TWI836698B - 半導體解析系統 - Google Patents

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野間口恒典
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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，更新加工條件，且將所更新的加工條件輸出至加工裝置。

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，本發明之目的在使薄膜試料自動製作的精度提升及薄膜試料自動觀察的精度提升。 (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，更新加工條件，且將所更新的加工條件輸出至加工裝置。 (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，可使薄膜試料自動製作的精度提升及薄膜試料自動觀察的精度提升。
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，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觀察條件的輸出等。此外，上位控制裝置103係根據由TEM裝置102被輸出的TEM畫像(STEM畫像)，進行所製作的薄膜試料SAM的評估、根據評估結果的FIB加工條件的更新等。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(切出)。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***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***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。
圖2係示出本發明之實施形態1之半導體解析系統之其他例的概略構成圖。圖2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追加有ALTS(Auto Lamella Transfer System)裝置201的構成。ALTS裝置201係將在半導體晶圓WAF上所製作的(所切出的)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。
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2之例中，係將上位控制裝置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。
＜FIB-SEM裝置的構成＞ 圖3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3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、使離子束遮沒的遮沒偏向系等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、使電子束遮沒的遮沒偏向系等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：藉由預定的電路或執行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。
＜ALTS裝置的構成＞ 圖4係示出圖2的ALTS裝置之一例的概略構成圖。如圖4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：供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4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4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4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3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3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。
<TEM裝置的構成>
圖5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5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5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：輸入照射條件或試料保持具載台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6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6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6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7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7所示，形成為在圖6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6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、FIB控制部103e。
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、及FIB控制部103e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。
＜薄膜試料及TEM觀察用載體的構成＞ 圖8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9係TEM觀察用載體所裝載的薄膜試料的概略圖。圖9(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9(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9(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9(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9(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。
＜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10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10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，且算出薄膜加工區域的位置偏移量作為評估結果。
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。
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FIB加工條件的更新。
《FIB加工條件的更新》 在步驟S1020中，係根據步驟S1019的評估結果進行FIB加工條件的更新。圖11係說明FIB加工條件的更新方法的圖。圖11(a)係說明根據薄膜加工區域的位置偏移量的FIB加工條件的更新方法的圖。圖11(b)係說明根據薄膜試料的膜厚的FIB加工條件的更新方法的圖。圖11(c)及圖11(d)係說明根據因FIB加工所致之損壞量的FIB加工條件的更新方法的圖。
首先說明根據薄膜加工區域的位置偏移量的FIB加工條件的更新方法。若薄膜加工區域的位置偏移量小於預定的位置偏移量判定臨限值，FIB控制部103e係判斷不需要修正薄膜加工區域的位置，並不進行FIB加工條件的更新。另一方面，若薄膜加工區域的位置偏移量為預定的位置偏移量判定臨限值以上，FIB控制部103e係判斷必須修正薄膜加工區域的位置，且進行FIB加工條件的更新。
在圖11(a)所示之薄膜試料SAM中，係在薄膜加工區域ARE1、ARE2進行FIB加工。另一方面，對應薄膜加工區域ARE1、ARE2之分別設定的薄膜加工區域為ARE11、ARE12。
FIB控制部103e係若例如薄膜加工區域ARE1相對所被設定的薄膜加工區域ARE11的位置偏移量為位置偏移量判定臨限值以上，在後續的半導體晶圓WAF中，設定有薄膜加工區域ARE1的薄膜加工區域係以成為ARE11的方式更新FIB加工條件。亦即，位置檢測部103b係以使其移位算出薄膜加工區域ARE1的位置偏移量的部分的方式更新FIB加工條件。
此外，關於薄膜加工區域ARE12亦同，FIB控制部103e係若例如薄膜加工區域ARE2相對於所被設定的薄膜加工區域ARE12的位置偏移量為位置偏移量判定臨限值以上，在後續的半導體晶圓WAF中，以成為設定有薄膜加工區域ARE2的薄膜加工區域ARE12的方式更新FIB加工條件。
此外，若在1個薄膜試料SAM的複數薄膜加工區域(例如ARE1、ARE2)進行位置偏移量的判定，FIB控制部103e亦可如圖11(a)所示，以使各薄膜加工區域朝相同方向移位的方式更新FIB加工條件，亦可以使薄膜加工區域朝彼此不同的方向移位的方式更新FIB加工條件。
其中，若使各個薄膜加工區域以相同方向移位，亦可使所有薄膜加工區域的移位量成為相同。例如，亦可在位置檢測部103b或FIB控制部103e中算出所有薄膜加工區域的位置偏移量的平均值，亦可將該平均值作為移位量，亦可將所有薄膜加工區域的位置偏移量的最大值或最小值作為移位量。其中，在圖11(a)中，係僅示出2個薄膜加工區域ARE1、ARE2，惟加工區域的個數並未特別限制。
接著，說明根據薄膜試料SAM的膜厚的厚度偏移量的FIB加工條件的更新方法。若在厚度檢測部103c被算出的薄膜試料SAM的膜厚的厚度偏移量小於預定的厚度偏移量判定臨限值，FIB控制部103e係判斷並不需要修正薄膜試料SAM的膜厚，不進行FIB加工條件的更新。另一方面，若薄膜試料SAM的膜厚的厚度偏移量為厚度偏移量判定臨限值以上，FIB控制部103e係判斷必須修正薄膜試料SAM的膜厚，且進行FIB加工條件的更新。
在圖11(b)所示之薄膜試料SAM中，係在薄膜加工區域ARE3、ARE4進行FIB加工。另一方面，薄膜試料SAM被加工為所設定的膜厚時所設定的薄膜加工區域係例如ARE13、ARE14或其附近。在圖11(b)中，薄膜加工區域ARE3、ARE4偏移至比所設定的薄膜加工區域ARE13、ARE14更為外側。因此，在厚度檢測部103c中所算出的薄膜試料SAM的膜厚的厚度偏移量係成為厚度偏移量判定臨限值以上。
因此，FIB控制部103e係以使薄膜加工區域移位成2個薄膜加工區域ARE3、ARE4彼此接近的方式更新FIB加工條件。此時，各個薄膜加工區域ARE3、ARE4的移位量亦可設為例如各為所算出的厚度偏移量的一半。
另一方面，由於薄膜試料SAM的膜厚的厚度薄(小)，若厚度偏移量大於厚度偏移量判定臨限值，FIB控制部103e若以2個薄膜加工區域ARE3、ARE4彼此遠離的方式更新FIB加工條件即可。此時亦可將薄膜加工區域ARE3、ARE4的移位量設為例如各為所算出的厚度偏移量的一半。其中，在圖11(b)中係僅示出2個薄膜加工區域ARE3、ARE4，惟加工區域的個數並未特別限制。
接著說明根據因FIB加工所致之損壞量的FIB加工條件的更新方法。若在損壞量檢測部103d所算出的損壞量小於預定的損壞量判定臨限值，FIB控制部103e係判斷不需要更新FIB加工條件。另一方面，若損壞量為損壞量判定臨限值以上，FIB控制部103e係判斷必須修正薄膜加工區域的位置，且進行FIB加工條件的更新。
為了減少因FIB加工所致之對薄膜試料SAM的損壞，以降低加速電壓來進行完工加工較為有效。因此，FIB控制部103e係將對薄膜試料SAM的完工加工區域，設定在如圖11(c)所示之ARE5、ARE6，以降低對該等完工加工區域ARE5、ARE6的加速電壓的方式更新FIB加工條件。
或者，FIB控制部103e係如圖11(d)所示，以完工加工前的2個薄膜加工區域ARE7、ARE8遠離預先設定的距離的方式，且以使各個薄膜加工區域ARE7、ARE8朝向薄膜加工區域ARE17、ARE18移位的方式變更FIB加工條件。此外，FIB控制部103e係如圖11(c)所示以低加速電壓進行完工加工的方式變更FIB加工條件。對應低加速電壓的完工加工區域亦可例如設定為覆蓋薄膜加工區域ARE17、ARE18，亦可設定為至少覆蓋薄膜試料SAM的表面或背面。
藉由增加以低加速電壓被完工加工的區域，可減小加工損壞量。在圖11(c)、圖11(d)係僅示出2個加工區域，惟加工區域的個數並未特別限制。
上位控制裝置103係將被儲存在記憶體103a的FIB加工條件改寫為經更新的FIB加工條件。此外，上位控制裝置103係將經更新的FIB加工條件輸出至FIB-SEM裝置101。FIB-SEM裝置101係將FIB加工條件變更為由上位控制裝置103被輸出的FIB加工條件。
其中，在本實施形態中，亦可使用例如圖2、圖4中所說明的ALTS裝置201，進行由半導體晶圓WAF對TEM觀察用載體CAR轉移薄膜試料SAM、或觀察薄膜試料SAM。上位控制裝置103係可根據ALTS裝置201及TEM裝置102的觀察結果，進行FIB加工條件的更新。
＜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畫像對薄膜試料SAM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FIB-SEM裝置101而變更FIB加工條件，因此可使後續的半導體晶圓WAF中的薄膜試料自動製作的精度提升及薄膜試料自動觀察的精度提升。
若具體敘述之，有在薄膜試料的製作位置發生位置偏移的情形、探索TEM觀察區域時需要時間而在目的時間內未完成自動觀察的情形、或因失去觀察對象本身而自動觀察失敗的情形。此外，在同一半導體晶圓上所製作的薄膜試料亦被認為發生同樣的位置偏移。在如上所示之情形下，將先行的薄膜試料中所得的位置偏移量反饋至後續的薄膜試料的FIB加工，藉此可藉由觀察區域的探索時間短縮、或可正常地將觀察對象薄膜化，來使自動觀察的成功率提升。
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，算出檢測位置相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，進行加工區域的修正。
此外，藉由本實施形態，上位控制裝置103係若薄膜加工區域的位置偏移量為位置偏移量判定臨限值以上，即更新加工條件。藉由該構成，可減低FIB加工條件的更新次數。
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，且將薄膜試料SAM的檢測膜厚與設定膜厚作比較，算出檢測膜厚相對設定膜厚的厚度偏移量作為評估結果。藉由該構成，可根據評估結果進行加工區域進而膜厚的修正。
此外，藉由本實施形態，上位控制裝置103係若檢測膜厚的厚度偏移量為厚度偏移量判定臨限值以上，即更新加工條件。藉由該構成，可減低FIB加工條件的更新次數。
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，進行加速電壓的修正等。
此外，藉由本實施形態，上位控制裝置103係若薄膜試料SAM的損壞量為損壞量判定臨限值以上，即更新加工條件。例如，上位控制裝置103係以降低加速電壓的方式更新加工條件。藉由該構成，可減低FIB加工條件的更新次數。
此外，藉由本實施形態，TEM裝置102係取得STEM畫像。藉由該構成，可取得在TEM畫像中無法取得的畫像，且可對薄膜試料SAM更正確地評估。
(實施形態2) 接著，說明實施形態2。其中，以下原則上針對與前述實施形態重複的部位省略說明。
薄膜加工時係使用SEM畫像進行終點感測，惟伴隨元件的微細化，難以判斷在FIB薄膜加工後，至實際使用TEM裝置來進行觀察為止是否順利進行了加工終點的感測。因此，在本實施形態中，係使用TEM畫像來進行薄膜試料的良否判定，使TEM畫像(或STEM畫像)與在加工終點的SEM畫像相對應而以學習器使其學習，藉此使加工終點的感測精度提升。
圖12係說明本發明之實施形態2之半導體解析系統的圖。本實施形態之上位控制裝置103係除了圖1的構成之外，具備：判定器1201、學習器1202、加工控制部1203。
判定器1201係根據由TEM裝置102被輸出的FIB加工後(亦即薄膜試料SAM製作後)的TEM畫像(STEM畫像)，對薄膜試料SAM進行FIB加工的加工終點感測的良否判定處理(第1良否判定處理)的功能區塊。如圖12所示，判定器1201係根據各個薄膜試料SAM的TEM畫像(STEM畫像)，將對各個薄膜試料SAM的加工終點感測的良否判定結果(第1良否判定結果)輸出至學習器1202。判定器1201係可由硬體或軟體構成，亦可將硬體與軟體組合而構成。
學習器1202係藉由將判定器1201中的加工終點感測的良否判定結果、與FIB-SEM裝置101中的SEM畫像作對比而生成用以進行加工終點感測的學習模型的功能區塊。其中，在圖12中係例示使用至第3薄膜試料為止的輸入資料的學習，惟輸入資料的個數並非為限定於此。學習器係可由硬體或軟體所構成，亦可將硬體與軟體組合而構成。此外，學習器1202亦可由例如AI(Artificial Intelligence，人工智慧)所構成。藉由AI，實現利用深度學習等的機械學習。
加工控制部1203係進行關於FIB加工的處理的功能區塊。加工控制部1203亦可包含在進行例如上位控制裝置103的控制的控制部(圖示省略)，亦可以與控制部為不同個體設置。
＜學習模型的更新方法＞ 圖13係示出本發明之實施形態2的學習資料的更新方法之一例的流程圖。在圖13中亦與FIB-SEM裝置101、上位控制裝置103、TEM裝置102對應示出各工程。
步驟S1001～S1006係與圖10相同。步驟S1006之後係執行步驟S1301。在步驟S1306中係藉由在步驟S1006中所設定的加工條件，進行薄膜加工(亦即薄膜試料製作)。
在步驟S1302中，FIB-SEM裝置101係一邊進行步驟S1301中的薄膜加工，一邊取得進行薄膜加工的區域的SEM畫像(步驟S1302)，將所取得的SEM畫像輸出至上位控制裝置103(步驟S1303)。
在步驟S1304中，上位控制裝置103的加工控制部1203係根據由FIB-SEM裝置101被輸出的SEM畫像，進行加工終點的判定。加工終點的判定係藉由SEM畫像與預先準備的參照畫像的匹配來進行。若該等畫像不匹配(NO)，加工控制部1203係判斷薄膜加工為不充分，對FIB-SEM裝置101指示使加工位置移位而繼續加工。接著，再度執行步驟S1301～S1303。
另一方面，在步驟S1304中，若該等畫像匹配(YES)，加工控制部1203係判斷薄膜加工為充分且使薄膜加工結束。此外，加工控制部1203係將此時的SEM畫像作為加工終點畫像而儲存在記憶體103a(步驟S1305)。此外，加工控制部1203係對FIB-SEM裝置101輸出加工終點畫像(SEM畫像)(步驟S1306)。
步驟S1008～S1019係與圖10相同。在步驟S1018中，TEM裝置102係將薄膜加工後的複數薄膜試料SAM的TEM畫像(STEM畫像)作為輸入資料而輸出至上位控制裝置103。接著，在步驟S1019中，上位控制裝置103係根據TEM畫像(STEM畫像)，進行對複數薄膜試料SAM的評估。步驟S1019之後，執行步驟S1307。
在步驟S1307中，根據上位控制裝置103、步驟S1019中的評估結果，按每個TEM畫像判定加工終點感測的良否，且進行學習資料的更新。其中，步驟S1019中的評估項目係例如薄膜加工區域的位置(位置偏移量)、薄膜試料SAM的膜厚的厚度偏移量、因薄膜加工所致之損壞量等。
首先，判定器1201係使用由TEM裝置102被輸出的TEM畫像，按每個薄膜試料SAM進行加工終點感測的良否判定處理(第1良否判定處理)，將良否判定結果(第1良否判定結果)輸出至學習器1202。此外，在學習器1202係被輸入對應各TEM畫像的SEM畫像。但是，該SEM畫像係與參照畫像匹配的SEM畫像，且被儲存在記憶體103a，因此學習器1202亦可由記憶體103a視需要讀出已進行良否判定的TEM畫像所對應的SEM畫像。
學習器1202係使所被輸入的TEM畫像與SEM畫像相對應，且使判定加工終點感測為良好的TEM畫像與SEM畫像相對應，藉此學習加工終點的感測成功時的狀態。另一方面，學習器1202係使被判定出加工終點感測非為良好的TEM畫像與SEM畫像相對應，藉此學習加工終點的感測失敗時的狀態。藉由反覆進行如上所示之學習，學習器1202係更新學習模型。
＜使用學習模型的加工終點感測的判定＞ 圖14係說明使用學習模型的加工終點感測的判定方法的圖。在圖14中，為方便說明起見，僅示出FIB-SEM裝置101及上位控制裝置103。
進行薄膜加工(薄膜試料SAM的製作)時，FIB-SEM裝置101係將薄膜加工時的SEM畫像輸出至具有學習模型的學習器1202。
例如，在步驟S1304中，學習器1202係使用學習模型，進行對由FIB-SEM裝置101被輸出的SEM畫像的加工終點感測的良否判定處理(第2良否判定處理)。接著，學習器1202係將根據該SEM畫像之對薄膜試料SAM的加工終點感測的良否判定結果(第2良否判定結果)輸出至加工控制部1203。接著，加工控制部1203係根據加工終點感測的良否判定結果，對FIB-SEM裝置101進行加工繼續或加工結束的指示。具體而言，若良否判定結果為否定的內容，加工控制部1203係使FIB-SEM裝置101繼續FIB加工。另一方面，若良否判定結果為肯定的內容，加工控制部1203係使FIB-SEM裝置101結束FIB加工。
＜藉由本實施形態所得的主要效果＞ 在本實施形態中，除了前述實施形態中的效果之外，獲得以下效果。藉由本實施形態，學習器1202係使用學習模型，進行根據SEM畫像之對薄膜試料SAM的加工終點感測的良否判定處理(第2良否判定處理)，加工控制部1203係根據學習器1202中的加工終點感測的良否判定結果，對前述加工裝置進行加工繼續或加工結束的指示。
在薄膜加工時平常所進行之藉由SEM畫像所為的終點感測中，伴隨元件的微細化，難以判斷至實際上以TEM裝置102進行觀察為止是否順利進行了加工終點感測，惟可藉由將TEM觀察的結果作為學習資料而使學習器1202學習，藉此可使藉由薄膜加工時的SEM畫像所致之終點感測精度提升。
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，圖面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 103e:FIB控制部 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 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 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 1201:判定器 1202:學習器 1203:加工控制部 CAR,CARa,CARb,CARc:TEM觀察用載體 SAM:薄膜試料 WAF:半導體晶圓 ARE1,ARE2,ARE3,ARE4,ARE7,ARE8,ARE11,ARE12,ARE13,ARE14,ARE17,ARE18:薄膜加工區域 ARE5,ARE6:完工加工區域
[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之半導體解析系統的其他例的概略構成圖。 [圖3]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4]係示出圖2的ALTS裝置之一例的概略構成圖。 [圖5]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6]係示出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7]係示出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8]係在半導體晶圓上所製作的薄膜試料的概念圖。 [圖9]係TEM觀察用載體所裝載的薄膜試料的概略圖。 [圖10]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11]係說明FIB加工條件的更新方法的圖。 [圖12]係說明本發明之實施形態2之半導體解析系統的圖。 [圖13]係示出本發明之實施形態2之學習資料的更新方法之一例的流程圖。 [圖14]係說明使用學習模型的加工終點感測的判定方法的圖。
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
103e:FIB控制部
CAR:TEM觀察用載體
SAM:薄膜試料
WAF:半導體晶圓

Claims (1)

  1. 一種半導體解析系統，其係具備： 加工裝置，其係具備：取得掃描型電子顯微鏡像的掃描型電子顯微鏡裝置，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 上位控制裝置，其係控制前述加工裝置及前述透過型電子顯微鏡裝置， 前述上位控制裝置係具備：判定器，其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加工終點感測的第1良否判定處理；學習器，其係藉由將前述判定器中的前述加工終點感測的第1良否判定結果與前述掃描型電子顯微鏡像作對比，生成用以進行前述加工終點感測的學習模型；及加工控制部， 前述學習器係使用前述學習模型，進行根據前述掃描型電子顯微鏡像之對前述薄膜試料的前述加工終點感測的第2良否判定處理， 前述加工控制部係根據前述學習器中的前述加工終點感測的第2良否判定結果，對前述加工裝置進行加工繼續或加工結束的指示。
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