441:第2攝影機控制器 442:探針單元控制器 451:控制器(鍵盤、滑鼠等) 452:顯示器 453:GUI畫面 471:交叉點 501:電子束柱 503:試料保持具 503a:孔部 504:試料保持具載台 505:二次電子檢測器 506:螢光板 507:攝影機 508:X線檢測器 510:匣盒 510a:凸部 521:電子束柱控制器 524:保持具載台控制器 525:檢測器控制器 527:攝影機控制器 528:X線檢測器控制器 530:統合電腦 531:控制器(鍵盤、滑鼠等) 532:顯示器 533:GUI畫面 601:電子源 602:照射透鏡群 603:接物鏡 604:投影透鏡群 605:偏向系 606:圓環狀檢測器 607:透過電子檢測器 609:電子能量損失分光器(EELS) 610:EELS用檢測器 611:光圈 803:支持部 804:TEM觀察區域 911:支柱 912:夾子 CAR,CARa,CARb,CARc:TEM觀察用載體 SAM:薄膜試料 WAF:半導體晶圓
[圖1]係示出本發明之實施形態1之半導體解析系統之一例的概略構成圖。 [圖2]係示出本發明之實施形態1之FIB-SEM裝置之一例的概略構成圖。 [圖3]係示出本發明之實施形態1之TEM裝置之一例的概略構成圖。 [圖4]係示出在TEM模式下使用時的電子束柱及其周邊之一例的概略構成圖。 [圖5]係示出在STEM模式下使用時的電子束柱及其周邊之一例的概略構成圖。 [圖6]係在半導體晶圓上所製作的薄膜試料的概念圖。 [圖7]係TEM觀察用載體所裝載的薄膜試料的概略圖。 [圖8]係說明在TEM裝置內的TEM觀察用載體的保持方法的圖。 [圖9]係示出本發明之實施形態1之半導體解析方法之一例的流程圖。 [圖10]係示出本發明之實施形態2之半導體解析方法之一例的流程圖。 [圖11]係示出本發明之實施形態3之半導體解析系統之一例的概略構成圖。 [圖12]係示出圖11的ALTS裝置之一例的概略構成圖。 [圖13]係示出本發明之實施形態3之半導體解析方法之一例的流程圖。 [圖14]係示出本發明之實施形態3之半導體解析方法之一例的流程圖。 [圖15]係示出本發明之實施形態4之半導體解析方法之一例的流程圖。 [圖16]係示出本發明之實施形態4之半導體解析方法之一例的流程圖。
100:半導體解析系統
101:FIB-SEM裝置
102:TEM裝置
103:上位控制裝置
103a:記憶體
103b:位置檢測部
103c:厚度檢測部
103d:損壞量檢測部
103f:加工結束判定部
103g:觀察結果判定部
CAR:TEM觀察用載體
SAM:薄膜試料
WAF:半導體晶圓

Claims (7)

  1. 一種半導體解析系統，其係具備：加工裝置，其係將半導體晶圓加工來製作觀察用的薄膜試料；透過型電子顯微鏡裝置，其係取得前述薄膜試料的透過型電子顯微鏡像；及控制裝置，其係控制前述加工裝置及前述透過型電子顯微鏡裝置，前述控制裝置係進行根據前述透過型電子顯微鏡像之對前述薄膜試料的評估，根據前述薄膜試料的評估結果，更新前述透過型電子顯微鏡像的取得條件，且將所更新的取得條件輸出至前述透過型電子顯微鏡裝置，將前述所更新的取得條件使用在有別於前述薄膜試料的薄膜試料的透過型電子顯微鏡像的取得。
  2. 如請求項1之半導體解析系統，其中，前述控制裝置係由前述透過型電子顯微鏡像檢測前述薄膜試料中的薄膜加工區域的位置，且將前述薄膜加工區域的檢測位置與前述薄膜加工區域的設定位置作比較，算出前述檢測位置對前述設定位置的位置偏移量作為前述薄膜試料的前述評估結果。
  3. 如請求項2之半導體解析系統，其中，前述控制裝置係按照前述位置偏移量，藉由進行前述透過型電子顯微鏡中的前述薄膜試料的觀察位置的偏置來進行TEM觀察條件的更新。
  4. 如請求項1之半導體解析系統，其中，前述控制裝置係由前述透過型電子顯微鏡像檢測前述薄膜試料的膜厚，且將前述薄膜試料的檢測膜厚與設定膜厚作比較，算出前述檢測膜厚對前述設定膜厚的厚度偏移量作為評估結果。
  5. 如請求項1之半導體解析系統，其中，前述控制裝置係由前述透過型電子顯微鏡像，算出因加工所致之前述薄膜試料的損壞量作為前述評估結果。
  6. 如請求項1之半導體解析系統，其中，前述控制裝置係藉由變更使用在特定前述透過型電子顯微鏡中的觀察位置的匹配畫像，來更新前述透過型電子顯微鏡像的取得條件。
  7. 如請求項1之半導體解析系統，其中，前述透過型電子顯微鏡裝置係取得掃描型透過電子顯微鏡像作為前述透過型電子顯微鏡像。
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