WO2021171492A1 - 半導体解析システム - Google Patents

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WO2021171492A1
WO2021171492A1 PCT/JP2020/008058 JP2020008058W WO2021171492A1 WO 2021171492 A1 WO2021171492 A1 WO 2021171492A1 JP 2020008058 W JP2020008058 W JP 2020008058W WO 2021171492 A1 WO2021171492 A1 WO 2021171492A1
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film sample
tem
transmission electron
electron microscope
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恒典 野間口
雄大 久保
千葉　寛幸
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株式会社日立ハイテク
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor analysis system.
  • Patent Document 1 states that in the preparation of a sample for a transmission electron microscope, productivity is improved by not using deposition when fixing a flaky sample prepared by processing with a charged particle beam to a sample holder. Techniques for improvement are disclosed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a semiconductor analysis system according to the first embodiment of the present invention.
  • the semiconductor analysis system 100 includes a FIB-SEM device (processing device) 101, a TEM device 102, and a host control device 103.
  • the FIB-SEM device 101 and the TEM device 102 are each configured to be only one, but a plurality of these may be provided.
  • the SEM is a scanning electron microscope.
  • TEM is a transmission electron microscope
  • STEM which will be described later, is a scanning transmission electron microscope.
  • the FIB-SEM device 101 is a device having a FIB device for producing (cutting out) a thin film sample SAM for observation from a semiconductor wafer WAF and an SEM device for observing the semiconductor wafer WAF or the produced thin film sample SAM.
  • the SEM device may not be included.
  • the upper control device 103 is a device that controls the FIB-SEM device 101 and the TEM device 102.
  • the upper control device 103 provides basic control such as operation start and stop for the FIB-SEM device 101 and the TEM device 102, output of FIB processing conditions for the semiconductor wafer WAF, and TEM observation conditions for the thin film sample SAM produced by FIB processing. (Acquisition conditions for transmission electron microscope image) is output. Further, the upper control device 103 evaluates the thin film sample SAM based on the TEM image (STEM image) output from the TEM device 102, updates the TEM observation conditions based on the evaluation result, and the like.
  • STEM image TEM image
  • the main processing in the semiconductor analysis system 100 is as follows.
  • the thin film sample SAM is produced from the semiconductor wafer WAF conveyed in the FIB apparatus.
  • the prepared thin film sample SAM is placed on a carrier CAR for TEM observation.
  • the TEM observation carrier CAR on which the thin film sample SAM is placed is transported from the FIB-SEM device 101 to the TEM device 102, and the TEM device 102 performs structural analysis and defect analysis of the thin film sample SAM.
  • the semiconductor wafer WAF may be transported using a container capable of accommodating a plurality of wafers, or may be transported by being placed on a cartridge that can be inserted into the FIB-SEM apparatus 101. Further, the TEM observation carrier CAR may be transported using a container capable of accommodating a plurality of carriers, or may be transported by being placed on a cartridge that can be inserted into the TEM device 102.
  • the semiconductor wafer WAF and the TEM observation carrier CAR may be partially or wholly handled by a human or a transport robot.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of the FIB-SEM device according to the first embodiment of the present invention.
  • the FIB-SEM apparatus 101 includes an ion beam column 301a, an ion beam column controller 331 that controls the ion beam column 301a, an electron beam column 302a, and an electron beam column controller that controls the electron beam column 302a.
  • a wafer stage 304 on which a semiconductor wafer WAF can be placed, and a wafer stage controller 334 for controlling the wafer stage 304 are provided.
  • the FIB-SEM apparatus 101 includes a substage 306 on which the carrier CAR for TEM observation can be placed, a substage controller 336 that controls the substage 306, and a thin film sample SAM produced on the semiconductor wafer WAF. It includes a probe unit 312 for picking up, a probe unit controller 342 for controlling the probe unit 312, and a sample chamber 307.
  • the FIB-SEM apparatus 101 is a charged particle detector 309 for detecting charged particles generated when the ion beam 301b or the electron beam 302b is irradiated on the thin film sample SAM on the semiconductor wafer WAF or the carrier CAR for TEM observation.
  • 310 detector controller 339 that controls the charged particle detector 309, detector controller 340 that controls the charged particle detector 310, X-ray detector 311 and X-ray detector control that controls the X-ray detector 311.
  • the device 341 and the integrated computer 330 that controls the operation of the entire FIB-SEM device 101 are provided.
  • the integrated computer 330 and each control can communicate with each other.
  • the FIB-SEM device 101 controls the controller (keyboard, mouse, etc.) 351 and the FIB-SEM device 101 in which the operator inputs various instructions such as the irradiation conditions of the ion beam and the electron beam and the position of the wafer stage 304.
  • the GUI screen 353 and the FIB-SEM device 101 are provided with one or more displays 352 and the like for displaying various acquired information including images.
  • the state of the FIB-SEM device 101, the acquired information, and the like may be included in the GUI screen 353.
  • the ion beam column 301a and the electron beam column 302a are mounted in the sample chamber 307.
  • the ion beam 301b that has passed through the ion beam column 301a and the electron beam 302b that has passed through the electron beam column 302a are mainly the intersections of the optical axis 301c of the ion beam column 301a and the optical axis 302c of the electron beam column 302a (cross point 371). ) Is focused.
  • the ion beam 301b is not limited to the focused ion beam, and may be a broad ion beam provided with a mask.
  • the ion beam column 301a is arranged vertically and the electron beam column 302a is arranged in an inclined manner, but the arrangement is not limited to this.
  • the ion beam column 301a may be arranged in an inclined manner
  • the electron beam column 302a may be arranged vertically.
  • the ion beam column 301a and the electron beam column 302a may be arranged in an inclined manner.
  • the FIB-SEM apparatus 101 may have a triple column configuration including a gallium focused ion beam column, an argon focused ion beam column, and an electron beam column.
  • an observation system such as an optical microscope or an AFM with an FIB device instead of the electron beam column may be used instead of the FIB-SEM device 101.
  • processing and observation may be performed using only the ion beam column. In this case, the number of columns that generate a beam can be reduced, and the equipment cost can be reduced.
  • the charged particle detectors 309 and 310 may be composed of a composite charged particle detector capable of detecting electrons and ions.
  • a gas injection unit (not shown) or the like is mounted in the sample chamber 307. Further, the FIB-SEM device 101 has each controller (not shown) that controls the gas injection unit and the like.
  • the gas injection unit stores depot gas for forming a deposit film on a semiconductor wafer WAF or a thin film sample SAM by irradiation with a charged particle beam, and is supplied into the sample chamber 307 from a nozzle tip (not shown) as needed.
  • a protective film or marking can be produced at an arbitrary location on the semiconductor wafer WAF, the thin film sample SAM, or the TEM observation carrier CAR.
  • an etching gas that is chemically corroded or carved by irradiation with a charged particle beam may be stored. This etching gas may be used for processing the semiconductor wafer WAF.
  • the sample chamber 307 may be equipped with a cold trap, an optical microscope, or the like. Further, in the sample chamber 307, a detector such as a tertiary electron detector, a STEM detector, a backscattered electron detector, a low energy loss electron detector, or the like may be provided in addition to the charged particle detector 309. Further, the sample chamber 307 may be equipped with a mass spectrometer or the like in addition to the X-ray detector 311.
  • the TEM device 102 drives the electron beam column 501, the electron beam column controller 521 that controls the electron beam column 501, the sample holder 503 on which the TEM observation carrier CAR is mounted, and the sample holder 503.
  • the sample holder stage 504 and the holder stage controller 524 for controlling the sample holder stage 504 are provided.
  • the TEM device 102 includes a secondary electron detector 505 that detects electrons emitted from the thin film sample SAM, a detector controller 525 that controls the secondary electron detector 505, and a fluorescent plate 506 that projects a transmission electron microscope image.
  • Camera 507 that images the fluorescent screen 506
  • Camera controller 527 that controls the camera 507
  • X-ray detector 508 that detects the X-rays emitted from the thin film sample SAM
  • X-ray detector control that controls the X-ray detector 508.
  • the device 528 and the integrated computer 530 that controls the operation of the entire TEM device 102 are provided.
  • the integrated computer 530 and each control can communicate with each other.
  • the TEM device 102 includes a controller (keyboard, mouse, etc.) 531 for inputting various instructions such as irradiation conditions and the position of the holder stage 504, a GUI screen 533 for controlling the TEM device 102, a state of the TEM device 102, and an image. It is provided with one or a plurality of displays 532 for displaying various acquired information including the above. The state of the TEM device 102, the acquired information, and the like may be included in the GUI screen 533.
  • a controller keyboard, mouse, etc.
  • GUI screen 533 for controlling the TEM device 102, a state of the TEM device 102, and an image. It is provided with one or a plurality of displays 532 for displaying various acquired information including the above.
  • the state of the TEM device 102, the acquired information, and the like may be included in the GUI screen 533.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of the electron beam column and its surroundings when used in the TEM mode.
  • the electron beam column 501 passes through the electron source 601 for generating the electron beam, the irradiation lens group 602 for irradiating the thin film sample SAM with the electron beam, the objective lens 603, and the thin film sample SAM. It is provided with a projection lens group 604 and the like for projecting an electron beam of. Further, an electron energy loss spectrometer (EELS) 609, an EELS detector 610, and the like are arranged below the electron beam column 501.
  • EELS electron energy loss spectrometer
  • the electron beam column 501 In this way, all the elements necessary for analysis using the TEM device 102 are mounted on the electron beam column 501 and its surroundings.
  • the electron beam spreads over the entire observation region on the thin film sample SAM and is irradiated, and the sample information is acquired from the projected image, the interference image, the diffraction pattern, and the like.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of the electron beam column and its surroundings when used in the STEM mode.
  • the electron beam column 501 in the STEM mode has a deflection system 605 for scanning and shifting the electron beam and an aperture 611 for controlling the opening angle of the electron beam in each of the main elements of FIG. Is added.
  • an annular detector 606 for detecting transmitted electrons scattered at a wide angle and a transmission electron detector 607 for detecting electrons transmitted through the thin film sample SAM are provided.
  • the electron beam is focused on the thin film sample SAM, and the sample information is acquired by scanning the observation area.
  • a cold trap may be arranged in the vicinity of the thin film sample SAM, or the sample holder 503 may be provided with a cooling mechanism, a heating mechanism, a gas introduction mechanism, or the like.
  • the upper control device 103 includes a memory 103a, a position detection unit 103b for detecting the position of a thin film processing region in which the thin film sample SAM is produced, a thickness detection unit 103c for detecting the thickness of the thin film sample SAM, and a thin film. It includes a damage amount detection unit 103d for detecting the damage amount due to sample SAM preparation, a processing end determination unit 103f, and an observation result determination unit 103f.
  • the memory 103a is a storage device composed of a non-volatile memory, a hard disk, or the like.
  • the memory 103a stores the FIB processing conditions corresponding to the IDs assigned to the semiconductor wafer WAF and the TEM observation carrier CAR described later.
  • the FIB processing conditions include, for example, the acceleration voltage of the ion beam, the beam current, the processing region on the semiconductor wafer WAF, the processing order, and the like.
  • the TEM observation conditions corresponding to each ID are stored in the memory 103a.
  • the TEM observation conditions include a plurality of items.
  • the TEM observation conditions include, for example, an observation mode (TEM image observation, diffraction pattern observation, energy dispersive X-ray analysis (EDX analysis), electron energy loss spectroscopy analysis (EELS analysis), etc.), TEM magnification, and the like.
  • the camera length, probe current amount (the size of the aperture diameter of the irradiation system), etc. are included.
  • the position detection unit 103b, the thickness detection unit 103c, the damage amount detection unit 103d, the machining end determination unit 103f, and the observation result determination unit 103g may be configured by hardware, or may be realized on the processor by executing software. It may be a combination of hardware and software.
  • the position detection unit 103b, the thickness detection unit 103c, the damage amount detection unit 103d, the machining end determination unit 103f, and the observation result determination unit 103g will be described later.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram of a thin film sample produced on a semiconductor wafer.
  • the FIB-SEM apparatus 101 one or a plurality of thin film sample SAMs are produced on the semiconductor wafer WAF.
  • the thin film sample SAM is connected to the semiconductor wafer WAF by one support portion 803, but the number of support portions 803 may be two or more.
  • the support portion 803 is cut from the semiconductor wafer WAF.
  • the support portion 803 may be cut by FIB or by cutting with tweezers or the like.
  • the TEM observation area 804 is further sliced than the surroundings, but it does not necessarily have to be thinner than the surroundings as long as the thickness allows TEM observation.
  • the size of the semiconductor wafer WAF is generally 100 mm to 300 mm
  • the size of the thin film sample SAM is several ⁇ m to several tens of ⁇ m
  • the thickness of the thin film sample SAM is several ⁇ m
  • the thickness of the TEM observation region 804 is several nm to several tens of nm.
  • FIG. 7 is a schematic view of a thin film sample mounted on a TEM observation carrier.
  • FIG. 7A shows an example when the thin film sample SAM is supported by the TEM observation carrier CARa (CAR) having pillars 911.
  • the thin film sample SAM and the pillar 911 are fixed by using, for example, a deposition gas.
  • FIG. 7A shows a case where one thin film sample SAM is supported by one pillar 911, but a plurality of thin film sample SAMs may be supported by one pillar 911.
  • FIG. 7B shows an example when the thin film sample SAM is gripped by the TEM observation carrier CARb (CAR) having a clip shape.
  • CAR TEM observation carrier
  • both ends of the thin film sample SAM are gripped by clips 912 composed of a plurality of pillars, but the thin film sample SAM may be gripped only by one end. Further, the clip 912 may grip a plurality of thin film sample SAMs stacked in the vertical direction.
  • FIG. 7C shows an example when the thin film sample SAM is supported by the TEM observation carrier CARc configured in a grid pattern.
  • a film such as a carbon film or a polymer film having a lamellar structure is stretched on the carrier CARc for TEM observation, and one or more thin film sample SAMs are supported on the film.
  • This film does not have to be a uniform film, and may be a film having a large number of pores. Further, a plurality of thin film samples may be supported in one lattice.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of holding the TEM observation carrier in the TEM apparatus.
  • the TEM observation carrier CAR is held in the cartridge 510.
  • the cartridge 510 is provided with a convex portion 510a, and the cartridge 510 is fixed to the sample holder 503 by inserting the convex portion 510a into the hole portion 503a of the sample holder 503. Then, the TEM observation of the thin film sample SAM is performed with the sample holder 503 to which the cartridge 510 is attached installed on the electron beam column 501.
  • FIG. 9 is a flow chart showing an example of the semiconductor analysis method according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 9, each process is shown corresponding to the FIB-SEM device 101, the host control device 103, and the TEM device 102.
  • the semiconductor analysis process is started by sending an instruction from the upper control device 103 to the FIB-SEM device 101 and the TEM device 102.
  • the semiconductor analysis process is started, first, the semiconductor wafer WAF and the TEM observation carrier CAR are conveyed into the FIB-SEM apparatus 101 (step S1001).
  • the FIB-SEM apparatus 101 reads the ID of the conveyed semiconductor wafer WAF and the ID of the TEM observation carrier CAR (step S1002). These IDs are composed of, for example, a barcode or a two-dimensional code. These IDs are formed on a part of the semiconductor wafer WAF or the TEM observation carrier CAR by laser processing or the like. Then, the FIB-SEM device 101 inquires the upper control device 103 about the corresponding FIB processing conditions by outputting the read ID (step S1003).
  • the host control device 103 reads the FIB processing conditions from the memory 103a based on the ID output from the FIB-SEM device 101 (step S1004), and outputs the read FIB processing conditions to the FIB-SEM device 101 (step S1005). ..
  • the FIB-SEM device 101 sets the thin film sample preparation conditions based on the FIB processing conditions output from the upper control device (step S1006), and prepares the thin film sample SAM according to the set thin film sample preparation conditions (step S1007).
  • the FIB-SEM apparatus 101 picks up the thin film sample SAM and conveys it to the TEM observation carrier CAR (step S1008).
  • the probe unit 312 may be used, or tweezers may be used.
  • the carrier CAR for TEM observation is taken out from the FIB-SEM device 101 (step S1009).
  • the carrier CAR for TEM observation may be taken out in a state of being stored in a special case in the FIB-SEM device 101, or may be taken out in a state of being placed on a cartridge that can be attached to the TEM device 102. ..
  • the TEM observation carrier CAR taken out from the FIB-SEM device 101 is conveyed to the TEM device 102 (step S1010).
  • the carrier CAR for TEM observation may be carried by a human or a robot in part or in whole.
  • the TEM device 102 reads the ID of the transported TEM observation carrier CAR (step S1011). Then, the TEM device 102 inquires the upper control device 103 of the corresponding TEM observation condition by outputting the read ID (step S1012).
  • the host control device 103 reads the TEM observation condition from the memory 103a based on the ID output from the TEM device 102 (step S1013), and outputs the read TEM observation condition to the TEM device 102 (step S1014).
  • the TEM device 102 sets the observation conditions for the thin film sample SAM based on the TEM observation conditions output from the host control device 103 (step S1015), and moves the TEM observation carrier CAR to a predetermined observation position (step S1016). .. Then, the TEM device 102 observes the thin film sample SAM under the set observation conditions (step S1017). In addition, step S1015 and step S1016 may change the order of processing, or may be executed in parallel.
  • the TEM device 102 outputs the observation result of the thin film sample SAM to the host control device 103 (step S1018).
  • the observation results include TEM images, detection data in each detector, and the like.
  • the observation result determination unit 103g of the upper control device 103 evaluates the thin film sample SAM based on the observation result output from the TEM device 102 (step S1019).
  • the evaluation items for the thin film sample SAM include, for example, the amount of displacement of the thin film processing region, the amount of thickness deviation of the film thickness, the amount of damage due to FIB processing, and the like.
  • CAD data or three-dimensional reconstruction data of the observation area is prepared, and the shape of the thin film sample SAM at multiple points in the observation area is referred to based on the CAD data or the three-dimensional reconstruction data. It is prepared in advance as an image.
  • the three-dimensional reconstruction data may be created by using an electron beam tomography method of a TEM image, or may be created by repeating FIB processing and SEM observation.
  • the position detection unit 103b of the upper control device 103 matches the TEM image or STEM image (observation result) output from the TEM device 102 with each of the plurality of reference images, and identifies the reference image having the highest correlation value. By doing so, the position of the thin film processing region (the position where the thin film sample SAM is produced) is detected.
  • the image matching algorithm may be a method of emphasizing edges, a method of extracting feature points, or a method of using shape information. Then, the position detection unit 103b compares the detection position of the thin film processing region with the set position of the thin film processing region, and calculates the amount of misalignment of the thin film processing region as an evaluation result.
  • the thickness deviation of the film thickness of the thin film sample SAM will be described.
  • the thickness of the thin film sample SAM is thick, the structure existing behind the structure to be observed also appears in the TEM image or the STEM image at the same time, so that the thickness detection unit 103c of the upper control device 103 outputs from the TEM device 102.
  • the film thickness of the thin film sample SAM can be calculated by counting the number of structures in the TEM image or STEM image. Although it is assumed that the structures overlap, such overlap is eliminated by inclining the thin film sample SAM, and the film thickness of the thin film sample SAM can be detected.
  • the thickness detection unit 103c can detect the film thickness of the thin film sample SAM by calculating the signal intensity of the HAADF-STEM image.
  • the relationship between the film thickness and the signal strength is measured or calculated in advance, and the film thickness-signal strength information relating the film thickness and the signal strength is stored in the memory 103a as a table or a function. Then, the thickness detection unit 103c detects the film thickness of the thin film sample SAM corresponding to the calculated signal intensity based on the film thickness-signal intensity information. Then, the thickness detection unit 103c compares the detected film thickness of the thin film sample SAM with the set film thickness, and calculates the thickness deviation amount of the film thickness as an evaluation result.
  • the relationship between the strength of the circular pattern in the FFT pattern of the TEM image or the STEM image and the thickness of the damage layer is measured or calculated in advance, and the strength of the circular pattern and the thickness of the damage layer are determined.
  • the related circular pattern strength-damage layer information is stored in the memory 103a as a table or a function. Further, the memory 103a stores the damage layer thickness-damage amount information relating the thickness of the damage layer and the damage amount.
  • the damage amount detection unit 103d calculates the thickness of the damage layer from the calculated circular pattern strength based on the circular pattern strength-damage layer information. Then, the damage amount detection unit 103d calculates the damage amount from the calculated thickness of the damage layer based on the damage layer thickness-damage amount information.
  • the memory 103a may store pattern strength-damage amount information that associates the strength of the circular pattern with the damage amount.
  • the damage amount detection unit 103d can directly calculate the damage amount from the strength of the circular pattern based on the pattern strength-damage amount information.
  • step S1020 Update of TEM observation conditions >> Next, step S1020 will be described.
  • the TEM observation conditions for the subsequent thin film sample SAM are updated based on the evaluation result in step S1019.
  • the host control device 103 updates the TEM observation conditions by changing the matching image used for specifying the TEM observation position, offsetting the observation position according to the amount of misalignment, and the like.
  • the upper control device 103 updates the TEM observation conditions by changing the matching image or the like based on the evaluation result with respect to the thickness deviation amount and the damage amount of the thin film sample SAM.
  • the upper control device 103 may generate a learning model for TEM observation by associating the TEM image of the thin film sample SAM with the TEM observation result using the TEM image.
  • This learning model reflects the results of comparing the cases where the TEM observation is successful and the cases where the TEM observation is unsuccessful with the respective TEM images. From the acquired TEM image, the host control device 103 can determine whether or not to update the TEM observation conditions using the learning model. Further, the upper control device 103 can also calculate a specific value of the TEM observation condition to be updated by using the learning model. This makes it possible to improve the success rate of TEM observation for the subsequent thin film sample SAM.
  • the focus value or the like updated by the autofocus adjustment can be commonly used for other thin film sample SAMs mounted on the same TEM observation carrier CAR. In this case, it is possible to improve the success rate of TEM observation for the subsequent thin film sample SAM in a short time.
  • the host control device 103 determines that it is not necessary to update the TEM observation conditions, it is desirable to record in the memory 103a that the TEM observation conditions have not been updated. This record can be used as information indicating the reliability of the registered TEM observation conditions.
  • the upper control device 103 evaluates the thin film sample SAM based on the TEM image, and updates the processing conditions based on the evaluation result of the thin film sample SAM.
  • the observation result of the thin film sample SAM by the TEM device 102 can be fed back to the TEM device 102 to change the TEM observation conditions, so that the FIB processing conditions can be changed, so that the subsequent thin film sample can be changed. It is possible to improve the speed and accuracy of automatic TEM observation with respect to SAM.
  • the search time of the observation region can be shortened by feeding back the amount of misalignment detected in the preceding thin film sample SAM to the TEM observation of the subsequent thin film sample SAM.
  • the production position of the thin film sample SAM deviates significantly from the set position, it is possible that the TEM observation does not end normally (when the automatic observation does not succeed). Even in this case, if the TEM image includes a region to be observed, desired data can be acquired at the user's discretion. Further, by having the upper control device 103 learn the result determined by the user as learning data, the TEM observation in the subsequent thin film sample SAM can be normally completed, and the labor of the user can be reduced.
  • the speed of TEM observation can be improved.
  • the host control device 103 detects the position of the thin film processing region in the thin film sample SAM from the TEM image, compares the detection position of the thin film processing region with the set position of the thin film processing region, and compares the position of the thin film processing region with the set position of the thin film processing region.
  • the amount of misalignment of the detection position with respect to the set position is calculated as the evaluation result of the thin film sample. According to this configuration, it is possible to appropriately update the TEM observation conditions based on the evaluation result.
  • the upper control device 103 offsets the observation position of the thin film sample SAM in the TEM device 102 according to the amount of misalignment of the thin film processing region. According to this configuration, the observation position of the thin film sample SAM can be corrected to an appropriate position.
  • the host control device 103 detects the film thickness of the thin film sample SAM from the TEM image, compares the detected film thickness of the thin film sample SAM with the set film thickness, and detects the set film thickness.
  • the amount of thickness deviation of the film thickness is calculated as an evaluation result. According to this configuration, it is possible to appropriately update the TEM observation conditions based on the evaluation result.
  • the host control device 103 calculates the amount of damage to the thin film sample SAM due to processing from the TEM image as an evaluation result. According to this configuration, it is possible to appropriately update the TEM observation conditions based on the evaluation result.
  • the upper control device 103 updates the acquisition condition of the transmission electron microscope image by changing the matching image used for specifying the observation position in the TEM device 102. According to this configuration, it is possible to appropriately update the TEM observation conditions based on the evaluation result.
  • the TEM device 102 acquires a STEM image. According to this configuration, an image that cannot be acquired by a TEM image can be acquired, and a more accurate evaluation of the thin film sample SAM becomes possible.
  • FIG. 10 is a flow chart showing an example of the semiconductor analysis method according to the second embodiment of the present invention.
  • step S1001 and step S1101 are executed in parallel.
  • the FIB-SEM device 101 reads the ID of the semiconductor wafer WAF and the ID of the carrier CAR for TEM observation.
  • the semiconductor wafer WAF transported to the FIB-SEM device 101 is specified by the host control device 103. Therefore, reading the ID of the semiconductor wafer WAF is not essential.
  • the ID of the TEM observation carrier CAR if the upper control device 103 can manage the TEM observation carrier CAR, it is not essential to read the ID of the TEM observation carrier CAR. In this case, a TEM observation carrier CAR that does not have an ID can also be used.
  • step S1101 the host control device 103 reads out the FIB processing conditions suitable for the semiconductor wafer WAF conveyed to the FIB-SEM device 101 among the FIB processing conditions stored in the memory 103a.
  • the upper control device 103 since the semiconductor wafer WAF transported to the FIB-SEM device 101 is specified in the upper control device 103, the upper control device 103 has FIB processing conditions corresponding to the ID of the semiconductor wafer WAF to be processed. Is read from the memory 103a. Then, the host control device 103 outputs the read FIB processing conditions to the FIB-SEM device 101 (step S1005). At this time, the host control device 103 may output the ID of the corresponding semiconductor wafer WAF together with the FIB processing conditions.
  • step S1102 the FIB-SEM device 101 collates the FIB processing conditions output from the host control device 103 with the ID of the semiconductor wafer. However, since the host control device 103 specifies the semiconductor wafer WAF transported to the FIB-SEM device 101, this step can be omitted as appropriate.
  • Steps S1006 to S1007 are the same as those in the first embodiment. After step S1007, step S1103 is executed.
  • step S1104 the processing end determination unit 103f of the upper control device 103 processes whether to continue the thin film sample production or end the thin film sample production based on the thin film sample preparation result output from the FIB-SEM device 101. Judge the necessity of continuation.
  • step S1008 is executed.
  • the reference image used for determining the necessity of continuing processing may be stored in the host control device 103, and this reference image may be used for various processes during TEM observation.
  • step S1105 the FIB-SEM device 101 outputs the transfer result of the thin film sample SAM to the TEM observation carrier CAR to the host control device 103. Then, the TEM observation carrier CAR on which the thin film sample SAM is placed is taken out from the FIB-SEM device 101. The output of the transfer result of the thin film sample SAM and the transfer of the carrier CAR for TEM observation do not have to be performed at the same time.
  • the upper control device 103 reads out the TEM observation conditions suitable for the TEM observation of the thin film sample SAM based on the transport information of the observation carrier CAR (step S1107), and outputs the read TEM observation conditions to the TEM device 102 (step S1107).
  • the TEM observation conditions include not only the observation conditions read from the host control device 103 but also the information generated based on the transport information of the TEM observation carrier CAR output from the FIB-SEM device 101. good. This information includes, for example, the position where the thin film sample SAM is placed in the carrier CAR for TEM observation.
  • the semiconductor wafer WAF on which the thin film sample SAM is produced is conveyed to the ALTS device 201.
  • the ALTS device 201 transfers the thin film sample SAM to the TEM observation carrier CAR in the device. At that time, the ALTS device 201 performs the transfer while referring to the position information of the thin film sample SAM on the semiconductor wafer WAF.
  • the semiconductor wafer WAF may be transported to the ALTS device 201 for each container or cartridge described above. Further, as described above, the semiconductor wafer WAF and the TEM observation carrier CAR may be partially or wholly handled by a human or a transport robot.
  • the upper control device 103 is described as an independent component, but even if a part or all of the functions of the upper control device 103 are carried by the FIB-SEM device 101, the TEM device 102, and the ALTS device 201. good.
  • FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing an example of the ALTS device of FIG.
  • the ALTS device 201 controls the first optical microscope controller 431, the second optical microscope 402a, and the second optical microscope 402a for controlling the first optical microscope 401a and the first optical microscope 401a.
  • a second optical microscope controller 432 for this purpose, a wafer stage 404 on which a semiconductor wafer WAF can be placed, and a wafer stage controller 434 for controlling the wafer stage 404 are provided.
  • the ALTS device 201 controls the first camera 410, the second camera 411, the first camera controller 440 that controls the first camera 410, and the second camera control that controls the second camera 411 for acquiring the optical microscope image. It includes a device 441, a light source 409 for irradiating the thin film sample SAM with light, a light source controller 439 for controlling the light source 409, and an integrated computer 430 for controlling the operation of the entire ALTS device 201.
  • the integrated computer 430 and each control can communicate with each other.
  • the ALTS device 201 is a controller (keyboard, mouse, etc.) 451 for which the operator inputs various instructions such as irradiation conditions and the position of the wafer stage 404, a GUI screen 453 for controlling the ALTS device 201, and a state of the ALTS device 201.
  • One or more displays 452 that display various acquired information including images. The state of the ALTS device 201, the acquired information, and the like may be included in the GUI screen 453.
  • the ALTS device 201 may be provided with a mechanism for scanning the focused light on the thin film sample SAM, and may be configured so that a scanned image can be acquired.
  • the thin film sample SAM to be observed is mainly observed at a position (cross point 471) where the optical axis 401c of the first optical microscope 401a and the optical axis 402c of the second optical microscope 402a intersect. This makes it possible to grasp the three-dimensional positional relationship of the observation target. For example, it is possible to accurately grasp the positional relationship between the thin film sample SAM on the semiconductor wafer WAF and the probe unit 412 and tweezers (not shown).
  • the sample chamber 407 is provided, the sample chamber 407 can be omitted because a closed space is not required when observing in the atmosphere.
  • the wafer stage 404 and the substage 406 can move in a plane or rotate under the control of the corresponding wafer stage controller 434 and the substage controller 436.
  • the probe unit 412 may not only pick up the thin film sample SAM produced on the semiconductor wafer WAF, but may also have functions such as a contact detection sensor and a stress sensor on the wafer surface. Further, in order to pick up the thin film sample SAM, tweezers may be used instead of the probe.
  • the first optical microscope 401a and the second optical microscope 402a are arranged in the sample chamber 407, but the type of microscope is not particularly limited for the purpose of observing the thin film sample SAM.
  • SEM devices may be used for some or all microscopes.
  • a configuration similar to that in FIG. 2 can be considered.
  • a configuration in which a second electron beam column is mounted in the sample chamber 307 instead of the ion beam column 301a in FIG. 2 can be considered.
  • the electron source of the electron beam column used in the ALTS apparatus 201 may be any of a field emission type, a Schottky type, and a thermionic type.
  • FIG. 13 and 14 are flow charts showing an example of the semiconductor analysis method according to the third embodiment of the present invention.
  • the steps of the FIB-SEM device 101 and the ALTS device 201 are shown in the left column. 13 to 14 are similar to the flow of FIG. 9 of the first embodiment.
  • the semiconductor wafer WAF is conveyed into the FIB-SEM device 101 (step S1301), and the FIB-SEM device 101 reads the ID of the semiconductor wafer WAF (step S1302).
  • steps S1003 to S1007 are executed.
  • step S1303 is executed.
  • the semiconductor wafer WAF is taken out from the FIB-SEM device 101 (step S1303) and conveyed to the ALTS device 201 (step S1304).
  • the semiconductor wafer WAF may be conveyed by the semiconductor wafer WAF alone, or may be collectively conveyed by using a case capable of accommodating a plurality of semiconductor wafer WAFs. Further, the semiconductor wafer WAF may be conveyed by a human or a robot.
  • step S1305 the TEM observation carrier CAR is conveyed to the ALTS device 201. Then, the ALTS device 201 reads the ID of the carrier CAR for TEM observation (step S1306).
  • this step is not indispensable because an ID may not be assigned to the TEM observation carrier CAR.
  • step S1307 the ALTS device 201 inquires the upper control device 103 about the thin film sample transport conditions that define the conditions for transporting the thin film sample SAM from the semiconductor wafer WAF to the TEM observation carrier CAR.
  • the thin film sample transfer conditions may include the processed shape in the FIB-SEM device 101, the SEM image after the processing in the FIB-SEM device 101, and the like, and the position information of the thin film processed on the semiconductor wafer WAF. May only be included.
  • the thin film sample transport conditions may include only the drive conditions of the probe unit 412 and tweezers. Further, when the thin film sample transfer condition is stored in the ALTS device 201, the thin film sample transfer condition may include only an ID that specifies an appropriate thin film sample transfer condition.
  • the upper control device 103 reads out the thin film sample transfer conditions (step S1308) and outputs the read thin film sample transfer conditions to the ALTS device 201 (step S1309) in response to the inquiry from the ALTS 201.
  • the ALTS device 201 sets the thin film sample transfer conditions output from the host control device 103 (step S1310), and sets the drive conditions for each component based on the thin film sample transfer conditions. Then, the ALTS apparatus 201 transports the thin film sample SAM on the semiconductor wafer WAF to the TEM observation carrier CAR according to the set thin film sample transport conditions (driving conditions) (step S1311).
  • the ALTS apparatus 201 may acquire an SEM image before the thin film sample is conveyed and an SEM image after the thin film sample is conveyed, and record these images as the transfer information. Further, the ALTS device 201 may output the recorded transport information and the ID of the TEM observation carrier CAR read in step S1306 to the host control device 103. In this case, the host control device 103 can use the obtained information in a subsequent process.
  • step S1312 steps S1010 shown in FIG. 14 and the subsequent steps are executed.
  • the fourth embodiment will be described.
  • the ALTS device 201 is added to the semiconductor analysis system.
  • 15 and 16 are flow charts showing an example of the semiconductor analysis method according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the steps of the FIB-SEM device 101 and the ALTS device 201 are shown in the left column. 15 to 16 are similar to the flow of FIG. 10 of the second embodiment.
  • steps S1101 and S1301 are executed in parallel.
  • steps S1005 and S1302 are completed, step S1102 is executed.
  • step S1104 when the SEM image of the FIB processed cross section and the reference image match (YES), the process proceeds to step S1401.
  • the wafer information may include various information such as, for example, that the FIB processing has been completed, that the semiconductor wafer WAF has been taken out from the FIB-SEM apparatus 101, and the time when each process has been performed. Further, the wafer information may include an SEM image or a SIM image after FIB processing. Further, the wafer information may be output automatically or manually using a network, or may be output via a storage medium.
  • step S1401 steps S1402 and S1403 are executed in parallel.
  • step S1402 the semiconductor wafer WAF is conveyed to the ALTS device 201.
  • step S1305 is executed.
  • step S1403 the host control device 103 acquires the wafer information output from the FIB-SEM device 101.
  • the wafer information also includes the location of the semiconductor wafer WAF.
  • information on the location of the semiconductor wafer WAF is required.
  • step S1404 the host controller 103 reads out the thin film sample transfer conditions.
  • the thin film sample transport conditions to be read may include all the contents stored in the memory 103a in advance, or may include information generated based on the information received from the FIB-SEM apparatus 101.
  • the thin film sample transfer conditions stored in the upper control device 101 may be an ID that specifies the thin film sample transfer conditions stored in the ALTS device 201.
  • step S1309 is executed. Then, after steps S1306 and S1309, steps S1310 to S1311 are executed. After step S1311, step S1405 is executed.
  • step S1405 the ALTS device 201 outputs the thin film sample transfer result to the host control device 103. Further, the TEM observation carrier CAR on which the thin film sample SAM is placed is conveyed to the TEM device 201. The output of the thin film sample transfer result and the transfer of the carrier CAR for TEM observation do not have to be performed at the same time.
  • the thin film sample transfer result may include the ID of the TEM observation carrier CAT on which the thin film sample SAM is mounted, or may include the SEM image after the thin film sample transfer.
  • the thin film sample transfer result includes the case and the case.
  • An optical microscope image such as a carrier CAR for TEM observation after being mounted on the cartridge 500 may be included.
  • step S1405 steps S1010 and S1106 shown in FIG. 16 and the subsequent steps are executed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. ..
  • each member and the relative size described in the drawings are simplified and idealized in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and may have a more complicated shape in mounting.

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Abstract

半導体解析システムは、半導体ウエハを加工して観察用の薄膜試料を作製する加工装置と、薄膜試料の透過型電子顕微鏡像を取得する透過型電子顕微鏡装置と、加工装置および透過型電子顕微鏡装置を制御する上位制御装置と、を備えている。上位制御装置は、透過型電子顕微鏡像に基づく薄膜試料に対する評価を行い、薄膜試料の評価結果に基づいて透過型電子顕微鏡像の取得条件を更新し、更新した取得条件を前記透過型電子顕微鏡装置へ出力する。

Description

半導体解析システム
　本発明は、半導体解析システムに関する。
　集束イオンビーム（ＦＩＢ）と走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とを備えたＦＩＢ－ＳＥＭ装置を用いて、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の観察用試料を作製する方法が広く知られている。具体的に述べると、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置では、半導体ウエハ上の所望の領域からＴＥＭ解析用の薄膜試料を観察用試料として切り出し、ＴＥＭによる観察用試料の構造解析や不良解析が行われる。また、観察用試料の解析結果を加工条件にフィードバックさせることにより、観察用試料作製の精度向上が図られる。
　例えば、特許文献１には、透過電子顕微鏡用試料の作製において、荷電粒子ビームによって加工して作製した薄片試料を試料ホルダに固定する際に、デポジションを用いないようにすることにより生産性を向上させる手法が開示されている。
特開２００９－１１５５８２号公報
　電子顕微鏡を用いた半導体デバイス観察のニーズは急速に増加している。これに伴い、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置による半導体ウエハに対する薄膜試料作製の自動化および電子顕微鏡による薄膜試料観察の自動化が求められている。しかしながら、近年の半導体デバイスは、微細化および構造の複雑化が進んでおり、自動化に要求されるレベルは年々高くなっている。
　そこで、本発明は、自動でのＴＥＭ観察の速度および精度を向上させることを目的とする。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
　本発明の代表的な実施の形態による半導体解析システムは、半導体ウエハを加工して観察用の薄膜試料を作製する加工装置と、薄膜試料の透過型電子顕微鏡像を取得する透過型電子顕微鏡装置と、加工装置および透過型電子顕微鏡装置を制御する上位制御装置と、を備えている。上位制御装置は、透過型電子顕微鏡像に基づく薄膜試料に対する評価を行い、薄膜試料の評価結果に基づいて透過型電子顕微鏡像の取得条件を更新し、更新した取得条件を前記透過型電子顕微鏡装置へ出力する。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
　すなわち、本発明の代表的な実施の形態によれば、自動でのＴＥＭ観察の速度および精度を向上させることが可能となる。
本発明の実施の形態１に係る半導体解析システムの一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係るＦＩＢ－ＳＥＭ装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係るＴＥＭ装置の一例を示す概略構成図である。 ＴＥＭモードで使用した場合における電子ビームカラムおよびその周辺の一例を示す概略構成図である。 ＳＴＥＭモードで使用した場合における電子ビームカラムおよびその周辺の一例を示す概略構成図である。 半導体ウエハ上に作製された薄膜試料の概念図である。 ＴＥＭ観察用キャリアに搭載された薄膜試料の概略図である。 ＴＥＭ装置内でのＴＥＭ観察用キャリアの保持方法を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体解析方法の一例を示すフロー図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体解析方法の一例を示すフロー図である。 本発明の実施の形態３に係る半導体解析システムの一例を示す概略構成図である。 図１１のＡＬＴＳ装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態３に係る半導体解析方法の一例を示すフロー図である。 本発明の実施の形態３に係る半導体解析方法の一例を示すフロー図である。 本発明の実施の形態４に係る半導体解析方法の一例を示すフロー図である。 本発明の実施の形態４に係る半導体解析方法の一例を示すフロー図である。
　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する各実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明の技術範囲を限定するものではない。なお、実施例において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は、特に必要な場合を除き省略する。
　（実施の形態１）
　＜半導体解析システムの構成＞
　図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体解析システムの一例を示す概略構成図である。半導体解析システム１００は、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置（加工装置）１０１、ＴＥＭ装置１０２、および上位制御装置１０３を含む。なお、図１では、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１およびＴＥＭ装置１０２が、それぞれ１台のみの構成となっているが、これらがそれぞれ複数設けられてもよい。ここで、ＳＥＭとは走査型電子顕微鏡である。また、ＴＥＭとは透過型電子顕微鏡であり、後述するＳＴＥＭとは走査型透過電子顕微鏡である。
　ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、半導体ウエハＷＡＦから観察用の薄膜試料ＳＡＭを作製する（切り出す）ＦＩＢ装置と、半導体ウエハＷＡＦまたは作製された薄膜試料ＳＡＭを観察するＳＥＭ装置とを有する装置である。なお、本実施の形態では、ＳＥＭ装置が含まれなくても構わない。
　ＴＥＭ装置１０２は、薄膜試料ＳＡＭの構造解析や不良解析を行う装置である。ＴＥＭ装置１０２は、回折コントラストや位相コントラストにより薄膜試料ＳＡＭのＴＥＭ画像（透過型電子顕微鏡像）を取得する。なお、ＴＥＭ装置１０２は、ＳＴＥＭ装置の構造および機能を有してもよい。この場合、ＴＥＭ装置１０２は、薄膜試料ＳＡＭのＳＴＥＭ画像（走査型透過電子顕微鏡像）としてＨＡＡＤＦ像を取得してもよい。ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１およびＴＥＭ装置１０２は、上位制御装置１０３を介して互いに通信可能である。
　上位制御装置１０３は、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１およびＴＥＭ装置１０２の制御を行う装置である。上位制御装置１０３は、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１およびＴＥＭ装置１０２に対する動作開始や停止等の基本的な制御、半導体ウエハＷＡＦに対するＦＩＢ加工条件の出力、ＦＩＢ加工により作製される薄膜試料ＳＡＭのＴＥＭ観察条件（透過型電子顕微鏡像の取得条件）の出力等を行う。また、上位制御装置１０３は、ＴＥＭ装置１０２から出力されるＴＥＭ画像（ＳＴＥＭ画像）に基づく薄膜試料ＳＡＭに対する評価、評価結果に基づくＴＥＭ観察条件の更新等を行う。半導体解析システム１００に含まれる各装置の構成については、後で詳しく説明する。
　半導体解析システム１００における主要な処理は次の通りである。ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１では、ＦＩＢ装置を用いて、装置内に搬送された半導体ウエハＷＡＦから薄膜試料ＳＡＭの作製が行われる。作製された薄膜試料ＳＡＭは、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲに載置される。薄膜試料ＳＡＭが載置されたＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲは、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１からＴＥＭ装置１０２へ搬送され、ＴＥＭ装置１０２において薄膜試料ＳＡＭの構造解析や不良解析が行われる。
　なお、本実施の形態では、上位制御装置１０３を独立した構成要素として記載しているが、上位制御装置１０３が有する機能の一部または全てをＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１が担ってもよいし、ＴＥＭ装置１０２が担ってもよい。
　なお、半導体ウエハＷＡＦは、複数のウエハを収容可能な容器を用いて搬送されてもよいし、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１に挿入可能なカートリッジに載せて搬送されてもよい。また、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲは、複数のキャリアを収容可能な容器を用いて搬送されてもよいし、ＴＥＭ装置１０２に挿入可能なカートリッジに載せて搬送されてもよい。なお、半導体ウエハＷＡＦやＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲの取り扱いは、一部または全部を人が行ってもよいし、搬送用ロボットが行ってもよい。
　＜ＦＩＢ－ＳＥＭ装置の構成＞
　図２は、本発明の実施の形態１に係るＦＩＢ－ＳＥＭ装置の一例を示す概略構成図である。図２に示すように、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、イオンビームカラム３０１ａ、イオンビームカラム３０１ａを制御するイオンビームカラム制御器３３１、電子ビームカラム３０２ａ、電子ビームカラム３０２ａを制御する電子ビームカラム制御器３３２、半導体ウエハＷＡＦを載置することが可能なウエハステージ３０４、ウエハステージ３０４を制御するウエハステージ制御器３３４を備えている。
　また、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲを載置することが可能なサブステージ３０６、サブステージ３０６を制御するサブステージ制御器３３６、半導体ウエハＷＡＦ上に作製された薄膜試料ＳＡＭをピックアップするプローブユニット３１２、プローブユニット３１２を制御するプローブユニット制御器３４２、試料室３０７を備えている。
　また、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、イオンビーム３０１ｂまたは電子ビーム３０２ｂを半導体ウエハＷＡＦまたはＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲ上の薄膜試料ＳＡＭに照射した際に発生する荷電粒子を検出するための荷電粒子検出器３０９、３１０、荷電粒子検出器３０９を制御する検出器制御器３３９、荷電粒子検出器３１０を制御する検出器制御器３４０、Ｘ線検出器３１１、Ｘ線検出器３１１を制御するＸ線検出器制御器３４１、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１全体の動作を制御する統合コンピュータ３３０を備えている。統合コンピュータ３３０および各制御器は、互いに通信可能である。
　また、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、イオンビームや電子ビームの照射条件やウエハステージ３０４の位置の各種指示等をオペレータが入力するコントローラ（キーボード、マウス等）３５１、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１をコントロールするためのＧＵＩ画面３５３やＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１の状態、画像を含む取得した各種情報等を表示する１つまたは複数のディスプレイ３５２等を備えている。なお、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１の状態や取得した情報等は、ＧＵＩ画面３５３に含まれてもよい。
　イオンビームカラム３０１ａは、イオンビームを発生させるためのイオン源や、イオンビームを集束させるためのレンズ、イオンビームを走査およびシフトさせるための偏向系、イオンビームをブランキングさせるブランキング偏向系等、ＦＩＢに必要な構成要素を全て含んだ系である。
　電子ビームカラム３０２ａは、電子ビームを発生させる電子源や、電子ビームを集束させるためのレンズ、電子ビームを走査およびシフトさせるための偏向系、電子ビームをブランキングさせるブランキング偏向系等、ＳＥＭに必要な構成要素を全て含んだ系である。
　イオンビームカラム３０１ａおよび電子ビームカラム３０２ａは、試料室３０７に搭載されている。イオンビームカラム３０１ａを通過したイオンビーム３０１ｂ、および電子ビームカラム３０２ａを通過した電子ビーム３０２ｂは、主にイオンビームカラム３０１ａの光軸３０１ｃと電子ビームカラム３０２ａの光軸３０２ｃとの交点（クロスポイント３７１）にフォーカスされる。
　なお、イオンビーム３０１ｂにはガリウムイオンが一般に使用されるが、加工する目的においてイオン種は問わない。また、イオンビーム３０１ｂは、集束イオンビームに限られず、ブロードなイオンビームにマスクを備えたものでもよい。
　なお、本実施の形態では、イオンビームカラム３０１ａが垂直に配置され、電子ビームカラム３０２ａが傾斜して配置されているが、このような配置に限定されるものではない。例えば、イオンビームカラム３０１ａが傾斜して配置され、電子ビームカラム３０２ａが垂直に配置されてもよい。また、イオンビームカラム３０１ａおよび電子ビームカラム３０２ａが傾斜して配置されてもよい。
　なお、本実施の形態に係るＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、ガリウム集束イオンビームカラム、アルゴン集束イオンビームカラム、および電子ビームカラムを備えた、トリプルカラム構成でもよい。
　また、電子ビームカラムに代えて光学顕微鏡やＡＦＭのような観察システムをＦＩＢ装置と組み合わせたものが、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１に代えて用いられてもよい。また、イオンビームカラムのみで加工および観察を行うようにしてもよい。この場合、ビームを生成するカラムを削減することができ、装置コストを低減させることが可能となる。
　ウエハステージ３０４およびサブステージ３０６は、対応するウエハステージ制御器３３４およびサブステージ制御器３３６の制御により平面移動や回転移動が可能である。また、ウエハステージ３０４およびサブステージ３０６は、半導体ウエハＷＡＦまたは薄膜試料ＳＡＭにおけるイオンビームの加工や観察に必要な所定箇所をイオンビーム照射位置や、電子ビームによる観察位置へ移動させる。
　プローブユニット３１２は、半導体ウエハＷＡＦ上に作製された薄膜試料ＳＡＭのピックアップを行う。なお、薄膜試料ＳＡＭをピックアップする際、プローブユニット３１２は、プローブに代えて、図示しないピンセットが用いられてもよい。また、プローブユニット３１２は、半導体ウエハＷＡＦの表面に接触して半導体ウエハへの電位供給を行ってもよい。
　検出器制御器３３９、３４０は、対応する荷電粒子検出器３０９、３１０から出力される検出信号を演算処理し画像化する機能ブロックであり、所定の回路またはプログラムを実行することでプロセッサに実現される演算処理部を備える。
　なお、荷電粒子検出器３０９、３１０は、電子やイオンの検出が可能な複合荷電粒子検出器で構成されてもよい。
　試料室３０７には、前述した各要素の他に、図示しないガスインジェクションユニット等が搭載される。また、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、ガスインジェクションユニット等を制御する図示しない各制御器を有する。ガスインジェクションションユニットは、荷電粒子ビームの照射により半導体ウエハＷＡＦまたは薄膜試料ＳＡＭに堆積膜を形成するためのデポガスを貯蔵し、必要に応じて図示しないノズル先端から試料室３０７内に供給される。これにより、半導体ウエハＷＡＦ、薄膜試料ＳＡＭ、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲの任意の場所に、保護膜やマーキングを作製することができる。
　また、試料室３０７には、荷電粒子ビームの照射により化学腐食や蝕刻加工するエッチングガスが貯蔵されてもよい。このエッチングガスは、半導体ウエハＷＡＦの加工に利用されてもよい。
　さらに、試料室３０７には、コールドトラップや光学顕微鏡などが搭載されてもよい。また、試料室３０７には、荷電粒子検出器３０９とは別に、三次電子検出器、ＳＴＥＭ検出器、後方散乱電子検出器、低エネルギー損失電子検出器等の検出器がされてもよい。さらに、試料室３０７には、Ｘ線検出器３１１の他に質量分析器等が搭載されてもよい。
　＜ＴＥＭ装置の構成＞
　図３は、本発明の実施の形態１に係るＴＥＭ装置の一例を示す概略構成図である。図３のＴＥＭ装置１０２は、ＴＥＭモードで使用することが可能であるし、モードを切り替えることによりＳＴＥＭモードで使用することも可能である。
　図３に示すように、ＴＥＭ装置１０２は、電子ビームカラム５０１、電子ビームカラム５０１を制御する電子ビームカラム制御器５２１、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲが載置される試料ホルダ５０３、試料ホルダ５０３を駆動する試料ホルダステージ５０４、試料ホルダステージ５０４を制御するホルダステージ制御器５２４を備えている。
　また、ＴＥＭ装置１０２は、薄膜試料ＳＡＭから放出される電子を検出する二次電子検出器５０５、二次電子検出器５０５を制御する検出器制御器５２５、透過型電子顕微鏡像を投影する蛍光板５０６、蛍光板５０６を撮像するカメラ５０７、カメラ５０７を制御するカメラ制御器５２７、薄膜試料ＳＡＭから放出されたＸ線を検出するＸ線検出器５０８、Ｘ線検出器５０８を制御するＸ線検出器制御器５２８、ＴＥＭ装置１０２全体の動作を制御する統合コンピュータ５３０を備えている。統合コンピュータ５３０および各制御器は、互いに通信可能である。
　また、ＴＥＭ装置１０２は、照射条件やホルダステージ５０４の位置等の各種指示を入力するコントローラ（キーボード、マウス等）５３１、ＴＥＭ装置１０２をコントロールするためのＧＵＩ画面５３３やＴＥＭ装置１０２の状態、画像を含む取得した取得した各種情報等を表示する１つまたは複数のディスプレイ５３２を備えている。なお、ＴＥＭ装置１０２の状態や取得した情報等は、ＧＵＩ画面５３３に含まれてもよい。
　図４は、ＴＥＭモードで使用した場合における電子ビームカラムおよびその周辺の一例を示す概略構成図である。電子ビームカラム５０１は、図４に示すように、電子ビームを発生するための電子源６０１、電子ビームを薄膜試料ＳＡＭに照射するための照射レンズ群６０２、対物レンズ６０３、薄膜試料ＳＡＭを通過後の電子ビームを投影する投影レンズ群６０４等を備えている。また、電子ビームカラム５０１の下方には、電子エネルギー損失分光器（ＥＥＬＳ）６０９、ＥＥＬＳ用検出器６１０等が配置されている。
　このように、電子ビームカラム５０１およびその周辺にはＴＥＭ装置１０２を用いた解析に必要な要素が全て搭載されている。ＴＥＭモードの場合には、図４に示すように、電子ビームが薄膜試料ＳＡＭ上の観察領域全面に広がって照射され、投影像や干渉像、回折パターン等により試料情報が取得される。
　図５は、ＳＴＥＭモードで使用した場合における電子ビームカラムおよびその周辺の一例を示す概略構成図である。ＳＴＥＭモードの電子ビームカラム５０１は、図５に示すように、図４の主要な各要素に、電子ビームを走査およびシフトするための偏向系６０５、電子ビームの開き角を制御するための絞り６１１が追加された構成となっている。また、図４の蛍光板５０６に代えて、広角に散乱された透過電子を検出するための円環状検出器６０６、薄膜試料ＳＡＭを透過した電子を検出する透過電子検出器６０７が設けられている。ＳＴＥＭモードの場合、図７に示すように、電子ビームが薄膜試料ＳＡＭ上にフォーカスされ、観察領域を走査することで試料情報が取得される。
　なお、ＴＥＭモードおよびＳＴＥＭモードにおいて、薄膜試料ＳＡＭの近傍には、コールドトラップが配置されてもよいし、試料ホルダ５０３には、冷却機構や加熱機構、ガス導入機構などが設けられてもよい。
　＜上位制御装置の構成＞
　上位制御装置１０３は、図１に示すように、メモリ１０３ａ、薄膜試料ＳＡＭを作製された薄膜加工領域の位置を検出する位置検出部１０３ｂ、薄膜試料ＳＡＭの厚みを検出する厚み検出部１０３ｃ、薄膜試料ＳＡＭ作製によるダメージ量を検出するダメージ量検出部１０３ｄ、加工終了判定部１０３ｆ、観察結果判定部１０３ｆを備えている。
　メモリ１０３ａは、不揮発性メモリやハードディスク等で構成される記憶装置である。メモリ１０３ａには、半導体ウエハＷＡＦや後述するＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲに付与れる各ＩＤに対応するＦＩＢ加工条件が保存されている。ＦＩＢ加工条件には、例えば、イオンビームの加速電圧、ビーム電流、半導体ウエハＷＡＦ上の加工領域、加工順序等が含まれる。
　また、メモリ１０３ａには、各ＩＤに対応するＴＥＭ観察条件が保存されている。ＴＥＭ観察条件には、複数の項目が含まれる。ＴＥＭモードの場合、ＴＥＭ観察条件には、例えば、観察モード（ＴＥＭ画像観察、回折パターン観察、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ分析）、電子エネルギー損失分光分析（ＥＥＬＳ分析）等）、ＴＥＭ倍率、カメラ長、プローブ電流量（照射系の絞り径の大きさ）等が含まれる。また、ＳＴＥＭモードの場合、ＳＴＥＭ観察条件には、例えば、観察倍率、プローブ径（光学系の縮小率）、試料への照射角、検出器の選択（透過電子検出器、円環状検出器、二次電子検出器等）、検出器の取り込み角等が含まれる。
　位置検出部１０３ｂ、厚み検出部１０３ｃ、ダメージ量検出部１０３ｄ、加工終了判定部１０３ｆ、および観察結果判定部１０３ｇは、ハードウェアにより構成されてもよいし、ソフトウェアの実行によりプロセッサ上に実現されるものでもよいし、ハードウェアおよびソフトウェアを組み合わせて構成されたものでもよい。位置検出部１０３ｂ、厚み検出部１０３ｃ、ダメージ量検出部１０３ｄ、加工終了判定部１０３ｆ、および観察結果判定部１０３ｇについては、後で説明する。
　＜薄膜試料およびＴＥＭ観察用キャリアの構成＞
　図６は、半導体ウエハ上に作製された薄膜試料の概念図である。ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１内において、半導体ウエハＷＡＦ上には１つ又は複数の薄膜試料ＳＡＭが作製される。本実施の形態では、薄膜試料ＳＡＭは、半導体ウエハＷＡＦと１つの支持部８０３とで連結されているが、支持部８０３の個数は２つ以上でも構わない。
　いずれの場合においても、薄膜試料ＳＡＭをピックアップする際、支持部８０３は半導体ウエハＷＡＦから切断される。支持部８０３の切断は、ＦＩＢにより行われてもよいし、ピンセットなどを用いた割断により行われてもよい。また、ＴＥＭ観察領域８０４は周囲よりもさらに薄片化されているが、ＴＥＭ観察が可能な厚さであれば、必ずしも周囲より薄くなくても構わない。
　半導体ウエハＷＡＦのサイズは一般に１００ｍｍ～３００ｍｍ、薄膜試料ＳＡＭのサイズは数μｍ～数１０μｍ、薄膜試料ＳＡＭの厚みは数μｍ、ＴＥＭ観察領域８０４の厚みは数ｎｍ～数１０ｎｍである。
　図７は、ＴＥＭ観察用キャリアに搭載された薄膜試料の概略図である。図７（ａ）は、ピラー９１１を有するＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲａ（ＣＡＲ）に薄膜試料ＳＡＭが支持されたときの例を示している。薄膜試料ＳＡＭとピラー９１１の固定は、例えばデポジションガスなどを用いて行われる。図７（ａ）では、１つのピラー９１１に１つの薄膜試料ＳＡＭが支持された場合が示されているが、１つのピラー９１１に、複数の薄膜試料ＳＡＭが支持されてもよい。
　図７（ｂ）は、クリップ形状を有するＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲｂ（ＣＡＲ）に、薄膜試料ＳＡＭが把持されたときの例を示している。図７（ｂ）では、複数のピラーで構成されるクリップ９１２により薄膜試料ＳＡＭの両端が把持されているが、薄膜試料ＳＡＭは、一方の端部のみで把持されても構わない。また、クリップ９１２は、縦方向に積み上げられた複数の薄膜試料ＳＡＭを把持しても構わない。
　図７（ｃ）は、格子状に構成されたＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲｃに薄膜試料ＳＡＭが支持されたときの例を示している。具体的に述べると、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲｃに、例えばラメラ構造を有するカーボン膜や高分子膜等の膜が張られ、この膜上に１つまたは複数の薄膜試料ＳＡＭが支持される。この膜は、均一な膜ではなくてもよいし、多数の孔が空いた膜でも構わない。また、一つの格子に複数の薄膜試料が支持されてもよい。
　図８は、ＴＥＭ装置内でのＴＥＭ観察用キャリアの保持方法を説明する図である。ＴＥＭ装置１０２において、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲはカートリッジ５１０に保持される。カートリッジ５１０には凸部５１０ａが設けられており、凸部５１０ａを試料ホルダ５０３の孔部５０３ａに挿入することによりカートリッジ５１０は、試料ホルダ５０３に固定される。そして、カートリッジ５１０が取り付けられた試料ホルダ５０３を電子ビームカラム５０１に設置した状態で薄膜試料ＳＡＭのＴＥＭ観察が行われる。
　＜半導体解析方法＞
　次に半導体解析システム１００を用いた半導体解析方法について説明する。図９は、本発明の実施の形態１に係る半導体解析方法の一例を示すフロー図である。図９では、各工程がＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１、上位制御装置１０３、ＴＥＭ装置１０２と対応して示されている。
　上位制御装置１０３からＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１およびＴＥＭ装置１０２へ指示を送ることで、半導体解析処理が開始される。半導体解析処理が開始されると、まず、半導体ウエハＷＡＦおよびＴＥＭ観察キャリアＣＡＲがＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１内に搬送される（ステップＳ１００１）。
　そして、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、搬送された半導体ウエハＷＡＦのＩＤおよびＴＥＭ観察キャリアＣＡＲのＩＤを読み取る（ステップＳ１００２）。これらのＩＤは、例えばバーコードや二次元コード等で構成される。これらのＩＤは、半導体ウエハＷＡＦやＴＥＭ観察キャリアＣＡＲの一部分にレーザ加工等で形成される。そして、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、読み取ったＩＤを出力することで、対応するＦＩＢ加工条件を上位制御装置１０３へ問い合わせる（ステップＳ１００３）。
　上位制御装置１０３は、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１から出力されるＩＤに基づいてメモリ１０３ａからＦＩＢ加工条件を読み出し（ステップＳ１００４）、読み出したＦＩＢ加工条件をＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１へ出力する（ステップＳ１００５）。
　ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、上位制御装置から出力されるＦＩＢ加工条件に基づき、薄膜試料作製条件を設定し（ステップＳ１００６）、設定した薄膜試料作製条件に従い薄膜試料ＳＡＭを作製する（ステップＳ１００７）。
　ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、薄膜試料ＳＡＭの作製後、薄膜試料ＳＡＭをピックアップし、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲへ搬送する（ステップＳ１００８）。薄膜試料ＳＡＭのピックアップには、例えばプローブユニット３１２が用いられてもよいし、ピンセットが用いられてもよい。
　その後、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１から、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲが取り出される（ステップＳ１００９）。ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲは、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１内で専用のケースに格納された状態で取り出されてもよいし、ＴＥＭ装置１０２に取り付け可能なカートリッジに載置された状態で取り出されてもよい。
　ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１から取り出されたＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲは、ＴＥＭ装置１０２に搬送される（ステップＳ１０１０）。なお、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲの搬送、一部または全部を人が行ってもよいし、ロボットが行ってもよい。
　次に、ＴＥＭ装置１０２は、搬送されたＴＥＭ観察キャリアＣＡＲのＩＤを読み取る（ステップＳ１０１１）。そして、ＴＥＭ装置１０２は、読み取ったＩＤを出力することで、対応するＴＥＭ観察条件を上位制御装置１０３へ問い合わせる（ステップＳ１０１２）。
　上位制御装置１０３は、ＴＥＭ装置１０２から出力されるＩＤに基づいてメモリ１０３ａからＴＥＭ観察条件を読み出し（ステップＳ１０１３）、読み出したＴＥＭ観察条件をＴＥＭ装置１０２へ出力する（ステップＳ１０１４）。
　ＴＥＭ装置１０２は、上位制御装置１０３から出力されるＴＥＭ観察条件に基づき、薄膜試料ＳＡＭの観察条件を設定し（ステップＳ１０１５）、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲを所定の観察位置まで移動させる（ステップＳ１０１６）。そして、ＴＥＭ装置１０２は、設定された観察条件で薄膜試料ＳＡＭの観察を行う（ステップＳ１０１７）。なお、ステップＳ１０１５およびステップＳ１０１６は、処理を行う順序が入れ換わってもよいし、並行して実行されてもよい。ＴＥＭ装置１０２は、薄膜試料ＳＡＭの観察結果を上位制御装置１０３へ出力する（ステップＳ１０１８）。観察結果には、ＴＥＭ画像や各検出器における検出データ等が含まれる。
　≪薄膜試料に対する評価≫
　上位制御装置１０３の観察結果判定部１０３ｇは、ＴＥＭ装置１０２から出力された観察結果に基づき薄膜試料ＳＡＭに対する評価を行う（ステップＳ１０１９）。以下、薄膜試料ＳＡＭに対する測定方法について詳しく説明する。薄膜試料ＳＡＭに対する評価項目には、例えば薄膜加工領域の位置ずれ量、膜厚の厚みずれ量、ＦＩＢ加工によるダメージ量等が含まれる。
　まず、薄膜加工領域の位置ずれ量の評価について説明する。薄膜加工領域の位置の測定を行うため、観察領域のＣＡＤデータまたは三次元再構成データを作製し、ＣＡＤデータまたは三次元再構成データに基づいて観察領域の複数箇所における薄膜試料ＳＡＭの形状を参照像として予め作製しておく。なお、三次元再構成データは、ＴＥＭ画像の電子線トモグラフィー法を用いて作製されたものでもよいし、ＦＩＢ加工とＳＥＭ観察とを繰り返し行ながら作製されたものでもよい。
　上位制御装置１０３の位置検出部１０３ｂは、ＴＥＭ装置１０２から出力されるＴＥＭ画像またはＳＴＥＭ画像（観察結果）と複数の参照像のそれぞれとのマッチングを行い、最も相関値が高い参照像を特定することで薄膜加工領域の位置（薄膜試料ＳＡＭが作製された位置）を検出する。なお、画像マッチングのアルゴリズムは、エッジを強調する方法でもよいし、特徴点を抽出する方法でもよいし、形状情報を用いる方法でもよい。そして、位置検出部１０３ｂは、薄膜加工領域の検出位置と薄膜加工領域の設定位置とを比較し、薄膜加工領域の位置ずれ量を評価結果として算出する。
　次に、薄膜試料ＳＡＭの膜厚の厚みずれ量の評価について説明する。薄膜試料ＳＡＭの膜厚が厚い場合、観察対象の構造物より奥側に存在する構造物も同時にＴＥＭ画像またはＳＴＥＭ画像に現れるため、上位制御装置１０３の厚み検出部１０３ｃは、ＴＥＭ装置１０２から出力されるＴＥＭ画像またはＳＴＥＭ画像内の構造物の個数を数えることで薄膜試料ＳＡＭの膜厚を算出することができる。なお、構造物が重なる場合も想定されるが、薄膜試料ＳＡＭを傾斜させることでこのような重なりが解消され、薄膜試料ＳＡＭの膜厚を検出することが可能となる。
　また、ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ画像を用いる場合、ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ画像のコントラストは、薄膜試料ＳＡＭの膜厚、および薄膜試料ＳＡＭの構成原子に依存するが、観察対象の構成原子は薄膜試料ＳＡＭ内で概ね同様である。このため、厚み検出部１０３ｃは、ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ画像の信号強度を算出することで薄膜試料ＳＡＭの膜厚を検出することが可能である。
　例えば、膜厚と信号強度との関係を予め測定または算出しておき、膜厚と信号強度とを関係付ける膜厚－信号強度情報を、テーブルや関数等にしてメモリ１０３ａに格納しておく。そして、厚み検出部１０３ｃは、膜厚－信号強度情報に基づき、算出した信号強度に対応する薄膜試料ＳＡＭの膜厚を検出する。そして、厚み検出部１０３ｃは、薄膜試料ＳＡＭの検出膜厚と設定膜厚とを比較し、膜厚の厚みずれ量を評価結果として算出する。
　次に、ＦＩＢ加工によるダメージ量の評価について説明する。ＦＩＢ加工が行われると、薄膜試料ＳＡＭの端部にダメージ層が形成され、結晶部分が非晶質（アモルファス）化してしまう。ＴＥＭ画像またはＳＴＥＭ画像のＦＦＴ（高速フーリエ変換）パターンを観察すると、一般的に、結晶部分がスポットとなり、アモルファス部分が円形状のパターンとなる。このため、円形状のパターンの強度が弱いほどダメージ層が少なく、円形状のパターンの強度が強いほどダメージ層が多いと評価することができる。
　そこで、例えば、ＴＥＭ画像またはＳＴＥＭ画像のＦＦＴパターンにおける円形状のパターンの強度と、ダメージ層の厚みとの関係を予め測定または算出しておき、円形状のパターンの強度とダメージ層の厚みとを関係付ける円形状パターン強度－ダメージ層情報を、テーブルや関数等にしてメモリ１０３ａに格納しておく。また、メモリ１０３ａには、ダメージ層の厚みとダメージ量とを関係付けるダメージ層厚み－ダメージ量情報が格納される。
　ダメージ量検出部１０３ｄは、円形状パターン強度－ダメージ層情報に基づき、算出した円形状パターン強度からダメージ層の厚みを算出する。そして、ダメージ量検出部１０３ｄは、ダメージ層厚み－ダメージ量情報に基づき、算出したダメージ層の厚みからダメージ量を算出する。
　なお、メモリ１０３ａには、円形状のパターンの強度とダメージ量とを関係付けるパターン強度－ダメージ量情報が格納されてもよい。この場合、ダメージ量検出部１０３ｄは、パターン強度－ダメージ量情報に基づき、円形状のパターンの強度からダメージ量を直接算出することができる。
　《ＴＥＭ観察条件の更新》
　次に、ステップＳ１０２０について説明する。ステップＳ１０２０では、ステップＳ１０１９における評価結果に基づき、後続の薄膜試料ＳＡＭに対するＴＥＭ観察条件の更新が行われる。
　例えば、薄膜加工領域がずれているという評価結果が得られた場合、半導体ウエハＷＡＦにおける薄膜試料ＳＡＭの作製位置ずれが発生していると考えられる。また、同一の加工条件で作製された他の薄膜試料ＳＡＭにも、同様の位置ずれがあると想定される。この場合、上位制御装置１０３は、ＴＥＭ観察位置の特定に用いるマッチング画像の変更、位置ずれ量に応じた観察位置のオフセットを行うこと等により、ＴＥＭ観察条件の更新を行う。
　また、上位制御装置１０３は、薄膜試料ＳＡＭの厚みずれ量、およびダメージ量についても同様に、評価結果に基づきマッチング画像の変更等によりＴＥＭ観察条件の更新を行う。
　＜その他の構成＞
　上位制御装置１０３は、薄膜試料ＳＡＭのＴＥＭ画像と、ＴＥＭ画像を用いたＴＥＭ観察結果とを対応させることで、ＴＥＭ観察用の学習モデルを生成してもよい。この学習モデルには、ＴＥＭ観察が成功した場合およびＴＥＭ観察が失敗した場合と、それぞれのＴＥＭ画像とを対比した結果が反映される。上位制御装置１０３は、取得したＴＥＭ画像から、学習モデルを用いてＴＥＭ観察条件を更新するか否かを判断することができる。また、上位制御装置１０３は、学習モデルを用いて更新するＴＥＭ観察条件の具体的な値を算出することも可能である。これにより、後続の薄膜試料ＳＡＭに対するＴＥＭ観察の成功率を向上させることが可能である。
　また、オートフォーカス調整によって更新されたフォーカス値等は、同じＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲに載置されている他の薄膜試料ＳＡＭに対して、共通に利用することができる。この場合、後続の薄膜試料ＳＡＭに対するＴＥＭ観察の成功率を短時間で向上させることが可能である。
　なお、上位制御装置１０３は、ＴＥＭ観察条件を更新する必要がないと判断した場合でも、ＴＥＭ観察条件を更新していないことをメモリ１０３ａに記録しておくことが望ましい。この記録は、登録されているＴＥＭ観察条件の信頼性を示す情報として利用することができる。
　＜本実施の形態による主な効果＞
　本実施の形態によれば、上位制御装置１０３は、ＴＥＭ画像に基づく薄膜試料ＳＡＭに対する評価を行い、薄膜試料ＳＡＭの評価結果に基づいて加工条件を更新する。この構成によれば、ＴＥＭ装置１０２による薄膜試料ＳＡＭの観察結果をＴＥＭ装置１０２へフィードバックしてＴＥＭ観察条件を変更することができるので、ＦＩＢ加工条件を変更することができるので、後続の薄膜試料ＳＡＭに対する自動でのＴＥＭ観察の速度および精度を向上させることが可能となる。
　薄膜試料ＳＡＭの作製位置にずれが生じていた場合、観察領域を探索するのに時間を要する。また、同一の半導体ウエハＷＡＦ上に作製された他の薄膜試料ＳＡＭにも、同様のズレが生じていると想定される。この場合、先行の薄膜試料ＳＡＭにおいて検出された位置ずれ量を、後続の薄膜試料ＳＡＭのＴＥＭ観察にフィードバックさせることで、観察領域の探索時間を短縮することが可能となる。
　また、薄膜試料ＳＡＭの作製位置が、設定位置から大きく外れている場合には、ＴＥＭ観察が正常に終了しない場合（自動観察が成功しない場合）も考えられる。この場合においても、ＴＥＭ画像に観察したい領域が含まれている場合には、ユーザの判断により所望のデータを取得することができる。また、ユーザが判断した結果を学習データとして、上位制御装置１０３に学習させることで、後続の薄膜試料ＳＡＭにおけるＴＥＭ観察を正常に終了させることができ、ユーザの労力を軽減させることができる。
　また、先行の薄膜試料ＳＡＭにおけるフォーカス値等の条件を、後続の薄膜試料ＳＡＭのＴＥＭ観察にフィードバックさせることで、ＴＥＭ観察の速度を向上させることが可能となる。
　また、本実施の形態によれば、上位制御装置１０３は、ＴＥＭ画像から薄膜試料ＳＡＭにおける薄膜加工領域の位置を検出し、薄膜加工領域の検出位置と薄膜加工領域の設定位置とを比較し、設定位置に対する検出位置の位置ずれ量を薄膜試料の評価結果として算出する。この構成によれば、評価結果に基づきＴＥＭ観察条件の更新を適切に行うことが可能となる。
　また、本実施の形態によれば、上位制御装置１０３は、薄膜加工領域の位置ずれ量に応じて、ＴＥＭ装置１０２における薄膜試料ＳＡＭの観察位置のオフセットを行う。この構成によれば、薄膜試料ＳＡＭの観察位置を適切な位置に修正することが可能となる。
　また、本実施の形態によれば、上位制御装置１０３は、ＴＥＭ画像から薄膜試料ＳＡＭの膜厚を検出し、薄膜試料ＳＡＭの検出膜厚と設定膜厚とを比較し、設定膜厚に対する検出膜厚の厚みずれ量を評価結果として算出する。この構成によれば、評価結果に基づきＴＥＭ観察条件の更新を適切に行うことが可能となる。
　また、本実施の形態によれば、上位制御装置１０３は、ＴＥＭ画像から加工よる薄膜試料ＳＡＭのダメージ量を評価結果として算出する。この構成によれば、評価結果に基づきＴＥＭ観察条件の更新を適切に行うことが可能となる。
　また、本実施の形態によれば、上位制御装置１０３は、ＴＥＭ装置１０２における観察位置の特定に用いるマッチング画像を変更することで、透過型電子顕微鏡像の取得条件を更新する。この構成によれば、評価結果に基づきＴＥＭ観察条件の更新を適切に行うことが可能となる。
　また、本実施の形態によれば、ＴＥＭ装置１０２は、ＳＴＥＭ画像を取得する。この構成によれば、ＴＥＭ画像では取得できない画像を取得することができ、薄膜試料ＳＡＭに対するより正確な評価が可能となる。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２について説明する。なお、以下では、前述の実施の形態と重複する箇所については原則として説明を省略する。本実施の形態では、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１に搬送される半導体ウエハＷＡＦが、上位制御装置１０３において特定されていることを前提としている。このため、本実施の形態では、半導体解析方法の一部のフローが実施の形態１と異なっている。
　図１０は、本発明の実施の形態２に係る半導体解析方法の一例を示すフロー図である。半導体解析処理が開始されると、ステップＳ１００１およびステップＳ１１０１が並行して実行される。
　ステップＳ１００２では、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、半導体ウエハＷＡＦのＩＤおよびＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲのＩＤを読み取る。ただし、本実施の形態では、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１に搬送される半導体ウエハＷＡＦが、上位制御装置１０３において特定されていることを想定している。このため、半導体ウエハＷＡＦのＩＤの読み取りは必須ではない。また、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲのＩＤに関しても、上位制御装置１０３がＴＥＭ観察キャリアＣＡＲを管理可能である場合には、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲのＩＤの読み取りも必須ではない。この場合、ＩＤを持たないＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲも使用可能である。
　ステップＳ１１０１では、上位制御装置１０３は、メモリ１０３ａに格納されたＦＩＢ加工条件のうち、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１に搬送された半導体ウエハＷＡＦに適したＦＩＢ加工条件を読み出す。すでに述べたように、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１に搬送される半導体ウエハＷＡＦが上位制御装置１０３において特定されているので、上位制御装置１０３は、加工対象の半導体ウエハＷＡＦのＩＤに対応するＦＩＢ加工条件をメモリ１０３ａから読み出す。そして、上位制御装置１０３は、読み出したＦＩＢ加工条件をＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１へ出力する（ステップＳ１００５）。このとき、上位制御装置１０３は、ＦＩＢ加工条件とともに、対応する半導体ウエハＷＡＦのＩＤを出力してもよい。
　ステップＳ１１０２では、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、上位制御装置１０３から出力されたＦＩＢ加工条件と半導体ウエハのＩＤとを照合する。ただし、上位制御装置１０３が、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１に搬送された半導体ウエハＷＡＦを特定していることから、本工程は適宜省略することが可能である。
　ステップＳ１００６～Ｓ１００７は、実施の形態１と同様である。ステップＳ１００７の後は、ステップＳ１１０３が実行される。
　ステップＳ１１０３では、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、半導体ウエハＷＡＦに対する薄膜試料作製結果を上位制御装置１０３へ出力する。薄膜試料作製結果は、例えばＳＥＭ画像でもよいし、特定箇所における電気信号の強度変化等でもよい。なお、電気信号の強度変化は、薄膜試料ＳＡＭの膜厚に依存する信号でもよいし、薄膜試料ＳＡＭを構成する構造物が露出と消失を繰り返すことによる強度変化でもよい。
　ステップＳ１１０４では、上位制御装置１０３の加工終了判定部１０３ｆは、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１から出力される薄膜試料作製結果に基づき、薄膜試料作製を継続させるか、あるいは薄膜試料作製を終了させるかの加工継続要否判定を行う。
　この加工継続要否判定は、例えば画像マッチング法等が用いられる。画像マッチング法では、例えば薄膜試料ＳＡＭのＦＩＢ加工断面が、予め準備された参照画像と一致するか否かで加工継続の要否が判定される。この参照画像は、例えばＦＩＢ加工が終了したときの薄膜試料ＳＡＭの断面形状を示す画像である。
　ＦＩＢ加工断面のＳＥＭ画像と参照画像とが一致しない場合（ＮＯ）、ＦＩＢ加工が終了していないと判断される。そして、ステップＳ１００７に戻りＦＩＢ加工が継続される。一方、ＦＩＢ加工断面のＳＥＭ画像と参照画像とが一致した場合（ＹＥＳ）、ＦＩＢ加工が終了したと判断され、ステップＳ１００８が実行される。
　なお、上位制御装置１０３は、ＦＩＢ加工が終了するまでのＦＩＢ加工断面の一連の画像群を格納しておき、一連の画像群を参照画像として加工継続要否判定を行ってもよい。これにより、加工継続要否判定の精度を向上させることが可能となる。
　また、加工継続要否判定に用いた参照画像は、上位制御装置１０３に記憶され、この参照画像がＴＥＭ観察時における各種処理に利用されても構わない。
　ステップＳ１１０５では、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲへの薄膜試料ＳＡＭの搬送結果が上位制御装置１０３へ出力される。そして、薄膜試料ＳＡＭが載置されたＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲが、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１から取り出される。なお、薄膜試料ＳＡＭの搬送結果の出力と、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲの搬送は、同時に行われなくてもよい。
　薄膜試料ＳＡＭの搬送結果には、薄膜試料ＳＡＭが載せられたＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲのＩＤが含まれてもよいし、薄膜試料搬送後のＳＥＭ像が含まれてもよい。また、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲが、所定のケースやＴＥＭ装置１０２に取り付け可能なカートリッジ５１０に載せられた後にＴＥＭ装置１０２へ搬送される場合には、ケースやカートリッジ５１０に載せた後の光学顕微鏡像が薄膜試料ＳＡＭの搬送結果に含まれてもよい。また、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１と上位制御装置１０３との間における各種情報の伝達は、ネットワークを用いて自動または手動で行われてもよいし、記憶媒体を介して行われてもよい。
　ステップＳ１１０５の後は、ステップＳ１１０６、Ｓ１０１０が並行して実行される。ステップＳ１１０６では、上位制御装置１０３は、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１からＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲの搬送情報を取得する。搬送情報は、例えばＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲのＩＤでもよいし、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲに載置された薄膜試料ＳＡＭに対応する半導体ウエハＷＡＦのＩＤ等でもよい。
　そして、上位制御装置１０３は、観察用キャリアＣＡＲの搬送情報に基づいて薄膜試料ＳＡＭのＴＥＭ観察に適したＴＥＭ観察条件を読み出し（ステップＳ１１０７）、読み出したＴＥＭ観察条件をＴＥＭ装置１０２へ出力する（ステップＳ１１０８）。ＴＥＭ観察条件には、上位制御装置１０３から読み出された観察条件だけでなく、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１から出力されたＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲの搬送情報に基づいて生成された情報が含まれてもよい。この情報には、例えばＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲにおける薄膜試料ＳＡＭが載せられた位置等が含まれる。
　ステップＳ１０１１、Ｓ１１０８の後は、ステップＳ１１０９が実行される。ステップＳ１１０９では、ＴＥＭ装置１０２は、ＴＥＭ観察条件とＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲのＩＤとの照合を行う。ただし、上位制御装置１０３が、ＴＥＭ装置１０２に搬送されたＴＥＭ観察用キャリアを特定している場合、本工程は必須ではない。ステップＳ１１０９の後は、ステップＳ１０１５～Ｓ１０２０が実行される。
　本実施の形態においても、前述の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
　（実施の形態３）
　次に、実施の形態３について説明する。図１１は、本発明の実施の形態３に係る半導体解析システムの一例を示す概略構成図である。図１１の半導体解析システム２００は、図１の半導体解析システム１００にＡＬＴＳ（Ａｕｔｏ Ｌａｍｅｌｌａ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ：自動薄膜試料搬送装置）装置２０１が追加された構成となっている。ＡＬＴＳ装置２０１は、半導体ウエハＷＡＦ上に作製された薄膜試料ＳＡＭをＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲに自動で移し替える装置である。ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１、ＡＬＴＳ装置２０１、およびＴＥＭ装置１０２は、上位制御装置１０３を介して互いに通信可能である。図１１では、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１、ＡＬＴＳ装置２０１、およびＴＥＭ装置１０２が、それぞれ１台のみの構成となっているが、これらがそれぞれ複数設けられてもよい。
　薄膜試料ＳＡＭが作製された半導体ウエハＷＡＦは、ＡＬＴＳ装置２０１へ搬送される。ＡＬＴＳ装置２０１は、装置内で薄膜試料ＳＡＭをＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲに移し替える。その際、ＡＬＴＳ装置２０１は、半導体ウエハＷＡＦ上の薄膜試料ＳＡＭの位置情報を参照しつつ移し替えを行う。
　なお、ＡＬＴＳ装置２０１への半導体ウエハＷＡＦの搬送は、前述した容器やカートリッジごとに行ってもよい。また、半導体ウエハＷＡＦやＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲの取り扱いは、前述したように、一部または全部を人が行ってもよいし、搬送用ロボットが行ってもよい。
　図１１では、上位制御装置１０３を独立した構成要素として記載しているが、上位制御装置１０３が有する機能の一部または全てをＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１、ＴＥＭ装置１０２、ＡＬＴＳ装置２０１が担ってもよい。
　＜ＡＬＴＳ装置の構成＞
　図１２は、図１１のＡＬＴＳ装置の一例を示す概略構成図である。図１２に示すように、ＡＬＴＳ装置２０１は、第１光学顕微鏡４０１ａ、第１光学顕微鏡４０１ａを制御するための第１光学顕微鏡制御器４３１、第２光学顕微鏡４０２ａ、第２光学顕微鏡４０２ａを制御するための第２光学顕微鏡制御器４３２、半導体ウエハＷＡＦを載置することが可能なウエハステージ４０４、ウエハステージ４０４を制御するウエハステージ制御器４３４を備えている。
　また、ＡＬＴＳ装置２０１は、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲを載置することが可能なサブステージ４０６、サブステージ４０６を制御するサブステージ制御器４３６、半導体ウエハＷＡＦ上に作製された薄膜試料ＳＡＭをピックアップするプローブユニット４１２、プローブユニット４１２を制御するプローブユニット制御器４４２、試料室４０７を備えている。
　また、ＡＬＴＳ装置２０１は、光学顕微鏡像を取得するための第１カメラ４１０、第２カメラ４１１、第１カメラ４１０を制御する第１カメラ制御器４４０、第２カメラ４１１を制御する第２カメラ制御器４４１、薄膜試料ＳＡＭに光を照射するための光源４０９、光源４０９を制御する光源制御器４３９、ＡＬＴＳ装置２０１全体の動作を制御する統合コンピュータ４３０を備えている。統合コンピュータ４３０および各制御器は、互いに通信可能である。
　また、ＡＬＴＳ装置２０１は、照射条件やウエハステージ４０４の位置等の各種指示をオペレータが入力するコントローラ（キーボード、マウス等）４５１、ＡＬＴＳ装置２０１をコントロールするためのＧＵＩ画面４５３、ＡＬＴＳ装置２０１の状態、画像を含む取得した各種情報等を表示する１つまたは複数のディスプレイ４５２を備えている。なお、ＡＬＴＳ装置２０１の状態や取得した情報等は、ＧＵＩ画面４５３に含まれてもよい。
　第１光学顕微鏡４０１ａ、第２光学顕微鏡４０２ａは、結像するためのレンズや開口を制限するための絞りなど光学顕微鏡に必要な構成要素を全て含んだ系である。図１２では、光源４０９が試料室４０７に設けられているが、このような構成に限定されるものではない。光源４０９は、例えば、光学顕微鏡の内部に設けられ、薄膜試料ＳＡＭが上方から照射されるようにしてもよい。
　また、ＡＬＴＳ装置２０１は、薄膜試料ＳＡＭ上にフォーカスされた光を走査する機構を備え、走査像を取得することができるように構成されてもよい。また、観察対象である薄膜試料ＳＡＭは、主に、第１光学顕微鏡４０１ａの光軸４０１ｃと、第２光学顕微鏡４０２ａの光軸４０２ｃとが交差する位置（クロスポイント４７１）にて観察される。これにより、観察対象の３次元的な位置関係を把握することが可能となる。例えば、半導体ウエハＷＡＦ上の薄膜試料ＳＡＭと、プローブユニット４１２やピンセット（図示は省略）との位置関係を正確に把握することが可能となる。また、図１２では、試料室４０７が設けられているが、大気中で観察する場合には密閉された空間は必要ではないので、試料室４０７を省略することが可能である。
　ウエハステージ４０４およびサブステージ４０６は、対応するウエハステージ制御器４３４およびサブステージ制御器４３６の制御により平面移動や回転移動が可能である。また、プローブユニット４１２は、半導体ウエハＷＡＦ上に作製された薄膜試料ＳＡＭをピックアップするだけでなく、ウエハ表面の接触検知センサーや応力センサー等の機能を備えていてもよい。また、薄膜試料ＳＡＭをピックアップするため、プローブの代わりにピンセットが用いられてもよい。
　なお、図１２では、第１光学顕微鏡４０１ａ、第２光学顕微鏡４０２ａを試料室４０７に配置したが、薄膜試料ＳＡＭを観察する目的において顕微鏡の種類は特に限定されない。例えば、一部またはすべての顕微鏡にＳＥＭ装置が用いられてもよい。この場合には、図２と類似の構成が考えられる。例えば、図２のイオンビームカラム３０１ａの代わりに第２電子ビームカラムが試料室３０７に搭載されるような構成が考えられる。また、この場合、ＡＬＴＳ装置２０１で用いられる電子ビームカラムの電子源は電界放出型、ショットキー型、熱電子型のいずれが用いられてもよい。
　＜半導体解析方法＞
　次に半導体解析システム２００を用いた半導体解析方法について説明する。図１３および図１４は、本発明の実施の形態３に係る半導体解析方法の一例を示すフロー図である。なお、図１３では、左側の欄に、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１およびＡＬＴＳ装置２０１の工程が示されている。図１３～図１４は、実施の形態１の図９のフローと類似している。
　半導体解析処理が開始されると、半導体ウエハＷＡＦがＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１内に搬送され（ステップＳ１３０１）、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１により、半導体ウエハＷＡＦのＩＤの読み取りが行われる（ステップＳ１３０２）。
　ステップＳ１３０２の後、ステップＳ１００３～Ｓ１００７が実行される。ステップＳ１００７の後、ステップＳ１００７の後、ステップＳ１３０３が実行される。
　半導体ウエハＷＡＦは、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１から取り出され（ステップＳ１３０３）、ＡＬＴＳ装置２０１へ搬送される（ステップＳ１３０４）。半導体ウエハＷＡＦの搬送は、半導体ウエハＷＡＦ単体で行われてもよいし、複数枚の半導体ウエハＷＡＦを収容可能なケースを用いて、纏めて搬送されてもよい。また、半導体ウエハＷＡＦの搬送は、人が行ってもよいし、ロボットが行ってもよい。
　ステップＳ１３０５では、ＡＬＴＳ装置２０１に、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲが搬送される。そして、ＡＬＴＳ装置２０１は、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲのＩＤを読み取る（ステップＳ１３０６）。ただし、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲに、ＩＤが付与されていない場合もあるので、本工程は必須ではない。
　ステップＳ１３０７では、ＡＬＴＳ装置２０１は、半導体ウエハＷＡＦからＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲへ薄膜試料ＳＡＭを搬送するための条件を規定する薄膜試料搬送条件を上位制御装置１０３へ問い合わせる。
　薄膜試料搬送条件には、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１での加工形状やＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１での加工終了後のＳＥＭ画像等が含まれてもよいし、半導体ウエハＷＡＦ上の薄膜加工された位置情報のみが含まれてもよい。
　また、薄膜試料搬送条件には、プローブユニット４１２やピンセットの駆動条件のみが含まれてもよい。また、ＡＬＴＳ装置２０１に、薄膜試料搬送条件が記憶されている場合、薄膜試料搬送条件には、適切な薄膜試料搬送条件を特定するＩＤのみが含まれてもよい。
　上位制御装置１０３は、ＡＬＴＳ２０１からの問い合わせに応じて、薄膜試料搬送条件を読み出し（ステップＳ１３０８）、読み出した薄膜試料搬送条件をＡＬＴＳ装置２０１へ出力する（ステップＳ１３０９）。
　ＡＬＴＳ装置２０１は、上位制御装置１０３からの出力された薄膜試料搬送条件を設定し（ステップＳ１３１０）、薄膜試料搬送条件に基づき各構成要素の駆動条件を設定する。そして、ＡＬＴＳ装置２０１は、設定された薄膜試料搬送条件（駆動条件）に従い、半導体ウエハＷＡＦ上の薄膜試料ＳＡＭをＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲへ搬送する（ステップＳ１３１１）。
　このとき、ＡＬＴＳ装置２０１は、薄膜試料搬送前のＳＥＭ画像や薄膜試料搬送後のＳＥＭ画像を取得し、これらの画像を搬送情報として記録してもよい。また、ＡＬＴＳ装置２０１は、記録した搬送情報や、ステップＳ１３０６で読み取ったＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲのＩＤを上位制御装置１０３へ出力してもよい。この場合、上位制御装置１０３は、得られた情報を、後続の工程で利用することができる。
　ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲへの薄膜試料ＳＡＭの搬送が終了すると、ＡＬＴＳ装置２０１からＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲが取り出される（ステップＳ１３１２）。ステップＳ１３１２の後は、図１４に示すステップＳ１０１０およびそれ以降の各工程が実行される。
　本実施の形態においても、前述の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
　（実施の形態４）
　次に、実施の形態４について説明する。本実施の形態も、実施の形態３と同様、半導体解析システムにＡＬＴＳ装置２０１が追加されている。図１５および図１６は、本発明の実施の形態４に係る半導体解析方法の一例を示すフロー図である。なお、図１５では、左側の欄に、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１およびＡＬＴＳ装置２０１の工程が示されている。図１５～図１６は、実施の形態２の図１０のフローと類似している。
　半導体解析処理が開始されると、ステップＳ１１０１、Ｓ１３０１が並行して実行される。ステップＳ１００５、Ｓ１３０２が終了すると、ステップＳ１１０２が実行される。
　ステップＳ１１０４において、ＦＩＢ加工断面のＳＥＭ画像と参照画像とが一致した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１４０１へ移行する。
　ステップＳ１４０１では、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１から、薄膜試料ＳＡＭが作製された半導体ウエハＷＡＦが取り出される。また、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１は、半導体ウエハＷＡＦのウエハ情報を上位制御装置１０３へ出力する。なお、ウエハ情報の出力と半導体ウエハＷＡＦの取り出しは、同時に行われなくてもよい。
　ウエハ情報には、例えばＦＩＢ加工が完了したこと、半導体ウエハＷＡＦがＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１から取り出されたこと、各処理が行われた時刻等の各種情報が含まれてもよい。また、ウエハ情報には、ＦＩＢ加工後のＳＥＭ画像やＳＩＭ画像が含まれてもよい。また、ウエハ情報の出力は、ネットワークを用いて自動または手動で行ってもよいし、記憶媒体を介して行ってもよい。
　ステップＳ１４０１の後は、ステップＳ１４０２、Ｓ１４０３が並行して実行される。ステップＳ１４０２では、半導体ウエハＷＡＦがＡＬＴＳ装置２０１へ搬送される。ステップＳ１４０２の後は、ステップＳ１３０５が実行される。
　ステップＳ１４０３では、上位制御装置１０３は、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１から出力されたウエハ情報を取得する。半導体ウエハＷＡＦが、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１からＡＬＴＳ装置２０１へ自動で搬送される場合、ウエハ情報には、半導体ウエハＷＡＦの所在地も含まれる。特にＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１やＡＬＴＳ装置２０１が、複数台存在する場合、半導体ウエハＷＡＦの所在地の情報が必要となる。
　ステップＳ１４０４では、上位制御装置１０３は、薄膜試料搬送条件を読み出す。読み出される薄膜試料搬送条件は、全ての内容が予めメモリ１０３ａの格納されたものである場合もあれば、ＦＩＢ－ＳＥＭ装置１０１から受け取った情報に基づき、生成される情報を含む場合もありうる。また、ＡＬＴＳ装置２０１が薄膜試料搬送条件を記憶している場合には、上位制御装置１０１に格納される薄膜試料搬送条件は、ＡＬＴＳ装置２０１が格納する薄膜試料搬送条件を特定するＩＤでもよい。
　ステップＳ１４０４の後は、ステップＳ１３０９が実行される。そして、ステップＳ１３０６、Ｓ１３０９の後は、ステップＳ１３１０～Ｓ１３１１が実行される。ステップＳ１３１１の後は、ステップＳ１４０５が実行される。
　ステップＳ１４０５では、ＡＬＴＳ装置２０１は、薄膜試料搬送結果を上位制御装置１０３へ出力する。また、薄膜試料ＳＡＭが載せられたＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲが、ＴＥＭ装置２０１へ搬送される。薄膜試料搬送結果の出力とＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲの搬送は、同時に行われなくてもよい。薄膜試料搬送結果には、薄膜試料ＳＡＭが載せられたＴＥＭ観察用キャリアＣＡＴのＩＤが含まれてもよいし、薄膜試料搬送後のＳＥＭ像が含まれてもよい。また、ＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲがＴＥＭ観察用キャリアを格納するケースまたはＴＥＭ装置１０２に取り付け可能なカートリッジ５００に載せられた後ＴＥＭ装置２０１に搬送される場合には、薄膜試料搬送結果に、ケースやカートリッジ５００に載せられた後のＴＥＭ観察用キャリアＣＡＲ等の光学顕微鏡像が含まれてもよい。
　ステップＳ１４０５の後は、図１６に示すステップＳ１０１０、Ｓ１１０６およびそれ以降の各工程が実行される。
　本実施の形態においても、前述の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
　なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。
　また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本発明を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装上はより複雑な形状となる場合がある。
　１００、２００…半導体解析システム、１０１…ＦＩＢ－ＳＥＭ装置、１０２…ＴＥＭ装置、１０３…上位制御装置、２０１…ＡＬＴＳ装置、ＣＡＲ…ＴＥＭ観察用キャリア、ＳＡＭ…薄膜試料、ＷＡＦ…半導体ウエハ

Claims (7)

  1. 　半導体ウエハを加工して観察用の薄膜試料を作製する加工装置と、
    　前記薄膜試料の透過型電子顕微鏡像を取得する透過型電子顕微鏡装置と、
    　前記加工装置および前記透過型電子顕微鏡装置を制御する上位制御装置と、
    　を備え、
    　前記上位制御装置は、前記透過型電子顕微鏡像に基づく前記薄膜試料に対する評価を行い、前記薄膜試料の評価結果に基づいて前記透過型電子顕微鏡像の取得条件を更新し、更新した取得条件を前記透過型電子顕微鏡装置へ出力する、
    　半導体解析システム。
  2. 　請求項１に記載の半導体解析システムにおいて、
    　前記上位制御装置は、前記透過型電子顕微鏡像から前記薄膜試料における薄膜加工領域の位置を検出し、前記薄膜加工領域の検出位置と前記薄膜加工領域の設定位置とを比較し、前記設定位置に対する前記検出位置の位置ずれ量を前記薄膜試料の前記評価結果として算出する、
    　半導体解析システム。
  3. 　請求項２に記載の半導体解析システムにおいて、
    　前記上位制御装置は、前記位置ずれ量に応じて、前記透過型電子顕微鏡における前記薄膜試料の観察位置のオフセットを行うことによりＴＥＭ観察条件の更新を行う、
    　半導体解析システム。
  4. 　請求項１に記載の半導体解析システムにおいて、
    　前記上位制御装置は、前記透過型電子顕微鏡像から前記薄膜試料の膜厚を検出し、前記薄膜試料の検出膜厚と設定膜厚とを比較し、前記設定膜厚に対する前記検出膜厚の厚みずれ量を評価結果として算出する、
    　半導体解析システム。
  5. 　請求項１に記載の半導体解析システムにおいて、
    　前記上位制御装置は、前記透過型電子顕微鏡像から加工よる前記薄膜試料のダメージ量を前記評価結果として算出する、
    　半導体解析システム。
  6. 　請求項１に記載の半導体解析システムにおいて、
    　前記上位制御装置は、前記透過型電子顕微鏡における観察位置の特定に用いるマッチング画像を変更することで、前記透過型電子顕微鏡像の取得条件を更新する、
    　半導体解析システム。
  7. 　請求項１に記載の半導体解析システムにおいて、
    　前記透過型電子顕微鏡装置は、走査型透過電子顕微鏡像を前記透過型電子顕微鏡像として取得する、
    　半導体解析システム。
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