解析装置、プローブの制御方法および解析システム
【課題】 試料から微小サンプルを切り出す作業を迅速に且つ正確に行うことができ、また、微小サンプルを試料台に配置させる作業を迅速に且つ正確に行うことができる装置及び方法を提供する。
【解決手段】 プローブに負の電圧を印加し、試料の輝度を計測する。プローブによって試料から微小サンプルを切り出す場合には、輝度が減少したときに、プローブが試料に接近したと判定し、輝度が更に減少した後に急激に増加したとき、プローブが試料に接触したと判定する。プローブに接続された微小サンプルを試料台に配置する場合には、輝度が減少したときに、プローブに接続された微小サンプルが試料台に接近したと判定し、輝度が更に減少した後に急激に増加したとき、プローブに接続された微小サンプルが試料台に接触したと判定する。
【解決手段】 プローブに負の電圧を印加し、試料の輝度を計測する。プローブによって試料から微小サンプルを切り出す場合には、輝度が減少したときに、プローブが試料に接近したと判定し、輝度が更に減少した後に急激に増加したとき、プローブが試料に接触したと判定する。プローブに接続された微小サンプルを試料台に配置する場合には、輝度が減少したときに、プローブに接続された微小サンプルが試料台に接近したと判定し、輝度が更に減少した後に急激に増加したとき、プローブに接続された微小サンプルが試料台に接触したと判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電ビーム装置とプローブを有する解析装置に関し、例えば、試料より不良箇所を含む微小サンプルを切り出し、その観察像や元素分析等を行う解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造においては、良品を歩留まり良く大量に生産することが求められる。一方、半導体の製造工程は数百工程程度にもおよび、ある工程での不良発生を知らずに製造工程を進めると、不良品を大量に作り込むことになり、膨大な損失となる。これを防止する為に、ある工程毎に入念な検査が行われ早い段階で不良の原因の追及、対策を行っている。
【０００３】
検査では、回路パターン寸法の計測、回路パターンの欠陥検査、異物分析等が行われ、そのために、各種の検査装置が利用される。このような検査装置として、製作パターン寸法を計測する測長用走査電子顕微鏡（critical dimension scanning electron microscope：以下、ＣＤＳＥＭと称する）、光学的に異物及び欠陥を検査する光学検査装置、電子ビームを利用するＳＥＭ式検査装置、回路の断線や短絡などの電気的不良を検査するナノプローバ検査装置などがある。
【０００４】
特に不良個所が製品の内部に存在する場合は、集束イオンビーム（Focused Ion Beam：以下、FIBと称する）装置と走査電子顕微鏡（scanning electron microscope：以下、ＳＥＭと称する。）を組み合わせた微細加工観察装置が用いられる。
【０００５】
特開２００２−１５０９９０号公報に開示されている『微小試料加工観察方法及び装置』では、ＦＩＢにより不良箇所を含むミクロンオーダーの微小領域（以下、マイクロサンプルと称する）を切り出し、そのマイクロサンプルを針状のプローブを含むマニピュレータにより摘出する。マイクロサンプルを保持したまま、マイクロサンプルの位置と姿勢を調節し、最適形状に追加工し、観察・分析する。
【０００６】
観察部位を含むミクロンオーダーサイズのマイクロサンプルを針状のプローブを含むマニピュレータにより摘出する場合、プローブをマイクロサンプルに高速に、しかも安定的に接触させる必要がある。プローブをマイクロサンプルに接触させるときに、プローブがマイクロサンプルに衝突すると、プローブ及びマイクロサンプルが損傷する。この場合、作業をやり直ししなければならず、迅速な不良箇所の分析、解析、対策のフィードッバクができない。結果的にラインの生産性低下を生じる。
【０００７】
特開２００２−４０１０７号公報に開示されている『プローブ駆動方法及びプローブ装置』では、プローブを試料に接触させるために、例えばＳＩＭ画像に発生するプローブの影を検出することによってプローブの試料に対する高さを検出し、その情報をもとに迅速かつ確実にプローブの速度等を制御する。
【０００８】
プローブ制御部によって、プローブを試料に接近させると、２次電子検出器から見てプローブの後方の領域から放出される２次電子、反射電子等にとって、プローブが障害となる。従って、２次電子検出器に到達する２次電子、反射電子量が減少し、プローブの影が出現する。この影の出現にてプローブの移動速度を低下させ、輝度の急激な上昇によりプローブの接触を認知するものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１５０９９０号公報
【特許文献２】特開２００２−４０１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
試料表面に絶縁物がある場合、絶縁物表面は集束イオンビームまたは電子ビーム等の荷電粒子ビームの照射によって正または負に帯電する場合が多い。例えば、半導体であるシリコンウエハー上に形成された絶縁物に集束イオンビームを照射すると、正に帯電する。これは、絶縁物表面にプラスの電荷が蓄積することと、２次電子放出により等価的にさらにプラスの電荷が蓄積することによる。例えば、絶縁物に、電子ビームを照射し、しかも１次電子量に対する２次電子発生量の比αが１より小さい場合に、負に帯電する。αが１より大きいと逆に絶縁物の表面は正に帯電する。αは、観察対象、入射させる１次電子ビームのエネルギー値によっても変化する。
【００１１】
不良箇所を含むマイクロサンプルが正または負に帯電すると、プローブを接近させた場合、プローブが接触する位置でのプローブ近傍の輝度の変化が小さくなり、プローブの接近を認識することが困難になる。
【００１２】
例えば観察位置が正に帯電している場合、２次電子は試料の正の電界によって、試料側に押し戻され、電子検出器に入射する２次電子量が低下する。従って、ＳＩＭ画像は全体的に暗くなる。この状態でアース電位を印加されたプローブを接近させると、プローブ近傍の輝度はプローブが電子検出器から見て障害物となり２次電子等の信号量がさらに低下し輝度が低下する。従って輝度の変化によってプローブの接近を検出することは困難となる。
【００１３】
コントラスト及びブライトネスを調整し、プローブの接近前のＳＩＭ画像の明るさを調整することは可能であるが、プローブの接近による輝度変化が不十分で、試料へのプローブの接近が認識しづらい。
【００１４】
また、自動制御でプローブをマイクロサンプルに接触させる場合では、プローブ先端画像を登録し、プローブ接近時のプローブ位置を認識して、登録ずみの接触完了時の画像比較よりプローブの位置ずれを認識し位置補正を行い、接触を行う。しかしながら、プローブとマイクロサンプルを含む試料とのコントラストが不十分でプローブ先端を認識できない場合には、プローブがマイクロサンプルに衝突し、プローブ損傷、マイクロサンプルの損傷等の不良が発生することがある。
【００１５】
また、不良箇所が負に帯電している場合、２次電子は試料の負の電界によって、２次電子検出器側に加速され、また放出量も増加するため、２次電子量が増加するためＳＩＭ画像全体の輝度は大きくなり、明るくなる。アース電位を印加されたプローブの接近によりプローブ近傍の輝度は低下するが、その変化分は小さく、プローブの接近を目視にて認識することが困難である。この現象は目視による画像のコントラスト及びブライトネス調整を行っても同様である。
【００１６】
また、帯電状況が時間により変化し、絶縁物表面で蓄電とアース電位部との放電を繰り返す場合、ＳＩＭ画像全体が明るくなったり暗くなったりすることがある。即ち、試料に正の帯電がなくなると２次電子検出器に入射する２次電子が増加するため、像が明るくなり、試料に正の帯電量が増加すると２次電子検出器に入射する２次電子が減少するため、像が暗くなる。このような状態で、プローブを試料に接近させる作業を行うと、プローブの影の輝度が大きく変化し、プローブの試料に対する接近を目視ですら認識することが、かなり困難となる。
【００１７】
同様な問題は、マイクロサンプルを試料台に搭載する場合にも生ずる。プローブにデポジション膜（以下、デポ膜という）等によってプローブにメカ的に接着したマイクロサンプルを試料台に接近させるとき、接近を認識することができないため、マイクロサンプルが試料台に衝突する。それによって、プローブ及びマイクロサンプルが破損し、試料台に対して、マイクロサンプルを所定の角度に正確に接着できない等の不具合が発生する。
【００１８】
このような不具合が起きると、プローブの付け替え作業が発生することや、サンプリング作業のやり直しが必要になり、多大な時間を消費することになる。より高分解能な分析を行うため装置外にマイクロサンプルを試料台と一緒に取り出し、ＳＴＥＭ（走査型透過電子顕微鏡）、ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）等で分析する場合、ＳＴＥＭ，ＴＥＭ装置の待ち時間が発生し、一連の分析、解析作業にさらに多大な影響を与える。このような状況になると、不良解析の一連の流れが変更となり製造工程にも影響を与え、不良のフィードバックが出来ないので、一時製造工程が停止する可能も出てくる。
【００１９】
本発明の目的は、試料から微小サンプルを切り出す作業を迅速に且つ正確に行うことができ、また、微小サンプルを試料台に配置させる作業を迅速に且つ正確に行うことができる装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は荷電粒子ビーム装置とプローブを有する解析装置に関する。プローブに負の電圧を印加し、試料の輝度を計測する。プローブによって試料から微小サンプルを切り出す場合には、輝度が減少したときに、プローブが試料に接近したと判定し、輝度が更に減少した後に急激に増加したとき、プローブが試料に接触したと判定する。こうして、プローブが試料に衝突することなく、プローブを試料に迅速に接触させることができる。
【００２１】
プローブに接続された微小サンプルを試料台に配置する場合には、試料台の輝度を計測し、輝度が減少したときに、プローブに接続された微小サンプルが試料台に接近したと判定し、輝度が更に減少した後に急激に増加したとき、プローブに接続された微小サンプルが試料台に接触したと判定する。こうして、プローブに接続された微小サンプルが試料台に衝突することなく、微小サンプルを試料台に迅速に配置させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、試料から微小サンプルを切り出す作業を迅速に且つ正確に行うことができる。また、微小サンプルを試料台に配置させる作業を迅速に且つ正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１を参照して本発明による解析装置の例を説明する。解析装置は、集束イオンビーム装置７（ＦＩＢ装置と以下略する）と走査型電子顕微鏡装置１８（以下、ＳＥＭ装置と称する）を有し、これらは、真空チャンバ２３に装着されている。真空チャンバ２３内は、図示されていない真空ポンプ等を有する真空排気系によって、圧力が１０−６Ｐａ台になるように排気されている。
【００２４】
真空チャンバ２３内には、試料２０を保持する試料台２１が配置されている。試料台２１は、試料台制御部３７によって、試料２０をＸ軸方向（左右方向）、Ｙ軸方向（奥行き方向）、Ｚ軸方向（天地方向）、Ｒ軸方向（回転方向）、及び、傾斜軸方向の５軸に関して駆動可能である。
【００２５】
ＦＩＢ装置７は、ガリウムの液体金属イオン源１、引き出し電極２、コンデンサレンズ３、可動絞り４、偏向コイル５、対物レンズ６、及びこれらを制御するイオンビーム制御部８を含む。ＦＩＢ装置７は、光軸が試料２０の表面に垂直になるように、配置されている。ＦＩＢ装置７によって、ビーム電流が数十ナノアンペアから０．１ピコアンペア程度であり、直径が数ナノメートルから数マイクロメートルの集束イオンビーム９が、試料２０上の１辺が数ミリメートルから数マイクロメートルの照射範囲に、照射される。こうして集束イオンビーム９の照射によるスパッタリングにより、試料２０上にミクロンオーダーの穴加工ができる。
【００２６】
ＳＥＭ装置１８は、ショットキーエミッションタイプの電子チップ１０、陽極１１、集束レンズ１２、絞り１３、偏向コイル１４、試料からの２次電子等を電界と磁界によって効率良く電子検出部３５に入射させるＥ×Ｂ１５、対物レンズ１７、及びこれらを制御する電子ビーム制御部１９を含む。ＳＥＭ装置１８の光軸はＦＩＢ装置７の光軸に対して傾斜している。ＳＥＭ装置１８によって、電子ビーム電流が数ピコアンペアから数百ピコアンペア程度であり、直径が少なくとも数ナノメートルの電子ビーム２２が、試料２０上の１辺が数ミリメータから数マイクロメートルの照射範囲に、照射される。
【００２７】
真空チャンバ２３には、更に、電子検出部３５、帯電検出器２５、プローブ３０及びプローブ駆動部３１が設けられている。
【００２８】
電子検出部３５は、約１０ｋVの正の電位が付与されたシンチレータおよび光電子倍増管で構成されている。電子検出部３５からの検出信号は検出電子解析部３６に送られ、そこで解析される。検出電子解析部３６からの信号は、集束イオンビーム９の走査に同期して、中央制御部３８によって処理され、ＳＩＭ画像が得られる。このＳＩＭ画像は、モニター３９に表示される。
【００２９】
電子検出部３５の前面には、銅のメッシュで作られたエネルギーフィルタが設けられ、エネルギーフィルタには所定の電圧が印加されている。エネルギーフィルタに印加した電位より小さいエネルギーを有する２次電子は、この電界で押し返され電子検出部３５に到達することができない。従って、エネルギーフィルタに印加する電圧値を変化させることによって、電子検出部３５に入射する２次電子量を制御することができる。エネルギーフィルタに印加する電圧を横軸に、電子検出部３５によって検出する２次電子の信号量を縦軸に、グラフを作ると、エネルギーフィルタの印加電圧を増加し、所定の境界値より大きくなると、電子検出部３５によって検出する２次電子量が極端に減少することを観察することができる。この境界値は、電子検出部３５に入射する２次電子のエネルギーの大きさを表している。この境界値を求めることによって、２次電子のエネルギーの大きさを検知することができる。
【００３０】
試料２０が正に帯電している場合、試料２０から放出された２次電子が電子検出部３５に到達するには、試料表面の帯電による正の電界の影響を振り切って飛び出さなければならない。従って、電子検出部３５に入射する電子数は著しく小さくなる。試料２０が負に帯電している場合、試料２０から放出された２次電子は試料表面の帯電による負の電界によってエネルギーを得て加速される。従って、電子検出部３５に入射する電子数は増加する。従って、電子検出部３５によって検出される２次電子のエネルギーの増加又は減少によって、試料２０の帯電状態を計測することができる。
【００３１】
プローブ３０は、タングステンでできた先端が数マイクロメータの先細りの針の形状を有し、プローブ制御部３２によって制御されたプローブ駆動部３１によって、X軸方向（左右方向）、Y軸方向（奥行き方向）、Z軸方向（天地方向）に各々数ミリメータ移動する。プローブ３０の位置決め精度は数ミクロンメートルである。
【００３２】
帯電検出器２５、帯電計測部２６、及び、プローブ電圧演算器２７の動作は後に、図３を参照して説明する。
【００３３】
図１には図示されていないが、真空チャンバ２３には、デポガス銃が設けられている。デポガス銃は、約６０℃程度に温度コントロールされたタングステンカーバイトのガス源、ガスノズル、ノズル駆動部、及び制御部を有する。デポガス銃からのガスを、試料上のターゲットに照射し、そこに数十ピコアンペアの集束イオンビーム９を走査させると、ガスが分解、反応する。それにより、数マイクロメータ角のタングステンのデポ膜が数分間で形成できる。
【００３４】
以下に、試料２０としてシリコンウエハを例に説明する。配線、保護膜成膜等が形成されたシリコンウエハには、異物の付着、コンタクト不良等の不良又は欠陥が含まれる。これらの不良箇所の座標位置は、光学検査装置、ＳＥＭ式検査装置等によって予め検出されている。試料台２１は、試料台制御部３７によってサブミクロン程度の精度にて位置決めされる。従って、検査装置で検出した不良箇所の座標位置にて、集束イオンビーム９と電子ビーム２２が交差するように、数ミクロンメータのオーダで試料台２１の位置決めを行うことができる。
【００３５】
図２を参照して、プローブ３０の駆動方法を説明する。図２は、試料２０表面にマイクロサンプル４０が形成された状態を示す。不良箇所を含む、長辺が１０マイクロメートル、短辺が５マイクロメートルの矩形の周囲に、集束イオンビーム９を照射することにより、スパッタリングにより、深さが５マイクロメートルの溝４３を形成する。長辺側の溝は傾斜するように形成する。それによって、楔形断面のマイクロサンプル４０が形成される。斜めの溝加工は試料台２１を傾斜させることで行う。本例の場合、試料台２１を４５°傾斜させている。
【００３６】
尚、溝を形成しただけでは、マイクロサンプル４０の下端部４２は未だ試料２０に接続されている。従って、マイクロサンプル４０を試料より完全に分離する必要がある。最初に、プローブ３０をマイクロサンプル４０に接近させ、その先端をマイクロサンプル４０に接触させる。次に、タングステンデポ膜を生成することにより、プローブ３０の先端とマイクロサンプル４０の表面を接着する。最後に、マイクロサンプル４０の下端部４２を切り離す。こうして切り離されたマイクロサンプル４０を高分解能のSTEM、又はTEMの試料台に搬送する方法は、後に、図１２を参照して説明する。
【００３７】
プローブ３０の先端をマイクロサンプル４０に接触させるとき、プローブ３０の駆動速度が大きいと、プローブ３０の慣性力によって、プローブ３０を所望の位置にて停止させることができない。プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に衝突し、プローブ３０及びマイクロサンプル４０が損傷される。従って、以下に説明するように、プローブ３０がマイクロサンプル４０に接近したとき、及び、接触したときを、正確に検出し、それに基づいてプローブ３０の移動を制御する必要がある。
【００３８】
マイクロサンプル４０の表面に数マイクロメータ角の計測領域４１を設定する。帯電検出器２５は、計測領域４１を集束イオンビーム９が走査する時に発生する２次電子、反射電子のエネルギをエネルギーフィルタを介して検出する。
【００３９】
帯電計測部２６は、帯電検出器２５からの検出信号より、この計測領域４１の帯電電位を求める。プローブ電圧演算器２７は、帯電電位に基づいて最適なプローブ電圧値を演算し、演算結果をプローブ電圧制御部２８に送る。プローブ電圧制御部２８は、プローブ電圧演算器２７からのプローブ電圧値に基づいて、プローブ電圧を生成し、それをプローブ３０に印加する。プローブ電圧演算器２７の動作は、図３の参照して説明する。
【００４０】
マイクロサンプル４０の帯電電位を計測する方法として、ここで説明した方法のほか、静電誘導を利用した表面電位計を用いる方法、電気光学結晶体に光ビームを照射し、その偏光、位相、屈折率の変化により帯電電位を計測する方法等がある。
【００４１】
図３を参照して、本発明による解析装置のプローブ電圧演算器２７の動作を説明する。図３は、計測領域４１での帯電電位とプローブ電圧値との関係を示す。横軸は帯電電位、縦軸はプローブ電圧値である。図３Ａは連続的に１次式でプローブ電圧を変化させる場合を示し、図３Ｂは、階段状に印加電圧を変化させる場合を示す。上述のように、計測領域４１の帯電電位は、帯電計測部２６によって計測される。プローブ電圧演算器２７は、計測領域４１での帯電電位が得られると、図３のグラフを用いてプローブ電圧値を演算する。
【００４２】
本発明によると、プローブ３０に負の電圧を印加する。帯電電位の絶対値が小さい場合には、負のプローブ電圧値を小さくし、帯電電位の絶対値が大きい場合には、負のプローブ電圧値を大きくする。こうして、プローブ３０に負の電圧を印加し、帯電電位の絶対値が大きいときにプローブ３０に印加する負の電圧値を大きくすることによって、ＳＩＭ像の輝度の変化が顕著になり、プローブ３０がマイクロサンプル４０に接近したとき、及び、接触したときを、正確に検出することができるが、詳細は、以下に説明する。
【００４３】
図４は、試料２０が正に帯電している場合において、マイクロサンプル４０を含む試料４０の一部のＳＩＭ画像の模式図である。マイクロサンプル４０の周囲には、図２に示したように加工溝４３が形成されているが、図が複雑になることを避けるために、ここでは、省略している。図１に示したように、ＦＩＢ装置７は、光軸が試料２０に垂直になるように配置されているため、ＳＩＭ画像は、試料２０の表面を垂直上方から観察した像となって現れる。
【００４４】
図４Ａ〜図４Ｄは、プローブ電圧が０の場合、図４Ｅ〜図４Ｈは、プローブ電圧が−２Ｖの場合、プローブ３０をマイクロサンプル４０に接近させたときのＳＩＭ画像を示す画面５００である。図４Ａ、及び、図４ＥのＳＩＭ画像では、プローブ３０の像５３０の一部が現れ、図４Ｂ、及び、図４ＦのＳＩＭ画像では、プローブ３０の像５３０の先端がマイクロサンプル４０の像５４０に接近している。図４Ｃ、及び、図４ＧのＳＩＭ画像では、プローブ３０の像５３０の先端が画面５００中心にある。
【００４５】
図示のように、プローブ３０の像５３０の両側にプローブの影の像５４５が現れる。プローブ３０が試料２０に接近し、両者の間の距離が数十マイクロメートルより小さくなると、影の像５４５が出現する。この影の像５４５は、電子検出部３５から見てプローブ３０の背後の領域から放出される２次電子、反射電子等はプローブ３０によって妨害され、電子検出部３５に到達することが妨げられること、また、この領域では、電子検出部３５による正の電界が到達しないため、この領域から放出される２次電子、反射電子等が電子検出部３５に到達することが困難となることによる。プローブの影の像５４５は、プローブ３０の像と共に大きくなる。プローブの影の像５４５は計測領域の像５４１に近づき、計測領域の像５４１と重なり、計測領域の像５４１より離れる。
【００４６】
図４Ｄ、及び、図４ＨのＳＩＭ画像は、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触した状態を示す。図４ＤのＳＩＭ画像では、試料２０表面の荷電電子がプローブ３０に流れるため、ＳＩＭ画像は全体的に明るくなる。プローブの影の像５４５も僅かであるが小さくなる。
【００４７】
図５は、試料２０が正に帯電している場合において、マイクロサンプル４０の計測領域４１におけるＳＩＭ画像の輝度の変化を示す。縦軸は、計測領域４１におけるＳＩＭ画像の輝度、横軸は時間を表す。図５Ａの曲線５１は、図４Ａ〜図４Ｄに対応し、プローブ電圧が０の場合の輝度の変化を示し、図５Ｂの曲線５２は、図４Ｅ〜図４Ｈに対応し、プローブ電圧が−２Ｖの場合の輝度の変化を示す。輝度の計測方法は既知であり、ここでは詳細に説明しない。
【００４８】
図４Ａ及び図４Ｂと図４Ｅ及び図４Ｆに示すＳＩＭ画像では、輝度は変化しない。これは、プローブ３０とマイクロサンプル４０の距離が十分離れており、プローブの影の像５４５が計測領域４１内に入っていないためである。図４Ｃと図４Ｇに示すＳＩＭ画像では、プローブ３０とマイクロサンプル４０の距離が近づき、プローブの影の像５４５が計測領域４１内に入るため、輝度は減少する。図４Ｄと図４Ｈに示すＳＩＭ画像では、計測領域４１内に入っているプローブの影の像５４５が小さくなり、且つ、画面５００全体の輝度が高くなるため、計測領域４１における輝度は高くなる。
【００４９】
プローブ３０を損傷させることなくマイクロサンプル４０に接触させるには、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する位置より所定の距離だけ手前の位置にて、プローブ３０を停止又は減速させる必要がある。プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する直前に、プローブ３０を停止又は減速させると、プローブ３０の慣性力によって停止予定位置がずれ、プローブ３０がマイクロサンプル４０に衝突する。
【００５０】
図５Ａの曲線５１と図５Ｂの曲線５２に示すように、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する直前ｔ２に、輝度は最低値となる。従って、輝度の値が所定の閾値より小さくなったら、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する位置より所定の距離だけ手前の位置であると判定することができる。
【００５１】
図５Ａの曲線５１と図５Ｂの曲線５２を比較すると明らかなように、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接近したとき、プローブ電圧が０の場合では、輝度の減少は緩やかであるが、プローブ電圧が−２Ｖの場合では、輝度の減少は急激である。図５Ａの曲線５１の場合、曲線５１の傾斜が緩いから、プローブ３０の先端が所望の位置に到達したことを検出することができるように閾値を設定するのは困難である。図５Ｂの曲線５２の場合、曲線５２の傾斜が急であるから、プローブ３０の先端が所望の位置に到達したことを検出することができるように閾値を設定するのは容易である。
【００５２】
そこで、本例では、図５Ｂに示すように、所定の閾値を設定することにより、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する直前ｔ２より所定の時間だけ手前の時刻ｔ１を検出することができる。
【００５３】
図６は、試料２０が負に帯電している場合において、マイクロサンプル４０を含む試料４０の一部のＳＥＭ像の模式図である。マイクロサンプル４０の周囲には、図２に示したように加工溝４３が形成されているが、図が複雑になることを避けるために、ここでは、省略している。図１に示したＳＥＭ装置１８は、光軸が試料２０に傾斜するように、配置されているため、ＳＥＭ像は、試料２０の表面を傾斜した方向から観察した立体像となって現れるはずであるが、ここでは、説明の都合上、ＳＥＭ装置１８は、光軸が試料２０に垂直になるように、配置され、試料２０の表面に垂直な方向から観察した平面像として示した。
【００５４】
図６Ａ〜図６Ｄは、プローブ電圧が０の場合、図６Ｅ〜図６Ｈは、プローブ電圧が−２Ｖの場合、プローブ３０をマイクロサンプル４０に接近させたときのＳＥＭ像を示す画面６００である。図６Ａ、及び、図６ＥのＳＥＭ像では、プローブ３０の像６３０の一部が現れ、図６Ｂ、及び、図６ＦのＳＥＭ像では、プローブ３０の像６３０の先端がマイクロサンプル４０の像６４０に接近している。図６Ｃ、及び、図６ＧのＳＥＭ像では、プローブ３０の像６３０の先端が画面６００中心にある。
【００５５】
図示のように、プローブ３０の像６３０の両側にプローブの影の像６４５が現れる。プローブの影の像６４５は、プローブ３０の像と共に大きくなる。プローブの影の像６４５は計測領域の像６４１に近づき、計測領域の像６４１と重なり、計測領域の像６４１より離れる。
【００５６】
図６Ｄ、及び、図６ＨのＳＥＭ像は、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触した状態を示す。試料２０表面の荷電電子がプローブ３０に流れるため、ＳＥＭ像は全体的に明るくなる。プローブの影の像６４５も僅かであるが小さくなる。
【００５７】
本例の場合、図４と比較すると、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触していないとき、ＳＥＭ像を示す画面の輝度が全体的に高い。それ以外は、図４と同様である。
【００５８】
図７は、試料２０が負に帯電している場合において、マイクロサンプル４０の計測領域４１におけるＳＥＭ像の輝度の変化を示す。縦軸は、計測領域４１におけるＳＥＭ像の輝度、横軸は時間を表す。図７Ａの曲線５３は、図６Ａ〜図６Ｄに対応し、プローブ電圧が０の場合の輝度の変化を示し、図７Ｂの曲線５４は、図６Ｅ〜図６Ｈに対応し、プローブ電圧が−２Ｖの場合の輝度の変化を示す。
【００５９】
試料２０がSiO２の場合、試料２０は、電子ビーム２２の照射によって負に帯電し、試料表面に負の電界を生成する。試料２０から放出される２次電子は、負の電界によって、エネルギーを得て試料と反対側に押し出される。従って、放出される２次電子量も増加する。このためＳＥＭ像は一般的に明るくなる。
【００６０】
図６Ａ及び図６Ｂと図６Ｅ及び図６Ｆに示すＳＥＭ像では、プローブの影の像６４５が計測領域４１内に入っていないため、輝度は変化しない。図６Ｃと図６Ｇに示すＳＥＭ像では、プローブの影の像６４５が計測領域４１内に入るため、輝度は減少する。図６Ｄと図６Ｈに示すＳＥＭ像では、計測領域４１内に入っているプローブの影の像６４５が小さくなり、且つ、画面６００全体の輝度が高くなるため、計測領域４１における輝度は高くなる。
【００６１】
図７Ａの曲線５３と図７Ｂの曲線５４に示すように、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する直前ｔ２に、輝度は最低値となる。従って、輝度の値が所定の閾値より小さくなったら、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する位置より所定の距離だけ手前の位置であると判定することができる。
【００６２】
図７Ａの曲線５３と図７Ｂの曲線５４を比較すると明らかなように、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接近したとき、プローブ電圧が０の場合では、輝度の減少は緩やかであるが、プローブ電圧が−２Ｖの場合では、輝度の減少は急激である。図７Ａの曲線５３の場合、曲線５３の傾斜が緩いから、プローブ３０の先端が所望の位置に到達したことを検出することができるように閾値を設定するのは困難である。図７Ｂの曲線５４の場合、曲線５４の傾斜が急であるから、プローブ３０の先端が所望の位置に到達したことを検出することができるように閾値を設定するのは容易である。
【００６３】
そこで、本例では、図７Ｂに示すように、所定の閾値を設定することにより、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する直前ｔ２より所定の時間だけ手前の時刻ｔ１を検出することができる。
【００６４】
図８を参照して、プローブ３０に印加する電圧について説明する。ここでは、図３に示したように、プローブ３０に負電圧を印加する理由と、試料２０の表面の帯電電位の絶対値が増加するとプローブの負電圧を増加させる理由を説明する。
【００６５】
先ず、プローブ３０に負電圧を印加する理由を説明する。図８Ａは、試料２０の表面が正に帯電している場合、図８Ｂは、試料２０の表面が負に帯電している場合を示す。プローブ３０には、１メガオームの抵抗８１を介して数十ボルトまで可変な電源８２が接続されている。プローブ３０に印加された正又は負の電圧によって正又は負の電界が形成される。
【００６６】
電子検出部３５によって正の電界が生成される。点線８３は、正の電界を示す等電位面を表す。集束イオンビーム９の電流値は１０ｐA、倍率は３０００倍である。集束イオンビーム９の照射によって試料２０から放出される２次電子８５、８６、８７は所定のエネルギー幅を有し、その平均値は、例えば、数エレクトロンボルトである。
【００６７】
プローブ３０と試料２０の間の距離が数百ミクロンメートルより大きい場合には、プローブ３０の電界は試料２０から放出される２次電子８５、８６、８７に影響を与えない。従って、プローブ電圧が０Vの場合と同一である。試料２０から放出される２次電子８５、８６、８７は、プローブ３０によって妨害されることなく、電子検出部３５による正の電界によって捕捉される。
【００６８】
プローブ３０が試料２０に接近すると、プローブ３０の電界が、試料２０から放出される２次電子８５、８６、８７に影響を与える。
【００６９】
図示のように、プローブ３０に負の電圧を印加し、負の電界を形成する場合、２次電子８５、８６、８７のうちの一部８７はプローブ３０の負の電界によって、試料２０側に押し戻される。電子検出部３５による正の電界は、プローブ３０によって遮られ、試料２０から放出される２次電子８５、８６、８７の一部８７を捕捉することができない。
【００７０】
従って、電子検出部３５によって検出される２次電子等が減少し、ＳＩＭ画像は全体的に暗くなると共に、プローブの影の像５４５の輝度が低下する。こうして、プローブ３０に負電圧を印加することによって、計測領域４１の輝度の変化量が大きくなり、プローブ３０の接近を確実に認識することができる。
【００７１】
プローブ３０に正の電圧を印加し、正の電界を形成する場合、２次電子８５、８６、８７はプローブ３０の正の電界によって引き出され、電子検出部３５による正の電界によって補足される。従って、プローブ３０の先端をマイクロサンプル４０に接近させても、計測領域４１の輝度の変化量は大きくならず、プローブ３０の接近を確実に認識することは困難となる。
【００７２】
ここでは、試料２０が正に帯電している場合を説明したが、図８Ｂに示すように、試料２０が負に帯電している場合でも、上述の議論は同様に成り立つ。
【００７３】
次に、試料２０の表面の帯電電位の絶対値が増加するとプローブの負電圧を増加させる理由を説明する。試料２０の表面の帯電電位が大きくなると、プローブ３０の負の電界の影響力が相対的に低下する。従って、計測領域４１の輝度の変化量が小さくなり、プローブ３０の接近を確実に認識することが困難になる。この場合には、プローブ３０に印加する負の電圧値を大きくすればよい。それによって、プローブ３０の負の電界の影響力が高くなり、計測領域４１の輝度の変化量が大きくなる。それにより、プローブ３０の接近を確実に認識することができる。
【００７４】
尚、試料２０が正に帯電しており且つその帯電電位が高い場合、試料２０の表面の正の電界によって、試料２０から放出される２次電子のうち電子検出部３５に到達する２次電子が少なくなり、電子検出部３５は、主として比較的にエネルギーの高い２次電子を検出する。従って、ＳＩＭ画像が全体的に暗くなる。この場合には、ＳＩＭ画像のコントラストを大きくし、ＳＩＭ画像の全体を明るくする操作を行う。従って、この場合にも、負のプローブ電圧を増加させればよい。それによって、プローブ３０が試料２０に接近したとき、２次電子が試料２０側に引き戻され、プローブ接近による輝度の変化量が大きくなる。
【００７５】
試料２０が負に帯電している場合には、上述にように、試料２０から放出される２次電子は、試料２０による負の電界によって、エネルギーを得るから、放出される２次電子量も増加する。しかしながら、帯電電位が高い場合、プローブ接近による輝度の変化量は小さくなるため、プローブ３０に印加する負の電圧値を大きくする必要がある。
【００７６】
図９、図１０及び図１１を参照して、自動的にプローブ３０をマイクロサンプル４０に接触させる手順を説明する。図９は、プローブ３０をマイクロサンプル４０に接触させる手順の流れ図である。
【００７７】
ステップＳ１にて、プローブ３０が試料に接触する前のＳＩＭ画像、接触後のＳＩＭ画像およびプローブ先端のＳＩＭ画像を中央制御部３８に登録する。これらのＳＩＭ画像は、実際に自動でマイクロサンプリング作業を行うときと同一の条件、即ち同一のビーム電流、同一の倍率で撮像しておくと、プローブ制御が容易となる。
【００７８】
図１０Ａは、プローブ３０が試料に接触する前のＳＩＭ画像５１１を示す。このＳＩＭ画像５１１は、マイクロサンプル４０の像５４０、その周囲の溝４３の像５４３、及び、その外側の試料２０の像５２０を含む。図１０Ｂは、プローブ３０が試料に接触した後のＳＩＭ画像５１２を示す。プローブ３０が試料に接触すると、試料２０の帯電電荷がプローブ３０に流れるから、ＳＩＭ画像５１２の輝度は、ＳＩＭ画像５１１の輝度より高くなる。
【００７９】
尚、プローブ３０が試料に接触した後のＳＩＭ画像５１２の代わりに、プローブ３０が試料に接触する直前のＳＩＭ画像を登録してもよい。この場合、ＳＩＭ画像全体の輝度は低いが、プローブ先端の位置が十分認識できるように、プローブと下地との間に十分なコントラストが有ればよい。プローブと下地との間のコントラストを大きくするには、プローブ３０の負の電圧値を大きくすればよい。
【００８０】
プローブ３０は最初、退避位置にあるのでＳＩＭ画像には現れない。プローブ３０が試料２０に十分に接近すると、プローブ３０の像がＳＩＭ画像に現れる。図１０Ｃは、プローブ３０の先端の像５３０が現れたＳＩＭ画像５１３を示す。
【００８１】
ステップＳ２にて、不良箇所を集束イオンビーム９の照射領域、即ち、試料２０と集束イオンビーム９の交点に移動させる。光学検査装置、ＳＥＭ式検査装置等によって検出した異物、コンタクト不良などの不良箇所の座標値をＦＩＢ装置及びＳＥＭ装置との座標系リンケージによって、数ミクロンメータのオーダで位置決めする。
【００８２】
ステップＳ３にて、集束イオンビーム９の照射条件を決め、集束イオンビーム９を照射する。照射条件は、ビーム電流、照射面積、走査周期、照射間隔、ビーム滞在時間等を含む。集束イオンビーム９は、マイクロサンプル４０を含む観察領域に照射される。
【００８３】
ステップＳ４にて、マイクロサンプル４０上に設定された計測領域４１における帯電電位を計測する。
【００８４】
ステップＳ５にて、計測領域４１の帯電電位が０Ｖ（アース電位）である否かを判定する。計測領域４１の帯電電位が０Ｖの場合には、ステップＳ６にて、プローブ電圧を０Ｖにする。計測領域４１の帯電電位が０Ｖでない場合には、即ち、正又は負に帯電している場合には、ステップＳ７にて、プローブに所定の負の電位ｖ１を印加する。
【００８５】
ステップＳ８にて、プローブの先端の位置を画像認識することができるか否かを判定する。画像認識できない場合には、ステップＳ９にて、プローブの負の電圧値を増加し、再度、ステップＳ８に戻って、プローブの先端位置を画像認識することができるか否かを判定する。こうして、プローブの先端の位置を画像認識することができるようになるまで、プローブの負電圧値を増加させる。
【００８６】
図１１Ａはプローブ電圧が０VのときのＳＩＭ画像を示し、図１１Ｂはプローブ電圧が−５VのときのＳＩＭ画像を示す。自動制御によりプローブの移動を行う場合には、画像認識によってプローブの先端の位置を検出する。図１１Ａに示すように、プローブ電圧が０Vのとき、プローブの先端の位置を画像認識するが困難な場合には、図１１Ｂに示すように、プローブ電圧を−５Vにすることによって、プローブ３０とマイクロサンプル４０を含む試料２０とのコントラストが大きくなり、プローブの先端位置を画像認識することができる。
【００８７】
画像認識によってプローブの先端位置を検出することができるようになると、ステップＳ１０にて、プローブ３０の先端をマイクロサンプル４０に接近させる。図１１Ｂに示すＳＩＭ画像５１５のプローブ３０の先端と、図１０Ｂに示す登録ＳＩＭ画像５１２におけるプローブ３０の先端の画像５３１を比較する。比較により、両画像におけるプローブ３０の先端の位置の間の偏差を検出し、この偏差に基づいて、プローブ３０の位置補正を行い、プローブ３０をマイクロサンプル４０に接近させる。
【００８８】
ステップＳ１１にて、プローブ負の電位を元の値ｖ１を戻す。ステップＳ１２にて、計測領域の輝度を計測する。ステップＳ１３にて、計測領域の輝度が閾値１より小さくなったか否かを判定する。計測領域の輝度が閾値１より小さくなっていないときは、ステップＳ８に戻る。計測領域の輝度が閾値１より小さくなったとき、ステップＳ１４に進み、プローブの駆動速度を減速させる。
【００８９】
ステップＳ１５にて、プローブの移動中にプローブの先端の位置を画像認識することができるか否かを判定する。プローブの移動中に画像認識によってプローブの先端の位置を検出するが、下地が複雑な形状の場合、プローブの先端の輪郭を下地の形状の模様から識別することが困難になる。画像認識できない場合には、ステップＳ１６にて、プローブの負の電圧値を増加し、再度、ステップＳ１５に戻って、プローブの先端位置を画像認識することができるか否かを判定する。こうして、プローブの先端の位置を画像認識することができるようになるまで、プローブの負電圧値を増加させる。
【００９０】
画像認識によってプローブの先端位置を検出することができるようになると、ステップＳ１７にて、プローブ３０の先端をマイクロサンプル４０に接近させる。ステップＳ１７は、ステップＳ１０と同様である。
【００９１】
ステップＳ１８にて、プローブ負の電位を元の値ｖ１を戻す。ステップＳ１９にて、計測領域の輝度を計測する。ステップＳ２０にて、計測領域の輝度が急激に大きくなったか否かを判定する。計測領域の輝度が急激に大きくなるまで、ステップＳ２０を繰り返す。計測領域の輝度が急激に大きくなったとき、ステップＳ２１に進み、プローブの駆動速度をゼロにする。それによって、ステップＳ２２にて、プローブの先端はマイクロサンプル４０に接触する。
【００９２】
本例では、プローブの駆動速度は、ステップＳ１３までは、３００マイクロメートル/秒であったが、ステップＳ１４では、２０マイクロメートル/秒となった。即ち、プローブの駆動速度は１５分の１にまで減速した。従って、ステップＳ２１にて、プローブの駆動速度をゼロにすると、慣性によりプローブがマイクロサンプル４０の表面に食い込むことが阻止される。従って、プローブの先端及びみマイクロサンプル４０表面が損傷を受けることを防止することができる。
【００９３】
図１２を参照して、マイクロサンプル４０を高分解能のSTEM、又はTEMの試料台４８に搭載させる方法を説明する。試料台４８は、モリブデンのメッシュによって形成され、幅５００マイクロメータで直径がφ４ミリメートルで半円状である。
【００９４】
マイクロサンプル４０は、プローブ３０に接続されている。即ち、１μｍ角、厚み０．５μｍのタングステンデポ膜４４によってマイクロサンプル４０はプローブ３０に接続されている。マイクロサンプル４０を試料台４８上に配置し、タングステンデポ膜４４を切断することにより、マイクロサンプル４０はプローブ３０から切り離され、試料台４８上に搭載される。
【００９５】
図示していないが、試料台４８には、この試料台４８をカートリッジに搭載するための突起部を有する。従って、この試料台４８をピンセットでカートリッジに配置し、固定することができる。カートリッジは、直径が約８ｍｍ、長さ約４０ｍｍの円筒形状を有する。カートリッジは回転機構を有しており、試料台４８に搭載したマイクロサンプル４０を集束イオンビーム９および電子ビーム２２に直角に移動できる。また、数百ピコアンペアの電子ビーム２２を高電圧で加速し、マイクロサンプル４０に照射し、放出されるX線から微小領域での元素分析も可能である。カートリッジは試料ホルダーに搭載されており、カートリッジはウエハーを取り出す際にウエハー搬送系とは別のカートリッジ搬送系によって、ウエハーホルダーより脱着し、装置外に取り出す。このカートリッジを共通カートリッジホルダーに装着し、ＦＩＢ装置でのマイクロサンプル４０の薄膜化、及びSTEM、TEMによる高分解能な分析、解析を行う。
【００９６】
マイクロサンプル４０を試料台４８に接近させ、試料台４８上に配置するには、上述したプローブ３０の先端を試料４０の表面に接近させ、試料４０に接触させる動作と同様な方法を用いることができる。試料台４８に計測領域４９を設定し、計測領域４９における輝度を計測する。試料台４８が正または負に帯電している場合、マイクロサンプル４０を試料台４８に接近させても、計測領域４９での輝度変化が小さく、接近を検知することが困難である。そこで、計測領域４９の帯電状態をモニターし、その電位によってプローブ３０に印加する負の電位を変化させる。それにより、マイクロサンプルの接近による輝度変化が大きくなり、マイクロサンプル４０を試料台４８に接近したこと、及び、接触したことを検出することができる。従って、マイクロサンプル４０を高速に接近させても、マイクロサンプル４０が試料台４８に衝突することなく試料台４８上に配置させることができる。
【００９７】
マイクロサンプル４０は、タングステンデポ膜４４を介して、プローブ３０に接続されているから、マイクロサンプル４０とプローブ３０に同一電位を印加することが可能である。
【００９８】
図１３は、モニター３９に表示される画面の１例を示す。画面上には計測領域での帯電電位モニター値６０、プローブ電圧値モニター値６２、輝度モニター値６２、輝度変化グラフ６３、ビームモード、ビーム電流値などを示す表示部６４、プローブ座標、試料台座標、画面コントラスト、ブライトネスのモニター値、調整バーなどの表示部６５、グラフィックスユーザインターフェイスのナビゲーションを示す表示部６６、ＳＩＭ画像を表示する画面５００が表示されている。画像５００には、図１０に示したように、プローブの像５３０、マイクロサンプルの像５４０、溝の像５４３、計測領域の像５４１が表示されている。
【００９９】
以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明による解析装置の１例を示す図である。
【図２】プローブの移動方法を説明するための図である。
【図３】マイクロサンプルの表面の計測領域における帯電電位とプローブ電圧の関係を示す図である。
【図４】試料が正に帯電している場合のＳＩＭ画像を示す図である。
【図５】試料が正に帯電している場合の輝度変化を示す図である。
【図６】試料が負に帯電している場合のＳＥＭ画像を示す図である。
【図７】試料が負に帯電している場合の輝度変化を示す図である。
【図８】試料が帯電している場合にプローブに負の電圧を印加する理由を説明するための図である。
【図９】プローブを自動制御によって試料に接近させ、接触させる手順を説明する図である。
【図１０】プローブを自動制御によって試料に接触させるとき、予め登録するＳＩＭが像の例を説明する図である。
【図１１】プローブの印加電圧によってＳＩＭ画像のコントラストが変化することを説明する図である。
【図１２】切り出したマイクロサンプルを試料台に配置させる方法を説明するための図である
【図１３】モニターの画面の例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１…イオン源、２…引き出し電極、３…コンデンサレンズ、４…絞り、５…偏向コイル、６…対物レンズ、７…集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）、８…集束イオンビーム制御部、９…集束イオンビーム、１０…電子チップ、１１…陽極、１２…集束レンズ、１３…絞り、１４…偏向コイル、１５…Ｅ×Ｂ、１６…２次電子検出器、１７…対物レンズ、１８…走査型電子顕微鏡装置（ＳＥＭ装置）、１９…電子ビーム制御部、２０…試料、２１…試料台、２２…電子ビーム、２３…真空チャンバ、２５…帯電検出器、２６…帯電計測部、２７…プローブ電圧演算器、２８…プローブ電圧制御部、３０…プローブ、３１…プローブ駆動部、３２…プローブ制御部、３５…電子検出部、３６…検出電子解析部、３７…試料台制御部、３８…中央制御部、３９…モニター、４０…マイクロサンプル、４１…計測領域、４２…下端部、４３…溝、４４…タングステンデポ膜、４８…試料台、４９…計測領域、６０…帯電電位モニター値、６１…プローブ電圧モニター値、６２…輝度モニター値、６３…輝度変化モニター図、６４、６５、６６…各パラメータ表示部、８１…抵抗、８２…可変電源、８３…等電位面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電ビーム装置とプローブを有する解析装置に関し、例えば、試料より不良箇所を含む微小サンプルを切り出し、その観察像や元素分析等を行う解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造においては、良品を歩留まり良く大量に生産することが求められる。一方、半導体の製造工程は数百工程程度にもおよび、ある工程での不良発生を知らずに製造工程を進めると、不良品を大量に作り込むことになり、膨大な損失となる。これを防止する為に、ある工程毎に入念な検査が行われ早い段階で不良の原因の追及、対策を行っている。
【０００３】
検査では、回路パターン寸法の計測、回路パターンの欠陥検査、異物分析等が行われ、そのために、各種の検査装置が利用される。このような検査装置として、製作パターン寸法を計測する測長用走査電子顕微鏡（critical dimension scanning electron microscope：以下、ＣＤＳＥＭと称する）、光学的に異物及び欠陥を検査する光学検査装置、電子ビームを利用するＳＥＭ式検査装置、回路の断線や短絡などの電気的不良を検査するナノプローバ検査装置などがある。
【０００４】
特に不良個所が製品の内部に存在する場合は、集束イオンビーム（Focused Ion Beam：以下、FIBと称する）装置と走査電子顕微鏡（scanning electron microscope：以下、ＳＥＭと称する。）を組み合わせた微細加工観察装置が用いられる。
【０００５】
特開２００２−１５０９９０号公報に開示されている『微小試料加工観察方法及び装置』では、ＦＩＢにより不良箇所を含むミクロンオーダーの微小領域（以下、マイクロサンプルと称する）を切り出し、そのマイクロサンプルを針状のプローブを含むマニピュレータにより摘出する。マイクロサンプルを保持したまま、マイクロサンプルの位置と姿勢を調節し、最適形状に追加工し、観察・分析する。
【０００６】
観察部位を含むミクロンオーダーサイズのマイクロサンプルを針状のプローブを含むマニピュレータにより摘出する場合、プローブをマイクロサンプルに高速に、しかも安定的に接触させる必要がある。プローブをマイクロサンプルに接触させるときに、プローブがマイクロサンプルに衝突すると、プローブ及びマイクロサンプルが損傷する。この場合、作業をやり直ししなければならず、迅速な不良箇所の分析、解析、対策のフィードッバクができない。結果的にラインの生産性低下を生じる。
【０００７】
特開２００２−４０１０７号公報に開示されている『プローブ駆動方法及びプローブ装置』では、プローブを試料に接触させるために、例えばＳＩＭ画像に発生するプローブの影を検出することによってプローブの試料に対する高さを検出し、その情報をもとに迅速かつ確実にプローブの速度等を制御する。
【０００８】
プローブ制御部によって、プローブを試料に接近させると、２次電子検出器から見てプローブの後方の領域から放出される２次電子、反射電子等にとって、プローブが障害となる。従って、２次電子検出器に到達する２次電子、反射電子量が減少し、プローブの影が出現する。この影の出現にてプローブの移動速度を低下させ、輝度の急激な上昇によりプローブの接触を認知するものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１５０９９０号公報
【特許文献２】特開２００２−４０１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
試料表面に絶縁物がある場合、絶縁物表面は集束イオンビームまたは電子ビーム等の荷電粒子ビームの照射によって正または負に帯電する場合が多い。例えば、半導体であるシリコンウエハー上に形成された絶縁物に集束イオンビームを照射すると、正に帯電する。これは、絶縁物表面にプラスの電荷が蓄積することと、２次電子放出により等価的にさらにプラスの電荷が蓄積することによる。例えば、絶縁物に、電子ビームを照射し、しかも１次電子量に対する２次電子発生量の比αが１より小さい場合に、負に帯電する。αが１より大きいと逆に絶縁物の表面は正に帯電する。αは、観察対象、入射させる１次電子ビームのエネルギー値によっても変化する。
【００１１】
不良箇所を含むマイクロサンプルが正または負に帯電すると、プローブを接近させた場合、プローブが接触する位置でのプローブ近傍の輝度の変化が小さくなり、プローブの接近を認識することが困難になる。
【００１２】
例えば観察位置が正に帯電している場合、２次電子は試料の正の電界によって、試料側に押し戻され、電子検出器に入射する２次電子量が低下する。従って、ＳＩＭ画像は全体的に暗くなる。この状態でアース電位を印加されたプローブを接近させると、プローブ近傍の輝度はプローブが電子検出器から見て障害物となり２次電子等の信号量がさらに低下し輝度が低下する。従って輝度の変化によってプローブの接近を検出することは困難となる。
【００１３】
コントラスト及びブライトネスを調整し、プローブの接近前のＳＩＭ画像の明るさを調整することは可能であるが、プローブの接近による輝度変化が不十分で、試料へのプローブの接近が認識しづらい。
【００１４】
また、自動制御でプローブをマイクロサンプルに接触させる場合では、プローブ先端画像を登録し、プローブ接近時のプローブ位置を認識して、登録ずみの接触完了時の画像比較よりプローブの位置ずれを認識し位置補正を行い、接触を行う。しかしながら、プローブとマイクロサンプルを含む試料とのコントラストが不十分でプローブ先端を認識できない場合には、プローブがマイクロサンプルに衝突し、プローブ損傷、マイクロサンプルの損傷等の不良が発生することがある。
【００１５】
また、不良箇所が負に帯電している場合、２次電子は試料の負の電界によって、２次電子検出器側に加速され、また放出量も増加するため、２次電子量が増加するためＳＩＭ画像全体の輝度は大きくなり、明るくなる。アース電位を印加されたプローブの接近によりプローブ近傍の輝度は低下するが、その変化分は小さく、プローブの接近を目視にて認識することが困難である。この現象は目視による画像のコントラスト及びブライトネス調整を行っても同様である。
【００１６】
また、帯電状況が時間により変化し、絶縁物表面で蓄電とアース電位部との放電を繰り返す場合、ＳＩＭ画像全体が明るくなったり暗くなったりすることがある。即ち、試料に正の帯電がなくなると２次電子検出器に入射する２次電子が増加するため、像が明るくなり、試料に正の帯電量が増加すると２次電子検出器に入射する２次電子が減少するため、像が暗くなる。このような状態で、プローブを試料に接近させる作業を行うと、プローブの影の輝度が大きく変化し、プローブの試料に対する接近を目視ですら認識することが、かなり困難となる。
【００１７】
同様な問題は、マイクロサンプルを試料台に搭載する場合にも生ずる。プローブにデポジション膜（以下、デポ膜という）等によってプローブにメカ的に接着したマイクロサンプルを試料台に接近させるとき、接近を認識することができないため、マイクロサンプルが試料台に衝突する。それによって、プローブ及びマイクロサンプルが破損し、試料台に対して、マイクロサンプルを所定の角度に正確に接着できない等の不具合が発生する。
【００１８】
このような不具合が起きると、プローブの付け替え作業が発生することや、サンプリング作業のやり直しが必要になり、多大な時間を消費することになる。より高分解能な分析を行うため装置外にマイクロサンプルを試料台と一緒に取り出し、ＳＴＥＭ（走査型透過電子顕微鏡）、ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）等で分析する場合、ＳＴＥＭ，ＴＥＭ装置の待ち時間が発生し、一連の分析、解析作業にさらに多大な影響を与える。このような状況になると、不良解析の一連の流れが変更となり製造工程にも影響を与え、不良のフィードバックが出来ないので、一時製造工程が停止する可能も出てくる。
【００１９】
本発明の目的は、試料から微小サンプルを切り出す作業を迅速に且つ正確に行うことができ、また、微小サンプルを試料台に配置させる作業を迅速に且つ正確に行うことができる装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は荷電粒子ビーム装置とプローブを有する解析装置に関する。プローブに負の電圧を印加し、試料の輝度を計測する。プローブによって試料から微小サンプルを切り出す場合には、輝度が減少したときに、プローブが試料に接近したと判定し、輝度が更に減少した後に急激に増加したとき、プローブが試料に接触したと判定する。こうして、プローブが試料に衝突することなく、プローブを試料に迅速に接触させることができる。
【００２１】
プローブに接続された微小サンプルを試料台に配置する場合には、試料台の輝度を計測し、輝度が減少したときに、プローブに接続された微小サンプルが試料台に接近したと判定し、輝度が更に減少した後に急激に増加したとき、プローブに接続された微小サンプルが試料台に接触したと判定する。こうして、プローブに接続された微小サンプルが試料台に衝突することなく、微小サンプルを試料台に迅速に配置させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、試料から微小サンプルを切り出す作業を迅速に且つ正確に行うことができる。また、微小サンプルを試料台に配置させる作業を迅速に且つ正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１を参照して本発明による解析装置の例を説明する。解析装置は、集束イオンビーム装置７（ＦＩＢ装置と以下略する）と走査型電子顕微鏡装置１８（以下、ＳＥＭ装置と称する）を有し、これらは、真空チャンバ２３に装着されている。真空チャンバ２３内は、図示されていない真空ポンプ等を有する真空排気系によって、圧力が１０−６Ｐａ台になるように排気されている。
【００２４】
真空チャンバ２３内には、試料２０を保持する試料台２１が配置されている。試料台２１は、試料台制御部３７によって、試料２０をＸ軸方向（左右方向）、Ｙ軸方向（奥行き方向）、Ｚ軸方向（天地方向）、Ｒ軸方向（回転方向）、及び、傾斜軸方向の５軸に関して駆動可能である。
【００２５】
ＦＩＢ装置７は、ガリウムの液体金属イオン源１、引き出し電極２、コンデンサレンズ３、可動絞り４、偏向コイル５、対物レンズ６、及びこれらを制御するイオンビーム制御部８を含む。ＦＩＢ装置７は、光軸が試料２０の表面に垂直になるように、配置されている。ＦＩＢ装置７によって、ビーム電流が数十ナノアンペアから０．１ピコアンペア程度であり、直径が数ナノメートルから数マイクロメートルの集束イオンビーム９が、試料２０上の１辺が数ミリメートルから数マイクロメートルの照射範囲に、照射される。こうして集束イオンビーム９の照射によるスパッタリングにより、試料２０上にミクロンオーダーの穴加工ができる。
【００２６】
ＳＥＭ装置１８は、ショットキーエミッションタイプの電子チップ１０、陽極１１、集束レンズ１２、絞り１３、偏向コイル１４、試料からの２次電子等を電界と磁界によって効率良く電子検出部３５に入射させるＥ×Ｂ１５、対物レンズ１７、及びこれらを制御する電子ビーム制御部１９を含む。ＳＥＭ装置１８の光軸はＦＩＢ装置７の光軸に対して傾斜している。ＳＥＭ装置１８によって、電子ビーム電流が数ピコアンペアから数百ピコアンペア程度であり、直径が少なくとも数ナノメートルの電子ビーム２２が、試料２０上の１辺が数ミリメータから数マイクロメートルの照射範囲に、照射される。
【００２７】
真空チャンバ２３には、更に、電子検出部３５、帯電検出器２５、プローブ３０及びプローブ駆動部３１が設けられている。
【００２８】
電子検出部３５は、約１０ｋVの正の電位が付与されたシンチレータおよび光電子倍増管で構成されている。電子検出部３５からの検出信号は検出電子解析部３６に送られ、そこで解析される。検出電子解析部３６からの信号は、集束イオンビーム９の走査に同期して、中央制御部３８によって処理され、ＳＩＭ画像が得られる。このＳＩＭ画像は、モニター３９に表示される。
【００２９】
電子検出部３５の前面には、銅のメッシュで作られたエネルギーフィルタが設けられ、エネルギーフィルタには所定の電圧が印加されている。エネルギーフィルタに印加した電位より小さいエネルギーを有する２次電子は、この電界で押し返され電子検出部３５に到達することができない。従って、エネルギーフィルタに印加する電圧値を変化させることによって、電子検出部３５に入射する２次電子量を制御することができる。エネルギーフィルタに印加する電圧を横軸に、電子検出部３５によって検出する２次電子の信号量を縦軸に、グラフを作ると、エネルギーフィルタの印加電圧を増加し、所定の境界値より大きくなると、電子検出部３５によって検出する２次電子量が極端に減少することを観察することができる。この境界値は、電子検出部３５に入射する２次電子のエネルギーの大きさを表している。この境界値を求めることによって、２次電子のエネルギーの大きさを検知することができる。
【００３０】
試料２０が正に帯電している場合、試料２０から放出された２次電子が電子検出部３５に到達するには、試料表面の帯電による正の電界の影響を振り切って飛び出さなければならない。従って、電子検出部３５に入射する電子数は著しく小さくなる。試料２０が負に帯電している場合、試料２０から放出された２次電子は試料表面の帯電による負の電界によってエネルギーを得て加速される。従って、電子検出部３５に入射する電子数は増加する。従って、電子検出部３５によって検出される２次電子のエネルギーの増加又は減少によって、試料２０の帯電状態を計測することができる。
【００３１】
プローブ３０は、タングステンでできた先端が数マイクロメータの先細りの針の形状を有し、プローブ制御部３２によって制御されたプローブ駆動部３１によって、X軸方向（左右方向）、Y軸方向（奥行き方向）、Z軸方向（天地方向）に各々数ミリメータ移動する。プローブ３０の位置決め精度は数ミクロンメートルである。
【００３２】
帯電検出器２５、帯電計測部２６、及び、プローブ電圧演算器２７の動作は後に、図３を参照して説明する。
【００３３】
図１には図示されていないが、真空チャンバ２３には、デポガス銃が設けられている。デポガス銃は、約６０℃程度に温度コントロールされたタングステンカーバイトのガス源、ガスノズル、ノズル駆動部、及び制御部を有する。デポガス銃からのガスを、試料上のターゲットに照射し、そこに数十ピコアンペアの集束イオンビーム９を走査させると、ガスが分解、反応する。それにより、数マイクロメータ角のタングステンのデポ膜が数分間で形成できる。
【００３４】
以下に、試料２０としてシリコンウエハを例に説明する。配線、保護膜成膜等が形成されたシリコンウエハには、異物の付着、コンタクト不良等の不良又は欠陥が含まれる。これらの不良箇所の座標位置は、光学検査装置、ＳＥＭ式検査装置等によって予め検出されている。試料台２１は、試料台制御部３７によってサブミクロン程度の精度にて位置決めされる。従って、検査装置で検出した不良箇所の座標位置にて、集束イオンビーム９と電子ビーム２２が交差するように、数ミクロンメータのオーダで試料台２１の位置決めを行うことができる。
【００３５】
図２を参照して、プローブ３０の駆動方法を説明する。図２は、試料２０表面にマイクロサンプル４０が形成された状態を示す。不良箇所を含む、長辺が１０マイクロメートル、短辺が５マイクロメートルの矩形の周囲に、集束イオンビーム９を照射することにより、スパッタリングにより、深さが５マイクロメートルの溝４３を形成する。長辺側の溝は傾斜するように形成する。それによって、楔形断面のマイクロサンプル４０が形成される。斜めの溝加工は試料台２１を傾斜させることで行う。本例の場合、試料台２１を４５°傾斜させている。
【００３６】
尚、溝を形成しただけでは、マイクロサンプル４０の下端部４２は未だ試料２０に接続されている。従って、マイクロサンプル４０を試料より完全に分離する必要がある。最初に、プローブ３０をマイクロサンプル４０に接近させ、その先端をマイクロサンプル４０に接触させる。次に、タングステンデポ膜を生成することにより、プローブ３０の先端とマイクロサンプル４０の表面を接着する。最後に、マイクロサンプル４０の下端部４２を切り離す。こうして切り離されたマイクロサンプル４０を高分解能のSTEM、又はTEMの試料台に搬送する方法は、後に、図１２を参照して説明する。
【００３７】
プローブ３０の先端をマイクロサンプル４０に接触させるとき、プローブ３０の駆動速度が大きいと、プローブ３０の慣性力によって、プローブ３０を所望の位置にて停止させることができない。プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に衝突し、プローブ３０及びマイクロサンプル４０が損傷される。従って、以下に説明するように、プローブ３０がマイクロサンプル４０に接近したとき、及び、接触したときを、正確に検出し、それに基づいてプローブ３０の移動を制御する必要がある。
【００３８】
マイクロサンプル４０の表面に数マイクロメータ角の計測領域４１を設定する。帯電検出器２５は、計測領域４１を集束イオンビーム９が走査する時に発生する２次電子、反射電子のエネルギをエネルギーフィルタを介して検出する。
【００３９】
帯電計測部２６は、帯電検出器２５からの検出信号より、この計測領域４１の帯電電位を求める。プローブ電圧演算器２７は、帯電電位に基づいて最適なプローブ電圧値を演算し、演算結果をプローブ電圧制御部２８に送る。プローブ電圧制御部２８は、プローブ電圧演算器２７からのプローブ電圧値に基づいて、プローブ電圧を生成し、それをプローブ３０に印加する。プローブ電圧演算器２７の動作は、図３の参照して説明する。
【００４０】
マイクロサンプル４０の帯電電位を計測する方法として、ここで説明した方法のほか、静電誘導を利用した表面電位計を用いる方法、電気光学結晶体に光ビームを照射し、その偏光、位相、屈折率の変化により帯電電位を計測する方法等がある。
【００４１】
図３を参照して、本発明による解析装置のプローブ電圧演算器２７の動作を説明する。図３は、計測領域４１での帯電電位とプローブ電圧値との関係を示す。横軸は帯電電位、縦軸はプローブ電圧値である。図３Ａは連続的に１次式でプローブ電圧を変化させる場合を示し、図３Ｂは、階段状に印加電圧を変化させる場合を示す。上述のように、計測領域４１の帯電電位は、帯電計測部２６によって計測される。プローブ電圧演算器２７は、計測領域４１での帯電電位が得られると、図３のグラフを用いてプローブ電圧値を演算する。
【００４２】
本発明によると、プローブ３０に負の電圧を印加する。帯電電位の絶対値が小さい場合には、負のプローブ電圧値を小さくし、帯電電位の絶対値が大きい場合には、負のプローブ電圧値を大きくする。こうして、プローブ３０に負の電圧を印加し、帯電電位の絶対値が大きいときにプローブ３０に印加する負の電圧値を大きくすることによって、ＳＩＭ像の輝度の変化が顕著になり、プローブ３０がマイクロサンプル４０に接近したとき、及び、接触したときを、正確に検出することができるが、詳細は、以下に説明する。
【００４３】
図４は、試料２０が正に帯電している場合において、マイクロサンプル４０を含む試料４０の一部のＳＩＭ画像の模式図である。マイクロサンプル４０の周囲には、図２に示したように加工溝４３が形成されているが、図が複雑になることを避けるために、ここでは、省略している。図１に示したように、ＦＩＢ装置７は、光軸が試料２０に垂直になるように配置されているため、ＳＩＭ画像は、試料２０の表面を垂直上方から観察した像となって現れる。
【００４４】
図４Ａ〜図４Ｄは、プローブ電圧が０の場合、図４Ｅ〜図４Ｈは、プローブ電圧が−２Ｖの場合、プローブ３０をマイクロサンプル４０に接近させたときのＳＩＭ画像を示す画面５００である。図４Ａ、及び、図４ＥのＳＩＭ画像では、プローブ３０の像５３０の一部が現れ、図４Ｂ、及び、図４ＦのＳＩＭ画像では、プローブ３０の像５３０の先端がマイクロサンプル４０の像５４０に接近している。図４Ｃ、及び、図４ＧのＳＩＭ画像では、プローブ３０の像５３０の先端が画面５００中心にある。
【００４５】
図示のように、プローブ３０の像５３０の両側にプローブの影の像５４５が現れる。プローブ３０が試料２０に接近し、両者の間の距離が数十マイクロメートルより小さくなると、影の像５４５が出現する。この影の像５４５は、電子検出部３５から見てプローブ３０の背後の領域から放出される２次電子、反射電子等はプローブ３０によって妨害され、電子検出部３５に到達することが妨げられること、また、この領域では、電子検出部３５による正の電界が到達しないため、この領域から放出される２次電子、反射電子等が電子検出部３５に到達することが困難となることによる。プローブの影の像５４５は、プローブ３０の像と共に大きくなる。プローブの影の像５４５は計測領域の像５４１に近づき、計測領域の像５４１と重なり、計測領域の像５４１より離れる。
【００４６】
図４Ｄ、及び、図４ＨのＳＩＭ画像は、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触した状態を示す。図４ＤのＳＩＭ画像では、試料２０表面の荷電電子がプローブ３０に流れるため、ＳＩＭ画像は全体的に明るくなる。プローブの影の像５４５も僅かであるが小さくなる。
【００４７】
図５は、試料２０が正に帯電している場合において、マイクロサンプル４０の計測領域４１におけるＳＩＭ画像の輝度の変化を示す。縦軸は、計測領域４１におけるＳＩＭ画像の輝度、横軸は時間を表す。図５Ａの曲線５１は、図４Ａ〜図４Ｄに対応し、プローブ電圧が０の場合の輝度の変化を示し、図５Ｂの曲線５２は、図４Ｅ〜図４Ｈに対応し、プローブ電圧が−２Ｖの場合の輝度の変化を示す。輝度の計測方法は既知であり、ここでは詳細に説明しない。
【００４８】
図４Ａ及び図４Ｂと図４Ｅ及び図４Ｆに示すＳＩＭ画像では、輝度は変化しない。これは、プローブ３０とマイクロサンプル４０の距離が十分離れており、プローブの影の像５４５が計測領域４１内に入っていないためである。図４Ｃと図４Ｇに示すＳＩＭ画像では、プローブ３０とマイクロサンプル４０の距離が近づき、プローブの影の像５４５が計測領域４１内に入るため、輝度は減少する。図４Ｄと図４Ｈに示すＳＩＭ画像では、計測領域４１内に入っているプローブの影の像５４５が小さくなり、且つ、画面５００全体の輝度が高くなるため、計測領域４１における輝度は高くなる。
【００４９】
プローブ３０を損傷させることなくマイクロサンプル４０に接触させるには、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する位置より所定の距離だけ手前の位置にて、プローブ３０を停止又は減速させる必要がある。プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する直前に、プローブ３０を停止又は減速させると、プローブ３０の慣性力によって停止予定位置がずれ、プローブ３０がマイクロサンプル４０に衝突する。
【００５０】
図５Ａの曲線５１と図５Ｂの曲線５２に示すように、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する直前ｔ２に、輝度は最低値となる。従って、輝度の値が所定の閾値より小さくなったら、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する位置より所定の距離だけ手前の位置であると判定することができる。
【００５１】
図５Ａの曲線５１と図５Ｂの曲線５２を比較すると明らかなように、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接近したとき、プローブ電圧が０の場合では、輝度の減少は緩やかであるが、プローブ電圧が−２Ｖの場合では、輝度の減少は急激である。図５Ａの曲線５１の場合、曲線５１の傾斜が緩いから、プローブ３０の先端が所望の位置に到達したことを検出することができるように閾値を設定するのは困難である。図５Ｂの曲線５２の場合、曲線５２の傾斜が急であるから、プローブ３０の先端が所望の位置に到達したことを検出することができるように閾値を設定するのは容易である。
【００５２】
そこで、本例では、図５Ｂに示すように、所定の閾値を設定することにより、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する直前ｔ２より所定の時間だけ手前の時刻ｔ１を検出することができる。
【００５３】
図６は、試料２０が負に帯電している場合において、マイクロサンプル４０を含む試料４０の一部のＳＥＭ像の模式図である。マイクロサンプル４０の周囲には、図２に示したように加工溝４３が形成されているが、図が複雑になることを避けるために、ここでは、省略している。図１に示したＳＥＭ装置１８は、光軸が試料２０に傾斜するように、配置されているため、ＳＥＭ像は、試料２０の表面を傾斜した方向から観察した立体像となって現れるはずであるが、ここでは、説明の都合上、ＳＥＭ装置１８は、光軸が試料２０に垂直になるように、配置され、試料２０の表面に垂直な方向から観察した平面像として示した。
【００５４】
図６Ａ〜図６Ｄは、プローブ電圧が０の場合、図６Ｅ〜図６Ｈは、プローブ電圧が−２Ｖの場合、プローブ３０をマイクロサンプル４０に接近させたときのＳＥＭ像を示す画面６００である。図６Ａ、及び、図６ＥのＳＥＭ像では、プローブ３０の像６３０の一部が現れ、図６Ｂ、及び、図６ＦのＳＥＭ像では、プローブ３０の像６３０の先端がマイクロサンプル４０の像６４０に接近している。図６Ｃ、及び、図６ＧのＳＥＭ像では、プローブ３０の像６３０の先端が画面６００中心にある。
【００５５】
図示のように、プローブ３０の像６３０の両側にプローブの影の像６４５が現れる。プローブの影の像６４５は、プローブ３０の像と共に大きくなる。プローブの影の像６４５は計測領域の像６４１に近づき、計測領域の像６４１と重なり、計測領域の像６４１より離れる。
【００５６】
図６Ｄ、及び、図６ＨのＳＥＭ像は、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触した状態を示す。試料２０表面の荷電電子がプローブ３０に流れるため、ＳＥＭ像は全体的に明るくなる。プローブの影の像６４５も僅かであるが小さくなる。
【００５７】
本例の場合、図４と比較すると、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触していないとき、ＳＥＭ像を示す画面の輝度が全体的に高い。それ以外は、図４と同様である。
【００５８】
図７は、試料２０が負に帯電している場合において、マイクロサンプル４０の計測領域４１におけるＳＥＭ像の輝度の変化を示す。縦軸は、計測領域４１におけるＳＥＭ像の輝度、横軸は時間を表す。図７Ａの曲線５３は、図６Ａ〜図６Ｄに対応し、プローブ電圧が０の場合の輝度の変化を示し、図７Ｂの曲線５４は、図６Ｅ〜図６Ｈに対応し、プローブ電圧が−２Ｖの場合の輝度の変化を示す。
【００５９】
試料２０がSiO２の場合、試料２０は、電子ビーム２２の照射によって負に帯電し、試料表面に負の電界を生成する。試料２０から放出される２次電子は、負の電界によって、エネルギーを得て試料と反対側に押し出される。従って、放出される２次電子量も増加する。このためＳＥＭ像は一般的に明るくなる。
【００６０】
図６Ａ及び図６Ｂと図６Ｅ及び図６Ｆに示すＳＥＭ像では、プローブの影の像６４５が計測領域４１内に入っていないため、輝度は変化しない。図６Ｃと図６Ｇに示すＳＥＭ像では、プローブの影の像６４５が計測領域４１内に入るため、輝度は減少する。図６Ｄと図６Ｈに示すＳＥＭ像では、計測領域４１内に入っているプローブの影の像６４５が小さくなり、且つ、画面６００全体の輝度が高くなるため、計測領域４１における輝度は高くなる。
【００６１】
図７Ａの曲線５３と図７Ｂの曲線５４に示すように、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する直前ｔ２に、輝度は最低値となる。従って、輝度の値が所定の閾値より小さくなったら、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する位置より所定の距離だけ手前の位置であると判定することができる。
【００６２】
図７Ａの曲線５３と図７Ｂの曲線５４を比較すると明らかなように、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接近したとき、プローブ電圧が０の場合では、輝度の減少は緩やかであるが、プローブ電圧が−２Ｖの場合では、輝度の減少は急激である。図７Ａの曲線５３の場合、曲線５３の傾斜が緩いから、プローブ３０の先端が所望の位置に到達したことを検出することができるように閾値を設定するのは困難である。図７Ｂの曲線５４の場合、曲線５４の傾斜が急であるから、プローブ３０の先端が所望の位置に到達したことを検出することができるように閾値を設定するのは容易である。
【００６３】
そこで、本例では、図７Ｂに示すように、所定の閾値を設定することにより、プローブ３０の先端がマイクロサンプル４０に接触する直前ｔ２より所定の時間だけ手前の時刻ｔ１を検出することができる。
【００６４】
図８を参照して、プローブ３０に印加する電圧について説明する。ここでは、図３に示したように、プローブ３０に負電圧を印加する理由と、試料２０の表面の帯電電位の絶対値が増加するとプローブの負電圧を増加させる理由を説明する。
【００６５】
先ず、プローブ３０に負電圧を印加する理由を説明する。図８Ａは、試料２０の表面が正に帯電している場合、図８Ｂは、試料２０の表面が負に帯電している場合を示す。プローブ３０には、１メガオームの抵抗８１を介して数十ボルトまで可変な電源８２が接続されている。プローブ３０に印加された正又は負の電圧によって正又は負の電界が形成される。
【００６６】
電子検出部３５によって正の電界が生成される。点線８３は、正の電界を示す等電位面を表す。集束イオンビーム９の電流値は１０ｐA、倍率は３０００倍である。集束イオンビーム９の照射によって試料２０から放出される２次電子８５、８６、８７は所定のエネルギー幅を有し、その平均値は、例えば、数エレクトロンボルトである。
【００６７】
プローブ３０と試料２０の間の距離が数百ミクロンメートルより大きい場合には、プローブ３０の電界は試料２０から放出される２次電子８５、８６、８７に影響を与えない。従って、プローブ電圧が０Vの場合と同一である。試料２０から放出される２次電子８５、８６、８７は、プローブ３０によって妨害されることなく、電子検出部３５による正の電界によって捕捉される。
【００６８】
プローブ３０が試料２０に接近すると、プローブ３０の電界が、試料２０から放出される２次電子８５、８６、８７に影響を与える。
【００６９】
図示のように、プローブ３０に負の電圧を印加し、負の電界を形成する場合、２次電子８５、８６、８７のうちの一部８７はプローブ３０の負の電界によって、試料２０側に押し戻される。電子検出部３５による正の電界は、プローブ３０によって遮られ、試料２０から放出される２次電子８５、８６、８７の一部８７を捕捉することができない。
【００７０】
従って、電子検出部３５によって検出される２次電子等が減少し、ＳＩＭ画像は全体的に暗くなると共に、プローブの影の像５４５の輝度が低下する。こうして、プローブ３０に負電圧を印加することによって、計測領域４１の輝度の変化量が大きくなり、プローブ３０の接近を確実に認識することができる。
【００７１】
プローブ３０に正の電圧を印加し、正の電界を形成する場合、２次電子８５、８６、８７はプローブ３０の正の電界によって引き出され、電子検出部３５による正の電界によって補足される。従って、プローブ３０の先端をマイクロサンプル４０に接近させても、計測領域４１の輝度の変化量は大きくならず、プローブ３０の接近を確実に認識することは困難となる。
【００７２】
ここでは、試料２０が正に帯電している場合を説明したが、図８Ｂに示すように、試料２０が負に帯電している場合でも、上述の議論は同様に成り立つ。
【００７３】
次に、試料２０の表面の帯電電位の絶対値が増加するとプローブの負電圧を増加させる理由を説明する。試料２０の表面の帯電電位が大きくなると、プローブ３０の負の電界の影響力が相対的に低下する。従って、計測領域４１の輝度の変化量が小さくなり、プローブ３０の接近を確実に認識することが困難になる。この場合には、プローブ３０に印加する負の電圧値を大きくすればよい。それによって、プローブ３０の負の電界の影響力が高くなり、計測領域４１の輝度の変化量が大きくなる。それにより、プローブ３０の接近を確実に認識することができる。
【００７４】
尚、試料２０が正に帯電しており且つその帯電電位が高い場合、試料２０の表面の正の電界によって、試料２０から放出される２次電子のうち電子検出部３５に到達する２次電子が少なくなり、電子検出部３５は、主として比較的にエネルギーの高い２次電子を検出する。従って、ＳＩＭ画像が全体的に暗くなる。この場合には、ＳＩＭ画像のコントラストを大きくし、ＳＩＭ画像の全体を明るくする操作を行う。従って、この場合にも、負のプローブ電圧を増加させればよい。それによって、プローブ３０が試料２０に接近したとき、２次電子が試料２０側に引き戻され、プローブ接近による輝度の変化量が大きくなる。
【００７５】
試料２０が負に帯電している場合には、上述にように、試料２０から放出される２次電子は、試料２０による負の電界によって、エネルギーを得るから、放出される２次電子量も増加する。しかしながら、帯電電位が高い場合、プローブ接近による輝度の変化量は小さくなるため、プローブ３０に印加する負の電圧値を大きくする必要がある。
【００７６】
図９、図１０及び図１１を参照して、自動的にプローブ３０をマイクロサンプル４０に接触させる手順を説明する。図９は、プローブ３０をマイクロサンプル４０に接触させる手順の流れ図である。
【００７７】
ステップＳ１にて、プローブ３０が試料に接触する前のＳＩＭ画像、接触後のＳＩＭ画像およびプローブ先端のＳＩＭ画像を中央制御部３８に登録する。これらのＳＩＭ画像は、実際に自動でマイクロサンプリング作業を行うときと同一の条件、即ち同一のビーム電流、同一の倍率で撮像しておくと、プローブ制御が容易となる。
【００７８】
図１０Ａは、プローブ３０が試料に接触する前のＳＩＭ画像５１１を示す。このＳＩＭ画像５１１は、マイクロサンプル４０の像５４０、その周囲の溝４３の像５４３、及び、その外側の試料２０の像５２０を含む。図１０Ｂは、プローブ３０が試料に接触した後のＳＩＭ画像５１２を示す。プローブ３０が試料に接触すると、試料２０の帯電電荷がプローブ３０に流れるから、ＳＩＭ画像５１２の輝度は、ＳＩＭ画像５１１の輝度より高くなる。
【００７９】
尚、プローブ３０が試料に接触した後のＳＩＭ画像５１２の代わりに、プローブ３０が試料に接触する直前のＳＩＭ画像を登録してもよい。この場合、ＳＩＭ画像全体の輝度は低いが、プローブ先端の位置が十分認識できるように、プローブと下地との間に十分なコントラストが有ればよい。プローブと下地との間のコントラストを大きくするには、プローブ３０の負の電圧値を大きくすればよい。
【００８０】
プローブ３０は最初、退避位置にあるのでＳＩＭ画像には現れない。プローブ３０が試料２０に十分に接近すると、プローブ３０の像がＳＩＭ画像に現れる。図１０Ｃは、プローブ３０の先端の像５３０が現れたＳＩＭ画像５１３を示す。
【００８１】
ステップＳ２にて、不良箇所を集束イオンビーム９の照射領域、即ち、試料２０と集束イオンビーム９の交点に移動させる。光学検査装置、ＳＥＭ式検査装置等によって検出した異物、コンタクト不良などの不良箇所の座標値をＦＩＢ装置及びＳＥＭ装置との座標系リンケージによって、数ミクロンメータのオーダで位置決めする。
【００８２】
ステップＳ３にて、集束イオンビーム９の照射条件を決め、集束イオンビーム９を照射する。照射条件は、ビーム電流、照射面積、走査周期、照射間隔、ビーム滞在時間等を含む。集束イオンビーム９は、マイクロサンプル４０を含む観察領域に照射される。
【００８３】
ステップＳ４にて、マイクロサンプル４０上に設定された計測領域４１における帯電電位を計測する。
【００８４】
ステップＳ５にて、計測領域４１の帯電電位が０Ｖ（アース電位）である否かを判定する。計測領域４１の帯電電位が０Ｖの場合には、ステップＳ６にて、プローブ電圧を０Ｖにする。計測領域４１の帯電電位が０Ｖでない場合には、即ち、正又は負に帯電している場合には、ステップＳ７にて、プローブに所定の負の電位ｖ１を印加する。
【００８５】
ステップＳ８にて、プローブの先端の位置を画像認識することができるか否かを判定する。画像認識できない場合には、ステップＳ９にて、プローブの負の電圧値を増加し、再度、ステップＳ８に戻って、プローブの先端位置を画像認識することができるか否かを判定する。こうして、プローブの先端の位置を画像認識することができるようになるまで、プローブの負電圧値を増加させる。
【００８６】
図１１Ａはプローブ電圧が０VのときのＳＩＭ画像を示し、図１１Ｂはプローブ電圧が−５VのときのＳＩＭ画像を示す。自動制御によりプローブの移動を行う場合には、画像認識によってプローブの先端の位置を検出する。図１１Ａに示すように、プローブ電圧が０Vのとき、プローブの先端の位置を画像認識するが困難な場合には、図１１Ｂに示すように、プローブ電圧を−５Vにすることによって、プローブ３０とマイクロサンプル４０を含む試料２０とのコントラストが大きくなり、プローブの先端位置を画像認識することができる。
【００８７】
画像認識によってプローブの先端位置を検出することができるようになると、ステップＳ１０にて、プローブ３０の先端をマイクロサンプル４０に接近させる。図１１Ｂに示すＳＩＭ画像５１５のプローブ３０の先端と、図１０Ｂに示す登録ＳＩＭ画像５１２におけるプローブ３０の先端の画像５３１を比較する。比較により、両画像におけるプローブ３０の先端の位置の間の偏差を検出し、この偏差に基づいて、プローブ３０の位置補正を行い、プローブ３０をマイクロサンプル４０に接近させる。
【００８８】
ステップＳ１１にて、プローブ負の電位を元の値ｖ１を戻す。ステップＳ１２にて、計測領域の輝度を計測する。ステップＳ１３にて、計測領域の輝度が閾値１より小さくなったか否かを判定する。計測領域の輝度が閾値１より小さくなっていないときは、ステップＳ８に戻る。計測領域の輝度が閾値１より小さくなったとき、ステップＳ１４に進み、プローブの駆動速度を減速させる。
【００８９】
ステップＳ１５にて、プローブの移動中にプローブの先端の位置を画像認識することができるか否かを判定する。プローブの移動中に画像認識によってプローブの先端の位置を検出するが、下地が複雑な形状の場合、プローブの先端の輪郭を下地の形状の模様から識別することが困難になる。画像認識できない場合には、ステップＳ１６にて、プローブの負の電圧値を増加し、再度、ステップＳ１５に戻って、プローブの先端位置を画像認識することができるか否かを判定する。こうして、プローブの先端の位置を画像認識することができるようになるまで、プローブの負電圧値を増加させる。
【００９０】
画像認識によってプローブの先端位置を検出することができるようになると、ステップＳ１７にて、プローブ３０の先端をマイクロサンプル４０に接近させる。ステップＳ１７は、ステップＳ１０と同様である。
【００９１】
ステップＳ１８にて、プローブ負の電位を元の値ｖ１を戻す。ステップＳ１９にて、計測領域の輝度を計測する。ステップＳ２０にて、計測領域の輝度が急激に大きくなったか否かを判定する。計測領域の輝度が急激に大きくなるまで、ステップＳ２０を繰り返す。計測領域の輝度が急激に大きくなったとき、ステップＳ２１に進み、プローブの駆動速度をゼロにする。それによって、ステップＳ２２にて、プローブの先端はマイクロサンプル４０に接触する。
【００９２】
本例では、プローブの駆動速度は、ステップＳ１３までは、３００マイクロメートル/秒であったが、ステップＳ１４では、２０マイクロメートル/秒となった。即ち、プローブの駆動速度は１５分の１にまで減速した。従って、ステップＳ２１にて、プローブの駆動速度をゼロにすると、慣性によりプローブがマイクロサンプル４０の表面に食い込むことが阻止される。従って、プローブの先端及びみマイクロサンプル４０表面が損傷を受けることを防止することができる。
【００９３】
図１２を参照して、マイクロサンプル４０を高分解能のSTEM、又はTEMの試料台４８に搭載させる方法を説明する。試料台４８は、モリブデンのメッシュによって形成され、幅５００マイクロメータで直径がφ４ミリメートルで半円状である。
【００９４】
マイクロサンプル４０は、プローブ３０に接続されている。即ち、１μｍ角、厚み０．５μｍのタングステンデポ膜４４によってマイクロサンプル４０はプローブ３０に接続されている。マイクロサンプル４０を試料台４８上に配置し、タングステンデポ膜４４を切断することにより、マイクロサンプル４０はプローブ３０から切り離され、試料台４８上に搭載される。
【００９５】
図示していないが、試料台４８には、この試料台４８をカートリッジに搭載するための突起部を有する。従って、この試料台４８をピンセットでカートリッジに配置し、固定することができる。カートリッジは、直径が約８ｍｍ、長さ約４０ｍｍの円筒形状を有する。カートリッジは回転機構を有しており、試料台４８に搭載したマイクロサンプル４０を集束イオンビーム９および電子ビーム２２に直角に移動できる。また、数百ピコアンペアの電子ビーム２２を高電圧で加速し、マイクロサンプル４０に照射し、放出されるX線から微小領域での元素分析も可能である。カートリッジは試料ホルダーに搭載されており、カートリッジはウエハーを取り出す際にウエハー搬送系とは別のカートリッジ搬送系によって、ウエハーホルダーより脱着し、装置外に取り出す。このカートリッジを共通カートリッジホルダーに装着し、ＦＩＢ装置でのマイクロサンプル４０の薄膜化、及びSTEM、TEMによる高分解能な分析、解析を行う。
【００９６】
マイクロサンプル４０を試料台４８に接近させ、試料台４８上に配置するには、上述したプローブ３０の先端を試料４０の表面に接近させ、試料４０に接触させる動作と同様な方法を用いることができる。試料台４８に計測領域４９を設定し、計測領域４９における輝度を計測する。試料台４８が正または負に帯電している場合、マイクロサンプル４０を試料台４８に接近させても、計測領域４９での輝度変化が小さく、接近を検知することが困難である。そこで、計測領域４９の帯電状態をモニターし、その電位によってプローブ３０に印加する負の電位を変化させる。それにより、マイクロサンプルの接近による輝度変化が大きくなり、マイクロサンプル４０を試料台４８に接近したこと、及び、接触したことを検出することができる。従って、マイクロサンプル４０を高速に接近させても、マイクロサンプル４０が試料台４８に衝突することなく試料台４８上に配置させることができる。
【００９７】
マイクロサンプル４０は、タングステンデポ膜４４を介して、プローブ３０に接続されているから、マイクロサンプル４０とプローブ３０に同一電位を印加することが可能である。
【００９８】
図１３は、モニター３９に表示される画面の１例を示す。画面上には計測領域での帯電電位モニター値６０、プローブ電圧値モニター値６２、輝度モニター値６２、輝度変化グラフ６３、ビームモード、ビーム電流値などを示す表示部６４、プローブ座標、試料台座標、画面コントラスト、ブライトネスのモニター値、調整バーなどの表示部６５、グラフィックスユーザインターフェイスのナビゲーションを示す表示部６６、ＳＩＭ画像を表示する画面５００が表示されている。画像５００には、図１０に示したように、プローブの像５３０、マイクロサンプルの像５４０、溝の像５４３、計測領域の像５４１が表示されている。
【００９９】
以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明による解析装置の１例を示す図である。
【図２】プローブの移動方法を説明するための図である。
【図３】マイクロサンプルの表面の計測領域における帯電電位とプローブ電圧の関係を示す図である。
【図４】試料が正に帯電している場合のＳＩＭ画像を示す図である。
【図５】試料が正に帯電している場合の輝度変化を示す図である。
【図６】試料が負に帯電している場合のＳＥＭ画像を示す図である。
【図７】試料が負に帯電している場合の輝度変化を示す図である。
【図８】試料が帯電している場合にプローブに負の電圧を印加する理由を説明するための図である。
【図９】プローブを自動制御によって試料に接近させ、接触させる手順を説明する図である。
【図１０】プローブを自動制御によって試料に接触させるとき、予め登録するＳＩＭが像の例を説明する図である。
【図１１】プローブの印加電圧によってＳＩＭ画像のコントラストが変化することを説明する図である。
【図１２】切り出したマイクロサンプルを試料台に配置させる方法を説明するための図である
【図１３】モニターの画面の例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１…イオン源、２…引き出し電極、３…コンデンサレンズ、４…絞り、５…偏向コイル、６…対物レンズ、７…集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）、８…集束イオンビーム制御部、９…集束イオンビーム、１０…電子チップ、１１…陽極、１２…集束レンズ、１３…絞り、１４…偏向コイル、１５…Ｅ×Ｂ、１６…２次電子検出器、１７…対物レンズ、１８…走査型電子顕微鏡装置（ＳＥＭ装置）、１９…電子ビーム制御部、２０…試料、２１…試料台、２２…電子ビーム、２３…真空チャンバ、２５…帯電検出器、２６…帯電計測部、２７…プローブ電圧演算器、２８…プローブ電圧制御部、３０…プローブ、３１…プローブ駆動部、３２…プローブ制御部、３５…電子検出部、３６…検出電子解析部、３７…試料台制御部、３８…中央制御部、３９…モニター、４０…マイクロサンプル、４１…計測領域、４２…下端部、４３…溝、４４…タングステンデポ膜、４８…試料台、４９…計測領域、６０…帯電電位モニター値、６１…プローブ電圧モニター値、６２…輝度モニター値、６３…輝度変化モニター図、６４、６５、６６…各パラメータ表示部、８１…抵抗、８２…可変電源、８３…等電位面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを観察対象に照射する荷電粒子ビーム部と、荷電粒子ビームの照射領域から放出される電子を検出する電子検出部と、該電子検出部からの検出信号に基づいて観察対象の像を得る制御部と、観察対象に対して相対的に移動でき、負の電圧が印加されることができるプローブと、を有する解析装置。
【請求項２】
請求項１記載の解析装置において、観測対象における輝度を計測し、その輝度が減少した時にプローブが観察対象に接近したと判定し、プローブの移動速度を低下させ、その後に輝度が急激に大きくなった時にプローブが観察対象に接触したと判定し、プローブの移動を停止させることを特徴とする解析装置。
【請求項３】
請求項２記載の解析装置において、プローブが観察対象に接近したときに上記電子検出部から見てプローブの背後の位置に計測領域を設定し、該計測領域における輝度を測定することを特徴とする解析装置。
【請求項４】
請求項１記載の解析装置において、観測対象における帯電状態を検出する帯電計測部を設け、該帯電計測部によって検出された帯電状態に基づいて、プローブに印加する負の電圧値を設定することを特徴とする解析装置。
【請求項５】
請求項４記載の解析装置において、上記帯電電位の絶対値が大きい場合には、プローブに印加する負の電圧値を大きくし、帯電電位の絶対値が小さい場合には、プローブに印加する負の電圧値を小さくすることを特徴とする解析装置。
【請求項６】
請求項４載の解析装置において、上記帯電電位とプローブに印加する負の電圧値の関係を示すテーブルに基づいて、プローブに印加する負の電圧値を設定することを特徴とする解析装置。
【請求項７】
請求項１記載の解析装置において、プローブに印加する負の電圧値の絶対値は５Ｖ以下であることを特徴とする解析装置。
【請求項８】
請求項１記載の解析装置において、上記制御部は、上記観察対象の像を画像処理することによってプローブの先端の位置を検出するように構成されており、上記画像処理によってプローブの先端の位置を検出することができない場合には、プローブに印加する負の電圧値を増加させることを特徴とする解析装置。
【請求項９】
請求項１記載の解析装置において、上記プローブにマイクロサンプルが物理的に接続されているとき、該プローブに接続されたマイクロサンプルを上記観察対象である試料台に自動的に接触させるための制御機構が設けられていることを特徴とする解析装置。
【請求項１０】
請求項１記載の解析装置において、上記観察対象の像を表示するモニターが設けられ、該モニターの表示画面には、上記観察対象の像、上記観察対象の帯電状態、上記プローブの負の電圧値、上記観察対象の輝度を表示することを特徴とする解析装置。
【請求項１１】
試料の帯電状態を検出することと、該試料が正又は負に帯電している場合にはプローブに負の初期電圧を印加することと、試料の輝度を計測することと、試料の輝度が所定の値より小さくなったら観察対象に対するプローブの相対的な移動速度を低下させることと、試料の輝度が更に減少してから急激に増加したときプローブの相対的な移動を停止させることと、を含むプローブの制御方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のプローブの制御方法において、上記試料の帯電電圧の絶対値が大きいときはプローブに印加する負の初期電圧値を大きくし、上記試料の帯電電圧の絶対値が小さいときはプローブに印加する負の初期電圧値を小さくすることを特徴とするプローブの制御方法。
【請求項１３】
請求項１１記載のプローブの制御方法において、上記試料が帯電していない場合にはプローブの電圧をアース電圧に設定することを特徴とするプローブの制御方法。
【請求項１４】
請求項１１記載のプローブの制御方法において、プローブの移動中に画像認識によってプローブの先端の位置を検出することと、該プローブの先端の位置を検出することが困難な場合に、プローブに印加する負の電圧値を上記初期電圧より増加させることと、を含むプローブの制御方法。
【請求項１５】
請求項１４記載のプローブの制御方法において、プローブに印加する負の電圧値を増加させることによって該プローブの先端の位置を検出することができた場合には、プローブに印加する負の電圧値を上記初期電圧に戻すことを特徴とするプローブの制御方法。
【請求項１６】
試料に荷電粒子ビームを照射して試料の像を生成する荷電粒子ビーム装置と、観察対象に対して相対的に移動でき、負の電圧を印加されることができるプローブと、上記荷電粒子ビーム装置によって生成された観察画像を表示するモニター手段と、を有し、該モニター手段は、試料に接近したプローブの先端の像、試料の帯電状態、試料の輝度、プローブに印加された負の電圧値を表示することを特徴とする解析システム。
【請求項１７】
請求項１６記載の解析システムにおいて、画像処理によって上記プローブの先端の位置を検出する画像処理部を有し、上記プローブが移動中に上記画像処理部によって上記プローブの先端の位置を検出することができないとき、上記プローブに印加された電圧を増加させることを特徴とする解析システム。
【請求項１８】
請求項１６記載の解析システムにおいて、上記モニター手段は、プローブが試料に接近したときの試料の輝度の変化を示すグラフを表示することを特徴とする解析システム。
【請求項１９】
請求項１７記載の解析システムにおいて、画像処理部は、プローブが試料に接触する前の試料の像、及び、プローブが試料に接触した後の試料の像、を有し、上記プローブが移動中の試料の像と、画像処理部に格納された試料の像を比較することによって、プローブの先端の位置を検出することを特徴とする解析システム。
【請求項１】
荷電粒子ビームを観察対象に照射する荷電粒子ビーム部と、荷電粒子ビームの照射領域から放出される電子を検出する電子検出部と、該電子検出部からの検出信号に基づいて観察対象の像を得る制御部と、観察対象に対して相対的に移動でき、負の電圧が印加されることができるプローブと、を有する解析装置。
【請求項２】
請求項１記載の解析装置において、観測対象における輝度を計測し、その輝度が減少した時にプローブが観察対象に接近したと判定し、プローブの移動速度を低下させ、その後に輝度が急激に大きくなった時にプローブが観察対象に接触したと判定し、プローブの移動を停止させることを特徴とする解析装置。
【請求項３】
請求項２記載の解析装置において、プローブが観察対象に接近したときに上記電子検出部から見てプローブの背後の位置に計測領域を設定し、該計測領域における輝度を測定することを特徴とする解析装置。
【請求項４】
請求項１記載の解析装置において、観測対象における帯電状態を検出する帯電計測部を設け、該帯電計測部によって検出された帯電状態に基づいて、プローブに印加する負の電圧値を設定することを特徴とする解析装置。
【請求項５】
請求項４記載の解析装置において、上記帯電電位の絶対値が大きい場合には、プローブに印加する負の電圧値を大きくし、帯電電位の絶対値が小さい場合には、プローブに印加する負の電圧値を小さくすることを特徴とする解析装置。
【請求項６】
請求項４載の解析装置において、上記帯電電位とプローブに印加する負の電圧値の関係を示すテーブルに基づいて、プローブに印加する負の電圧値を設定することを特徴とする解析装置。
【請求項７】
請求項１記載の解析装置において、プローブに印加する負の電圧値の絶対値は５Ｖ以下であることを特徴とする解析装置。
【請求項８】
請求項１記載の解析装置において、上記制御部は、上記観察対象の像を画像処理することによってプローブの先端の位置を検出するように構成されており、上記画像処理によってプローブの先端の位置を検出することができない場合には、プローブに印加する負の電圧値を増加させることを特徴とする解析装置。
【請求項９】
請求項１記載の解析装置において、上記プローブにマイクロサンプルが物理的に接続されているとき、該プローブに接続されたマイクロサンプルを上記観察対象である試料台に自動的に接触させるための制御機構が設けられていることを特徴とする解析装置。
【請求項１０】
請求項１記載の解析装置において、上記観察対象の像を表示するモニターが設けられ、該モニターの表示画面には、上記観察対象の像、上記観察対象の帯電状態、上記プローブの負の電圧値、上記観察対象の輝度を表示することを特徴とする解析装置。
【請求項１１】
試料の帯電状態を検出することと、該試料が正又は負に帯電している場合にはプローブに負の初期電圧を印加することと、試料の輝度を計測することと、試料の輝度が所定の値より小さくなったら観察対象に対するプローブの相対的な移動速度を低下させることと、試料の輝度が更に減少してから急激に増加したときプローブの相対的な移動を停止させることと、を含むプローブの制御方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のプローブの制御方法において、上記試料の帯電電圧の絶対値が大きいときはプローブに印加する負の初期電圧値を大きくし、上記試料の帯電電圧の絶対値が小さいときはプローブに印加する負の初期電圧値を小さくすることを特徴とするプローブの制御方法。
【請求項１３】
請求項１１記載のプローブの制御方法において、上記試料が帯電していない場合にはプローブの電圧をアース電圧に設定することを特徴とするプローブの制御方法。
【請求項１４】
請求項１１記載のプローブの制御方法において、プローブの移動中に画像認識によってプローブの先端の位置を検出することと、該プローブの先端の位置を検出することが困難な場合に、プローブに印加する負の電圧値を上記初期電圧より増加させることと、を含むプローブの制御方法。
【請求項１５】
請求項１４記載のプローブの制御方法において、プローブに印加する負の電圧値を増加させることによって該プローブの先端の位置を検出することができた場合には、プローブに印加する負の電圧値を上記初期電圧に戻すことを特徴とするプローブの制御方法。
【請求項１６】
試料に荷電粒子ビームを照射して試料の像を生成する荷電粒子ビーム装置と、観察対象に対して相対的に移動でき、負の電圧を印加されることができるプローブと、上記荷電粒子ビーム装置によって生成された観察画像を表示するモニター手段と、を有し、該モニター手段は、試料に接近したプローブの先端の像、試料の帯電状態、試料の輝度、プローブに印加された負の電圧値を表示することを特徴とする解析システム。
【請求項１７】
請求項１６記載の解析システムにおいて、画像処理によって上記プローブの先端の位置を検出する画像処理部を有し、上記プローブが移動中に上記画像処理部によって上記プローブの先端の位置を検出することができないとき、上記プローブに印加された電圧を増加させることを特徴とする解析システム。
【請求項１８】
請求項１６記載の解析システムにおいて、上記モニター手段は、プローブが試料に接近したときの試料の輝度の変化を示すグラフを表示することを特徴とする解析システム。
【請求項１９】
請求項１７記載の解析システムにおいて、画像処理部は、プローブが試料に接触する前の試料の像、及び、プローブが試料に接触した後の試料の像、を有し、上記プローブが移動中の試料の像と、画像処理部に格納された試料の像を比較することによって、プローブの先端の位置を検出することを特徴とする解析システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−３４３２８３（Ｐ２００６−３４３２８３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７１２２３（Ｐ２００５−１７１２２３）
【出願日】平成１７年６月１０日（２００５．６．１０）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１０日（２００５．６．１０）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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