(57)【要約】【課題】本発明の課題は、微細なＴＥＭ試料の特定を容易にする識別機能を備えたＴＥＭ試料を提供すること、及び観察する際に該ＴＥＭ試料に関連する情報をＴＥＭ上で容易に管理扱えるシステムを該試料を製造するＦＩＢ装置との間で構築することにある。【解決手段】本発明のＴＥＭ試料は、周辺部特定箇所に該試料を特定する情報をコード化したマークが書き込まれ、該試料には試料関係情報が試料特定情報をインデックスとしてファイルされている記憶媒体を付属物としてＴＥＭへ提供されるようにし、本発明における試料加工用ＦＩＢ装置と観察用ＴＥＭ装置は、作業中の試料関係情報と画像を前記ファイルに書き込み、ディスプレイに読出し利用出来る機能を備えるようにした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄片化加工されたＴＥＭ試料の周辺部特定箇所に、該試料を特定する情報及び／又は該試料に付随する情報をコード化したマークが書き込まれたＴＥＭ試料。
【請求項２】
薄片化加工されたときのＴＥＭ試料関係情報が試料特定情報をインデックスとしてファイルされている記憶媒体を付属物とする請求項１に記載のＴＥＭ試料。
【請求項３】
試料特定情報をコード化したマークを試料面に加工する機能と、入力された前記試料に関連する情報を記憶媒体に前記特定情報をインデックスとしてファイル化する機能を備えたものであるＴＥＭ試料加工用集束イオンビーム装置。
【請求項４】
試料特定情報がコード化されたマークを読みとって前記特定情報を認識する機能と、該特定情報をキーとして前記試料に関連する情報を記憶媒体から読出し、ディスプレイ上に表示する機能を備えた透過型電子顕微鏡。
【請求項５】
観察されたときのＴＥＭ試料関係情報を、試料特定情報をインデックスとしてファイルされた該試料に関連する情報ファイルに書き加える機能を備えたものである請求項４に記載の透過型電子顕微鏡。
【請求項６】
試料特定情報をインデックスとしてファイルされた該試料に関連する情報ファイルを順次蓄積してデータベース化する機能を備えたものである請求項４または５に記載の透過型電子顕微鏡。
【請求項７】
試料を識別するためのマークを試料面に加工する機能と、
入力された前記試料に関する情報と前記マークに関する情報とを対応づけて記憶する機能と、
前記試料に関する情報と前記マークに関する情報とを、ネットワーク接続された透過型電子顕微鏡にそのネットワークを介して伝達する機能
を備えたものであるＴＥＭ試料加工用集束イオンビーム装置。
【請求項８】
試料に書き込まれたマークの情報に対応させて、そのマークが書き込まれた試料の情報を記憶する記憶手段と、
試料室に配置された試料に書き込まれたマークを読みとる読みとり手段と、
前記記憶手段に記憶された情報と、前記読みとり手段において得られたマーク情報とに基づき、前記試料室に配置された試料を特定する特定手段を備えた透過型電子顕微鏡。
【請求項９】
前記試料室に配置された試料に対して得られた電子顕微鏡像データは、前記特定手段で特定された試料の試料データが付加されて記憶されることを特徴とする請求項８記載の透過型電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己識別情報をコード化したマークを書き込んだ透過型電子顕微鏡（以下ＴＥＭという。）試料と、該試料を製造する集束イオンビーム（以下ＦＩＢという。）装置と該試料を観察するＴＥＭの間で構築される該ＴＥＭ試料管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＥＭ観察用の半導体断面試料を、ＦＩＢ装置を用いた薄片化加工によって作成することは周知であり、ウエハ状の試料から機械的に小片を切り出しそれを加工する方法と、ウエハのままエッチング加工して薄片化された試料を取り出す方法とが知られている。本発明は後者の方法で作成されるＴＥＭ試料に関するもので、このＴＥＭ試料製造方法は図４の（ａ）に示すように加工部分にまずガス銃により原料ガスを噴射させながらイオンビームを照射して保護用のデポ膜を形成させて、続いて（ｂ）に示すように試料の面上方からＦＩＢを照射し観察断面の後側をエッチング加工により掘り込み、ついで同様の方法で（ｃ）に示すように観察断面の前側をエッチング加工により掘り込む。ＦＩＢ装置で観察断面薄片部の両側に四角い前方穴，後方穴を空ける。該前方穴の大きさは試料台をチルトして観察断面を走査イオン顕微鏡（以下ＳＩＭという。）で観察できる程度の大きさに、後方穴の幅は前方穴と同じで奥行きは２／３程度に穿設される。穴掘り加工によって観察面がダメージを受けているのでビーム電流を抑えた仕上加工を施し、表面を研磨する。（ｄ）に図示したように試料面をチルトして観察断面として薄片化加工された試料の周辺部に、矢印のように集束イオンビームを照射して切り込み加工（ボトムカット）を行い、図５に示すようにマニピュレータ（ガラスプローブ）を操作してこの切片試料を試料本体から切り離しコロジオン膜張付けメッシュ（１５０メッシュ）等の上に移動させて載置する。メッシュ面上に切り出した切片試料が付着し、ＴＥＭ観察用の試料作成が完成する。出来上がった試料は直径約３ｍｍ程度のメッシュ基台に１０μｍ四方程度の切片が固定されたものであり、その取扱い管理は試料サイズが極めて小さいゆえに厄介である。
【０００３】
そのような事情の下でユーザの間では、サイズが極めて小さいＴＥＭ試料のその取扱い管理に合理的な手段の開発が求めらている。従来、顕微鏡試料における微細な観察箇所をアクセスする便利な手法が、特開平４−２８２５４５号公報（特許文献１）に、提示されている。この手法はＦＩＢ装置を用い、ＳＥＭやＴＥＭの試料を前処理加工するに際して、同一試料面上に欠陥部などの着目観察部位が複数箇所存在してもアクセスし易くすることを目的とし、図６に示すようにＦＩＢで加工する場所の近傍に当該着目観察部を特徴付ける文字記号といったキャラクタをＦＩＢで加工するといったものである。ＴＥＭ試料を扱うといっても薄片化加工を施した後、切りとってメッシュ上に固定したＴＥＭ試料ではなく、その前処理段階で加工のためにウエハ等大きな試料上で観察断面をアクセスする際、位置特定を容易にしようという課題に基く技術的思想であって、今サンプルが微小サイズであることに基くＴＥＭ試料自体の取扱い管理の困難を解決するものではない。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２８２５４５号公報    ３頁第３欄、４欄，図１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、微細なＴＥＭ試料の特定を容易にする識別機能を備えたＴＥＭ試料を提供すること、及び観察する際に該ＴＥＭ試料に関連する情報をＴＥＭ上で容易に管理扱えるシステムを該試料を製造するＦＩＢ装置との間で構築することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のＴＥＭ試料は、薄片化加工されたＴＥＭ試料の周辺部特定箇所に、該試料を特定する情報及び／又は該試料に付随する情報をコード化したマークが書き込まれる。そして、該試料には薄片化加工されたときのＴＥＭ試料関係情報が試料特定情報をインデックスとしてファイルされている記憶媒体を付属物としてＴＥＭへ提供されるようにした。
本発明のシステムのＴＥＭ試料加工用ＦＩＢ装置は、試料特定情報をコード化したマークを試料面に加工する機能と、入力された前記試料に関連する情報を記憶媒体に前記特定情報をインデックスとしてファイル化する機能を備えたものであり、本発明のシステムのＴＥＭは、試料特定情報がコード化されたマークを読みとって前記特定情報を認識する機能と、該特定情報をキーとして前記試料に関連する情報を記憶媒体から読出し、ディスプレイ上に表示する機能を備えるようにし、更には、観察されたときのＴＥＭ試料関係情報を、試料特定情報をインデックスとしてファイルされた該試料に関連する情報ファイルに書き加え、他の試料情報と共にデータベース化する機能を備えるようにした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明はサイズが微小であることにより厄介な問題となっているＴＥＭ試料の取扱い管理を簡便かつ容易に実行できるように、ＴＥＭ試料自体に試料整理情報をマーク形態で書き込むようにすることに想到したものである。そして、ＴＥＭ試料を制作する集束イオンビーム装置に、試料を特定する情報であるとか試料に付随する諸情報を入力する手段と、該情報をコード化したマークに変換する手段と、該マークを試料面に加工すべくＦＩＢの照射位置を制御する信号をつくって偏向手段に印加する手段とを備えるようにし、ＴＥＭ試料本体に薄片化加工の過程で、当該ＴＥＭ試料を特定する情報あるいはその試料に付随する関連情報を書き込み付与するようにした。書き込む位置は図１に示したように試料として観察対象とはならない試料周辺位置とし、所定位置に決めておくと試料の整理に便利がよい。
【０００８】
試料に直接書き込む手法は、ＦＩＢを用いたエッチング加工、原料ガスとＦＩＢ照射によるデポジション、あるいは原料ガスと電子ビーム照射によるデポジションでマーク形成できるようにした。マークは数字、バーコード、あるいは特殊記号等適宜の形態で表すことができるが、図２に示すようにマークの特定はコード化ルールを記憶したＲＯＭ１０ｂを備えておき、キーボード等の入力手段（入力操作部１２）によって入力された情報を該ＲＯＭ１０ｂに記憶されたコード化ルールにしたがってマークに変換する。ＴＥＭ試料を制作するＦＩＢ装置に備えられたコンピュータ１０は、該マークを認識するとともに、該マークを試料表面に書き込み加工する荷電粒子ビームを偏向走査するためのＸＹ偏向制御信号生成部１０ｃでＸＹ偏向制御信号を生成し、装置のデフレクタ４に送信する。このデポジションに用いる荷電粒子ビームはＦＩＢに限定されず、観察用の電子鏡筒を供えたものにあってはその電子ビームを用いた加工であってもよい。ＴＥＭ試料表面にはダメージを与える危険があることから可能な限りイオンビームを照射したくないという事情があり、マーク形成を電子ビームを用いたデポジションで行なうことはその点で好ましいことである。
【０００９】
本発明のＴＥＭ試料加工用集束イオンビーム装置は単にＴＥＭ試料を作成する機能だけでなく、加工する試料のサンプル情報であるとか加工したときの諸設定条件や加工途上の観察像群といった、該試料に関連する情報を記憶媒体に前記特定情報をインデックスとしてファイル化する機能を備えるものである。例えば１２８ＭＤＲＡＭであるなどのサンプルの種類、メモリーセルのキャパシタ断面といった観察部位、ビーム電圧、電流、走査速度といった加工条件を例えば一覧表形態でディスプレイ１１上に表示させ、それぞれを入力手段１２によって加工条件設定部１０ｄに順次書き込んで決定すると、加工条件についてはＦＩＢ装置において設定がなされると同時に、該情報が記憶媒体ドライバ１０ｇにおいてフロッピーディスクやＭＤといった記憶媒体に該試料の特定情報をインデックスとして書き込まれる。加工プロセスにおける観察像は二次電子検出器５からの検出信号を信号処理部１０ｅで処理し、画像メモリ１０ｆを介してディスプレイ１１に表示させると共に、必要に応じて特定情報をインデックスとして記憶媒体に記憶させておくことができる。
【００１０】
作製されたＴＥＭ試料はＴＥＭ装置によって観察されることになるが、この作製された試料が単独でＴＥＭに流通されるのではなく、該試料の関連情報が納められた前記記憶媒体がその付属物としてセットで扱われるところに本発明の１つの特徴がある。また、本発明のＴＥＭ装置は該試料が観察されるに際して、試料特定情報がコード化されたマークを読みとって前記特定情報を認識する機能と、該特定情報をキーとして前記試料に関連する情報を記憶媒体から読出し、ディスプレイ上に表示する機能を備えるものとした。すなわち、ＴＥＭ試料を試料台にセットすると共にその付属物である記憶媒体をＴＥＭ装置のコントローラとして機能する付属コンピュータのドライバーにセットする。ＴＥＭ装置は図３に示すような構成を備えており、まず低倍率でＴＥＭ試料の広領域を画像化し試料周縁部左下といった特定箇所に書き込まれている特定情報のマークを視野に捕えてから、倍率を高く切替えて該マークをパターン認識する。これは通常の画像観察と同じで、二次電子検出器１５で検出した信号を信号処理部２０ｅで処理し画像メモリ２０ｆを介してディスプレイ２１に表示する。ＴＥＭ付属のコンピュータ２０にはマークのコードを識別するためのコード判読辞書がＲＯＭ２０ｂ等記憶部に準備されており、前記信号処理部２０ｅでパターン情報とされたマークをマーク識別部２０ａでコード化されている特定情報を判読する。続いて判読した該特定情報をキーとしてファイルを特定し、前記ドライバー２０ｇにセットされた記憶媒体から該試料の関連情報を読出しワークエリアに取り込むと共に、この関連情報を画像メモリ２０ｆを介し例えば前記の一覧表の形態でディスプレイ２１上に表示する。この表示画像はＴＥＭ観察画像とウインドウ分割表示することも、切替表示することも可能であり、オペレータは試料関連情報を確認しつつＴＥＭ試料の観察が出来る。関係情報は加工条件等の一覧情報に限らず、該試料の加工過程の観察画像とも照らし合わせることが可能であるため、試料の解析作業上極めて利便性がよいものとなる。
【００１１】
ＴＥＭ装置によって観察がなされると、その時の観察画像及びその際の設定条件などの該観察画像に関連する情報をさらに前記ファイルに加えて蓄積することができる。すなわち、入力操作部２２から観察条件を入力すると、その条件情報はＴＥＭ本体に送信され設定されると共に記憶媒体ドライバ２０ｇにも送られて当該試料の付属物である記憶媒体にも記憶される。次にこの観察条件の下で当該ＴＥＭ試料の観察を実行すると、二次電子検出器１５で検出され信号処理部２０ｅで処理され画像メモリ２０ｆを介してディスプレイ２１に観察画像が表示される。この画像情報は先の観察条件とセットで記憶媒体に記憶すべくドライバ２０ｇに送られる。このように試料の付属物であるファイルには当該試料に関係する情報が逐次蓄積され、この試料を他のＴＥＭ装置で観察する際にはこの記憶媒体をドライバにセットすることで関係試料を共有することが出来る。また、この付属物である記憶媒体に蓄積されたファイルの情報はＴＥＭ装置内の記憶部にも、前記特定情報をインデックスとして順次蓄積して行くことが可能で、この蓄積によってＴＥＭ試料のデータベースを構築することが出来る。データベースが蓄積された段階では、特定情報を指定し該当するＴＥＭ試料をその関連情報と共にディスプレイ上で表示観察することが出来るだけでなく、例えば同じＤＲＡＭのメモリーセルのキャパシタ断面試料である他のＴＥＭ試料を検索して比較表示させることができる。この他同じ加工条件で加工した試料同士の比較とか入力されているデータをキーとしたコンピュータの検索機能を駆使して観察作業をより効果的に充実したものとすることで可能である。
【００１２】
次に加工条件等を一覧表等の形態で表示する試料に関連する情報の例を示す。１）試料自体に関する情報
☆  製造プロセス（ＭＯＳ、メモリ、バイポーラ等）
☆  観察時工程
☆  製造ロット
☆  観察位置（ウエハ上の座標、チップ内の座標等）
２）ＦＩＢ加工に関する情報
☆  加工形状（幅、深さ、残し幅等）
☆  加工条件（加速電圧、ビーム電流等）
☆  加工情報（担当者名、加工日時）
３）ＴＥＭ観察に関する情報
☆  ＴＥＭ観察条件（加速電圧、ビーム電流等）
☆  ＴＥＭ観察情報（担当者名、加工日時）
☆  ＴＥＭ観察前処理の有無（アルゴンイオンビームによる処理等）
４）その他
☆  各作業段階でのオペレータのコメント
以上のような関連情報が想定されるが、勿論これに限られるものではない。ＴＥＭによる観察時だけでなく加工過程における観察像とその際の諸設定値等を含め、すべて当該試料の特定情報をインデックスとして１つのファイルに納められる。該ファイルの利用形態としては単にこの特定情報を検索キーとするだけでなく、適宜の項目についてキーとした検索も可能とすることで、多様なデータベースの構築ができる。
【００１３】
なお、本発明は上記例に限定されるものではなく、本発明は以下の変形例なども含むものである。
たとえば、図２におけるＦＩＢ装置において、コンピュータ１０内に「マーク情報・試料情報記憶部」を設けるようにしてもよい。この「マーク情報・試料情報記憶部」には、試料に書き込まれた前記マークの情報Ｍ（マークの形などの情報）と、そのマークが書き込まれた試料の情報Ｓ（試料名などの情報）とが対応づけて記憶される。なお、このマーク情報Ｍは前記マーク変換部１０ａから「マーク情報・試料情報記憶部」に与えられ、また、前記入力操作部１２によって入力された試料情報が前記試料情報Ｓとして「マーク情報・試料情報記憶部」に記憶される。
そして、この変形例においても、前記マークが書き込まれた試料がＴＥＭ装置の試料台にセットされた後、上記例と同様、マーク部分の２次電子像が前記信号処理部２０ｅにおいて取得される。その後、その信号処理部２０ｅの出力信号、すなわちマーク情報は、今回の変形例においてコンピュータ２０内に設けられた「試料情報付加部」に供給されて読み込まれる。
【００１４】
さて、この変形例においては、図３におけるＴＥＭ装置のコンピュータ２０と図２におけるＦＩＢ装置のコンピュータ１０とはネットワークによって相互に接続されており、前記「マーク情報・試料情報記憶部」に記憶されたマーク情報Ｍと試料情報Ｓは、前記ネットワークを介してＴＥＭ装置側の前記「試料情報付加部」に伝達されて記憶されている。
そこで、この「試料情報付加部」は、前記信号処理部２０ｅからのマーク情報と、前記「マーク情報・試料情報記憶部」からのマーク情報Ｍとの対比をとり、現在試料台にセットされている試料に付けられたマークを特定する。さらに「試料情報付加部」は、その特定した試料マークに対応する試料名を、前記マーク情報Ｍと前記試料情報Ｓから特定する。
【００１５】
その後、上記例と同様、ＴＥＭ装置において試料観察が行われる。そして、この変形例においては、前記コンピュータ２０は、その試料観察によって得られた電子顕微鏡像データに対して前記「試料情報付加部」で特定された試料の試料データを付加し、それらのデータは観察画像データとしてコンピュータ２０内の記憶部にセットで記憶される。なお、この変形例においては、コンピュータ２０内の記憶部に記憶された観察画像情報はＴＥＭ装置のＣＲＴ画面上に表示可能に構成されており、また、その観察画像データは記憶媒体ドライバ２０ｇにおいてフロッピーディスクなどに書き込まれる。
【００１６】
以上、本発明の変形例の１つを説明したが、本発明の変形例は他にも考えられる。たとえば、上記例のＴＥＭ装置においては、マーク認識のためにマークの２次電子像を得ているが、これに代えて、試料に書き込まれたマークの透過電子像を取得してマーク情報を読み込むようにしてもよい。この場合にも、まず低倍観察を行ってマークを視野に捕え、それから倍率を上げて行って、マークの高倍の透過電子像を得るようにすればよい。
また、上記例においては、メッシュ上に１つの試料を載置するようにしたが、５，６個の複数の試料を１つのメッシュ上に載置して、ＴＥＭ装置において試料観察を行うようにしてもよい。このような場合でも本発明においては、それらの試料に付けられたマークから、それぞれの試料に関する情報を簡単に間違いなく得ることができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明のＴＥＭ試料は薄片化加工されたＴＥＭ試料の周辺部特定箇所に、該試料を特定する情報及び／又は該試料に付随する情報をコード化したマークが書き込まれたものであるから、沢山管理している試料の中で当該試料が何であるかを特定することが容易にできる。しかも、ＴＥＭ試料の周辺部特定箇所にマークするようにしているので観察に際し、まず低倍率でマークを視野内に捕えることが可能であり、このマークを基準点として所望個所の観察アクセスが容易に実行出来る。
また、本発明のＴＥＭ試料は、薄片化加工されたときのＴＥＭ試料関係情報が試料特定情報をインデックスとしてファイルされている記憶媒体を付属物としているため、当該試料に関係した多くの情報をセットで観察者に提供することができる。
【００１８】
本発明に係るＴＥＭ試料加工用集束イオンビーム装置は、試料特定情報をコード化したマークを試料面に加工する機能と、入力された前記試料に関連する情報を記憶媒体に前記特定情報をインデックスとしてファイル化する機能を備えたものであるから、ＴＥＭ試料の加工を行なう過程で関連情報を容易に記録媒体にファイル化することが可能で、ＴＥＭ試料とその付属物としての記憶媒体をセットで供給することができる。
【００１９】
また、本発明に係る透過型電子顕微鏡装置は、試料特定情報がコード化されたマークを読みとって前記特定情報を認識する機能と、該特定情報をキーとして前記試料に関連する情報を記憶媒体から読出し、ディスプレイ上に表示する機能を備えたものであるから、観察すべきＴＥＭ試料と共に付属物の記憶媒体をドライバにセットすることにより、記憶媒体に蓄積されている加工条件であるとか加工過程における観察像など当該試料に関連した情報をディスプレイ上に表示しながら試料観察を行なうことができる。
更に、本発明の透過型電子顕微鏡装置が観察を行なったときの観察条件などＴＥＭ試料関係情報を、試料特定情報をインデックスとしてファイルされた該試料に関連する情報ファイルに書き加える機能を備えていれば、関連情報を蓄積したファイルを更に充実させることが出来るし、他の試料情報と共にデータベース化する機能を備えていれば、沢山のＴＥＭ試料の観察を重ねる毎にデータベースを充実して構築することが出来、観察に際して多くの情報と比較検討が可能となって観察の作業をより効果的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは本発明のＦＩＢ装置によって加工され、切片として切り出す前のＴＥＭ試料、Ｂはメッシュ上に固定されたＴＥＭ試料、Ｃは該ＴＥＭ試料の付属品である記録媒体を示す図である。
【図２】本発明のＴＥＭ試料加工用ＦＩＢ装置の主要機能を説明するブロック図である。
【図３】本発明のＴＥＭ試料を観察するＴＥＭ装置の主要機能を説明するブロック図である。
【図４】ＴＥＭ試料加工プロセスを説明する図である。
【図５】薄片化加工されたＴＥＭ試料切片をメッシュ上に固定するプロセスを説明する図である。
【図６】ＦＩＢ加工によりＳＥＭ試料とＴＥＭ試料の特定を容易にする従来技術を示す図である。
【符号の説明】
１  ＴＥＭ試料                    １０ｂ，２０ｂ  ＲＯＭ
２  記録媒体                      １０ｃ  ＸＹ偏向制御信号生成部
４  デフレクタ                    １０ｄ  加工条件設定部
５，１５  二次荷電粒子検出器        ２０ｄ  観察条件設定部
１０，２０  コンピュータ              １０ｅ，２０ｅ  信号処理部
１１，２１  ディスプレイ              １０ｆ，２０ｆ  画像メモリ
１２，２２  入力操作部                １０ｇ，２０ｇ  記録媒体ドライバ
１０ａ  マーク変換部
２０ａ  マーク識別部
【図１】
2004325136.tif 000003
【図２】
2004325136.tif 000004
【図３】
2004325136.tif 000005
【図４】
2004325136.tif 000006
【図５】
2004325136.tif 000007
【図６】
2004325136.tif 000008