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JP4719554B2 - Focused ion beam device - Google Patents
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JP4719554B2 - Focused ion beam device - Google Patents

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Description

本発明は、堆積やエッチングを行うガスアシストプロセスを用いる集束イオンビーム装置及び集束イオンビーム装置を用いた試料処理方法に関する。   The present invention relates to a focused ion beam apparatus using a gas assist process for performing deposition and etching, and a sample processing method using the focused ion beam apparatus.

集束イオンビーム(Focused Ion Beam、FIB)装置は、FIBを試料表面に走査し、試料表面をスパッタリングで穴加工を行ったり、膜の原料ガスを試料に吹きかけ、FIBを走査することで保護用、接着用の金属膜を堆積させたり、エッチングガスを吹きかけてエッチングを行い、基板構成物質によるエッチング率の差異によって、加工表面に凹凸を付けて、断面観察を見やすくする処理を行う装置である。走査型電子顕微鏡(scanning electron microscope、SEM)付きFIB、走査型透過電子顕微鏡(scanning transmission electron microscope、STEM)付きFIB装置等の観察、微細加工装置は、主にオフラインの不良解析部門でのみ使用されていたが、近年、これに加え、プロセスの途中でウエーハを取り出し、ある決められたポイントを断面加工した後、その場でSEMによる観察を行い、コンタクトボイド、残膜による接続不良等のチェックを行い、プロセス出来栄えを観察するプロセスモニターに用いられたり、より詳細な分析の為に、欠陥箇所を含むマイクロサンプルを装置外に取り出し、断面加工後に穴埋めを行い、再度、プロセスラインに戻すといったインライン化も進んでいる。これらの装置による欠陥解析結果は、迅速に生産工程にフィードバックし、不良対策をする必要がある。何故なら、不良作り込みによる損失を最小限度にし、歩留まりを向上させる為である。この為、装置のスループット向上、ダウン時間の低減化が近年、特に重要になっている。   A focused ion beam (FIB) apparatus scans an FIB on the surface of the sample, drills the surface of the sample by sputtering, blows a film source gas onto the sample, and scans the FIB for protection. This is an apparatus for depositing a metal film for adhesion or performing etching by blowing an etching gas to make the processed surface uneven by making the processed surface uneven by the difference in etching rate depending on the substrate constituent material. Observation and microfabrication devices such as FIB with scanning electron microscope (SEM) and FIB with scanning transmission electron microscope (STEM) are mainly used only in offline defect analysis departments. In recent years, however, in addition to this, the wafer was taken out in the middle of the process, and after cross-sectioning a certain point, it was observed by SEM on the spot to check for connection voids due to contact voids and residual film. Used for process monitoring to observe process performance, and for in-depth analysis, take out a micro sample containing a defective part out of the device, fill the hole after cross-section processing, and return it to the process line again Is also progressing. It is necessary to feed back the results of defect analysis by these devices to the production process quickly and take measures against defects. The reason is to minimize the loss due to defects and improve the yield. For this reason, improving the throughput of the apparatus and reducing the down time have become particularly important in recent years.

一連の断面観察やマイクロサンプル取り出し作業において、デポ、エッチング処理を行うガスアシスト処理作業及びマイクロサンプル取出しの為のプローブ接触作業は、これが占める時間の割合が大きい。この処理時間をいかに短縮できるかが、スループット向上において重要である。特開2005-108472号公報では、所望のビーム照射領域に対してあらかじめ記憶したデポレート、エッチングレートの走査周期依存性より、最適走査方法となるように光学系の設定(倍率等)とビーム滞在時間、走査間隔等を決めている。デポ速度は最適ビーム滞在時間とし、走査間隔をビーム径に合わせ、走査周期を最適値とする事で最大値にする方法が開示されている。特開2002-210581号公報には、自動加工で消費されるガス量を計算し、ガス残量が登録した全工程を終了するまでに足りない場合、アラームを出し、当該ウエーハの処理を行わないようにすることが記載されている。特許第2829232号公報には、処理室の圧力をモニターし、その圧力に基づいてガス制御バルブを開閉制御し、高輝度イオン源でイオンビームを照射し、ガスと反応させて局所デポを行うことが記載されている。   In a series of cross-sectional observation and microsample taking operations, the gas assist processing operation for performing deposition and etching processing and the probe contact operation for taking out the microsample take a large proportion of time. How this processing time can be shortened is important in improving the throughput. In Japanese Patent Laid-Open No. 2005-108472, the optical system settings (magnification, etc.) and beam residence time are set so that an optimum scanning method can be obtained based on the scan period dependency of the deposition rate and etching rate stored in advance for a desired beam irradiation region. The scanning interval is determined. A method is disclosed in which the deposition rate is set to the optimum beam stay time, the scanning interval is adjusted to the beam diameter, and the scanning cycle is set to the optimum value to obtain the maximum value. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-210581 calculates the amount of gas consumed by automatic processing, and if the remaining gas amount is insufficient to complete all registered processes, an alarm is issued and the wafer is not processed. It is described to do so. In Japanese Patent No. 2829232, the pressure in the processing chamber is monitored, the gas control valve is controlled to open and close based on the pressure, the ion beam is irradiated with a high-intensity ion source, and the local reaction is performed by reacting with the gas. Is described.

特開2005-108472号公報JP 2005-108472 A 特開2002-210581号公報JP 2002-210581 A 特許第2829232号公報Japanese Patent No. 2829232

本願発明者が従来技術について鋭意検討した結果、下記の3点の問題点を認識した。
(1)ガスアシスト(デポ、エッチング処理)処理速度が低い。
従来、ガスアシスト処理において、処理条件が最適条件となっていなかった為に、処理速度が遅く、処理に時間がかかっていた。よって、装置のスループットが低下していた。また、一度、最速処理速度となる処理条件を試験的に求めたとしても、ビームの経時変化によって、最適条件から加工条件がずれてくるため、処理速度が低下していた。
As a result of intensive studies on the prior art by the present inventors, the following three problems have been recognized.
(1) Gas assist (deposition, etching process) processing speed is low.
Conventionally, in gas assist processing, since the processing conditions are not optimum, the processing speed is slow and the processing takes time. Therefore, the throughput of the apparatus has been reduced. Further, even if the processing conditions that give the fastest processing speed are obtained on a trial basis, the processing speed is lowered because the processing conditions deviate from the optimal conditions due to the change of the beam over time.

図19に、集束イオンビーム11の走査方法を示す。図19(a)は斜視図、図19(b)は上面図である。試料面10のビーム走査領域81内に、集束イオンビーム11をビーム走査間隔82で走査する。上面から見ると、ビーム11は一定時間(ビーム滞在時間)だけ留まった後に、ビーム走査間隔分だけ移動し、視野の領域(走査領域)をくまなく走査する。   FIG. 19 shows a scanning method of the focused ion beam 11. FIG. 19A is a perspective view, and FIG. 19B is a top view. The focused ion beam 11 is scanned at a beam scanning interval 82 within the beam scanning region 81 of the sample surface 10. When viewed from above, the beam 11 stays for a certain time (beam staying time), then moves by the beam scanning interval, and scans the entire field of view (scanning region).

図20は、ビーム走査間隔を横軸に、デポ速度を縦軸にとった、デポ速度の特性を示す図である。この図に示すように、デポ速度は、走査間隔≒ビーム径、で最大になる。走査間隔よりビーム径が大きくなると、重なり部でスパッタの効果が顕著になり、デポ速度は低下するし、逆に走査間隔よりビーム径が小さくなると、同じく平均のデポ速度は低下する。加工点のビーム径は、下記の要因により変化する。   FIG. 20 is a diagram showing the characteristics of the deposition rate, with the beam scanning interval on the horizontal axis and the deposition rate on the vertical axis. As shown in this figure, the deposition rate becomes maximum at the scanning interval≈beam diameter. When the beam diameter becomes larger than the scanning interval, the effect of sputtering becomes remarkable at the overlapping portion, and the deposition rate decreases. Conversely, when the beam diameter becomes smaller than the scanning interval, the average deposition rate also decreases. The beam diameter at the processing point varies depending on the following factors.

(a) イオン源の経時変化によるビーム径変化
図18にLMIS(液体金属源)の構造図を示す。LMISのエミッタ110表面は、初期にはイオン化材料111で覆われているが、集束イオンビーム11の照射によって、引き出し電極113、ビームアパーチャ114からのスパッタ物112が付着するようになる。ビーム出射点にスパッタ物112が付着すると、ビーム発散角が変化する為、加工点でビーム径が変化する可能性がある。ビームアパーチャ114や可変アパーチャ102は、共にビームの照射によるスパッタ現象によって、穴径が序所に大きくなる。穴径が大きくなると、ビーム縮小倍率が一定であるので、加工点でのビームサイズが変化する。この場合、LMISの寿命まで、一時的にフラッシングにより、あるレベルまで回復させることが可能であるが、劣化は進行する。
(a) Change in beam diameter with time of ion source FIG. 18 shows a structural diagram of an LMIS (liquid metal source). The surface of the emitter 110 of the LMIS is initially covered with the ionized material 111, but the sputtered matter 112 from the extraction electrode 113 and the beam aperture 114 is attached by the irradiation of the focused ion beam 11. When the sputtered material 112 adheres to the beam emission point, the beam divergence angle changes, so that the beam diameter may change at the processing point. In both the beam aperture 114 and the variable aperture 102, the hole diameter is initially increased due to the sputtering phenomenon caused by beam irradiation. As the hole diameter increases, the beam reduction magnification is constant, so the beam size at the processing point changes. In this case, it is possible to recover to a certain level by flashing temporarily until the lifetime of the LMIS, but the deterioration proceeds.

(b) 光学系の経時変化によるビーム径変化
スパッタ加工を行うと、加工点回りには、そのスパッタ物が再付着する。ビーム軌道周りの部品にスパッタ物が付着し、材料が絶縁物である場合、チャージングするために電気力によって集束イオンビームの軌道が変化し、軸外収差が増大し、分解能の低下、フォーカスずれ、位置ズレ等の不具合を発生する。このような異常は、程度が大きければオペレータによってビーム調整で調整できるが、ビーム調整作業の合間に発生した場合、作業者が認識できない程度の場合、デポ、エッチング速度が低下した状態で処理するためにスループット低下を発生する。
(b) Beam diameter change due to change of optical system with time When sputter processing is performed, the sputtered material is reattached around the processing point. When spatter adheres to parts around the beam trajectory and the material is an insulator, the charged ion beam trajectory changes due to the electric force to charge, increasing off-axis aberrations, reducing resolution, and defocusing. This causes problems such as misalignment. Such an abnormality can be adjusted by the beam adjustment by the operator if the degree is large, but if it occurs between the beam adjustment operations, or if it cannot be recognized by the operator, it is processed in a state where the deposition rate and the etching rate are reduced. Cause a decrease in throughput.

(c) 試料高さの変化によるビーム径変化
試料高さが変化することで加工位置(高さ)が変化すると、ビーム照射光学条件(ビーム引き出し系、集束レンズ系、対物レンズ条件等)が同じでも加工点でのビーム径は変化する。光学系は、単純化すると、光源像を対物レンズによって、加工点に結像させていることになる。加工点でのビームサイズは、対物レンズの焦点距離fを一定とすると、対物レンズ主点と加工点との間隔Bの関数となる。Bが変化すると、ピントがずれ、加工点でのビームサイズは変化する。加工条件によっては、Bの差異による像(加工点でのビーム)サイズの変化が問題になる場合がある。
(c) Beam diameter change due to sample height change When the processing position (height) changes due to the sample height change, the beam irradiation optical conditions (beam extraction system, focusing lens system, objective lens conditions, etc.) are the same. However, the beam diameter at the processing point changes. When the optical system is simplified, the light source image is formed at the processing point by the objective lens. The beam size at the processing point is a function of the distance B between the objective lens principal point and the processing point when the focal length f of the objective lens is constant. When B changes, the focus shifts and the beam size at the processing point changes. Depending on the processing conditions, a change in image (beam at the processing point) size due to the difference in B may be a problem.

(2)不良部位を含むマイクロサンプルを切り出し、取り出すまでの処理速度が遅い。
マイクロサンプルをウエーハから切り出し、装置外に取り出す一連のプロセスにおいて、プローブを切り出したマイクロサンプルに接触させ、この接触点近傍にタングステンデポを行って接着し、ウエーハから摘出する。次に、このサンプルを装置外に取り出すためにカートリッジに接着し、プローブを切り離す工程がある。従来、処理時間短縮化の為に、Zセンサーによってウエーハまでの距離を計測し、その測定結果よりプローブをマイクロサンプル近傍のある位置まで、大きな速度で移動させ、その後に、プローブ保護の為に接触までは移動速度を低下させていた。
(2) The processing speed until a microsample including a defective part is cut out and taken out is slow.
In a series of processes in which the microsample is cut out from the wafer and taken out of the apparatus, the probe is brought into contact with the cut out microsample, and a tungsten deposit is adhered in the vicinity of the contact point to be removed from the wafer. Next, in order to take this sample out of the apparatus, there is a step of adhering to the cartridge and cutting off the probe. Conventionally, in order to shorten the processing time, the distance to the wafer is measured by the Z sensor, and the probe is moved at a high speed to a position near the microsample from the measurement result, and then contacted to protect the probe. Until then, the movement speed was reduced.

図21に、パターン付きウエーハにレーザ光などの単一波長115が入射した時の反射光の様子を示す。図中では、簡単の為、レジスト119への入射、出射時の屈折による行路変化を無視している。また、パターンを1層としているが、実際は多層となっていることが殆どである。Zセンサーは、パターン付きウエーハの場合、図に示すように、シリコンウエーハ10にレジスト、酸化膜等119がある場合、レジスト等の表面での反射光116Aと内部のシリコンウエーハでの反射光116Bが受光器117に入射する為、受光器117であるセンサーに入射する光120の重心がずれ、計測誤差を発生させる。また、反射率が異なるパターンが密集している場合にも、上記と同じ計測誤差を発生する。これを、防止する為に、多波長の光源を用いて、この誤差を小さくする方法があるが、反射光量を一定量取るためにZセンサーの入射角を大きくする必要があり、設置スペースをとるという問題点があり、取り付けが実際不可能となる場合がある。   FIG. 21 shows the reflected light when a single wavelength 115 such as a laser beam is incident on the patterned wafer. In the drawing, for the sake of simplicity, the path change due to refraction at the time of entering and exiting the resist 119 is ignored. In addition, the pattern is a single layer, but in reality, it is almost a multilayer. In the case of a wafer with a pattern, as shown in the drawing, the Z sensor has a reflected light 116A on the surface of the resist or the like and a reflected light 116B on the internal silicon wafer when the silicon wafer 10 has a resist, oxide film 119 or the like. Since the light is incident on the light receiver 117, the center of gravity of the light 120 incident on the sensor that is the light receiver 117 is shifted, and a measurement error is generated. Further, the same measurement error as described above occurs even when patterns having different reflectivities are dense. In order to prevent this, there is a method of reducing this error by using a multi-wavelength light source. However, in order to obtain a constant amount of reflected light, it is necessary to increase the incident angle of the Z sensor and take up installation space. In some cases, the installation may be impossible.

上記の如く、計測精度が低い為、プローブ破損を防止する為に、プローブをかなり尤度を持たせてサンプル上空に移動させていた。これにより、プローブを接触させるまでの距離が大きくなる為に、プローブの移動に時間がかかり、高速サンプリング処理の障害となっていた。   As described above, since the measurement accuracy is low, in order to prevent the probe from being damaged, the probe is moved over the sample with considerable likelihood. As a result, the distance until the probe is brought into contact with the probe is increased, and it takes time to move the probe, which is an obstacle to high-speed sampling processing.

(3)メンテナンス直後の温度センサーの接触具合の変化による計測精度の低下によって、ガス通路の温度がガス昇華温度より低下し、ガスが再固化し、ノズル内部に再付着し、ガスノズル目詰りを発生する事がある。また、ガス源の使用に伴い、ガスが減ってきて、加工点へのガス供給量が低下する場合がある。いずれの場合も、ガス原料分子の供給量が低下し、処理速度が低下する。試料室の真空度を監視していない場合で、例えば、デポ処理を行っている場合、ガス源の不足によってデポよりスパッタ効果が優位になり、欠陥部位を削ってしまい、欠陥の原因特定が不可になるといった不具合が発生する事がある。また、エッチング加工を行っている場合、十分なエッチング速度が得られなくなったり、構成物質によるエッチング速度の差異が得られないので、十分なコントラストが得られなくなるといった問題が発生した。 (3) Due to a decrease in measurement accuracy due to changes in the contact condition of the temperature sensor immediately after maintenance, the gas passage temperature falls below the gas sublimation temperature, the gas re-solidifies, reattaches inside the nozzle, and the gas nozzle is clogged. There are things to do. In addition, with the use of the gas source, the gas may decrease and the gas supply amount to the processing point may decrease. In either case, the supply amount of gas source molecules decreases, and the processing speed decreases. When the degree of vacuum in the sample chamber is not monitored, for example, when depositing is performed, the sputtering effect has an advantage over the depositing due to the lack of the gas source, the defective part is scraped, and the cause of the defect cannot be specified. The problem of becoming may occur. In addition, when etching is performed, there is a problem in that a sufficient etching rate cannot be obtained or a difference in etching rate due to constituent materials cannot be obtained, so that a sufficient contrast cannot be obtained.

試料室内の圧力値を常時、監視している場合、従来の方法では、ある圧力値の閾値より低下すると、アラームを出し処理を中止させるために、ウエーハの搬出→ガス源補充→再度、ウエーハ搬入→当該箇所への移動→処理の継続を行う必要があり、処理時間の増大、及び、最悪の場合、中断された処理面が汚染され、継続の処理が出来ず、当該ウエーハは廃棄せざる得ない事になり、装置のスループット低下、装置のダウン時間の増大等の問題が発生していた。   When the pressure value in the sample chamber is constantly monitored, in the conventional method, if the pressure value falls below a certain threshold value, an alarm is issued and the wafer is discharged, the gas source is replenished, and then the wafer is transferred again. → Move to the location → Continue to continue processing, increase processing time, and in the worst case, the interrupted processing surface is contaminated and cannot be processed continuously, and the wafer must be discarded As a result, problems such as a decrease in the throughput of the apparatus and an increase in the down time of the apparatus occurred.

本発明は、集束イオンビーム装置及び試料処理方法のスループット向上を目的とする。   An object of the present invention is to improve the throughput of a focused ion beam apparatus and a sample processing method.

例えば、以下の手段により、前記問題点の解決を図る。
(1)ある周期で、加工点でのビーム径を計測するようにウエーハの高さを調整できるステージを有し、計測結果にもとづき、ビーム径の実測値と走査間隔とがほぼ同じく値になるように最適な加工倍率、インターレース、ビーム滞在時間等のビーム照射条件を決める。ビーム径計測結果が閾値と比較し異常値となった場合、アラームを画面上に表示するようにした。また、ビーム径が正常範囲であるが、所定値からずれている場合、ビーム径を調整する手段を持たせた。
For example, the following problems are solved by the following means.
(1) It has a stage that can adjust the height of the wafer so as to measure the beam diameter at a processing point in a certain cycle, and the measured value of the beam diameter and the scanning interval are substantially the same based on the measurement result. The beam irradiation conditions such as the optimum processing magnification, interlace, and beam stay time are determined. When the beam diameter measurement result becomes an abnormal value compared with the threshold value, an alarm is displayed on the screen. Further, when the beam diameter is in a normal range but deviates from a predetermined value, a means for adjusting the beam diameter is provided.

(2)可変アパーチャの穴径を計測するために集束レンズの通電流値を変化させて、可変アパーチャ面にビームを集光させ、このビームを可変アパーチャの上流側に配置した偏向器で走査し、ビーム照射点から放出された2次電子、反射電子を検出する検出系で可変アパーチャの穴径を計測する。また、可変アパーチャに照射された電荷量を求め、この値と閾値との比較を行い、これを超えた場合にはアラームを出し、可変アパーチャのメンテナンスを行うようにした。 (2) In order to measure the hole diameter of the variable aperture, the current value of the focusing lens is changed, the beam is focused on the variable aperture surface, and this beam is scanned with a deflector arranged upstream of the variable aperture. The hole diameter of the variable aperture is measured by a detection system that detects secondary electrons and reflected electrons emitted from the beam irradiation point. In addition, the amount of charge irradiated to the variable aperture is obtained, and this value is compared with a threshold value. When the value is exceeded, an alarm is issued and maintenance of the variable aperture is performed.

(3)Zセンサーによる計測精度向上の為に、加工点近傍の数点を計測し、その計測値の平均値を求め、その平均値との偏差を求める。この偏差がある閾値を超える場合、これを異常値とみなし、データ群から除外する。除外データから最小2乗法等によって再度、近似式を作成し、加工点での高さを求めた。また、パターンなどの障害物のない領域、例えば、アライメントマーク周辺で高さを求め、傾斜平面式を求め、加工点での高さを求める。 (3) In order to improve measurement accuracy by the Z sensor, several points near the machining point are measured, an average value of the measured values is obtained, and a deviation from the average value is obtained. When this deviation exceeds a certain threshold value, this is regarded as an abnormal value and excluded from the data group. An approximate expression was created again from the excluded data by the least square method or the like, and the height at the machining point was obtained. In addition, the height is obtained in a region free of obstacles such as a pattern, for example, around the alignment mark, the inclined plane equation is obtained, and the height at the processing point is obtained.

(4)ガスアシスト処理を行っている間は、試料室の真空度をモニターし、正常処理時の真空度からある閾値分高真空側にずれている場合、これを異常状態と認知する。主な原因は、ガス源の不足又はガスノズルの目詰りである。ガス源、ガスノズル温度を通常時より上昇させる事で、ガスノズルの目詰りを解消し、かつガス源の圧力上昇により、加工点に不足しているガス供給量を増加させ、処理を続行する事にした。また、温度を上昇させても所望の圧力値にならない場合、アラームを出し、メンテナンスを行うようにした。 (4) While the gas assist process is being performed, the degree of vacuum in the sample chamber is monitored. If the degree of vacuum in the normal process is shifted to the high vacuum side by a certain threshold, this is recognized as an abnormal state. The main cause is insufficient gas source or clogged gas nozzle. By increasing the gas source and gas nozzle temperature from normal times, the clogging of the gas nozzle is eliminated, and by increasing the pressure of the gas source, the gas supply amount that is insufficient at the processing point is increased and the processing is continued. did. Also, if the pressure does not reach the desired value even when the temperature is raised, an alarm is issued and maintenance is performed.

本発明によると、イオン源、光学系の経時変化、加工点高さの変化による、処理速度の低下を防止できるので、デポ、エッチングなどのガスアシスト処理速度を大きくすることができ、装置の処理スループット向上に役立つ。   According to the present invention, it is possible to prevent a reduction in processing speed due to changes in the ion source and optical system over time and changes in the processing point height, so that the gas assist processing speed such as deposition and etching can be increased, and the processing of the apparatus Helps improve throughput.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明による集束イオンビーム装置の構成例を示す図である。試料室1は、ドライポンプ、ターボ分子ポンプで構成する排気系2で排気され、約10-4から10-5Pa程度の高真空に保たれている。試料室1には、FIBカラム3、投光器、受光器分離型のレーザ反射型Zセンサー4、デポやエッチング処理を行う為のガスノズル36を有するガス銃5、試料10よりマイクロサンプルを摘出する為のプローブ12を有するマイクロサンプリングユニット6、試料室の真空度を計測するピラニーやペニング真空ゲージ7、5軸ステージ8がある。各ユニットは、各々コントローラ13〜18に接続され、これらを統合して制御する中央制御部20がある。中央制御部20には操作卓19、画像処置装置21が接続されている。操作卓19は、GUI(Graphic User Interface)の操作画面、SIM、SEM像を表示する画面、キーボード、マウスなどの入力部等で構成されている。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a focused ion beam apparatus according to the present invention. The sample chamber 1 is evacuated by an exhaust system 2 composed of a dry pump and a turbo molecular pump, and is maintained at a high vacuum of about 10 −4 to 10 −5 Pa. In the sample chamber 1, a FIB column 3, a projector, a laser-reflective Z-sensor 4 separated from the light receiver, a gas gun 5 having a gas nozzle 36 for performing deposition and etching, and a microsample from the sample 10 are extracted. There are a micro sampling unit 6 having a probe 12, a Pirani or Penning vacuum gauge 7 for measuring the degree of vacuum in a sample chamber, and a 5-axis stage 8. Each unit has a central control unit 20 that is connected to the controllers 13 to 18 and controls them in an integrated manner. A console 19 and an image treatment device 21 are connected to the central control unit 20. The console 19 includes a GUI (Graphic User Interface) operation screen, a screen for displaying SIM and SEM images, an input unit such as a keyboard and a mouse, and the like.

図17に、FIBカラム3の光学系を示す。LMIS(液体金属源)100は、図18に示す液体金属を付着させたエミッタ110と、この周りのイオン化材料111と、このエミッタ110に対して、数kVの負の電圧を印加した引き出し電極113、ビームの中心部のみを取り出すためのビームアパーチャ114等で構成されている。LMIS100から引き出されたイオンビーム11は、加速、集束レンズ101を通過後、可変アパーチャ102でビーム中心のみ取り出し、通過ビームを偏向器106Aでビームを走査し、対物レンズ107で集光し、試料10に照射する。アライナ、ステイグマ103によって、ビームの軸出し、非点補正を行う。また、ブランカー104によって、ファラデイカップ105にビームを走査し、ビーム電流を計測している。試料10から出射した2次電子や反射電子109は、引き込み用電界によってビーム検出器108Aに入射する。   FIG. 17 shows the optical system of the FIB column 3. An LMIS (liquid metal source) 100 includes an emitter 110 to which a liquid metal shown in FIG. 18 is attached, an ionizing material 111 around the emitter 110, and an extraction electrode 113 to which a negative voltage of several kV is applied to the emitter 110. The beam aperture 114 is used to extract only the center of the beam. After the ion beam 11 extracted from the LMIS 100 passes through the acceleration and focusing lens 101, only the center of the beam is extracted by the variable aperture 102, the beam is scanned by the deflector 106A, condensed by the objective lens 107, and the sample 10 Irradiate. Beam alignment and astigmatism correction are performed by an aligner and stagma 103. The blanker 104 scans the Faraday cup 105 with a beam and measures the beam current. Secondary electrons and reflected electrons 109 emitted from the sample 10 are incident on the beam detector 108A by a drawing electric field.

上記は、液体金属イオン源FIBの説明であるが、気体ガスFIBでも勿論、問題は無い。ガス源としては、アルゴン、酸素、窒素、ネオンガス等を用いる。これらの気体ガス源を用いる場合、ビームの最小集束径は液体金属源と比較して一般的には大きくなるため、分解能は低下するが、サンプルの切り出しをガリウム等の金属汚染なしに行うことが出来る為、クリーンにウエーハを処理でき、汚染を気にせずインラインへ適用する事が可能となる点に大きな特徴を有する。   The above is the description of the liquid metal ion source FIB, but there is no problem with the gas gas FIB. As the gas source, argon, oxygen, nitrogen, neon gas, or the like is used. When these gas gas sources are used, the minimum focusing diameter of the beam is generally larger than that of the liquid metal source, so the resolution is reduced, but the sample can be cut out without contamination by metal such as gallium. Since it can, the wafer can be processed cleanly, and it has a great feature in that it can be applied in-line without worrying about contamination.

マイクロサンプリングユニット6は、X,Y,Z軸方向の3軸方向に移動可能な構造となっている。試料10より欠陥部位摘出を行い、これをメッシュに搭載するために各軸の駆動移動距離は数ミリメータ程度必要である。駆動には、リニアアクチュエータ、ピエゾ素子等が用いられ、サブマイクロメートルの位置精度でプローブを移動可能である。真空と大気の間仕切りには、真空ベローを使用しているが、駆動系には、このベローの大気により押される力に十分打ち勝って移動できる推力を有するものを選定する必要がある。プローブ12は、タングステン製であり、先端部が1マイクロメータ以下程度の曲率を有する先鋭な形状をしている。イオン源として、気体ガスFIBを用いる場合は、タングステンの金属汚染を防止する為にプローブとしてシリコンを用いる。導電性を持たせるために、ある金属を微量にドーピングする場合もある。   The microsampling unit 6 has a structure that can move in three axial directions of the X, Y, and Z axes. In order to extract the defective part from the sample 10 and mount it on the mesh, the driving movement distance of each axis needs to be about several millimeters. A linear actuator, a piezo element, or the like is used for driving, and the probe can be moved with submicrometer positional accuracy. A vacuum bellows is used as a partition between the vacuum and the atmosphere, but it is necessary to select a drive system having a thrust that can sufficiently overcome the force pushed by the atmosphere of the bellows. The probe 12 is made of tungsten and has a sharp shape with a tip having a curvature of about 1 micrometer or less. When the gas gas FIB is used as the ion source, silicon is used as a probe in order to prevent metal contamination of tungsten. In some cases, a certain amount of metal is doped in order to provide conductivity.

ステージ8は、X,Y(水平方向)、Z(垂直方向)、R(回転)、T(チルト)軸に移動可能となっている。T軸は、FIBによるスパッタ加工後の断面観察、マイクロサンプリングを試料より摘出する時などに使用される。チルト角度は最大60°である。チルトに伴う、軸ズレは補正を行い、視野ズレを防止している。ウエーハ10は直径300mmを使用するので、X,Y軸方向の移動距離は320mmで、数秒で移動する。ウエーハ位置決め用にレーザを使用しており、精度はサブマイクロメートル程度である。Z軸方向の駆動には、X,Y軸と同じく、ボールネジとナット、DCモータ、エンコーダを使用している。Z軸方向の移動には、クサビ構造を採用しており、サブミクロン程度の位置出し精度を有する。図1では、図面の簡単化の為にFIBのみのカラムとなっているが、SEM付きのFIBでも、STEM付きのFIBの構成でも良い。SEMを併用することで、欠陥部位の探索等の作業を、ガリウムイオンを使用せずに行えるので、ウエーハの汚染を最小化できる。また、SEMを加えることによって、2次元から3次元的な観察が可能となるので、プローブ12をマイクロサンプルに接触させる場合に、作業が容易、高速に行う事ができる。STEMを使用する場合、サブナノメートルの分解能でサンプル内部構造を観察できる。このため、欠陥箇所のより詳細な分析、解析が可能となる。   The stage 8 is movable in the X, Y (horizontal direction), Z (vertical direction), R (rotation), and T (tilt) axes. The T-axis is used for cross-sectional observation after sputter processing by FIB, when microsampling is extracted from a sample, and the like. The tilt angle is a maximum of 60 °. Axial misalignment due to tilt is corrected to prevent visual field misalignment. Since the wafer 10 uses a diameter of 300 mm, the movement distance in the X and Y axis directions is 320 mm and moves in several seconds. A laser is used for wafer positioning, and the accuracy is about submicrometer. For driving in the Z-axis direction, a ball screw and nut, a DC motor, and an encoder are used as in the X and Y axes. The movement in the Z-axis direction employs a wedge structure, and has a positioning accuracy of about submicron. In FIG. 1, the column includes only the FIB for simplification of the drawing. However, the FIB with SEM or the FIB with STEM may be used. By using the SEM in combination, operations such as searching for a defect site can be performed without using gallium ions, so that contamination of the wafer can be minimized. In addition, since SEM is added, two-dimensional to three-dimensional observation is possible. Therefore, when the probe 12 is brought into contact with the microsample, the operation can be easily performed at a high speed. When STEM is used, the sample internal structure can be observed with sub-nanometer resolution. For this reason, a more detailed analysis and analysis of a defective part is attained.

また、SEMとして、検査装置が検出した微細な欠陥の高精細画像を高速に自動収集する自動レビュー機能ADR(Auto Defect Review)や、自動収集した欠陥を分類して、欠陥種毎の発生状況に関する情報を収集する自動欠陥分類機能ADC(Auto Defect Classification)機能等を有するレビューSEMを使用しても良い。レビューSEMとFIBとを組み合わせることで、クラス分けされた欠陥部を選択して、マイクロサンプリングできる。これを装置外に取り出し、より分解能の高いSTEMやTEMの装置で解析、分析する事によって、より高速、より高精度に欠陥原因を知ることが可能となり、対策を迅速に行う事が出来る。   In addition, as an SEM, an automatic review function ADR (Auto Defect Review) that automatically collects high-definition images of fine defects detected by an inspection apparatus, and automatically collected defects are classified and the occurrence status of each defect type is related. A review SEM having an automatic defect classification (ADC) function that collects information may be used. By combining the review SEM and FIB, it is possible to select and classify the defective portion classified by class. By taking this out of the apparatus and analyzing and analyzing it with a higher-resolution STEM or TEM apparatus, it becomes possible to know the cause of the defect at a higher speed and with higher accuracy, and to take countermeasures quickly.

デポガスとして、欠陥部の保護膜形成、プローブとマイクロサンプルとの接着、マイクロサンプルとメッシュとの接着にはタングステンカルボニル W(CO)を使用する。タングステンカルボニルW(CO)は固体からガス化する温度(昇華温度)以上に加熱され、このガスが加工点に照射され、FIBによる分解でタングステンの膜を形成する。また、マイクロサンプルした後は、異物が加工穴部に入って汚染源になったり、CMP(Chemical Mechanical Polishing)等の後処理に亀裂発生等の不具合が発生させない事を目的に加工穴の穴埋めを行うが、これには、オルトケイサンテトラエチル(TEOS)等が使用される。TEOSは、FIBによる分解で、シリコン酸化膜を形成する。保護膜の膜厚は、サンプル切り出し時に裾野のビームによって、欠陥部がスパッタされて削れないように決められる。接着用膜厚は、主に接着強度等から決められる。穴埋め用は、穴埋め体積分程度の穴埋めが必要になる。いずれも、これらの膜形成には、数分〜数十分程度の時間を要し、一連のサンプル摘出に要する時間の中で大きな割合を占めている。 As the deposition gas, tungsten carbonyl W (CO) 6 is used for forming a protective film in a defective portion, bonding the probe and the microsample, and bonding the microsample and the mesh. Tungsten carbonyl W (CO) 6 is heated to a temperature at which it is gasified from a solid (sublimation temperature) or higher, and this gas is irradiated to a processing point to form a tungsten film by decomposition by FIB. In addition, after micro-sampling, the processing hole is filled in order to prevent foreign matter from entering the processing hole and becoming a source of contamination, or to cause defects such as cracks in post-processing such as CMP (Chemical Mechanical Polishing). However, for this, orthokeisan tetraethyl (TEOS) or the like is used. TEOS forms a silicon oxide film by decomposition with FIB. The thickness of the protective film is determined so that the defective portion is not sputtered by the bottom beam when the sample is cut out. The adhesion film thickness is determined mainly from the adhesive strength and the like. For filling a hole, it is necessary to fill a hole about the hole filling volume. In any case, these film formations take several minutes to several tens of minutes, and occupy a large proportion of the time required to extract a series of samples.

ビーム検出器22は、10kVで入射した電子を光に変換するシンチレータ、シンチレータで発生した光を光電子倍増管に伝達するライトガイド、入射した光を電子に変換、倍増させる光電子倍増管で構成されている。ビーム走査と、この検出器の信号強度と同期させてSIM像を画面上に表示させる。   The beam detector 22 includes a scintillator that converts electrons incident at 10 kV into light, a light guide that transmits light generated by the scintillator to a photomultiplier tube, and a photomultiplier tube that converts incident light into electrons and doubles it. Yes. A SIM image is displayed on the screen in synchronization with the beam scanning and the signal intensity of the detector.

図2に、ウエーハホルダ9を示す。ウエーハ10は、ウエーハホルダ9上の直径5mm程度の樹脂製のウエーハ搭載台24上に搭載され、3個の非磁性の固定ピン23で固定される。3点の固定ピン中の1点は可動構造となっており、可動ピンはある圧力のガスが封入されたベローズに接続されており、ホルダ周囲が真空になると、このベローズが伸び、リンク機構によりウエーハを固定、保持する構造になっている。ウエーハホルダ9上には、マイクロサンプリングし、摘出したマイクロサンプル89を搭載する厚みが数十マイクロメータの銅製のメッシュ90と、これをネジで固定するカートリッジ25A及び、このカートリッジホルダ25Bが有る。   FIG. 2 shows the wafer holder 9. The wafer 10 is mounted on a resin wafer mounting table 24 having a diameter of about 5 mm on the wafer holder 9 and is fixed by three nonmagnetic fixing pins 23. One of the three fixed pins has a movable structure, and the movable pin is connected to a bellows filled with a gas at a certain pressure. It is structured to hold and hold the wafer. On the wafer holder 9, there are a copper mesh 90 having a thickness of several tens of micrometers for mounting a microsample 89 that has been microsampled and extracted, a cartridge 25A for fixing the mesh 90 with screws, and the cartridge holder 25B.

カートリッジ25Aは、カートリッジホルダ25Bに着脱可能な構造となっている。カートリッジホルダ25Bは、図示するように軸周りに回転出来るようになっており、マイクロサンプル89の傾斜面を自由に観察することが可能となる。ウエーハホルダ9には、フォーカス、ステイグマ調整冶具26及びビーム径計測冶具27が付いている。冶具には、焦点、非点を調整できるパターンが付けられた試料が固定されている。これらのパターンはビーム調整時に損傷を受け、経時劣化するので、冶具は定期的に交換できるように、ネジ固定されている。   The cartridge 25A has a structure that can be attached to and detached from the cartridge holder 25B. The cartridge holder 25B can be rotated around the axis as shown in the figure, and the inclined surface of the micro sample 89 can be observed freely. The wafer holder 9 is provided with a focus, stigma adjusting jig 26 and a beam diameter measuring jig 27. A sample with a pattern that can adjust the focus and astigmatism is fixed to the jig. Since these patterns are damaged during beam adjustment and deteriorate with time, the jig is fixed with screws so that it can be periodically replaced.

試料10がパターン付きウエーハ等の各種のプロセスを行ったウエーハの場合、熱履歴を受けている為、反りを発生している。基準として、反りの小さいベアウエーハを使用して、ベアウエーハ面の高さとビーム計測冶具の面高さを合わせたとしても、上記の如く、パターン付きの場合、反りによって、ビーム径計測冶具の面上の高さとウエーハ面上の加工点高さとは、最大数百μm程度の差異を発生する。加工点高さでのビーム径を正確に計測する場合には、加工点での高さにビーム計測冶具の高さが一致するように5軸ステージ9をZ方向に移動させる必要がある。   In the case where the sample 10 is a wafer that has been subjected to various processes such as a patterned wafer, the sample 10 receives a thermal history and thus warps. Even if the height of the bare wafer surface and the surface height of the beam measurement jig are matched using a bare wafer with a small warp as a reference, as described above, if there is a pattern, the warp on the surface of the beam diameter measurement jig A difference of about several hundred μm at maximum occurs between the height and the processing point height on the wafer surface. In order to accurately measure the beam diameter at the machining point height, it is necessary to move the 5-axis stage 9 in the Z direction so that the height of the beam measurement jig matches the height at the machining point.

加工光学条件によっては、加工点高さが数百μm程度ずれても、加工点でのビーム径の変化が無視できる場合も有り、この場合には加工点での高さ計測は行わず、ビーム径計測冶具での計測値を採用する事も可能である。   Depending on the processing optical conditions, even if the processing point height deviates by several hundred μm, the change in beam diameter at the processing point may be negligible. In this case, the height measurement at the processing point is not performed and the beam is not measured. It is also possible to adopt a measurement value with a diameter measuring jig.

図3にビーム径計測方法を示す。ビーム径計測冶具27上の配線パターン28は凸部を有する同一材料でできている。山形のビームエネルギー分布を有する照射ビーム29を、図面の左から右に、このパターンに走査する。ビームの裾野がパターンのエッジ部にかかるようになると、エッジ部で2次電子を放出し始める。エネルギー密度の高いビームの中心部がエッジ部にかかり、次にパターンの凸部の中心にくると、2次電子放出量は最大になる。さらに、右側に走査すると、序所に減少するようになり、ビームの走査による2次電子等の放出量の分布30は、図に示すように変化する。ビーム径は凡そd1−d0(パターンの凸部の幅)で表わす事ができる。   FIG. 3 shows a beam diameter measuring method. The wiring pattern 28 on the beam diameter measuring jig 27 is made of the same material having a convex portion. An irradiation beam 29 having a chevron beam energy distribution is scanned in this pattern from left to right in the drawing. When the base of the beam reaches the edge of the pattern, secondary electrons begin to be emitted at the edge. When the center part of the beam having a high energy density is applied to the edge part and then comes to the center of the convex part of the pattern, the amount of secondary electron emission becomes maximum. Further, when scanning to the right side, it begins to decrease, and the distribution 30 of the emission amount of secondary electrons and the like due to beam scanning changes as shown in the figure. The beam diameter can be represented by approximately d1-d0 (width of the convex portion of the pattern).

パターンへの照射エネルギー密度が大きくなると、スパッタリングによってパターンが削れ、計測の精度が低下したり、試料の寿命が短くなる場合がある。よって、パターンの材料としては、ウエーハへの汚染程度が低く、スパッタ率の低いものが望ましい。   If the irradiation energy density to the pattern is increased, the pattern may be scraped by sputtering, and the measurement accuracy may be reduced, or the life of the sample may be shortened. Therefore, it is desirable that the pattern material has a low contamination level to the wafer and a low sputtering rate.

ビーム径計測操作をGUI画面上のコマンドを選択することで、自動的に計測する事も可能である。GUI画面上のGUI操作メニュー表示部より、所望のコマンドを選択する。上記により、ビーム径計測冶具27が自動的に加工点に移動し、決められた条件で集束イオンビーム11を走査する。出てきた2次電子等をビーム検出器22によって検出し、2次電子分布30を得て、画像処理にてビーム径を求める事ができる。ビーム径を求めるための画像処理は、画像処理装置21で行われる。   The beam diameter measurement operation can be automatically measured by selecting a command on the GUI screen. A desired command is selected from the GUI operation menu display section on the GUI screen. As described above, the beam diameter measuring jig 27 automatically moves to the processing point, and scans the focused ion beam 11 under a predetermined condition. The secondary electrons that have come out are detected by the beam detector 22, the secondary electron distribution 30 is obtained, and the beam diameter can be obtained by image processing. Image processing for obtaining the beam diameter is performed by the image processing device 21.

計測されたビーム径が、設定値とある閾値内でずれている場合、ビーム径を設定値に調整する。ひとつの方法として、中央制御部20からの指令によって図17に示す対物レンズ107の通電電値を変化させて、焦点距離fを変化させ、ビーム径が設定値になるように調整する。正確には、LMIS100と試料10と、加工光学系の各レンズ位置が決まっており、移動が出来ないので、焦点距離fを変更することは加工点でのビーム径を変化させるが、ビーム分布形状も変化する事になる。この為、シャープなビーム形状が得られないが、実用上、問題が無い範囲で調整を行う事ができる。   When the measured beam diameter deviates from the set value within a certain threshold, the beam diameter is adjusted to the set value. As one method, the energization value of the objective lens 107 shown in FIG. Precisely, since the lens positions of the LMIS 100, the sample 10, and the processing optical system are determined and cannot be moved, changing the focal length f changes the beam diameter at the processing point, but the beam distribution shape Will also change. For this reason, a sharp beam shape cannot be obtained, but the adjustment can be performed within a range where there is no practical problem.

図4に、上記の操作を行っている場合の操作卓19に表示されたGUI画面60の一例を示す。GUI画面60は、アラーム表示部61、照射ビーム種類、照射ビーム電流値、加工倍率等の情報が表示されたビームパラメータ表示部62とジョブ、システム、レシピ、ダイアログ等のGUI操作メニュー表示部63、SEM、SIM画面表示部64等で構成されている。ビーム径計測時にはアラーム表示部61に、“現在、ビーム調整中”との表示を行い、ビームパラメータ表示部62に、調整前後のビーム径を表示する。   FIG. 4 shows an example of the GUI screen 60 displayed on the console 19 when the above operation is performed. The GUI screen 60 includes an alarm display unit 61, a beam parameter display unit 62 displaying information such as an irradiation beam type, an irradiation beam current value, and a processing magnification, and a GUI operation menu display unit 63 such as a job, system, recipe, and dialog. It consists of SEM, SIM screen display unit 64 and the like. When measuring the beam diameter, the alarm display unit 61 displays “currently under beam adjustment”, and the beam parameter display unit 62 displays the beam diameter before and after the adjustment.

図5に、計測されたビーム径が設定値とある閾値以上ずれている場合、これをアラーム表示部61に表示している場合を示す。イオン源、加工光学系等の異常、及び可変アパーチャ102の内径が閾値を超えて大きくなった事が原因として考えられ、後者の場合、下記の方法により異常になる前に回避する事が可能である。   FIG. 5 shows a case where the measured beam diameter is displayed on the alarm display unit 61 when the measured beam diameter deviates by a certain threshold or more. Possible causes are abnormalities in the ion source, processing optical system, etc., and the inner diameter of the variable aperture 102 becoming larger than the threshold value. In the latter case, it can be avoided before it becomes abnormal by the following method. is there.

可変アパーチャ102は、集束イオンビームの照射によるスパッタ現象によって、内径が段々大きくなる。加工光学系の縮小率は一定であるので、加工点でのビーム径は大きくなる。上記の対物レンズの通電値を変更してビーム径を調整するにも、限界がある。可変アパーチャ内径を計測し、ある閾値を超えたら、交換する必要が出てくる。交換要求を図4のアラーム表示部61に“可変アパーチャ交換して下さい。”等のアラームを表示させ、ユーザに知らせる。   The variable aperture 102 has a gradually increasing inner diameter due to a sputtering phenomenon caused by irradiation of a focused ion beam. Since the reduction ratio of the processing optical system is constant, the beam diameter at the processing point increases. There is a limit to adjusting the beam diameter by changing the energization value of the objective lens. When the variable aperture inner diameter is measured and exceeds a certain threshold, it becomes necessary to replace it. An alarm such as “Please replace the variable aperture” is displayed on the alarm display unit 61 in FIG. 4 to notify the user of the replacement request.

図6は、図17に示す加工光学系に対して、可変アパーチャ102の穴径を計測する部位を追加した光学系を示している。主な追加部位は、集光レンズ101B、偏向器106B、ビーム検出器108Bである。集光レンズ101の通電流値を変化させて、ビーム偏向器106Bで集光するようにして、ビームを3次元的に可変アバーチャ102面上に走査する。照射点で発生する2次電子や反射電子109は、ビーム走査と同期して、ビーム検出器108Bで検出し、その検出量の形状から可変アパーチャ102の穴径を計測できる。可変アパーチャ102の穴の端部では、エッジ効果により2次電子等の放出量が増え、穴部では著しく減少するという2次電子放出量の形状依存性から穴径を求める事が可能となる。上記の計測をある周期で行い、予め定めた閾値との比較により、可変アパーチャ102の交換時期を正確に知ることができる。通常のビーム加工の場合には、集光レンズ101Aの通電流値を元に戻し、偏向器106B、集光レンズ101Bの通電流値を0に戻す。   FIG. 6 shows an optical system in which a portion for measuring the hole diameter of the variable aperture 102 is added to the processing optical system shown in FIG. The main additional parts are a condenser lens 101B, a deflector 106B, and a beam detector 108B. The beam is scanned three-dimensionally on the surface of the variable aperture 102 such that the current value of the condensing lens 101 is changed and condensed by the beam deflector 106B. Secondary electrons and reflected electrons 109 generated at the irradiation point are detected by the beam detector 108B in synchronization with the beam scanning, and the hole diameter of the variable aperture 102 can be measured from the shape of the detected amount. At the end of the hole of the variable aperture 102, it is possible to obtain the hole diameter from the shape dependency of the amount of secondary electron emission, in which the amount of secondary electrons emitted increases due to the edge effect and significantly decreases at the hole. The above measurement is performed at a certain period, and the replacement time of the variable aperture 102 can be accurately known by comparison with a predetermined threshold value. In the case of normal beam processing, the current value of the condenser lens 101A is returned to the original value, and the current values of the deflector 106B and the condenser lens 101B are returned to zero.

図7は、ビームアパーチャ102に流れる電流値Iを電流計130で計測する光学系を示す。ビーム照射時間tと通電流値Iを常時計測し、その積分値からビームアパーチャ102に照射された電荷を求める。   FIG. 7 shows an optical system that measures the current value I flowing through the beam aperture 102 with an ammeter 130. The beam irradiation time t and the current value I are constantly measured, and the charge irradiated to the beam aperture 102 is obtained from the integrated value.

図8は、可変アパーチャ102への照射電荷量と可変アパーチャ102の内径の関係を示す図である。予め、この関係式を試験で求めておく。閾値を定め、これを越えると、図4のアラーム表示部61に“アパーチャ交換して下さい。”等のアラームを表示させる。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the amount of charge applied to the variable aperture 102 and the inner diameter of the variable aperture 102. This relational expression is obtained in advance by a test. When a threshold value is set and exceeded, an alarm such as “Replace aperture” is displayed on the alarm display 61 in FIG.

ビーム径計測結果が異常となる要因の1つに可変アパーチャの内径の増大が考えられるが、可変アパーチャの内径を計測したり、内径変化を予測できる手段を有する事により、アパーチャに起因するビーム径異常の原因追求及び対策を迅速に行う事ができる。   One of the factors that cause abnormal beam diameter measurement results is an increase in the inner diameter of the variable aperture. By having a means that can measure the inner diameter of the variable aperture and predict changes in the inner diameter, the beam diameter caused by the aperture The cause of the abnormality can be pursued and countermeasures can be quickly taken.

パターン付きウエーハの高さをレーザを用いたZセンサーで計測する場合は、前記の如く、計測誤差が大きくなる場合がある。   When the height of the patterned wafer is measured by a Z sensor using a laser, the measurement error may increase as described above.

図9は、ウエーハ面上での高さ計測ポイントを示す。ウエーハ10面上の加工点32のX座標をX1とする。計測点を、加工点を含む、X1-N×ΔX,X1-(N-1)×ΔX, …,X1,…,X1+(N-1)×ΔX,X1+N×ΔXの複数点とする。図9は、加工点を含んで、計9点について計測を行う場合について表している。図では、計測点の並びをX方向としたが、Y方向でも、XY方向でも構わない。   FIG. 9 shows height measurement points on the wafer surface. The X coordinate of the processing point 32 on the wafer 10 surface is assumed to be X1. The measurement points are X1-N × ΔX, X1- (N-1) × ΔX, ..., X1, ..., X1 + (N-1) × ΔX, X1 + N × ΔX, including machining points. . FIG. 9 shows a case where measurement is performed for a total of nine points including processing points. In the figure, the arrangement of measurement points is the X direction, but it may be the Y direction or the XY direction.

図10に、図9の計測点での計測結果の一例を示す。これらのデータには、異常値33が含まれることがある。これらの計測結果から計測精度を上げる手順を以下に説明する。先ず、異常値33を含んだ状態で、最小2乗法で1次近似式34を求める。次に、この1次近似式34による値と元のデータとの差分値を求める。この差分値がある閾値を超えたデータがある場合に、そのデータを削除する。削除した後のデータで再度、最小2乗法で1次近似式35を求め、加工点X1でのウエーハ高さを求める。この操作を行うことで、パターン付きウエーハにおいても、計測誤差は1μm程度まで低減可能であった。パターン付き標準ウエーハ使用において、計測点数を15点とし、差分値が10μm以上のものを異常値として除外したケースにおいて、計測精度は約1μmに改善された。計測精度を低下させてもよい場合には、計測点数を少なくして高速に処理する事が可能である。   FIG. 10 shows an example of the measurement result at the measurement point in FIG. These data may include an abnormal value 33. The procedure for increasing the measurement accuracy from these measurement results will be described below. First, in a state where the abnormal value 33 is included, a first-order approximation expression 34 is obtained by the least square method. Next, a difference value between the value obtained by the primary approximation formula 34 and the original data is obtained. If there is data whose difference value exceeds a certain threshold, the data is deleted. The first approximation 35 is obtained again by the least square method with the data after the deletion, and the wafer height at the processing point X1 is obtained. By performing this operation, the measurement error can be reduced to about 1 μm even in the patterned wafer. In the case of using a standard wafer with a pattern, the measurement accuracy was improved to about 1 μm in a case where the number of measurement points was 15 and a difference value of 10 μm or more was excluded as an abnormal value. When the measurement accuracy may be lowered, the number of measurement points can be reduced and processing can be performed at high speed.

図11に、別のウエーハ高さの計測方法を示す。複雑なパターンの多層膜の無い所では、受光器117において、パターン上面、下面の反射光による重心の位置ズレが発生せず、計測誤差が十分に小さい。複雑なパターンの多層膜の無い所の位置は、配線パターン等のデータを格納しているCADナビゲーションのデータと実際の観察像との突き合わせによって知る事が出来る。例えば、欠陥部84を含むチップ(ダイ)37周りのアライメントマーク38近傍の各1点39についてウエーハ高さを計測し、図に示すように傾斜の平面40:Ax+By+Cz+D(A,B,C,D:係数)を求め、パターンが存在するチップ(ダイ)内の加工点84での高さをこの平面から求めた。   FIG. 11 shows another method for measuring the wafer height. In a place where a multilayer film having a complicated pattern is not provided, the light receiver 117 does not cause a displacement of the center of gravity due to reflected light on the upper and lower surfaces of the pattern, and the measurement error is sufficiently small. The position of the complicated pattern without the multilayer film can be known by matching the CAD navigation data storing the wiring pattern data and the actual observation image. For example, the wafer height is measured for each one point 39 in the vicinity of the alignment mark 38 around the chip (die) 37 including the defect portion 84, and the inclined plane 40: Ax + By + Cz + D (A , B, C, D: coefficients), and the height at the processing point 84 in the chip (die) where the pattern exists was obtained from this plane.

図12に、より計測精度を向上させる為に、アライメントマーク38の周囲の4点41について高さを求め、この平均値より同様に傾斜の平面を求め、加工点での高さを求める例を示す。この4点から平均値を求めることによって、計測誤差をさらに小さくする事が可能となり、結果的に加工点42での計測精度を向上させる事が可能となる。   FIG. 12 shows an example in which the height is obtained for the four points 41 around the alignment mark 38 in order to further improve the measurement accuracy, the inclined plane is similarly obtained from this average value, and the height at the machining point is obtained. Show. By obtaining the average value from these four points, the measurement error can be further reduced, and as a result, the measurement accuracy at the machining point 42 can be improved.

Zセンサーの計測精度の向上によって、プローブを加工点の近傍まで、安全かつ確実に移動させることが出来るので、マイクロサンプリング摘出時に加工点までの移動時間の短縮が可能となり、処理速度の向上により装置のスループットを向上させることができる。また、プローブの破損防止が可能となり、メンテに伴う装置のダウンタイムを低減できる。   By improving the measurement accuracy of the Z sensor, the probe can be moved safely and reliably to the vicinity of the machining point, so it is possible to shorten the movement time to the machining point when extracting microsampling, and the equipment is improved by improving the processing speed. Throughput can be improved. Further, the probe can be prevented from being damaged, and the downtime of the apparatus accompanying maintenance can be reduced.

図13(a)に、ガス銃5の概観図を示す。ガス源57はガスタンク45に収納されている。ガスタンク45は、ヒータと温度センサー46及びヒータコントローラ47によって、フィードバック制御され、所定の温度に制御されている。ヒータ電流は、大気から真空中に電流導入端子48によって導入される。例えば、デポガス源として、W(CO)を用いる場合、通常、昇華温度より高い約60℃で通常制御されている。ガスタンクのシャフト49は、ジョイント50を介してエアシンダー51と接続され、ベローズ52、軸受け53で左右方向に移動可能である。ガスアシスト処理時には、ガスノズル36をエアシンダー51によって、退避位置から数秒で、試料の加工点から数百μmの高さに接近させる。ガスタンク45内の封止栓55は、加工を行う時に、図示しない圧空によってガス放出を行うように開にされる。 FIG. 13A shows an overview of the gas gun 5. The gas source 57 is stored in the gas tank 45. The gas tank 45 is feedback-controlled by a heater, a temperature sensor 46 and a heater controller 47, and is controlled to a predetermined temperature. The heater current is introduced from the atmosphere into the vacuum by the current introduction terminal 48. For example, when W (CO) 6 is used as the deposition gas source, it is usually controlled at about 60 ° C., which is higher than the sublimation temperature. The shaft 49 of the gas tank is connected to the air cinder 51 via a joint 50 and can be moved in the left-right direction by a bellows 52 and a bearing 53. At the time of the gas assist process, the gas nozzle 36 is moved close to a height of several hundred μm from the processing point of the sample by the air cinder 51 within a few seconds from the retracted position. The sealing plug 55 in the gas tank 45 is opened so as to release gas by compressed air (not shown) when processing.

試料室の圧力値を真空ゲージ7によって、少なくともガスアシスト処理加工中には監視する。処理中に真空度が、ある閾値から高真空側になった場合は、何らかの原因によるガスノズル目詰り56やガス源の欠乏により、加工点に十分なガス量を供給出来なくなった等の原因が考えられる。   The pressure value in the sample chamber is monitored by the vacuum gauge 7 at least during gas assist processing. If the degree of vacuum changes from a certain threshold value to the high vacuum side during processing, there may be a cause such as the gas nozzle clogging 56 due to some cause or the lack of a gas source causing the supply of a sufficient amount of gas to the processing point. It is done.

図13(b)は、ガスノズル先端部の詳細図であり、ガスノズル36先端部でガス源が再度、固化し、目詰りを発生した状態を示す。この様な場合、ガスユニット構成部材で決まる許容上限値以内にガスタンク制御温度を上昇させ、試料室の真空度を所定の真空度になるように制御する。例えば、バイトンOリングがガスシールに使われている場合には、約百数十℃程度が上限温度となる。   FIG. 13B is a detailed view of the gas nozzle tip, and shows a state where the gas source is solidified again at the gas nozzle 36 tip and clogging occurs. In such a case, the gas tank control temperature is raised within an allowable upper limit determined by the gas unit constituent member, and the vacuum degree of the sample chamber is controlled to be a predetermined vacuum degree. For example, when a Viton O-ring is used for a gas seal, the upper limit temperature is about one hundred and several tens of degrees Celsius.

例えば、ガスを導入しない場合は、5×10-5(Pa)であるが、ガス導入時は、2×10-3(Pa)となったとする。ガス導入時の試料室圧力値は、試料室内のアウトガス量、リーク量がガス流量より十分小さくなる一般的な場合、ガス流量に比例する。ガス導入量が、半分になると圧力値は、おおよそ1×10-3(Pa)となる。許容できるスループットの低下量等から試料室圧力値の閾値を決め、これより、試料室の圧力値が高真空側になった場合には、図4のアラーム表示部61に、例えば、“ガス源が不足しましたが、処理を続行中”という表示を行い、ウエーハを最後まで処理を行う。また、温度許容上限値まで上昇させても、規定の真空度にならない場合は、例えば、“ガス源が不足したので、処理を中止します”等のアラームを上記と同じくアラーム表示部61に表示し、処理ウエーハの回収を行う。上記の救済処置によって、ウエーハの大部分は、正常にデポやエッチング等のガスアシスト処理を終了させる事が可能となる。 For example, it is 5 × 10 −5 (Pa) when no gas is introduced, but 2 × 10 −3 (Pa) when the gas is introduced. The sample chamber pressure value at the time of gas introduction is proportional to the gas flow rate in the general case where the outgas amount and leak amount in the sample chamber are sufficiently smaller than the gas flow rate. When the amount of gas introduced is halved, the pressure value is approximately 1 × 10 −3 (Pa). When a threshold value of the sample chamber pressure value is determined based on an allowable decrease in throughput or the like, and the pressure value in the sample chamber is on the high vacuum side, an alarm display unit 61 in FIG. Is displayed, but processing is continued ", and the wafer is processed to the end. If the specified vacuum level is not reached even when the temperature is increased to the allowable upper limit value, an alarm such as “Processing will be stopped because the gas source is insufficient” is displayed on the alarm display unit 61 as described above. Then, the processing wafer is collected. By the above-described relief treatment, most of the wafer can normally finish the gas assist processing such as deposition and etching.

本実施例によると、ガス源不足による処理性能の低下を防止できる。また、ガス切れによる処理ウエーハの廃棄を防止できるので、コストパフォーマンスを向上できる。   According to the present embodiment, it is possible to prevent a decrease in processing performance due to a shortage of gas sources. In addition, it is possible to prevent disposal of the processing wafer due to out of gas, thereby improving cost performance.

図14(1)から図14(4)に、以上、説明した内容を含む操作の全体フローの一例を示す。下記に概略の操作手順を示す。   FIG. 14 (1) to FIG. 14 (4) show an example of the entire operation flow including the above-described contents. The general operation procedure is shown below.

(1)検査ウエーハを搬入し、欠陥箇所を探す処理。
フォーカス、ステイグマ調整冶具26を加工点32に移動させ(S11)、ビーム調整を行う(S12)。光学式又はSEM式等の外観検査装置等によって、検出したウエーハ上に存在する異物や形状欠陥、VC(ボルテージコントラスト)欠陥などの欠陥位置を座標リンケージにて、集束イオンビーム装置の座標値に変換する(S13)。その後、観察、加工対象のウエーハを搬入する(S14)。座標リンケージにより、ウエーハを移動する(S15)。ステップ15の座標リンケージでは、数マイクロメータの位置決め精度しかなく、より精度を向上させる為にデバイスパターン情報を元にして目視にて位置出しする(S16)。
(1) Processing for carrying in an inspection wafer and searching for a defective portion.
The focus / stagma adjustment jig 26 is moved to the processing point 32 (S11), and beam adjustment is performed (S12). Using an optical or SEM visual inspection device, etc., detect the position of detected foreign matter, shape defects, VC (voltage contrast) defects, etc. on the detected wafer to coordinate values of the focused ion beam device using coordinate linkage. (S13). Thereafter, the wafer to be observed and processed is carried in (S14). The wafer is moved by the coordinate linkage (S15). The coordinate linkage in step 15 has a positioning accuracy of only a few micrometers, and is positioned visually based on the device pattern information in order to improve the accuracy (S16).

(2)加工を行う欠陥部の位置(高さ)でのビーム径を冶具を用いて計測する処理。
Zセンサー4によって、図9〜12に説明した方法によって、加工点32の高さHを計測する(S21)。次に、ビーム径計測冶具27を加工点32に移動させる(S22)。ステップ22で計測したHの値になるように、ビーム径計測冶具27を含むウエーハホルダ9を天地方向に移動、調整する(S23)。加工条件のビーム照射条件において、図3に示す方法で加工点でのビーム径を計測する(S24)。ステップ25で計測値が異常値かどうか判定し、もし異常値であれば、図5に示すように操作卓19上のGUI画面60に、イオン源、光学系の異常発生等のアラーム表示をし(S26)、それを見たオペレータはサービスマンに連絡することになる(S27)。
(2) A process of measuring the beam diameter at the position (height) of the defective portion to be processed using a jig.
The height H of the processing point 32 is measured by the Z sensor 4 by the method described in FIGS. 9 to 12 (S21). Next, the beam diameter measuring jig 27 is moved to the processing point 32 (S22). The wafer holder 9 including the beam diameter measuring jig 27 is moved and adjusted in the vertical direction so that the value of H measured in step 22 is obtained (S23). Under the beam irradiation conditions of the processing conditions, the beam diameter at the processing point is measured by the method shown in FIG. 3 (S24). In step 25, it is determined whether or not the measured value is an abnormal value. If the measured value is an abnormal value, an alarm is displayed on the GUI screen 60 on the console 19 as shown in FIG. (S26) The operator who sees it contacts the service person (S27).

ステップ25の判定で異常値でない場合には、ステップ28に進んで、計測値が所定値かどうか判定する。ステップ28の判定で所定値であると判定された場合には、欠陥部84を加工点32に移動させ、高さHになるようにウエーハホルダ9を天地方向に移動、調整する(S30)。ステップ28の判定で所定値から外れていると判定された場合には、所定値になるように対物レンズ107等の通電電流値を調整し、調整結果を図4に示すように表示する(S29)。その後、ステップ30に進む。   If it is not an abnormal value in the determination in step 25, the process proceeds to step 28 to determine whether the measured value is a predetermined value. If it is determined in step 28 that the value is a predetermined value, the defective portion 84 is moved to the processing point 32, and the wafer holder 9 is moved and adjusted in the vertical direction so as to have the height H (S30). If it is determined in step 28 that the current value deviates from the predetermined value, the energization current value of the objective lens 107 and the like is adjusted so as to become the predetermined value, and the adjustment result is displayed as shown in FIG. 4 (S29). ). Thereafter, the process proceeds to Step 30.

(3)ビーム照射条件を決定し、欠陥部の位置出し用のマーク、保護用のデポ加工を行う処理。
ビーム走査間隔82が計測したビーム11の径Dとほぼ同じ値になるように、加工倍率M、ビーム走査ドット80の間隔I(インターレース)を決める(S31)。ビーム走査間隔82は下式で表される。図22を参照して、GUI画面サイズ=A×Bである。また、ビーム走査周期は、下式で表される。
(3) A process of determining beam irradiation conditions and performing a defect positioning mark and protective deposit processing.
The processing magnification M and the interval I (interlace) of the beam scanning dots 80 are determined so that the beam scanning interval 82 becomes substantially the same value as the measured diameter D of the beam 11 (S31). The beam scanning interval 82 is expressed by the following equation. Referring to FIG. 22, GUI screen size = A × B. The beam scanning period is expressed by the following formula.

ビーム走査間隔=GUI画面サイズ/倍率/画面一辺長さ当たりのドット数×インターレース
ビーム走査周期=走査面積/{(ビーム走査間隔)2)×ビーム滞在時間
Beam scanning interval = GUI screen size / magnification / number of dots per side length x interlace
Beam scanning cycle = scanning area / {(beam scanning interval) 2 ) x beam residence time

一例を挙げると、GUI画面のA=B=150mm、加工時の倍率=3000倍、A及びBの1辺あたり4096個のドットで形成(4096個で分割)されており、インターレースを8(ドット8個毎にビームを滞在させ、一定時間後に次の8ドット離れた位置にビームを走査する)とすると、ビーム走査間隔は、150(A=B)/3000倍(加工倍率)/4096(ドット数)×8(走査間隔)=100nmとなる。加工点でのビーム径は、予め計測してわかっているので、ビーム径=ビーム走査間隔になるように、インターレースを決める。例えば、ビーム径が100nmである場合、インターレース=8とすると、ビーム径=走査間隔となる。ビーム径=200nmの場合、インターレース=16でビーム径=走査間隔となる。   As an example, A = B = 150 mm on the GUI screen, magnification at processing = 3000, formed by 4096 dots per side of A and B (divided by 4096), and an interlace of 8 (dots) Assuming that the beam stays every 8 pieces and the beam is scanned at the next 8 dots apart after a certain time), the beam scanning interval is 150 (A = B) / 3000 times (processing magnification) / 4096 (dots) Number) × 8 (scanning interval) = 100 nm. Since the beam diameter at the processing point is known in advance by measuring, the interlace is determined so that the beam diameter is equal to the beam scanning interval. For example, when the beam diameter is 100 nm, if interlace = 8, the beam diameter = scanning interval. When the beam diameter = 200 nm, the interlace = 16 and the beam diameter = scanning interval.

ビーム走査周期は、ガス吸着時間以上に設定しないと、ガスアシスト処理速度が低下するので、これを考慮に入れて、上記の倍率、インターレースを決定する。これらを決定する処理は、中央制御部20によって行われる。   If the beam scanning period is not set to be longer than the gas adsorption time, the gas assist processing speed is lowered. Therefore, taking the above into consideration, the magnification and interlace are determined. The process for determining these is performed by the central control unit 20.

欠陥部84の位置が判るように、図15(a)のように、欠陥の両端にマーク69をスパッタ加工で形成する(S32)。次に、ガスノズル36を加工点42に近づけ(S33)、ガス封止栓55を開にしてガスを照射し(S34)、予め入力されたレシピに従って集束イオンビーム11を照射し、図15(a)のようなデポ膜86を加工する。このとき、試料室の圧力値はデポガス導入直後は不安定となるため、導入後の一定時間後から監視する(S35)。   As shown in FIG. 15A, marks 69 are formed on both ends of the defect by sputtering so that the position of the defect portion 84 can be seen (S32). Next, the gas nozzle 36 is brought close to the processing point 42 (S33), the gas sealing plug 55 is opened and gas is irradiated (S34), and the focused ion beam 11 is irradiated according to a recipe inputted in advance, and FIG. ) As shown in FIG. At this time, since the pressure value in the sample chamber becomes unstable immediately after the introduction of the deposition gas, it is monitored after a certain time after the introduction (S35).

試料室内圧力が閾値を超えて高真空になった場合は、ガス源の欠乏、ガスノズルの目詰りが考えられるので、ガス源、ガスノズルの温度を上昇させ(S36)、試料室内の真空度を監視する(S38)。図4のアラーム表示部61には、“ガス源が不足しましたが、処理を続行中”と表示する。許容温度まで上昇させても、所定値まで低真空にならない場合は処理を中断し、図4のアラーム表示部61にその旨を表示する(S37,S40)。試料室内圧力が所定値まで上昇した場合は、ガス源、ガスノズルの温度を維持して処理を続行し、デポ加工を終了する(S39)。   When the pressure in the sample chamber exceeds the threshold value and becomes a high vacuum, the gas source is deficient and the gas nozzle is clogged. Therefore, the temperature of the gas source and gas nozzle is raised (S36), and the degree of vacuum in the sample chamber is monitored. (S38). The alarm display unit 61 of FIG. 4 displays “The gas source is insufficient, but processing is continuing”. Even if the temperature is raised to the allowable temperature, if the vacuum does not reach the predetermined value, the process is interrupted and a message to that effect is displayed on the alarm display unit 61 in FIG. If the pressure in the sample chamber rises to a predetermined value, the temperature of the gas source and gas nozzle is maintained to continue the processing, and the deposition process is terminated (S39).

(4)マイクロサンプルの摘出を行う処理。
図15(a)に示すように、FIB11によってマーク69の両端の穴加工85を行う(S41)。次に、図15(b)(c)に示すように、一部の切り残し87を残し、マイクロサンプルの切り出し加工を行う(S42)。次に、図15(d)に示すように、プローブ12をマイクロサンプル89に接触させる(S43)。図15(e)のように、プローブ12とマイクロサンプル89をデポ膜91で接着する(S44)。次に、図15(f)のように一部の切り残し87をスパッタ加工で除去し、マイクロサンプル89を試料から切り離す(S45)。
(5)マイクロサンプルをカートリッジのメッシュに搭載し、取り出す処理。
(4) Processing for extracting a microsample.
As shown in FIG. 15A, hole processing 85 on both ends of the mark 69 is performed by the FIB 11 (S41). Next, as shown in FIGS. 15B and 15C, a part of the uncut portion 87 is left and the microsample is cut out (S42). Next, as shown in FIG. 15D, the probe 12 is brought into contact with the microsample 89 (S43). As shown in FIG. 15 (e), the probe 12 and the micro sample 89 are bonded with the deposition film 91 (S44). Next, as shown in FIG. 15F, part of the uncut portion 87 is removed by sputtering, and the microsample 89 is separated from the sample (S45).
(5) A process of mounting the micro sample on the cartridge mesh and taking it out.

図15(g)に示すように、摘出したマイクロサンプル89をカートリッジ25A上のメッシュ90に、デポ膜92によって接着する(S51)。図15(h)に示すように、プローブ12のスパッタによって切り離し処理を行う(S52)。次に、ウエーハ10、カートリッジ25Aを搬出する。この後、カートリッジ25Aのメッシュ90に搭載したマイクロサンプル89は装置外のFIB装置で数十nm程度に薄膜化処理を行う。その後、STEMやTEMにより、分解能がサブナノメートルのより高精度な解析を行う。   As shown in FIG. 15G, the extracted microsample 89 is adhered to the mesh 90 on the cartridge 25A by the deposition film 92 (S51). As shown in FIG. 15H, the separation process is performed by the sputtering of the probe 12 (S52). Next, the wafer 10 and the cartridge 25A are carried out. Thereafter, the microsample 89 mounted on the mesh 90 of the cartridge 25A is thinned to about several tens of nanometers by an FIB apparatus outside the apparatus. After that, a highly accurate analysis with a resolution of sub-nanometer is performed by STEM or TEM.

上記の方法は、欠陥部の加工を行う毎にビーム径の計測を行っているが、手間と時間がかかる為、量産ラインで使用する場合にはあまり実用的ではない。時間短縮の為、予め、ウエーハの反りによるウエーハ高さの補正を行う事を目的に、ウエーハ面内の外周及び中心部を含む数点で高さ計測を行い、ウエーハ面を、例えば、
Z=aX2+bY2+cXY+dX+eY+f(a,b,c,d,e,f:係数)
で表される放物面で近似する。近似精度向上のため、より高次の関数で表しても良い。ウエーハ面上の1点を測定しておけば、ウエーハ面上の全面でウエーハ高さを上記の放物面から計算によって求める事が可能となる。このウエーハ反り分を補正し、ウエーハホルダ9の高さを調整することで、同一の加工条件において、加工点でのビーム径を一定に保つ事が可能となり、処理速度を高速に保つ事が可能になる。
Although the above method measures the beam diameter every time a defective part is processed, it takes time and labor, so it is not very practical when used in a mass production line. In order to shorten the time, in order to correct the wafer height by warping the wafer in advance, the height is measured at several points including the outer periphery and the center of the wafer surface, and the wafer surface is, for example,
Z = aX 2 + bY 2 + cXY + dX + eY + f (a, b, c, d, e, f: coefficients)
It is approximated by a paraboloid represented by In order to improve the approximation accuracy, it may be expressed by a higher order function. If one point on the wafer surface is measured, the wafer height can be calculated from the above paraboloid by calculation over the entire surface of the wafer surface. By correcting the wafer warp and adjusting the height of the wafer holder 9, the beam diameter at the processing point can be kept constant under the same processing conditions, and the processing speed can be kept high. become.

図16は、上記を説明した図である。ウエーハ面上のA点を加工する時のFIBカラム3とA点までの距離をHとする。ウエーハ端部のB点を加工する場合に、ウエーハ反り量にあたるΔHを5軸ステージ8によって、ウエーハホルダ9の高さ補正すれば、B点でもFIBカラムからB点までの距離は同じ高さのHとなり、加工点でのビーム径を一定に保つ事が可能となる。   FIG. 16 is a diagram illustrating the above. Let H be the distance between the FIB column 3 and point A when processing point A on the wafer surface. When machining the point B at the wafer end, if the height of the wafer holder 9 is corrected by the 5-axis stage 8 by ΔH corresponding to the amount of warpage of the wafer, the distance from the FIB column to the point B will be the same at the point B as well. H, and the beam diameter at the processing point can be kept constant.

装置全体の構成を示す図。The figure which shows the structure of the whole apparatus. ウエーハホルダを示す図。The figure which shows a wafer holder. ビーム径の計測方法を示す図。The figure which shows the measuring method of a beam diameter. GUI画面を示す図。The figure which shows a GUI screen. GUI画面を示す図。The figure which shows a GUI screen. FIB光学系を示す図。The figure which shows FIB optical system. FIB光学系を示す図。The figure which shows FIB optical system. 可変アパーチャ内径と照射電荷量との関係を示す図。The figure which shows the relationship between a variable aperture internal diameter and the amount of irradiation charges. 試料高さ計測点を示す図。The figure which shows a sample height measurement point. 試料高さの計測結果を示す図。The figure which shows the measurement result of sample height. 試料高さの別の計測方法を示す図。The figure which shows another measuring method of sample height. 試料高さの別の計測点を示す図。The figure which shows another measuring point of sample height. ガス銃の構成を示す図。The figure which shows the structure of a gas gun. 全体の処理フローを示す図。The figure which shows the whole processing flow. 全体の処理フローを示す図。The figure which shows the whole processing flow. 全体の処理フローを示す図。The figure which shows the whole processing flow. 全体の処理フローを示す図。The figure which shows the whole processing flow. マイクロサンプリング方法を示す図。The figure which shows the microsampling method. 加工点の高さを一定に保つ方法を示す図。The figure which shows the method of keeping the height of a process point constant. FIB光学系を示す図。The figure which shows FIB optical system. LMIS(液体金属イオン源)の構造図を示す図。The figure which shows the structural drawing of LMIS (liquid metal ion source). ビーム走査方法を示す図。The figure which shows the beam scanning method. ビーム走査間隔とデポ、エッチング速度を示す図。The figure which shows a beam scanning space | interval, a deposit, and an etching rate. 従来の試料高さ計測に発生する計測誤差を示す図。The figure which shows the measurement error which generate | occur | produces in the conventional sample height measurement. ビーム走査条件を示す図。The figure which shows beam scanning conditions.

符号の説明Explanation of symbols

1…試料室、2…排気系、3…FIBカラム、4…レーザ反射カ型Zセンサー、5…ガス銃、6…マイクロサンプリングユニット、7…真空ゲージ、8…5軸ステージ、9…ウエーハホルダ、10…試料(ウエーハ)、11…集束イオンビーム、12…プローブ、13…マイクロサンプリングユニット、14…FIBコントローラ、15…Zセンサーコントローラ、16…ガス銃コントローラ、17…真空ゲージコントローラ、18…ステージコントローラ、19…操作卓、20…中央制御部、21…画像処理装置、22…ビーム検出器、23…ウエーハ固定ピン、24…ウエーハ搭載台、25A…カートリッジ、25B…カートリッジホルダ、26…フォーカス、ステイグマ調整冶具、27…ビーム径計測冶具、28…配線パターン、29…照射ビーム、30…2次電子量分布、31…高さ計測点、32…加工点、33…異常値、34…1次近似式、35…1次近似式、36…ガスノズル、37…チップ(パターン含む)、38…アライメントマーク、39…高さ計測点、40…近似平面、41…高さ計測点、42…加工点、45…ガスタンク、46…ヒータと温度センサー、47…ヒータコントローラ、48…電流導入端子、49…シャフト、50…ジョイント、51…エアシリンダー、52…ベローズ、53…軸受け、55…封止栓、56…目詰り、57…ガス源、60…GUI画面、61…アラーム表示部、62…ビームパラメータ表示部、63…GUI操作メニュー表示部、64…SIM、SEM画面表示部、80…ドット、81…ビーム走査領域、82…ビーム走査間隔、84…欠陥部、85…加工穴、86…デポ膜、87…切り残し部、89…マイクロサンプル、90…カートリッジのメッシュ、100…LMIS(液体金属源)、101…加速、集束レンズ、102…可変アパーチャ、103…アライナ、ステイグマ、104…ブランカー、105…ファラデイカップ、106A,106B…偏向器、107…対物レンズ、108A,108B…ビーム検出器、109…2次電子及び反射電子、110…エミッタ、111…イオン化材料、112…スパッタ物、113…引き出し電極、114…ビームアパーチャ、116A、116B…反射光、117…受光器、119…レジスト、酸化膜、122…実加工領域、130…電流計 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sample chamber, 2 ... Exhaust system, 3 ... FIB column, 4 ... Laser reflection type Z sensor, 5 ... Gas gun, 6 ... Micro sampling unit, 7 ... Vacuum gauge, 8 ... 5-axis stage, 9 ... Wafer holder DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sample (wafer), 11 ... Focused ion beam, 12 ... Probe, 13 ... Micro sampling unit, 14 ... FIB controller, 15 ... Z sensor controller, 16 ... Gas gun controller, 17 ... Vacuum gauge controller, 18 ... Stage Controller 19, console 20, central controller 21 image processor 22 beam detector 23 wafer fixing pin 24 wafer mount 25 A cartridge 25 B cartridge holder 26 focus Stagma adjustment jig, 27 ... Beam diameter measurement jig, 28 ... Wiring pattern, 29 Irradiation beam, 30 ... secondary electron quantity distribution, 31 ... height measurement point, 32 ... machining point, 33 ... abnormal value, 34 ... primary approximation, 35 ... primary approximation, 36 ... gas nozzle, 37 ... tip ( 38 ... alignment mark, 39 ... height measurement point, 40 ... approximate plane, 41 ... height measurement point, 42 ... processing point, 45 ... gas tank, 46 ... heater and temperature sensor, 47 ... heater controller, 48 ... Current introduction terminal, 49 ... Shaft, 50 ... Joint, 51 ... Air cylinder, 52 ... Bellows, 53 ... Bearing, 55 ... Sealing plug, 56 ... Clogging, 57 ... Gas source, 60 ... GUI screen, 61 ... Alarm Display unit, 62 ... Beam parameter display unit, 63 ... GUI operation menu display unit, 64 ... SIM, SEM screen display unit, 80 ... Dot, 81 ... Beam scanning area, 82 ... Between beam scanning , 84 ... Defect part, 85 ... Processing hole, 86 ... Deposition film, 87 ... Uncut part, 89 ... Microsample, 90 ... Cartridge mesh, 100 ... LMIS (liquid metal source), 101 ... Acceleration, focusing lens, 102 ... variable aperture, 103 ... aligner, stagma, 104 ... blanker, 105 ... Faraday cup, 106A, 106B ... deflector, 107 ... objective lens, 108A, 108B ... beam detector, 109 ... secondary and reflected electrons, 110 ... Emitter, 111 ... Ionized material, 112 ... Sputtered material, 113 ... Extraction electrode, 114 ... Beam aperture, 116A, 116B ... Reflected light, 117 ... Light receiver, 119 ... Resist, oxide film, 122 ... Actual processing region, 130 ... Ammeter

Claims (7)

試料室内に配置され、試料を搭載する試料ホルダと、
前記試料室の真空度を計測する真空計と、
前記試料ホルダに搭載された試料に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム光学系と、
前記集束イオンビームの照射によって試料から発生した二次粒子を検出する検出器と、
前記検出器の検出信号から得られる試料の走査像を処理する画像処理部と、
試料像及び装置条件を表示する表示部と、
各部を制御する制御部とを有し、
前記集束イオンビーム光学系内に設置された可変アパーチャの穴径を計測する手段を有し、前記制御部は、計測された穴径をもとに当該アパーチャの寿命を判定することを特徴とする集束イオンビーム装置。
A sample holder placed in the sample chamber and carrying the sample;
A vacuum gauge for measuring the degree of vacuum of the sample chamber;
A focused ion beam optical system for irradiating a sample mounted on the sample holder with a focused ion beam;
A detector for detecting secondary particles generated from the sample by irradiation of the focused ion beam;
An image processing unit for processing a scanned image of the sample obtained from the detection signal of the detector;
A display unit for displaying a sample image and apparatus conditions;
A control unit for controlling each unit,
It has means for measuring the hole diameter of a variable aperture installed in the focused ion beam optical system, and the control unit determines the life of the aperture based on the measured hole diameter. Focused ion beam device.
試料室内に配置され、試料を搭載する試料ホルダと、
前記試料室の真空度を計測する真空計と、
前記試料ホルダに搭載された試料に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム光学系と、
前記集束イオンビームの照射によって試料から発生した二次粒子を検出する検出器と、
前記検出器の検出信号から得られる試料の走査像を処理する画像処理部と、
試料像及び装置条件を表示する表示部と、
各部を制御する制御部とを有し、
前記集束イオンビーム光学系内に設置された可変アパーチャへの照射ビーム電流値を積算する手段を有し、前記制御部は、前記積算された電流値をもとに当該アパーチャの寿命を判定することを特徴とする集束イオンビーム装置。
A sample holder placed in the sample chamber and carrying the sample;
A vacuum gauge for measuring the degree of vacuum of the sample chamber;
A focused ion beam optical system for irradiating a sample mounted on the sample holder with a focused ion beam;
A detector for detecting secondary particles generated from the sample by irradiation of the focused ion beam;
An image processing unit for processing a scanned image of the sample obtained from the detection signal of the detector;
A display unit for displaying a sample image and apparatus conditions;
A control unit for controlling each unit,
Means for integrating the irradiation beam current value to the variable aperture installed in the focused ion beam optical system, and the control unit determines the lifetime of the aperture based on the integrated current value Focused ion beam device characterized by.
試料室内に配置され、試料を搭載する試料ホルダと、
前記試料室の真空度を計測する真空計と、
前記試料ホルダに搭載された試料に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム光学系と、
前記集束イオンビームの照射によって試料から発生した二次粒子を検出する検出器と、
前記検出器の検出信号から得られる試料の走査像を処理する画像処理部と、
試料像及び装置条件を表示する表示部と、
試料にプロセス用のガスを吹きかけるガス銃と、
各部を制御する制御部とを有し、
前記制御部は前記真空計の出力により前記試料室の真空度を監視し、前記ガス銃を用いた処理を行っているときに前記真空度が所定の閾値より高真空になった場合、前記ガス銃の温度を上昇させて前記試料室の真空度が所定の真空度になるように制御することを特徴とする集束イオンビーム装置。
A sample holder placed in the sample chamber and carrying the sample;
A vacuum gauge for measuring the degree of vacuum of the sample chamber;
A focused ion beam optical system for irradiating a sample mounted on the sample holder with a focused ion beam;
A detector for detecting secondary particles generated from the sample by irradiation of the focused ion beam;
An image processing unit for processing a scanned image of the sample obtained from the detection signal of the detector;
A display unit for displaying a sample image and apparatus conditions;
A gas gun that blows process gas on the sample;
A control unit for controlling each unit,
The control unit monitors the degree of vacuum in the sample chamber based on the output of the vacuum gauge, and when the degree of vacuum becomes higher than a predetermined threshold during processing using the gas gun, the gas A focused ion beam apparatus characterized in that the temperature of the gun is raised so that the degree of vacuum in the sample chamber becomes a predetermined degree of vacuum.
請求項3記載の集束イオンビーム装置において、前記制御部は、前記試料室の真空度の
制御結果を前記表示部に表示することを特徴とする集束イオンビーム装置。
4. The focused ion beam apparatus according to claim 3, wherein the control unit displays a control result of the degree of vacuum of the sample chamber on the display unit.
試料室内に配置され、試料を搭載する試料ホルダと、
前記試料室の真空度を計測する真空計と、
前記試料ホルダに搭載された試料に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム光学系と、
前記集束イオンビームの照射によって試料から発生した二次粒子を検出する検出器と、
前記検出器の検出信号から得られる試料の走査像を処理する第1の画像処理部と、
試料像及び装置条件を表示する表示部と、
集束イオンビームのビーム径を計測するために、前記試料ホルダ上に設置されるビーム径計測部材と、
前記ビーム径計測部材の走査像から集束イオンビームのビーム径を計測する第2の画像処理部と、
計測されたビーム径に基づいて集束イオンビームの照射条件を決定する制御部とを有し、
前記制御部は、前記集束イオンビームによる加工点の高さを、前記ビーム径計測部材内において計測誤差を発生させるようなパターンの無い領域での計測値から求めることを特徴とする集束イオンビーム装置。
A sample holder placed in the sample chamber and carrying the sample;
A vacuum gauge for measuring the degree of vacuum of the sample chamber;
A focused ion beam optical system for irradiating a sample mounted on the sample holder with a focused ion beam;
A detector for detecting secondary particles generated from the sample by irradiation of the focused ion beam;
A first image processing unit for processing a scanned image of the sample obtained from the detection signal of the detector;
A display unit for displaying a sample image and apparatus conditions;
In order to measure the beam diameter of the focused ion beam, a beam diameter measuring member installed on the sample holder;
A second image processing unit for measuring the beam diameter of the focused ion beam from the scanned image of the beam diameter measuring member;
A controller that determines the irradiation conditions of the focused ion beam based on the measured beam diameter,
The control unit obtains the height of a processing point by the focused ion beam from a measured value in a region having no pattern that causes a measurement error in the beam diameter measuring member. .
請求項5記載の集束イオンビーム装置において、試料にガス銃からガスを吹きかけてガスアシスト処理を行い、試料が置かれている試料室の真空度を監視し、前記真空度が所定の閾値より高真空になったとき前記ガス銃の温度を上昇させて前記試料室の真空度が所定の真空度になるように制御することを特徴とする集束イオンビーム装置。   6. The focused ion beam apparatus according to claim 5, wherein gas assist treatment is performed by blowing gas from a gas gun to the sample, the degree of vacuum in the sample chamber in which the sample is placed is monitored, and the degree of vacuum is higher than a predetermined threshold value. A focused ion beam apparatus, wherein when the vacuum is reached, the temperature of the gas gun is raised to control the degree of vacuum of the sample chamber to a predetermined degree of vacuum. 請求項6記載の集束イオンビーム装置において、前記試料室の真空度の制御結果を表示することを特徴とする集束イオンビーム装置。   7. The focused ion beam apparatus according to claim 6, wherein a result of controlling the degree of vacuum of the sample chamber is displayed.
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