JP2015050126A - 断面加工観察方法、断面加工観察装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】予め設定した特定観察対象物を検出すると、断面露出工程の条件および断面像取得工程の条件を、それぞれ更新する。例えば、スライス加工のスライス間隔を狭める。また、特定観察対象物を含む微小領域を設定して、断面全体とこの微小領域だけ高倍率で観察をそれぞれ行う。これによって、特定観察対象物を含む高精度な三次元像を短時間に構築することが可能になる。
【選択図】図10
Description
すなわち、本発明の断面加工観察方法は、試料に向けて集束イオンビームを照射し、該試料の断面を露出させる断面露出工程と、前記断面に電子ビームを照射し、前記断面の断面像を取得する断面像取得工程と、を前記試料の所定方向に沿って、設定間隔ごとに繰り返し行い、前記試料の複数の断面像を得る断面加工観察方法であって、前記断面像取得工程において、前記断面の複数の領域についてそれぞれ異なる条件設定で断面像を取得することを特徴とする。これにより、例えば、断面の複数の領域として断面全体を含む領域と断面内の一部のみを含む領域について観察する場合において、異なる条件設定でそれぞれの領域の断面像を観察することができる。このように、所望の領域のみを観察するので効率的であり、また、断面の情報をより詳細に取得することができる。
前記断面像取得工程において、前記断面像を取得する際に、前記断面像取得工程の条件のうち前記電子ビームによる断面観察領域の倍率よりも高倍率となるように前記補正用マークの像を同時に取得することを特徴とする
。
図1は、断面加工観察装置を示す概略構成図である。
本発明の断面加工観察装置10は、集束イオンビーム(FIB)鏡筒11と、電子ビーム(EB)鏡筒12と、試料室13とを備えている。集束イオンビーム鏡筒11と、電子ビーム鏡筒12は、試料室13内に収容されており、ステージ(試料台)14に載置された試料Sに向けて集束イオンビーム(FIB)と、電子ビーム(EB)とを照射可能に配置されている。ステージ14はXYZの各方向の移動、傾斜、傾斜が可能であり、これによって、試料Sを任意の向きに調整することができる。
なお、集束イオンビーム(FIB)鏡筒11と、電子ビーム(EB)鏡筒12とを、それぞれの鏡筒から照射するビームが試料S上でそれぞれ直交するように配置すると、加工された断面に対し垂直に電子ビームを照射でき、高い分解能の断面像が取得できるので、より好ましい。
制御部25は、加工条件記憶部31と、観察条件記憶部32と、断面加工観察制御部33と、特定物質記憶部34と、観察像記憶部35と、特定物質判定部36と、三次元像構築部37と、を備えている。
断面加工観察制御部33は当該信号を受信すると、それ以降、断面露出工程の条件設定や、断面像取得工程の条件設定を更新する。
以上のような構成の断面加工観察装置を用いた断面加工観察方法の概要を説明する。ここでは、例えば、半導体ウエハを観察対象の試料として用いる場合を例示する。図3は、半導体ウエハを断面加工観察する様子を示す説明図である。図3(a)は、半導体ウエハにおける加工溝を示す。図3(b)は加工溝の周辺を示す拡大図である。図3(c)は、図3(b)のA−A線に沿った断面図である。
試料(半導体ウエハ)Sは、内部に微小なデバイス構造を有している。断面加工観察では、試料Sの内部のデバイス構造や欠陥などの所望の観察対象の断面観察像を取得し、分析する。観察対象が微小である場合、ステージの位置決め精度やデバイス作製の精度との関係から試料S内のどの位置に存在するか正確に把握することは困難である。
また、それぞれの加工領域42、43、44…のスライス加工完了後に行う各断面の観察像の取得条件も、予め設定した特定観察対象物が検出される前後で更新される。こうした各断面の観察像の取得条件の更新は、断面像取得工程の条件設定を更新することによって行われる。こうした断面露出工程の条件、断面像取得工程の条件は後述する。
次に、上述した断面加工観察方法の概要に基づき、更に断面露出工程の条件設定、断面像取得工程の条件設定を更新しつつ断面加工観察を施し、観察対象の三次元像を構築する方法について図1、図2、図4〜図9を参照して説明する。なお、以下の実施形態においては、特定観察対象物を2種類設定し、これら2種類の特定観察対象物が内部に近接して存在している試料の断面加工観察を行う場合を想定する。
例えば、この特定物質M2を更に詳細に観察し、詳細な三次元像を得るために、断面s内に特定物質M2を含む微小領域を設定する。そして、この特定物質M2を含む微小領域だけ、断面s全体の観察倍率よりも、更に高倍率となるように条件設定を行い、断面s全体の観察像と、特定物質M1を含む微小領域だけ高倍率の観察像と、特定物質M2を含む微小領域だけ特に高倍率の観察像をそれぞれ得る。
このように、補正用パターンTの像を取得する際に、試料Sの断面を加工する際のSIM像倍率よりも高倍率となるように設定することで、こうした補正用パターンTを基準にして各断面をFIBで形成する時に、ドリフト補正をより高精度で行うことができる。
このように、特定物質M21,M22の高精度な三次元像Imを構築しつつ、特定物質が含まれない領域のスライス加工の間隔を大きくしたり、スライス加工を終了させることによって、短時間で特定物質M21,M22を含む高精度な三次元像Imを得ることができる。
次に、上述した第一実施形態の断面加工観察方法を自動で実施する断面加工観察方法の第二実施形態について説明する。図11は断面加工観察方法のフローチャートである。
断面加工観察の条件設定を行う(S1)。ここでは、断面露出工程の条件設定として、集束イオンビーム21の加速電圧、集束イオンビーム21の電流値、集束イオンビーム21の試料S内における照射範囲、集束イオンビーム21の視野範囲などの初期設定値を入力する。また、断面像取得工程の条件設定として、電子ビーム21の加速電圧、電子ビーム21の電流値、電子ビーム鏡筒12の対物レンズの絞り値、非点補正量、観察像のブライトネス、コントラスト、倍率、観察像の撮像時間、1つの断面に対する観察像の撮像回数、ピクセルサイズなどの初期設定値を入力する。更に、特定観察対象物(特定物質)を構成する元素の種類、特定物質の形状を入力する。また、断面露出工程の終了条件、例えば、特定物質の検出数などを入力する。なお、断面露出工程の条件や断面像取得工程の条件は、加工開始後の特定物質の検出によって更新される。
例えば、断面露出工程の条件は、試料のスライス間隔やスライス範囲を任意に更新するために必要な、断面加工観察装置の設定条件を全て含む。また、断面像取得工程の条件は、断面の観察像の範囲、微小領域の設定数、観察像の倍率などを任意に更新するために必要な、断面加工観察装置の設定条件を全て含む。
また、特定観察対象物(特定物質)の検出方法として、主にEDSを挙げているが、これ以外にも、EBSD、SEM像によるコントラスト、基準画像との比較による差異の検出など、各種検出方法を採用することが可能であり、限定されるものでは無い。
また、特定観察対象物(特定物質)の検出は、元素の検出に限定されるものでは無く、分子構造、結晶構造、外形形状などを特定観察対象物として検出、観察対象とすることができる。
11 集束イオンビーム(FIB)鏡筒
12 電子ビーム(EB)鏡筒
15 集束イオンビーム制御部
16 電子ビーム制御部
25 制御部
Claims (17)
- 試料に向けて集束イオンビームを照射し、該試料の断面を露出させる断面露出工程と、
前記断面に電子ビームを照射し、前記断面の断面像を取得する断面像取得工程と、
を前記試料の所定方向に沿って、設定間隔ごとに繰り返し行い、前記試料の複数の断面像を得る断面加工観察方法であって、
前記断面像取得工程において、前記断面の複数の領域についてそれぞれ異なる条件設定で断面像を取得することを特徴とする断面加工観察方法。 - 前記断面像取得工程の条件は、前記電子ビームの加速電圧、前記電子ビームの電流値、対物レンズの絞り値、非点補正量、ブライトネス、コントラスト、倍率、前記断面像の撮像時間、1つの断面に対する断面像の撮像回数、ピクセルサイズ、断面像の撮像に使用する検出器のうち、少なくとも1つ以上であることを特徴とする請求項1に記載の断面加工観察方法。
- 前記設定間隔は、前記複数の領域のうちいずれか1つの領域のピクセルサイズと同等、または整数倍であること、もしくは、前記ピクセルサイズが前記設定間隔の整数倍であることを特徴とする請求項1または2に記載の断面加工観察方法。
- 予め定めた特定観察対象物を検出する特定観察対象物検出工程を更に備え、
前記特定観察対象物検出工程において、予め定めた特定観察対象物を検出した場合、それ以降に行う断面露出工程の条件設定、および断面像取得工程の条件設定を、それぞれ更新することを特徴とする請求項1ないし3いずれか一項記載の断面加工観察方法。 - 前記断面露出工程の条件の更新は、前記設定間隔を、前記特定観察対象物を検出する前よりも小さくすることを特徴とする請求項4記載の断面加工観察方法。
- 前記特定観察対象物は複数種類設定され、それぞれの特定観察対象物が検出された個々の領域ごとに、互いに異なる前記断面露出工程の条件設定、および前記断面像取得工程の条件設定が行われることを特徴とする請求項4または5記載の断面加工観察方法。
- 前記断面露出工程の条件設定、および前記断面像取得工程の条件設定を行う際に、前記設定間隔を、前記断面像のピクセルサイズと同等、または整数倍にすることを特徴とする請求項4ないし6いずれか一項記載の断面加工観察方法。
- 特定観察対象物検出工程は、前記断面のEDS測定またはEBSD測定を行う工程であることを特徴とする請求項4ないし7いずれか一項記載の断面加工観察方法。
- 特定観察対象物検出工程は、前記断面像取得工程で得られた断面像のコントラストの変化を観察する工程であることを特徴とする請求項4ないし8いずれか一項記載の断面加工観察方法。
- 前記断面露出工程の条件は、前記集束イオンビームの加速電圧、前記集束イオンビームの電流値、前記集束イオンビームの前記試料内における照射範囲、前記集束イオンビームの視野範囲のうち、少なくとも1つ以上であることを特徴とする請求項4ないし9いずれか一項記載の断面加工観察方法。
- 前記特定観察対象物検出工程は、前記断面像取得工程を複数回行うごとに1回行われることを特徴とする請求項4ないし10いずれか一項記載の断面加工観察方法。
- 前記特定観察対象物が検出された後に行われる前記特定観察対象物検出工程において、前記特定観察対象物が検出されなくなった場合、前記試料のそれ以降の部分の断面加工観察を停止させることを特徴とする請求項4ないし11いずれか一項記載の断面加工観察方法。
- 前記集束イオンビームを照射して、補正用マークを形成する工程を更に備え、
前記断面像露出工程において、前記断面露出工程の条件のうち前記集束イオンビームの視野範囲よりも高倍率となるように前記補正用マークの像を取得することを特徴とする請求項4ないし12いずれか一項記載の断面加工観察方法。 - 前記集束イオンビームを照射して、補正用マークを形成する工程を更に備え、
前記断面像取得工程において、前記断面像を取得する際に、前記断面像取得工程の条件のうち前記電子ビームによる断面観察領域の倍率よりも高倍率となるように前記補正用マークの像を同時に取得することを特徴とする請求項1ないし13いずれか一項記載の断面加工観察方法。 - 試料を載置する試料台と、
前記試料に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム鏡筒と、
前記試料に電子ビームを照射する電子ビーム鏡筒と、
前記試料から発生する二次電子を検出する二次電子検出器又は反射電子を検出する反射電子検出器と、
前記試料に向けて集束イオンビームを照射し、該試料の断面を露出させる断面露出工程と、前記断面に電子ビームを照射し、前記断面の断面像を取得する断面像取得工程と、を前記試料の所定方向に沿って、設定間隔ごとに繰り返し行い、前記断面像取得工程において、前記断面の複数の領域についてそれぞれ異なる条件で断面像を取得する制御部と、
を備えたことを特徴とする断面加工観察装置。 - 前記制御部は、設定間隔を前記複数の領域のうちいずれか1つの領域のピクセルサイズと同等または整数倍にすること、もしくは、前記ピクセルサイズが前記設定間隔の整数倍にすることを特徴とする請求項15に記載の断面加工観察装置。
- 前記制御部は、予め定めた特定観察対象物を検出する特定観察対象物検出工程において、前記特定観察対象物を検出した場合、それ以降に行う断面露出工程の条件、および断面像取得工程の条件を、それぞれ更新することを特徴とする請求項15または16に記載の断面加工観察装置。
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