(57)【要約】【課題】炭化水素ガスやＷ（ＣＯ）6等のガスを導入を積極的にメインチャンバー中に導入し、ＳＥＭ解析と同時に、ＳＥＭ解析に用いる電子ビームを用いてマーカーとしての堆積物を試料に堆積させる場合には精密にガス流量を制御する必要があり、差動排気システム等を導入する必要が生じる。メインチャンバー内部に複雑な構成を備えるため、真空系の内壁面積が増加する。そのため、脱ガスの量が増加し、到達真空度の低下を招くという課題がある。【解決手段】メインチャンバー８内部に、炭化水素ガスの分圧よりも高い分圧を維持しうるフッ素系の揮発ガス３５を放出するマーキング源６を導入する。フッ素は通常雰囲気内には含まれず、また検出感度が高い物質である。そのため、高いコントラストを有するマーカー３を形成可能なマーキング装置１００を提供することができる。【選択図】図１
2009032603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部圧力が減圧雰囲気に保たれる真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に配置されるマーキング源と、
前記真空チャンバー内に配置される電子ビーム照射装置と、を含むマーキング装置であって、
前記電子ビーム照射装置は、前記チャンバー内に配置された試料の表面観察を行うため第１の走査速度で電子ビームを走査することにより前記電子ビームを前記試料に照射し、前記第１の走査速度よりも遅い第２の走査速度で前記電子ビームを走査することにより前記試料に前記電子ビームを照射し、
前記マーキング源は、前記真空チャンバー内での炭化水素ガスの分圧よりも高い分圧を維持しうる揮発ガスを放出し、
前記マーキング装置は、前記揮発ガスに由来する堆積物を前記試料に堆積しマーカーを形成することを特徴とするマーキング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマーキング装置であって、前記真空チャンバーと連接され、前記マーキング源が配置される副真空室と、前記真空チャンバーと、の間を遮断／連接させるバルブをさらに含むことを特徴とするマーキング装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のマーキング装置であって、前記試料の解析を行う際に、前記マーカーから発生する第１信号と、前記試料から発生する第２信号との強度差が、背景雑音強度を超える信号を出力する前記マーカーを堆積させる前記揮発ガスを供給する、前記マーキング源を含むことを特徴とするマーキング装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマーキング装置であって、前記マーキング源が発生する前記揮発ガスは、フッ素を含むことを特徴とするマーキング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を解析する際に、解析すべき領域を同定するためのマークを形成するマーキング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料の解析に際して、当該試料にマーキング処理を施すことで、解析対象領域を同定して行う場合がある。マーキング処理として解析対象領域が広い場合には、例えばダイヤペンを用いて試料に罫書きを施す技術が用いられている。
【０００３】
ここで、解析対象領域が例えばμｍオーダー、あるいはμｍオーダー以下の広さに限定される場合には、試料に罫書きを行うことでマーキング処理を施す技術ではマーキングが困難となる。そこで、集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いてＦＩＢ解析を行うと同時に、マーキング処理を施す技術が知られている。
【０００４】
また、別の手法として、真空雰囲気中で行われる走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）解析と同時に、マーキング処理を施す技術が知られている。これは、ＳＥＭ解析に用いる電子ビームを、ＳＥＭ解析部と比べマーカーを形成する領域に長時間照射し、真空雰囲気中の残留炭化水素成分に起因する物質を試料に堆積させることでマーカーを形成するものである。
【０００５】
また、特許文献１に示されるように、炭化水素ガスを積極的に真空チャンバー中に導入し、ＳＥＭ解析と同時に、ＳＥＭ解析に用いる電子ビームをＳＥＭ解析部と比べマーカーを形成する領域に低速でスキャンし、この炭化水素ガスに起因する堆積物を試料に堆積させることでマーキング処理を施す技術が知られている。
【０００６】
また、特許文献２に示されるように、Ｗ（ＣＯ）6等のガスを真空チャンバー中に導入し、ＳＥＭ解析と同時に、ＳＥＭ解析に用いる電子ビームをＳＥＭ解析部と比べマーカーを形成する領域に低速でスキャンし、マーキング処理を施す技術が知られている。
【０００７】
【特許文献１】実開平５−５０６４７号公報
【特許文献２】特開平５−３３４９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＦＩＢ解析は、電子と比べ質量が大きいイオンを用いて行われるため、試料に与える損傷が大きい。ＦＩＢ解析を行い、マーキング処理を施すべき領域を探索する場合、この探索工程により、試料表面は変質する。そのため、ＦＩＢ解析と同時にマーキング処理を施す技術は、表面分析を行う試料のマーキング処理には適さないという課題がある。
【０００９】
また、残留炭化水素ガスは一般に存在する物質である。そのため、残留炭化水素ガスに起因する堆積物は、試料表面の汚染物質として一般に存在する。従って、この堆積物をマーカーとして用いた場合、試料表面と、マーカーとの間で高いコントラストを得ることは難しい。よって、この堆積物はマーカーとしての適切さを欠くという課題がある。
【００１０】
また、特許文献１や、特許文献２に示される技術では、ＳＥＭ解析に用いる電子ビームを転用し、走査速度を落として、電子ビーム照射に伴う堆積物をマーカーとして形成している。電子はイオンと比べ質量が小さいため、試料に与える損傷を小さく抑えることができる。しかし、炭化水素ガスやＷ（ＣＯ）6等のガスをＳＥＭ解析が可能な真空度を保ちつつ導入するには、精密にガス流量を制御する必要がある。そのため、差動排気システム等を導入する必要が生じる。また、スロットルバルブ等を含む排気速度を制御し得る排気系が、場合により必要となる。このように、ガス供給系、そして排気系に複雑な構成を備えることで保守作業が煩雑になり、マーキング装置としての信頼性が低下する。また、真空チャンバー内部に複雑な構成を備える必要性が生じるため、真空チャンバーの内壁面積が増加する。そのため、真空チャンバーの内壁から発生する脱ガスの量が増加し、到達真空度の低下を招くという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【００１２】
［適用例１］本適用例にかかるマーキング装置は、内部圧力が減圧雰囲気に保たれる真空チャンバーと、前記真空チャンバー内に配置されるマーキング源と、前記真空チャンバー内に配置される電子ビーム照射装置と、を含むマーキング装置であって、前記電子ビーム照射装置は、前記チャンバー内に配置された試料の表面観察を行うため第１の走査速度で電子ビームを走査することにより前記電子ビームを前記試料に照射し、前記第１の走査速度よりも遅い第２の走査速度で電子ビームを走査することにより前記試料に前記電子ビームを照射し、前記マーキング源は、前記真空チャンバー内での炭化水素ガスの分圧よりも高い分圧を維持しうる揮発ガスを放出し、前記マーキング装置は、前記揮発ガスに由来する堆積物を前記試料に堆積しマーカーを形成することを特徴とする。
【００１３】
この適用例によれば、真空チャンバー内の残留ガスとして、一般に存在する炭化水素ガスよりも、高い分圧を維持し得る揮発ガスを供給するマーキング源が、真空チャンバー内に配置される。そのため、試料表面を覆う炭化水素ガス起因の堆積物をマーカーとして使用する場合と比べ、高いコントラストを取り得る物質をマーカーとして堆積しうるマーキング装置を提供することができる。
【００１４】
［適用例２］上記適用例にかかるマーキング装置において、前記真空チャンバーと連接され、前記マーキング源が配置される副真空室と、前記真空チャンバーと、の間を遮断／連接させるバルブをさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
上記した適用例によれば、マーキング源が配置される副真空室と、前記真空チャンバーと、の間を遮断／導通させるバルブをさらに含む。そのため、マーカーを形成する場合にのみバルブを開け、試料の表面観察のみを行う場合にはマーキング源由来の揮発ガスを、バルブを閉ざすことで副真空チャンバー内に封入させることが可能となる。そのため、より高い到達真空度が得られるようになり、試料表面の汚染を抑えて解析することを可能とするマーキング装置を提供することができる。
【００１６】
［適用例３］上記適用例にかかるマーキング装置において、前記試料の解析を行う際に、前記マーカーから発生する第１信号と、前記試料から発生する第２信号との強度差が、背景雑音強度を超える信号を出力する、前記マーカーを堆積させる前記揮発ガスを供給する、前記マーキング源を含むことを特徴とする。
【００１７】
上記した適用例によれば、マーカーと試料から発生する信号の強度差が、背景雑音強度を超える出力を得ることができる物質を含むマーカーを用いることで、マーカーの位置を容易に検出することが可能となる。
【００１８】
［適用例４］上記適用例にかかるマーキング装置において、前記マーキング源が発生する前記揮発ガスは、フッ素を含むことを特徴とする。
【００１９】
上記した適用例によれば、フッ素は通常雰囲気内には含まれない物質である。また、解析手段として例えば飛行時間型二次イオン質量分析を用いる場合、フッ素は電気陰性度が最も高い元素であるため、検出感度が高い。そのため、フッ素を含む堆積物を試料表面に堆積することで、背景雑音強度を超える信号が容易に得ることが可能となり、高いコントラストを有するマーカーを形成可能とするマーキング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態にかかるマーキング装置について図面を用いて説明する。
図１は、試料１の二次電子像を解析し、解析対象領域２を挟む位置にマーカー３を形成するマーキング装置１００の模式図である。マーキング装置１００は、試料１への電子ビーム３０の走査速度を変えることで、ＳＥＭ４０としても機能する。マーキング装置１００は、排気系１０５、副真空チャンバーとしての試料導入チャンバー５、真空チャンバーとしてのメインチャンバー８、電子銃２１、コンデンサレンズ２２、偏向コイル２３、対物レンズ２６、対物レンズ絞り２７、走査回路３２、二次電子像を表示するためのＣＲＴ２５、試料１を乗せるための測定ステージ７、マーキング源６、二次電子検出部２４、映像増幅器３１、を含む。
【００２１】
排気系１０５を用いて試料導入チャンバー５及びメインチャンバー８内部は電子ビーム３０が通過可能な高真空状態で保持されている。そして、ＦＥ（電界放出）や熱電子を用いる電子銃２１から引き出された電子ビーム３０は、コンデンサレンズ２２を経由して偏向コイル２３で走査され、対物レンズ２６、対物レンズ絞り２７により集束され、試料１に照射される。偏向コイル２３は走査回路３２により駆動され、電子ビーム３０の走査を行う。そして、走査回路３２は、ＣＲＴ２５に対して走査位置を示すための信号を伝達する。
【００２２】
ここで、試料１は、試料導入チャンバー５を介して測定ステージ７に配置される。試料１中には、解析対象領域２が位置しており、本実施形態では解析対象領域２を挟むようにマーカー３が配置されている。そして、試料導入チャンバー５には、例えばフッ素ゴムを含むマーキング源６が配置されている。また、電子ビーム３０の照射により発生した二次電子は、二次電子検出部２４に収集される。そして、二次電子の収集量に対応する信号を映像増幅器３１が発生する。この信号を受けて、ＣＲＴ２５には、二次電子像が描画される。この二次電子像を元にして、試料１に与えるダメージを抑えて解析対象領域２及びマーカー３の位置を選択することができる。
【００２３】
次に、マーカー３の形成方法について説明する。マーキング源６から発生するフッ素系の揮発ガス３５は、メインチャンバー８内に供給される。ここで、揮発ガス３５の供給量は、マーキング源６の表面積に略比例するので、マーキング源６の表面積を変えることで制御可能である。
【００２４】
次に、試料１をＳＥＭ４０で解析することで、解析対象領域２を探索し、解析対象領域２を挟む位置に、マーカー３を堆積する。堆積手段は、揮発ガス３５を含む雰囲気で、通常のＳＥＭ４０で解析する場合と比べ、マーキング装置１００（ＳＥＭ４０）の走査速度を、例えば０．１〜０．０１倍程度に下げて試料１のマーカー３を形成すべき領域に電子ビーム３０を照射する。例えば、マーカー３を形成すべき領域に１０μｍ□の領域に対して３０分程度の時間、電子ビーム３０を照射する。これにより、揮発ガス３５を含む雰囲気から堆積物が生じ、マーカー３が形成される。
【００２５】
（第１の実施形態の効果）
以下、第１の実施形態での効果について説明する。
フッ素は、通常雰囲気内には含まれない物質である。また、解析手段として例えば飛行時間型二次イオン質量分析を用いる場合、フッ素は電気陰性度が最も高い元素であるため、検出感度が高い。そのため、フッ素を含む堆積物を試料１の表面に堆積することで、背景雑音強度を超える信号が容易に得られるため、試料１の表面に高いコントラストを有するマーカー３を形成することができる。
【００２６】
また、解析対象領域２を探索する場合電子ビーム３０を用いることができる。電子ビーム３０を用いることで、電子ビーム３０と比べ粒子質量が大きいＦＩＢを照射して解析対象領域２を探索する場合と比べて、試料１に与えるダメージを小さく抑えることが可能となり、精密な解析を行うことができる。
【００２７】
この場合、メインチャンバー８中の炭化水素ガスの分圧よりも高い分圧となるよう、マーキング源６の状態を制御することが好ましい。例えば、ロータリーポンプと拡散ポンプを排気系として用いる場合、到達真空度に対して、炭化水素ガスが示す分圧比率は高くなるため、マーキング源６から供給される揮発ガス３５の量を多くする必要がある。一方、ドライポンプとＴＭＰ（ターボモレキュラポンプ）等を排気系に用いる場合には、炭化水素ガスの分圧は低く抑えられるため、マーキング源６から供給される揮発ガス３５の量を低く抑えることができる。
【００２８】
また、炭化水素ガスやＷ（ＣＯ）6等のガスを導入し、マーカー３を形成する方法と比べ、差動排気等複雑なガス供給系や、適当な分圧を保つための、スロットルバルブ等で構成される排気速度制御系を必要としないため、保守作業が容易となる。そのため、高い信頼性が得られる。また、メインチャンバー８内部に上記した、複雑なガス供給系や、排気速度制御系を必要としないことから、メインチャンバー８の内壁面積は抑えられる。そのため、メインチャンバー８の内壁から発生する脱ガスの量は抑えられ、メインチャンバー８の到達真空度を落とすことなくマーカー３を形成しうるマーキング装置１００を形成することができる。
【００２９】
上記した実施形態では、マーキング源６にフッ素系の揮発ガス３５を放出させる例について説明したが、これは、例えばシリコーン系のガスを放出させる物質を用いても良く、炭化水素系ガス由来の堆積物と異なる物質を堆積させ、コントラストを確保できる物質を堆積させるガスを放出する材質を用いても良い。
【００３０】
また、マーキング源６としてゴム状の形態を有する物質を用いる例について説明したが、これは、ゲル状の形態を有する物を用いても良く、この場合にはゲル状の物質が有する表面積を制御することで供給されるガス量を制御することができる。また、ゴム状の状態に代えて、弾性の小さな固体状の形態を有する物質を用いても良い。また、多孔質の材質を用いても良い。この場合、ガスを吸着させることで多様な成分を有するガスを供給させることができる。また、グリス状の物質や固体状の形状を有する物質に対しても、マーカーとしてコントラストを取り易いガスを吸着させることで、当該ガスを供給させることができる。さらには、蒸気圧が低い液状の物質をマーキング源６として用いても良い。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図２は、マーキング装置１００Ａの模式図である。マーキング装置１００とマーキング装置１００Ａとの相違は、マーキング装置１００Ａには試料導入チャンバー５に配置されるマーキング源６と、メインチャンバー８との間にゲートバルブ１１０が配置されている点である。
【００３２】
マーキング装置１００ＡをＳＥＭ４０Ａとして動作させる場合には、ゲートバルブ１１０を閉じて動作させることが望ましい。ゲートバルブ１１０を閉じることで、メインチャンバー８中への、マーキング源６に起因する揮発ガス３５の侵入を停止することができる。そのため、到達真空度をより低い圧力（高真空）に低減させることができる。高真空中でＳＥＭ４０Ａを用いて解析を行うことでより高解像度で解析を行うことが可能となる。この状態で試料１の二次電子像を解析し、解析対象領域２を指定した後、ゲートバルブ１１０を開けてマーキング源６に起因する揮発ガス３５の導入を行い、マーカー３を堆積することで、試料１の表面変質を抑えることが可能となり、より精密な表面解析が可能となる。
【００３３】
ここで、第２の実施形態では、マーキング源６を試料導入チャンバー５の位置に配置した例について説明したが、これは他の場所に配置しても良い。そして、ゲートバルブ１１０を設ける場合には、マーキング源６とメインチャンバー８とを遮断するよう配置することで、到達真空度を向上させることができる。また、（第１の実施形態）で説明している（第１の実施形態の効果）と同様の効果を本実施形態でも得ることができる。
【００３４】
（変形例）
上記した実施形態では、マーキング源６にフッ素系の揮発ガス３５を放出する物質を用いる例について説明したが、これは、例えばシリコーン系のガスを放出させる物質を用いても良く、炭化水素系ガス由来の堆積物と異なる物質を堆積させ、コントラストを確保できる物質を堆積させるガスを放出する材質を用いても良い。
【００３５】
また、マーキング源６としてゴム状の形態を有する物質を用いる例について説明したが、これは、ゲル状の形態を有する物を用いても良く、この場合にはゲル状の物質が有する表面積を制御することで供給されるガス量を制御することができる。また、ゴム状の状態に代えて、弾性の小さな固体状の形態を有する物質を用いても良い。また、多孔質の材質を用いても良い。この場合、ガスを吸着させることで多様な成分を有するガスを供給させることができる。また、グリス状の物質や固体状の形状を有する物質に対しても、マーカーとしてコントラストを取り易いガスを吸着させることで、当該ガスを供給させることができる。さらには、蒸気圧が低い液状の物質を用いても良い。
【００３６】
また、上記した例では、解析手段としてＳＥＭを用いる例について説明したが、解析対象領域２の解析手段としては、例えばＥＳＣＡ（Ｘ線光電子分析）や、ＡＥＳ（オージェ電子分光分析法）、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析）、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）、ＳＰＭ（走査型プローブ顕微鏡）等を用いても良い。
また、表示装置としてＣＲＴ２５を用いた例について説明したが、これは画像情報をメモリ等に蓄えて、画像情報処理を行い表示しても良く、例えば液晶表示装置等を用いて表示を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】試料にマーカーを形成するマーキング装置の模式図。
【図２】試料導入チャンバーに配置されるマーキング源と、メインチャンバーとの間にゲートバルブが配置されるマーキング装置の模式図。
【符号の説明】
【００３８】
１…試料、２…解析対象領域、３…マーカー、５…試料導入チャンバー、６…マーキング源、７…測定ステージ、８…メインチャンバー、２１…電子銃、２２…コンデンサレンズ、２３…偏向コイル、２４…二次電子検出部、２５…ＣＲＴ、２６…対物レンズ、２７…対物レンズ絞り、３０…電子ビーム、３１…映像増幅器、３２…走査回路、３５…揮発ガス、４０…ＳＥＭ、４０Ａ…ＳＥＭ、１００…マーキング装置、１００Ａ…マーキング装置、１０５…排気系、１１０…ゲートバルブ。
【図１】
2009032603.tif 000003
【図２】
2009032603.tif 000004