特許 7389817 ラメラの作製方法、解析システムおよび試料の解析方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-21

(45)【発行日】2023-11-30

(54)【発明の名称】ラメラの作製方法、解析システムおよび試料の解析方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/28 20060101AFI20231122BHJP

   H01J 37/20 20060101ALI20231122BHJP

【ＦＩ】

G01N1/28 G

G01N1/28 F

H01J37/20 C

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021558094

(86)(22)【出願日】2019-11-20

(86)【国際出願番号】 JP2019045433

(87)【国際公開番号】W WO2021100144

(87)【国際公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-05-18

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】澤田 淳

(72)【発明者】

【氏名】野間口 恒典

【審査官】福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０７２５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２６４１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１２９９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０１５０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１１－０１０８９８８（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １／２８

Ｈ０１Ｊ ３７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェハの一部をエッチングすることで、解析部および切削部を有するラメラを作製する工程を有し、
第１方向における前記ラメラの幅は、前記第１方向と直交する第２方向における前記ラメラの幅、並びに、前記第１方向および前記第２方向と直交する第３方向における前記ラメラの幅よりも小さく、
前記第１方向において、前記解析部の幅は、前記解析部の周囲の前記ラメラの幅よりも小さく、
前記切削部は、前記第１方向において前記ラメラを貫通する孔によって構成され、
前記第３方向において、前記解析部の幅および前記切削部の幅は、前記ラメラの幅よりも小さく、
前記第２方向において、前記解析部および前記切削部は、互いに離間されており、
前記第２方向から見た平面視において、前記解析部は、前記切削部に重なり、
前記解析部は、前記第２方向における前記ラメラの第１端部を含む箇所に形成され、
前記切削部は、前記第２方向において前記第１端部と反対側の前記ラメラの第２端部を含む箇所に形成された、ラメラの作製方法。

【請求項2】

請求項１に記載のラメラの作製方法において、
前記第３方向において、前記切削部の幅は、前記解析部の幅よりも大きい、ラメラの作製方法。

【請求項3】

請求項１に記載のラメラの作製方法において、
前記エッチングは、イオンビームカラムまたは電子ビームカラムの何れかまたは両方を備えた荷電粒子線装置によって行われる、ラメラの作製方法。

【請求項4】

ラメラ作製機構と、ラメラ搬送機構とを備える解析システムであって、
（ａ）前記ラメラ作製機構において、ウェハの一部をエッチングすることで、少なくとも、第１解析部および第１切削部を有する第１ラメラと、第２解析部および第２切削部を有する第２ラメラとを作製する工程、
（ｂ）前記ラメラ搬送機構において、前記第１ラメラおよび前記第２ラメラを前記ウェハからラメラグリッドへ順次搬送する工程、
を有し、
第１方向における前記第１ラメラの幅は、前記第１方向と直交する第２方向における前記第１ラメラの幅、並びに、前記第１方向および前記第２方向と直交する第３方向における前記第１ラメラの幅よりも小さく、
前記第１方向において、前記第１解析部の幅は、前記第１解析部の周囲の前記第１ラメラの幅よりも小さく、
前記第１切削部は、前記第１方向において前記第１ラメラを貫通する孔によって構成され、
前記第２方向において、前記第１解析部および前記第１切削部は、互いに離間され、
前記第３方向において、前記第１解析部の幅および前記第１切削部の幅は、前記第１ラメラの幅よりも小さく、
前記第１方向における前記第２ラメラの幅は、前記第２方向における前記第２ラメラの幅、および、前記第３方向における前記第２ラメラの幅よりも小さく、
前記第１方向において、前記第２解析部の幅は、前記第２解析部の周囲の前記第２ラメラの幅よりも小さく、
前記第２切削部は、前記第１方向において前記第２ラメラを貫通する孔によって構成され、
前記第２方向において、前記第２解析部および前記第２切削部は、互いに離間され、
前記第３方向において、前記第２解析部の幅および前記第２切削部の幅は、前記第２ラメラの幅よりも小さく、
前記ラメラグリッドは、基体と、前記第２方向において前記基体の表面から突出し、且つ、前記第１ラメラおよび前記第２ラメラを搭載可能な支持部とを有し、
前記（ｂ）工程において、前記第２切削部および前記第１解析部が、前記第２方向において隣接し、且つ、前記第２方向から見た平面視において重なるように、前記第１ラメラおよび前記第２ラメラは、前記ラメラグリッドへ搬送される、解析システム。

【請求項5】

請求項４に記載の解析システムにおいて、
前記第２方向から見た平面視において、前記第１解析部および前記第２解析部は、それぞれ前記第１切削部および前記第２切削部に重なり、
前記第３方向において、前記第１切削部の幅および前記第２切削部の幅は、それぞれ前記第１解析部の幅および前記第２解析部の幅よりも大きい、解析システム。

【請求項6】

請求項４に記載の解析システムにおいて、
前記支持部は、それぞれ前記第２方向において前記基体の表面から突出した第１支柱、第２支柱、第３支柱および第４支柱を含み、
前記（ｂ）工程において、前記第１ラメラおよび前記第２ラメラは、それぞれ前記第１支柱と前記第２支柱との間、および、前記第３支柱と前記第４支柱との間に挟まれる、解析システム。

【請求項7】

請求項６に記載の解析システムにおいて、
前記第１方向から見た平面視において、前記第１解析部および前記第２解析部は、それぞれ前記第１支柱、前記第２支柱、前記第３支柱および前記第４支柱と重ならない、解析システム。

【請求項8】

請求項４に記載の解析システムにおいて、
前記（ａ）工程は、前記ラメラ作製機構に備えられたイオンビームカラムまたは第１電子ビームカラムを用いて行われ、
前記（ｂ）工程は、前記ラメラ搬送機構に備えられた着脱器を用いて行われる、解析システム。

【請求項9】

請求項８に記載の解析システムにおいて、
前記ラメラ作製機構および前記ラメラ搬送機構は、それぞれ別の荷電粒子線装置内に含まれている、解析システム。

【請求項10】

請求項８に記載の解析システムにおいて、
前記ラメラ作製機構および前記ラメラ搬送機構は、同一の荷電粒子線装置内に含まれている、解析システム。

【請求項11】

請求項８に記載の解析システムにおいて、
第２電子ビームカラムおよび試料ステージを有するラメラ解析機構を更に備え、
（ｃ）前記ラメラ解析機構において、前記第１方向において前記第１解析部および前記第２解析部が、それぞれ前記第２電子ビームカラムと向き合うように、前記第１ラメラおよび前記第２ラメラを搭載した前記ラメラグリッドが、前記試料ステージ上に設置された状態で、前記第１解析部および前記第２解析部の解析を行う工程、
を更に有する、解析システム。

【請求項12】

透過電子顕微鏡を用いて行われる試料の解析方法であって、
（ａ）解析対象部を有する前記試料を前記透過電子顕微鏡の試料ステージ上に設置する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程後、低倍率で前記試料の画像を取得し、前記画像に基づいて前記試料の前記解析対象部の位置を特定する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、高倍率で前記試料の前記解析対象部の解析を実施する工程、
を有し、
前記（ｂ）工程で取得される前記画像は、暗領域と、前記暗領域に囲まれた明領域とを含み、
前記明領域は、第１領域と、前記第１領域よりも小さな面積を有し、且つ、前記第１領域に接する第２領域とを含み、
前記第１領域と前記暗領域との境界に沿って前記第２領域を探すことで、前記第１領域から突出した前記第２領域の位置が、前記解析対象部の位置であると特定され、
前記試料は、少なくとも、第１解析部および第１切削部を有する第１ラメラと、第２解析部および第２切削部を有する第２ラメラと、前記第２切削部および前記第１解析部が隣接するように、前記第１ラメラおよび前記第２ラメラが搭載されたラメラグリッドとを有し、
前記解析対象部の位置には、前記第１解析部の位置および前記第２解析部の位置が含まれ、
第１方向における前記第１ラメラの幅は、前記第１方向と直交する第２方向における前記第１ラメラの幅、並びに、前記第１方向および前記第２方向と直交する第３方向における前記第１ラメラの幅よりも小さく、
前記第１方向において、前記第１解析部の幅は、前記第１解析部の周囲の前記第１ラメラの幅よりも小さく、
前記第１切削部は、前記第１方向において前記第１ラメラを貫通する孔によって構成され、
前記第３方向において、前記第１解析部の幅および前記第１切削部の幅は、前記第１ラメラの幅よりも小さく、
前記第２方向において、前記第１解析部および前記第１切削部は、互いに離間され、
前記第１方向における前記第２ラメラの幅は、前記第２方向における前記第２ラメラの幅、および、前記第３方向における前記第２ラメラの幅よりも小さく、
前記第１方向において、前記第２解析部の幅は、前記第２解析部の周囲の前記第２ラメラの幅よりも小さく、
前記第２切削部は、前記第１方向において前記第２ラメラを貫通する孔によって構成され、
前記第３方向において、前記第２解析部の幅および前記第２切削部の幅は、前記第２ラメラの幅よりも小さく、
前記第２方向において、前記第２解析部および前記第２切削部は、互いに離間され、
前記第２切削部および前記第１解析部が、前記第２方向において隣接し、且つ、前記第２方向から見た平面視において重なるように、前記第１ラメラおよび前記第２ラメラは、前記ラメラグリッドに搭載され、
前記第２方向から見た平面視において、前記第１解析部および前記第２解析部は、それぞれ前記第１切削部および前記第２切削部に重なり、
前記第３方向において、前記第１切削部の幅および前記第２切削部の幅は、それぞれ前記第１解析部の幅および前記第２解析部の幅よりも大きく、
前記第１方向において前記第１解析部および前記第２解析部が、それぞれ前記透過電子顕微鏡の電子ビームカラムと向き合っている、試料の解析方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ラメラの作製方法、解析システムおよび試料の解析方法に関し、特に、切削部を有するラメラの作製方法、そのラメラが適用される解析システム、および、そのラメラが適用される試料の解析方法に好適に使用できる。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの分野では、ムーアの法則に従って、微細化による性能の向上が果たされてきた。しかし、近年、微細化の限界が近づいており、化合物半導体またはグラフェンなどのようなシリコンに代わる新規材料の利用、三次元構造の促進、および、微細化以外の方法によるデバイス性能の向上技術などが注目されている。

【0003】

これらのような新たな取り組みによって、異種材料間の界面状態および積層構造を解析するための技術の重要性が増している。例えば、従来の解析技術には、光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ: Scanning Electron Microscope）を用いた表面観察があるが、これらの表面観察では、正確な界面状態および積層構造を解析することが困難となってきている。

【0004】

そこで、集束イオンビーム（ＦＩＢ：Focused Ion Beam）装置によって、ウェハの一部からラメラ（薄片試料）を作製し、ラメラ搬送装置または上記ＦＩＢ装置によって、ラメラをラメラグリッドへ搬送し、高分解能な電子顕微鏡によって、ラメラグリッド上のラメラを解析する手法が行われている。高分解能な電子顕微鏡（荷電粒子線装置）は、例えばＳＥＭ、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ: Transmission Electron Microscope）または走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ: Scanning Transmission Electron Microscope）などである。

【0005】

一方で、一般的にラメラグリッドを用いてラメラを搬送する際には、デポジションを利用してラメラがラメラグリッドに固定される。例えば、特許文献１には、デポジションによって、一つのラメラグリッドに複数のラメラを搭載する技術が開示されている。また、特許文献２には、デポジションを利用しないラメラの固定方法として、嵌合形状を利用した方法などが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１５－２０４２９６号公報

【文献】特開２００９－１１５５８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ウェハ内の界面情報および積層構造を取得する一連の流れを自動で行うことで、ウェハの品質評価を行うことが望まれている。例えば、一つのウェハから複数のラメラを作製し、複数のラメラを一つのラメラグリッドに纏めて搭載し、複数のラメラを荷電粒子線装置で纏めて解析するような解析システムを構築することができれば、ウェハの品質評価のスループットの向上が果たせる。

【0008】

特許文献１では、多数のラメラを搬送することが可能であり、デポジションを用いて複数のラメラがラメラグリッドに固定されている。しかし、デポジションは、時間が掛かるという問題および試料汚染の問題を有するので、ウェハの品質評価においては、デポジションを用いないラメラの固定方法が望まれる。

【0009】

特許文献２では、デポジションが用いられていないので、短時間での搬送が可能であり、試料汚染も少ない。しかし、多数のラメラを搬送するためには、搬送するラメラの数の分、支持部を増やす必要がある。一般的に利用される直径３ｍｍ程度のラメラグリッドにおいては、１０～２０箇所程度の支持部を設けることしかできない。そのため、一つのラメラグリッドによって多数のラメラを搬送することは困難である。

【0010】

以上の理由から、デポジションを利用せずに、一つのラメラグリッドによって複数のラメラを搬送する技術が望まれ、ウェハの品質評価のスループットを向上させる技術が望まれる。

【0011】

図１は、本願発明者らが検討を行ったラメラ１０およびラメラグリッド２０の概要を示す正面図である。図２および図３は、検討例１および検討例２のラメラ１０およびラメラグリッド２０を示す要部斜視図であり、図１の円で囲まれた領域である支持部２２付近の構造を示している。

【0012】

図１に示されるように、ラメラグリッド２０は、ハーフムーン型の基体２１と、Ｚ方向において基体２１の表面から突出した複数の支持部２２とを含み、複数の支持部２２の各々に、ラメラ１０が搭載されている。

【0013】

図２に示される検討例１では、一つの支持部２２に一つのラメラ１０が搭載されている。支持部２２は、支柱２２ａ～２２ｄによって構成され、支柱２２ａ～２２ｄは、Ｚ方向において基体２１の上面から突出している。ラメラ１０は、支柱２２ａと支柱２２ｂとの間、および、支柱２２ｃと支柱２２ｄとの間に挟まれている。また、ラメラ１０の上部には、後に荷電粒子線装置において解析対象となる解析部１１が設けられている。

【0014】

検討例１では、図２に示されるように、一つの支持部２２で一つのラメラ１０しか搬送できない。そのため、ウェハの品質評価のスループットを向上させることが困難である。

【0015】

図３に示される検討例２では、支持部２２の高さを高くすることで、複数のラメラ１０（ここでは二つのラメラ１０）を搬送することが可能となっている。しかし、検討例２の構造では、上方のラメラ１０の底部が、下方のラメラ１０の解析部１１に接しているので、解析部１１が破損する恐れがある。また、ＴＥＭ装置などの荷電粒子線装置を用いて行われる解析時に、上方のラメラ１０の底部を構成する物質が、下方のラメラ１０の解析部１１の分析に干渉する恐れもある。これらの理由から、正確な観察像の取得が困難となる場合もある。

【0016】

以上を纏めると、ラメラグリッド２０に複数のラメラ１０を搭載する際に、解析部１１の損傷が抑制されるようなラメラ１０の作製技術が望まれる。また、このようなラメラ１０の作製および搬送が可能となる解析システムの構築が望まれる。また、作製されたラメラ１０を、荷電粒子線装置によって解析する際に、より正確な観察像を取得できる解析方法の構築が望まれる。

【0017】

その他の課題および新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになる。

【課題を解決するための手段】

【0018】

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

【0019】

一実施の形態におけるラメラの作製方法は、ウェハの一部をエッチングすることで、解析部および切削部を有するラメラを作製する工程を有する。ここで、第１方向における前記ラメラの幅は、前記第１方向と直交する第２方向における前記ラメラの幅、並びに、前記第１方向および前記第２方向と直交する第３方向における前記ラメラの幅よりも小さく、前記第１方向において、前記解析部の幅は、前記解析部の周囲の前記ラメラの幅よりも小さい。また、前記切削部は、前記第１方向において前記ラメラを貫通する孔によって構成され、前記第２方向において、前記解析部および前記切削部は、互いに離間されている。

【0020】

また、一実施の形態における解析システムは、ラメラ作製機構と、ラメラ搬送機構とを備え、（ａ）前記ラメラ作製機構において、ウェハの一部をエッチングすることで、少なくとも、第１解析部および第１切削部を有する第１ラメラと、第２解析部および第２切削部を有する第２ラメラとを作製する工程、（ｂ）前記ラメラ搬送機構において、前記第１ラメラおよび前記第２ラメラを前記ウェハからラメラグリッドへ順次搬送する工程、を有する。ここで、第１方向における前記第１ラメラの幅は、前記第１方向と直交する第２方向における前記第１ラメラの幅、並びに、前記第１方向および前記第２方向と直交する第３方向における前記第１ラメラの幅よりも小さく、前記第１方向において、前記第１解析部の幅は、前記第１解析部の周囲の前記第１ラメラの幅よりも小さい。また、前記第１切削部は、前記第１方向において前記第１ラメラを貫通する孔によって構成され、前記第２方向において、前記第１解析部および前記第１切削部は、互いに離間され、前記第１方向における前記第２ラメラの幅は、前記第２方向における前記第２ラメラの幅、および、前記第３方向における前記第２ラメラの幅よりも小さい。また、前記第１方向において、前記第２解析部の幅は、前記第２解析部の周囲の前記第２ラメラの幅よりも小さく、前記第２切削部は、前記第１方向において前記第２ラメラを貫通する孔によって構成され、前記第２方向において、前記第２解析部および前記第２切削部は、互いに離間されている。また、前記ラメラグリッドは、基体と、前記第２方向において前記基体の表面から突出し、且つ、前記第１ラメラおよび前記第２ラメラを搭載可能な支持部とを有し、前記（ｂ）工程において、前記第２切削部および前記第１解析部が、前記第２方向において隣接し、且つ、前記第２方向から見た平面視において重なるように、前記第１ラメラおよび前記第２ラメラは、前記ラメラグリッドへ搬送される。

【0021】

また、一実施の形態における試料の解析方法は、透過電子顕微鏡を用いて行われ、（ａ）解析対象部を有する前記試料を前記透過電子顕微鏡の試料ステージ上に設置する工程、（ｂ）前記（ａ）工程後、低倍率で前記試料の画像を取得し、前記画像に基づいて前記試料の前記解析対象部の位置を特定する工程、（ｃ）前記（ｂ）工程後、高倍率で前記試料の前記解析対象部の解析を実施する工程、を有する。ここで、前記（ｂ）工程で取得される前記画像は、暗領域と、前記暗領域に囲まれた明領域とを含み、前記明領域は、第１領域と、前記第１領域よりも小さな面積を有し、且つ、前記第１領域に接する第２領域とを含み、前記第１領域と前記暗領域との境界に沿って前記第２領域を探すことで、前記第１領域から突出した前記第２領域の位置が、前記解析対象部の位置であると特定される。

【発明の効果】

【0022】

一実施の形態によれば、一つのラメラグリッドによって複数のラメラを搬送することができ、ウェハの品質評価のスループットを向上させることができる。また、その際に、解析部の損傷が抑制されるようなラメラを作製することができる。また、このようなラメラの作製および搬送が可能となる解析システムを提供できる。また、このようなラメラを適用した試料の解析方法において、より正確な観察像を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】実施の形態１、検討例１および検討例２におけるラメラおよびラメラグリッドを示す正面図である。

【図2】検討例１におけるラメラおよびラメラグリッドを示す要部斜視図である。

【図3】検討例２におけるラメラおよびラメラグリッドを示す要部斜視図である。

【図4】実施の形態１におけるラメラおよびラメラグリッドを示す要部斜視図である。

【図5】実施の形態１におけるラメラを示す要部斜視図である。

【図6】実施の形態１におけるラメラを示す正面図である。

【図7】実施の形態１におけるラメラを示す平面図である。

【図8】実施の形態１における解析システムを示す模式図である。

【図9】実施の形態１におけるラメラ作製機構を示す模式図である。

【図10】実施の形態１におけるラメラ搬送機構を示す模式図である。

【図11】実施の形態１におけるラメラ解析機構を示す模式図である。

【図12】実施の形態１におけるネットワーク構成を示す模式図である。

【図13】実施の形態１における解析システムの処理フロー図である。

【図14】実施の形態１におけるラメラの作製方法を示す要部斜視図である。

【図15】図１４に続くラメラの作製方法を示す要部斜視図である。

【図16】図１５に続くラメラの作製方法を示す要部斜視図である。

【図17】実施の形態１におけるラメラの搬送方法を示す要部斜視図である。

【図18】図１７に続くラメラの搬送方法を示す要部斜視図である。

【図19】図１８に続くラメラの搬送方法を示す要部斜視図である。

【図20】図１９に続くラメラの搬送方法を示す要部斜視図である。

【図21】図２０に続くラメラの搬送方法を示す要部斜視図である。

【図22】実施の形態１におけるラメラの解析方法を説明するための正面図である。

【図23】実施の形態１におけるラメラの解析方法を説明するための画像の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

【0025】

また、本願において説明されるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに直交している。本願では、Ｚ方向をある構造体の上方向または高さ方向として説明する場合もある。また、Ｘ方向およびＹ方向からなる面は平面を成し、Ｚ方向に垂直な平面である。Ｙ方向およびＺ方向からなる面は平面を成し、Ｘ方向に垂直な平面である。Ｘ方向およびＺ方向からなる面は平面を成し、Ｙ方向に垂直な平面である。例えば、本願において、「Ｙ方向から見た平面視」と表現した場合、それは、Ｘ方向およびＺ方向からなる面を、Ｙ方向から見ることを意味する。

【0026】

（実施の形態１）
＜ラメラ１０およびラメラグリッド２０の構造＞
実施の形態１におけるラメラ１０およびラメラグリッド２０の大まかな構造は、図１に示される通りである。図４は、二つのラメラ１０がラメラグリッド２０に搭載されている様子を示す要部斜視図であり、図５～図７は、一つのラメラ１０の構造を示す要部斜視図、正面図および平面図である。なお、図４に示されるように、実施の形態１では二つのラメラ１０が例示されているが、ラメラグリッド２０は、三つ以上の複数のラメラ１０を搭載可能である。

【0027】

図１に示されるように、ラメラグリッド（ＴＥＭグリッド、ラメラキャリア）２０は、ハーフムーン型の基体２１と、Ｚ方向において基体２１の表面から突出した複数の支持部（間隙部）２２とを含み、複数の支持部２２の各々に、複数のラメラ１０が搭載されている。なお、複数の支持部２２を含む基体２１は、例えばシリコンのような一つの材料から構成されていてよいが、基体２１のうち、複数の支持部２２が設けられる箇所およびその周囲は、基体２１を構成する材料とは異なる材料で構成されていてもよい。例えば、基体２１の大部分が銅によって構成され、複数の支持部２２およびその周囲はシリコンによって構成されていてもよい。

【0028】

図４に示されるように、支持部２２は、支柱２２ａ～２２ｄによって構成され、支柱２２ａ～２２ｄは、Ｚ方向において基体２１の表面から突出し、Ｚ方向へ向かって延在している。ラメラ１０は、間隙部を成す支持部２２において支持される。具体的には、ラメラ１０は、支柱２２ａと支柱２２ｂとの間、および、支柱２２ｃと支柱２２ｄとの間に挟まれている。支持部２２は複数のラメラ１０を支持可能であり、ここでは二つのラメラ１０が、Ｚ方向において隣接し、支持部２２によって支持されている。

【0029】

支柱２２ａおよび支柱２２ｂは、Ｙ方向において互いに離間され、支柱２２ｃおよび支柱２２ｄは、Ｙ方向において互いに離間されている。また、支柱２２ａおよび支柱２２ｂは、Ｘ方向において支柱２２ｃおよび支柱２２ｄと離間されている。

【0030】

一つのラメラグリッド２０には、このような支柱２２ａ～２２ｄからなる支持部２２が４～２０個設けられている。なお、実施の形態１では支柱２２ａ～２２ｄが四角柱体である場合を例示するが、支柱２２ａ～２２ｄの形状は、ラメラ１０を保持できる形状であればよく、四角以外の多角柱体であってもよいし、円柱体であってもよい。

【0031】

図４～図７に示されるように、ラメラ１０は、Ｙ方向における幅が、Ｘ方向における幅およびＺ方向における幅よりも薄い薄片試料であり、後で説明するように、ウェハ１の一部をエッチングすることで作製される。Ｚ方向においてラメラ１０の上部には、解析部１１が設けられている。解析部１１は、後にラメラ解析機構において解析対象となる領域であり、Ｙ方向において、解析部１１の幅はその周囲のラメラ１０の幅よりも薄い。ラメラ１０は、Ｙ方向から見た平面視において解析部１１が支持部２２（支柱２２ａ～２２ｄ）と重ならないように、ラメラグリッド２０へ搭載される。

【0032】

Ｚ方向においてラメラ１０の下部には、解析部１１と離間されるように、切削部１２が設けられている。切削部１２は、Ｙ方向においてラメラ１０を貫通する孔によって構成されている。

【0033】

また、Ｘ方向において、切削部１２の幅Ｗ２は、解析部１１の幅Ｗ１よりも大きい。そして、図７に示されるように、Ｚ方向から見た平面視おいて、解析部１１は、切削部１２に重なるように設けられている。言い換えれば、Ｚ方向から見た平面視おいて、解析部１１は、切削部１２に内包されている。

【0034】

複数のラメラ１０は、Ｚ方向において互いに隣接するようにラメラグリッド２０へ順次搬送される。また、上方のラメラ１０の切削部１２および下方のラメラ１０の解析部１１は、Ｚ方向において互いに隣接し、且つ、Ｚ方向から見た平面視において重なっている。このように、ラメラ１０に切削部１２が設けられているので、上方のラメラ１０が、下方のラメラ１０の解析部１１に接しない。

【0035】

従って、実施の形態１におけるラメラ１０を用いれば、ラメラグリッド２０に複数のラメラ１０を搭載できると共に、解析部１１が損傷するという不具合を抑制することができる。また、実施の形態１では、ラメラグリッド２０への搭載時にデポジションが用いられていないので、短時間での搬送が可能であり、試料汚染も少ない。

【0036】

また、ラメラ解析機構において解析を行う際、解析は、複数のラメラ１０がラメラグリッド２０に搭載された状態で行われる。従って、解析部１１が支持部２２に遮られないように、Ｙ方向から見た平面視おいて、解析部１１は、支持部２２に重ならず、支持部２２から露出している。また、Ｙ方向から見た平面視おいて、切削部１２も支持部２２に重ならず、支持部２２から露出しているが、解析部１１が支持部２２に重ならなければ、切削部１２の一部は支持部２２に重なっていてもよい。

【0037】

なお、ラメラグリッド２０の最下方に位置するラメラ１０では、その下方に他のラメラ１０（解析部１１）が存在しないので、最下方のラメラ１０には切削部１２が設けられていなくともよい。しかしながら、切削部１２を有するラメラ１０と、切削部１２を有さないラメラ１０とを分けて作製する場合、ラメラ１０を作製する工程が複雑となる。更に、切削部１２を有さないラメラ１０を最初に搬送する必要があり、搬送順番が限定されるので、ラメラ１０を搬送する工程も複雑となる。従って、全てのラメラ１０に切削部１２を設けることが、最も望ましい。

【0038】

＜解析システムの構成＞
以下に図８～図１１を用いて、ラメラ１０の作製、搬送および解析を行うことが可能な解析システム３０の構成について説明する。図８は、実施の形態１における解析システム３０を示す模式図である。解析システム３０は、ラメラ作製機構、ラメラ搬送機構およびラメラ解析機構を有する。図８に示されるように、ラメラ作製機構としては、ラメラ作製装置４０が使用され、ラメラ搬送機構としては、ラメラ作製装置４０またはラメラ搬送装置６０が使用され、ラメラ解析機構としては、ラメラ解析装置７０が使用される。

【0039】

解析システム３０は、半導体製造ライン２からウェハ１を受け取り、ラメラ１０の作製および搬送を終えたウェハ１を半導体製造ライン２に返す。後で詳細に説明するが、ラメラ１０の作製はラメラ作製装置４０において行われ、ラメラグリッド２０へのラメラ１０の搬送は、ラメラ作製装置４０またはラメラ搬送装置６０において行われる。その後、ラメラ１０の解析がラメラ解析装置７０において行われ、ラメラ１０の解析結果が解析データＤ４として提供される。

【0040】

また、半導体製造ライン２、ラメラ作製装置４０、ラメラ搬送装置６０およびラメラ解析装置７０の間で行われる移送作業時には、ウェハ１、ラメラ１０およびラメラグリッド２０は、窒素などの不活性ガスが充満された容器（ＦＯＵＰ）の内部に保管され、移送完了後に各装置の内部で容器から取り出される。

【0041】

なお、実施の形態１におけるウェハ１は、ｐ型またはｎ型の不純物領域が形成された半導体基板、上記半導体基板上に形成されたトランジスタなどの半導体素子、および、上記半導体素子上に形成された配線層などで構成されている。ラメラ１０はウェハ１の一部から取得された薄片であるので、ラメラ１０の構造は、上記半導体基板、上記半導体素子および上記配線層のうち全部または一部を含んでいる。また、実施の形態１では、主に半導体製造ラインで用いられるウェハ１を説明しているが、ウェハ１は、半導体技術以外で用いられる構造体でもよい。

【0042】

以下に、解析システム３０の主な構成要素である、ラメラ作製装置４０、ラメラ搬送装置６０およびラメラ解析装置７０の各々の詳細な構造について説明する。

【0043】

＜ラメラ作製装置＞
図９は、実施の形態１におけるラメラ作製装置４０を示す模式図である。ラメラ作製装置４０は、少なくともラメラ作製機構を備え、例えばＦＩＢ－ＳＥＭ装置のような荷電粒子線装置によって構成される。

【0044】

ラメラ作製装置４０は、イオンビームカラム４１、電子ビームカラム４２、試料室４３、ウェハステージ４４、ウェハ押さえ４５、荷電粒子検出器４６、着脱器４７、ラメラグリッドステージ４８、ラメラグリッド押さえ４９および各制御部Ｃ１～Ｃ７を備える。また、ラメラ作製装置４０の内部または外部には、入力デバイス５０およびディスプレイ５１が設けられている。

【0045】

イオンビームカラム４１は、イオンビーム（荷電粒子ビーム）ＩＢを発生するためのイオン源、イオンビームＩＢを集束するためのレンズ、および、イオンビームＩＢを走査し、且つ、シフトするための偏向系など、ＦＩＢ装置として必要な構成要素を全て含む。イオンビームＩＢとして、一般にガリウムイオンが使用されるが、加工および観察の目的に応じてイオン種は適宜変更してもよい。また、イオンビームＩＢは、集束イオンビームに限られず、ブロードなイオンビームでもよい。

【0046】

イオンビームカラム制御部Ｃ１は、イオンビームカラム４１を制御する。例えば、イオン源からのイオンビームＩＢの発生および偏向系の駆動などが、イオンビームカラム制御部Ｃ１によって制御される。

【0047】

電子ビームカラム４２は、電子ビーム（荷電粒子ビーム）ＥＢ１を発生するための電子源、電子ビームＥＢ１を集束するためのレンズ、および、電子ビームＥＢ１を走査し、且つ、シフトするための偏向系など、ＳＥＭ装置として必要な構成要素を全て含む。

【0048】

電子ビームカラム制御部Ｃ２は、電子ビームカラム４２を制御する。例えば、電子源からの電子ビームＥＢ１の発生および偏向系の駆動などが、電子ビームカラム制御部Ｃ２によって制御される。

【0049】

イオンビームカラム４１を通過したイオンビームＩＢ、および、電子ビームカラム４２を通過した電子ビームＥＢ１は、主にイオンビームカラムの光軸ＯＡ１と電子ビームカラムの光軸ＯＡ２との交点であるクロスポイントＣＰ１にフォーカスされる。

【0050】

また、実施の形態１においては、イオンビームカラム４１を垂直配置し、電子ビームカラム４２を傾斜配置しているが、これに限られず、イオンビームカラム４１を傾斜配置し、電子ビームカラム４２を垂直配置してもよい。また、イオンビームカラム４１および電子ビームカラム４２の双方を傾斜配置してもよい。

【0051】

また、イオンビームカラム４１および電子ビームカラム４２は、これらの代わりに、ガリウム集束イオンビームカラム、アルゴン集束イオンビームカラムおよび電子ビームカラムを備えたトリプルカラムによって構成されていてもよい。

【0052】

また、ラメラ作製装置４０は、イオンビームカラム４１のみを備えていてもよいし、電子ビームカラム４２のみを備えていてもよい。言い換えれば、ウェハ１の加工および観察を行うことができるならば、荷電粒子線装置であるラメラ作製装置４０には、イオンビームカラム４１または電子ビームカラム４２の何れかまたは両方が備えられていてもよい。すなわち、荷電粒子線装置には、荷電粒子ビームカラムが備えられていればよい。また、電子ビームカラム４２は、ＳＥＭ装置に限られず、試料を透過した電子を用いて観察を行うＴＥＭ装置またはＳＴＥＭ装置としてもよい。

【0053】

ウェハステージ４４は、試料室４３内において、ウェハ１にイオンビームＩＢおよび電子ビームＥＢ１が照射される位置に設けられている。ウェハステージ４４の駆動は、ウェハステージ制御部Ｃ３によって制御される。このため、ウェハステージ４４は、平面移動、垂直移動、回転移動および傾斜移動を行うことができる。

【0054】

ウェハステージ４４には、ウェハ１を固定するためのウェハ押さえ４５が設けられ、ウェハ１は、ウェハ押さえ４５を介してウェハステージ４４に固定される。ウェハステージ４４を駆動することによって、ウェハ１の位置および向きを自由に変更することができる。ウェハステージ４４は、例えば、ウェハ１上の所望の箇所がイオンビームＩＢの照射位置または電子ビームＥＢ１の照射位置に位置するように、移動される。

【0055】

荷電粒子検出器４６は、イオンビームＩＢおよび電子ビームＥＢ１をウェハ１またはラメラ１０に照射した際に発生する荷電粒子を検出する。また、ラメラ作製装置４０には、荷電粒子検出器４６として、電子だけでなくイオンの検出も可能な複合荷電粒子検出器が設けられていてもよい。

【0056】

検出器制御部Ｃ４は、荷電粒子検出器４６を制御する。検出器制御部Ｃ４は、荷電粒子検出器４６からの検出信号を演算処理し、画像化する回路または演算処理部を備える。

【0057】

着脱器４７は、着脱器４７にイオンビームＩＢおよび電子ビームＥＢ１が照射される位置に到達できるように、試料室４３内に設けられる。着脱器４７の駆動は、着脱器制御部Ｃ５によって制御される。これにより、着脱器４７は、平面移動、垂直移動および回転移動を行うことができる。着脱器４７を駆動することによって、ラメラ１０をウェハ１から取り出すこと、および、ラメラ１０をラメラグリッド２０に搬送することが可能になる。

【0058】

なお、実施の形態１における着脱器４７として、ナノピンセットが例示されているが、着脱器４７はマイクロプローブであってもよい。その場合、マイクロプローブも着脱器制御部Ｃ５によって制御される。

【0059】

ラメラグリッドステージ４８には、ラメラグリッド２０を固定するためのラメラグリッド押さえ４９が設けられ、ラメラグリッド２０は、ラメラグリッド押さえ４９を介してラメラグリッドステージ４８に固定される。ラメラグリッドステージ４８の駆動は、ラメラグリッドステージ制御部Ｃ６によって制御される。このため、ラメラグリッドステージ４８は、平面移動、垂直移動、回転移動および傾斜移動を行うことができる。着脱器４７によって、ラメラ１０は、ウェハ１から取り出され、ラメラグリッド２０へ搬送される。

【0060】

統合制御部Ｃ７は、イオンビームカラム制御部Ｃ１、電子ビームカラム制御部Ｃ２、ウェハステージ制御部Ｃ３、検出器制御部Ｃ４、着脱器制御部Ｃ５およびラメラグリッドステージ制御部Ｃ６のそれぞれと互いに通信可能であり、ラメラ作製装置４０全体の動作を制御する。統合制御部Ｃ７は、入力デバイス５０によるユーザーからの指示または予め設定された条件に従って、各制御部Ｃ１～Ｃ６を制御し、各制御部Ｃ１～Ｃ６にウェハ１へのパターンの書き込みまたは解析対象の観察などを行わせる。また、統合制御部Ｃ７は、ラメラ作製装置４０の各制御部Ｃ１～Ｃ６から受信した情報等を記憶するための記憶部（図示せず）を備える。

【0061】

なお、本願では説明を判り易くするため、各制御部Ｃ１～Ｃ６は、各々に関連する制御対象の近くに個別に図示されているが、各制御部Ｃ１～Ｃ６および統合制御部Ｃ７が一つの制御ユニットとして纏められていてもよい。そのため、本願においては、制御部Ｃ１～Ｃ７の全部または一部を有する制御ユニットを、単に「制御部」と称する場合もある。なお、このような様態は、後述の制御部Ｃ２～Ｃ６およびＣ８、並びに、制御部Ｃ９～Ｃ１４についても同様である。

【0062】

入力デバイス５０は、例えば、解析対象の情報の入力、イオンビームＩＢおよび電子ビームＥＢ１の照射条件の変更、並びに、ウェハステージ４４およびラメラグリッドステージ４８の位置の変更などの指示を、ユーザーが入力するためのデバイスである。入力デバイス５０は、例えばキーボードまたはマウスなどである。

【0063】

ディスプレイ５１には、ＧＵＩ画面５２などが表示される。ＧＵＩ画面５２は、ラメラ作製装置４０の各構成を制御するための画面である。入力デバイス５０によってＧＵＩ画面５２に各種指示が入力された場合、上記指示が統合制御部Ｃ７に送信される。ディスプレイ５１は、ＧＵＩ画面５２として、例えば、解析対象の情報を入力する画面、ラメラ作製装置４０の各構成の状態を示す画面、観察により取得された解析対象の情報（画像を含む）を表示する画面、イオンビームＩＢおよび電子ビームＥＢ１の照射条件を変更するための指示画面、並びに、ウェハステージ４４およびラメラグリッドステージ４８の位置を変更するための指示画面などを表示することができる。ディスプレイ５１は、一つ設けられていてもよいし、複数設けられていてもよい。なお、ディスプレイ５１が、タッチパネルのような入力デバイス５０の機能を備えていてもよい。

【0064】

試料室４３には、上記以外にも、ガスデポジションユニット（図示せず）が搭載されていてもよい。ガスデポジションユニットは、それぞれその駆動を制御する制御部を有する。ガスデポジションユニットは、ウェハ１への保護膜の作製またはマーキングに使用され、荷電粒子線の照射によって堆積膜を形成するデポガスを貯蔵する。デポガスは、必要に応じてノズル先端から供給することができる。また、試料室４３には、真空排気するための減圧装置、コールドトラップまたは光学顕微鏡などが搭載されていてもよい。また、試料室４３には、三次電子検出器、ＳＴＥＭ検出器、後方散乱電子検出器または低エネルギー損失電子検出器などの検出器が搭載されていてもよい。

【0065】

以上のように、ラメラ作製装置４０は、ウェハ１から複数のラメラ１０を作製するためのラメラ作製機構と、複数のラメラ１０をラメラグリッド２０へ搬送（搭載）するためのラメラ搬送機構とを有する。この場合、図８に示されるように、ラメラ１０が搭載されたラメラグリッド２０は、後述のラメラ搬送装置６０を介することなくラメラ解析装置７０へ移送される。

【0066】

しかしながら、ラメラ作製装置４０には、ラメラ搬送機構が含まれていなくてもよい。すなわち、ラメラ作製装置４０には、着脱器４７、着脱器制御部Ｃ５、ラメラグリッドステージ４８、ラメラグリッド押さえ４９およびラメラグリッドステージ制御部Ｃ６が、構成要素として含まれていなくてもよい。

【0067】

その場合、ラメラ搬送機構は、ラメラ搬送装置６０に含まれる。ラメラ１０の搬送と比較して、ラメラ１０の作製には多くの時間が必要とされるので、ラメラ搬送装置６０においてラメラ１０の搬送を行った方が効率的である。例えば、解析システム３０に複数のラメラ作製機構として複数のラメラ作製装置４０を用意し、複数のラメラ作製装置４０において複数のウェハ１から多量のラメラ１０を作製する。その間、ラメラ搬送装置６０において、あるラメラ作製装置４０で加工が終了したウェハ１から複数のラメラ１０をラメラグリッド２０へ順次搬送する。ラメラ搬送装置６０をラメラ搬送機構として専従させることで、ウェハの品質評価のスループットを向上させることができる。

【0068】

＜ラメラ搬送装置＞
図１０は、実施の形態１におけるラメラ搬送装置６０を示す模式図である。ラメラ搬送装置６０は、少なくともラメラ搬送機構を備え、例えば二本の電子ビームカラムを備えるＳＥＭ装置のような荷電粒子線装置によって構成される。なお、ラメラ搬送装置６０の多くの構成要素は、ラメラ作製装置４０と同様であるため、ここではそれらの詳細な説明を省略する。

【0069】

ラメラ搬送装置６０は、ラメラ作製装置４０のイオンビームカラム４１およびイオンビームカラム制御部Ｃ１が、他の電子ビームカラム６１および他の電子ビームカラム制御部Ｃ８に置き換えられることで構成されている。

【0070】

電子ビームカラム６１は、電子ビームカラム４２と同様に、電子ビーム（荷電粒子ビーム）ＥＢ２を発生するための電子源、電子ビームＥＢ２を集束するためのレンズ、および、電子ビームＥＢ２を走査し、且つ、シフトするための偏向系など、ＳＥＭ装置として必要な構成要素を全て含む。

【0071】

電子ビームカラム制御部Ｃ８は、電子ビームカラム６１を制御する。例えば、電子源からの電子ビームＥＢ２の発生および偏向系の駆動などが、電子ビームカラム制御部Ｃ８によって制御される。

【0072】

また、電子ビームカラム４２を通過した電子ビームＥＢ１および電子ビームカラム６１を通過した電子ビームＥＢ２は、主に電子ビームカラム４２の光軸ＯＡ２と電子ビームカラム６１の光軸ＯＡ３との交点であるクロスポイントＣＰ２にフォーカスされる。ラメラ搬送装置６０が、電子ビームカラム４２および電子ビームカラム６１を有するので、ウェハ１およびラメラグリッド２０を二方向から確認することが可能になる。

【0073】

なお、実施の形態１では、二本の電子ビームカラムが用いられるが、二方向からウェハ１およびラメラグリッド２０の像観察が可能であれば、二本の電子ビームカラムの代わりに、イオンビームカラム、光学顕微鏡またはレーザー顕微鏡などが用いられてもよい。

【0074】

ラメラ搬送装置６０は、ラメラ１０をラメラグリッド２０に搬送（搭載）するためのラメラ搬送機構を有する。この場合、図８に示されるように、ラメラ１０が作製されたウェハ１は、ラメラ作製装置４０からラメラ搬送装置６０へ移送され、ラメラ１０が搭載されたラメラグリッド２０は、ラメラ搬送装置６０からラメラ解析装置７０へ移送される。

【0075】

ラメラ搬送装置６０におけるラメラグリッドステージ４８にも、ラメラグリッド２０を固定するためのラメラグリッド押さえ４９が設けられ、ラメラグリッド２０は、ラメラグリッド押さえ４９を介してラメラグリッドステージ４８に固定される。ラメラグリッドステージ４８の駆動は、ラメラグリッドステージ制御部Ｃ６によって制御される。このため、ラメラグリッドステージ４８は、平面移動、垂直移動、回転移動および傾斜移動を行うことができる。

【0076】

ウェハステージ４４において、着脱器４７によって複数のラメラ１０がウェハ１から取り出され、ラメラグリッドステージ４８において、着脱器４７によって複数のラメラ１０がラメラグリッド２０へ順次搬送される。

【0077】

なお、上述のように、ラメラ作製装置４０にラメラ搬送機構を含ませることもできるが、ラメラ搬送装置６０をラメラ搬送機構として専従させることで、ウェハの品質評価のスループットを向上させることができる。

【0078】

＜ラメラ解析装置＞
図１１は、実施の形態１におけるラメラ解析装置７０を示す模式図である。ラメラ解析装置７０は、少なくともラメラ解析機構を備え、例えばＴＥＭ装置またはＳＴＥＭ装置のような荷電粒子線装置によって構成される。

【0079】

ラメラ解析装置７０は、電子ビームカラム７１、試料ステージ７２、試料交換室７３、荷電粒子検出器７４、荷電粒子検出器７５、Ｘ線検出器７６、試料室７７および各制御部Ｃ９～Ｃ１４を備える。また、ラメラ解析装置７０の内部または外部には、入力デバイス７８およびディスプレイ７９が設けられている。

【0080】

また、試料室７７の内部において、試料ステージ７２に試料ＳＡＭを設置させることができる。試料ＳＡＭは、図４に示されるような複数のラメラ１０およびラメラグリッド２０を含み、ラメラ解析装置７０によってラメラ１０の解析部１１の物質および構造などが解析される。なお、図４における解析部１１の正面が、Ｙ方向において電子ビームカラム７１と向き合うように、試料ＳＡＭは横向きに設置される。

【0081】

電子ビームカラム７１は、電子ビームを発生するための電子源、電子ビームを集束するためのレンズ、および、電子ビームを走査し、且つ、シフトするための偏向系など、ＴＥＭ装置またはＳＴＥＭ装置として必要な構成要素を全て含む。電子ビームカラム７１を通過した電子ビームは、試料ＳＡＭに照射される。

【0082】

電子ビームカラム制御部Ｃ９は、電子ビームカラム７１を制御する。具体的には、電子ビームカラム７１の電子源による電子ビームの発生および偏向系の駆動が、電子ビームカラム制御部Ｃ９によって制御される。なお、実施の形態１においては、図１１に示すように、試料ＳＡＭに対して電子ビームカラム７１が垂直に配置されているが、これに限られず、電子ビームカラム７１が試料ＳＡＭに対して傾斜させて配置されていてもよい。

【0083】

試料ステージ７２は、試料室７７内において、試料ＳＡＭに電子ビームを照射できるように設けられる。試料交換室７３は、試料室７７に挿入される試料ＳＡＭを交換する場所である。試料ステージ７２は、試料ステージ制御部Ｃ１０によってその駆動が制御され、平面移動、垂直移動または回転移動を行うことができる。試料ステージ７２を駆動することにより、試料ＳＡＭの位置および向きを変更することができ、例えば、試料ステージ７２は、電子ビームの照射位置に試料ＳＡＭが位置するように移動される。

【0084】

荷電粒子検出器７４および荷電粒子検出器７５は、電子ビームを試料ＳＡＭに照射した際に発生する荷電粒子を検出する。荷電粒子検出器７４および荷電粒子検出器７５には、電子だけでなくイオンの検出も可能な複合荷電粒子検出器が用いられてもよい。

【0085】

検出器制御部Ｃ１１は荷電粒子検出器７４を制御し、検出器制御部Ｃ１２は荷電粒子検出器７５を制御する。検出器制御部Ｃ１１および検出器制御部Ｃ１２は、検出信号を演算処理し、画像化する回路または演算処理部（図示せず）を備える。

【0086】

Ｘ線検出器７６は、試料ＳＡＭが発するＸ線を検出する。Ｘ線検出器７６の代わりに、質量分析器が搭載されていてもよい。

【0087】

Ｘ線検出器制御部Ｃ１３は、Ｘ線検出器７６を制御する。Ｘ線検出器制御部Ｃ１３は、Ｘ線検出器７６からの検出信号を演算処理し、画像化する回路または演算処理部（図示せず）を備える。

【0088】

試料室７７には、真空排気するための減圧装置、コールドトラップまたは光学顕微鏡などが搭載されていてもよい。また、試料室７７には、三次電子検出器、ＳＴＥＭ検出器、後方散乱電子検出器または低エネルギー損失電子検出器などのような検出器が搭載されていてもよい。

【0089】

統合制御部Ｃ１４は、電子ビームカラム制御部Ｃ９、試料ステージ制御部Ｃ１０、検出器制御部Ｃ１１及びＣ１２、Ｘ線検出器制御部Ｃ１３のそれぞれと互いに通信可能であり、ラメラ解析装置７０全体の動作を制御する。統合制御部Ｃ１４は、入力デバイス７８によるユーザーからの指示により、あるいは予め設定された条件に従い、上記の各制御部を制御し、試料ＳＡＭの解析等を行わせる。また、統合制御部Ｃ１４は、ラメラ解析装置７０の各制御部から受信した情報等を記憶するための記憶部（図示せず）を備える。

【0090】

入力デバイス７８は、電子ビームの照射条件の変更または試料ステージ７２の位置の変更などの指示を、ユーザーが入力するためのデバイスである。入力デバイス７８は、例えばキーボードまたはマウスなどである。

【0091】

ディスプレイ７９には、ＧＵＩ画面８０などが表示される。ＧＵＩ画面８０は、ラメラ解析装置７０を制御するための画面である。入力デバイス７８によってＧＵＩ画面８０に各種指示が入力された場合、上記指示は統合制御部Ｃ１４に送信される。ディスプレイ７９は、ＧＵＩ画面８０として、例えば、ラメラ解析装置７０の各構成の状態を示す画面、解析により取得された試料情報（画像を含む）を表示する画面、解析により得られた試料ＳＡＭの情報を入力する画面、電子ビームの照射条件を変更するための指示画面、および、試料ステージ７２の位置を変更するための指示画面などを表示することができる。ディスプレイ７９は、一つ設けられていてもよいし、複数設けられていてもよい。なお、ディスプレイ７９が、タッチパネルのような入力デバイス７８の機能を備えていてもよい。

【0092】

＜解析システムのネットワーク構成＞
図１２は、解析システム３０のネットワーク構成３１を示す模式図である。半導体製造ライン２、ラメラ作製装置４０、ラメラ搬送装置６０、ラメラ解析装置７０、および、データ管理を行うサーバＳＶは、ネットワーク３２によって電気的に接続されている。このため、これらの間で各種データのやり取りが可能となる。サーバＳＶは、解析位置データＤ１、ラメラ作製位置データＤ２、ラメラ搬送位置データＤ３および解析データＤ４を保持することができる。

【0093】

解析位置データＤ１は、ウェハ１上において断面解析を行う予定の位置を示すデータである。ラメラ作製位置データＤ２は、ウェハ１上においてラメラ１０の作製に成功した位置を示すデータである。ラメラ搬送位置データＤ３は、ラメラグリッド２０上において搬送されているラメラ１０の位置を示すデータである。解析データＤ４は、解析結果を含むデータであり、電子ビームに照射された試料ＳＡＭからの荷電粒子またはＸ線の検出信号、および、上記検出信号から得られた観察像などを含むデータである。

【0094】

また、解析位置データＤ１、ラメラ作製位置データＤ２、ラメラ搬送位置データＤ３および解析データＤ４は、それぞれの情報が紐付けられている。つまり、ウェハ１上の所定位置に作製されたラメラ１０が、ラメラグリッド２０上のどの位置に搭載され、そのラメラ１０の解析結果がどのようになったかを知ることができる。

【0095】

＜解析システムの処理フロー＞
図１３は、実施の形態１における解析システム３０の処理フロー図である。また、図１４～図１６は、ラメラ作製機構によるラメラの作製方法を示す要部斜視図であり、図１７～図２１は、ラメラ搬送機構によるラメラの搬送方法を示す要部斜視図である。

【0096】

ステップＳ１において、断面解析を行いたいウェハ１が、半導体製造ライン２からラメラ作製装置４０へ移送され、ウェハ１がラメラ作製装置４０のウェハステージ４４上に設置される。

【0097】

ステップＳ２において、ラメラ作製装置４０は、受け取ったウェハ１に対応する解析位置データＤ１をサーバＳＶから取得する。

【0098】

ステップＳ３において、解析位置データＤ１に基づいて、ウェハステージ４４を解析位置に移動する。その後、図１４～図１６に示されるように、ウェハ１の一部からラメラ１０を作製する。

【0099】

まず、図１４に示されるように、ラメラ作製装置４０において、イオンビームＩＢなどの荷電粒子ビームによって、ウェハ１上の断面解析を行いたい領域の周辺をエッチングし、ラメラ１０の外形を作製する。次に、ラメラ１０の一部にエッチングを行うことで、ラメラ１０の上部に解析部１１を作製する。解析部１１には、後に解析を行うための仕上げ面処理などが施される。

【0100】

ここで、ラメラ１０は、接続箇所１ａによってウェハ１に接続されている。言い換えれば、この時点では、ラメラ１０、接続箇所１ａおよびウェハ１は一体化しており、ラメラ１０の搬送時に、ラメラ１０は接続箇所１ａから分離する。

【0101】

次に、図１５に示されるように、ウェハステージ４４を傾斜させ、イオンビームＩＢのような荷電粒子ビームを照射することで、ラメラ１０の底部をエッチングする。これにより、図１６に示されるように、ラメラ１０の切削部１２が作製される。この状態におけるラメラ１０の構造は、接続箇所１ａを除き、上述の図５～図７で説明した構造と同じである。従って、ラメラ１０の詳細な構造については、上述の図５～図７の説明を参照されたい。

【0102】

なお、実施の形態１では、図１４のラメラ１０を作製した後に、切削部１２のエッチングを行っているが、図１４の作製工程の途中で切削部１２のエッチングを行ってもよい。

【0103】

このようなウェハステージ４４の移動およびラメラ１０の作製は、加工中のウェハ１において解析位置データＤ１に対応する全ての領域に対して実施される。すなわち、解析位置データＤ１に対応する全てのラメラ１０の作製が終了するまで、ステップＳ３が繰り返される。

【0104】

ステップＳ４において、ステップＳ３で作製された全てのラメラ１０のうち、作製に成功した複数のラメラ１０の位置が、サーバＳＶに送信され、ラメラ作製位置データＤ２としてサーバＳＶに保存される。

【0105】

ステップＳ５において、複数のラメラ１０が作製されたウェハ１が、ラメラ作製装置４０からラメラ搬送装置６０へ移送される。すなわち、上記ウェハ１は、ラメラ作製機構からラメラ搬送機構へ移送される。

【0106】

ここで、上述のように、ラメラ作製装置４０がラメラ作製機構およびラメラ搬送機構を有する場合には、ステップＳ５と、以下のステップＳ６～Ｓ９とに係る工程は、ラメラ作製装置４０で行われる。

【0107】

ステップＳ６において、ラメラ搬送装置６０は、受け取ったウェハ１に対応するラメラ作製位置データＤ２をサーバＳＶから取得する。

【0108】

ステップＳ７において、ラメラ作製位置データＤ２に基づいて、ラメラ作製位置にウェハステージ４４を移動させる。その後、図１７～図２１に示されるように、複数のラメラ１０をラメラグリッド２０へ搬送する。

【0109】

まず、ラメラ搬送装置６０において、電子ビームカラム４２または電子ビームカラム６１によって形成された画像を確認し、その後、図１７に示されるように、着脱器４７を用いてウェハ１に作製されたラメラ１０を保持する。ここでは、着脱器４７はナノピンセットであり、ナノピンセットによってラメラ１０が掴まれている。この際、解析部１１が掴まれないように、ナノピンセットを操作することが望ましい。

【0110】

次に、図１８に示されるように、ウェハステージ４４を下げる、または、着脱器４７を上げることで、ラメラ１０が接続箇所１ａから分離し、ウェハ１からリフトオフする。このようにして、ウェハ１の一部からラメラ１０が取得される。

【0111】

次に、ラメラグリッドステージ４８を電子ビームカラム４２および電子ビームカラム６１によって画像が取得できる位置に移動し、着脱器４７およびラメラグリッドステージ４８の各々の位置を調整する。そして、図１９に示されるように、着脱器４７で保持されているラメラ１０を、ラメラグリッド２０上の支持部２２（支柱２２ａ～２２ｄ）の真上に移動させる。

【0112】

次に、電子ビームカラム４２によって形成される画像を確認しながら、図２０に示されるように、支持部２２にラメラ１０を挿し込む。具体的には、ラメラ１０を、支柱２２ａと支柱２２ｂとの間、および、支柱２２ｃと支柱２２ｄとの間に挿入する。所定の位置までラメラ１０の挿入が完了した後、着脱器４７の掴みを解除し、着脱器４７を退避させる。以上により、一枚目のラメラ１０がウェハ１からラメラグリッド２０へ搬送される。

【0113】

次に、一枚目と同様の手法によって、ウェハ１から二枚目のラメラ１０を取得する。そして、図２１に示されるように、ラメラグリッド２０の支持部２２の真上に二枚目のラメラ１０を移動させ、支持部２２にラメラ１０を挿し込む。これにより、二枚目のラメラ１０がウェハ１からラメラグリッド２０へ搬送される。

【0114】

図４～図７でも説明したが、ラメラ１０に切削部１２が設けられていることで、上方のラメラ１０の底部が、下方のラメラ１０の解析部１１に接しない。従って、解析部１１が損傷するという不具合を抑制することができる。また、支持部２２に複数のラメラ１０を搭載でき、そのような支持部２２を複数有するラメラグリッド２０を提供できる。また、ラメラ１０をラメラグリッド２０へ搬送する際に、デポジションが用いられていないので、短時間での搬送が可能であり、試料汚染も抑制することができる。

【0115】

また、実施の形態１では、二枚のラメラ１０が支持部２２に搭載されているが、支持部２２の形状（高さ）によっては、二枚以上の複数のラメラ１０を支持部２２に搭載させることも可能である。

【0116】

このようなウェハステージ４４の移動およびラメラ１０の搬送は、ウェハ１においてラメラ作製位置データＤ２に対応する全ての領域に対して実施される。すなわち、ラメラ作製位置データＤ２に対応する全てのラメラ１０の搬送が終了するまで、ステップＳ７が繰り返される。また、一つの支持部２２の許容範囲を超えた場合には、後続のラメラ１０は、ラメラグリッド２０上の他の支持部２２へ搬送される。そして、一つのラメラグリッド２０の許容範囲を超えた場合には、更に後続のラメラ１０は、他のラメラグリッド２０の支持部２２へ搬送される。

【0117】

以上のステップＳ７の後、ステップＳ８において、ラメラグリッド２０に搬送されたラメラ１０のうち、搬送に成功したラメラ１０のラメラグリッド２０上の位置が、サーバＳＶに送信され、ラメラ搬送位置データＤ３としてサーバＳＶに保存される。

【0118】

ステップＳ９において、複数のラメラ１０の搬送が完了したウェハ１は、ラメラ搬送装置６０から排出される。その後、必要であれば、排出されたウェハ１を半導体製造ライン２に戻してもよい。

【0119】

ステップＳ１０において、複数のラメラ１０が搭載されたラメラグリッド２０は、試料ＳＡＭとして、ラメラ搬送装置６０からラメラ解析装置７０へ移送される。

【0120】

ステップＳ１１において、ラメラ解析機構であるラメラ解析装置７０は、受け取ったラメラグリッド２０に対応するラメラ搬送位置データＤ３をサーバＳＶから取得する。ラメラ解析装置７０では、以上のように用意されたラメラ１０（解析部１１）の解析が行われる。

【0121】

以下のステップＳ１２およびステップＳ１３において、ラメラ解析装置７０を用いて行われるラメラ１０の解析方法について説明する。ここでは、ラメラ解析装置７０がＴＥＭ装置である場合を例示する。

【0122】

ステップＳ１２において、ラメラ搬送位置データＤ３に基づいて、解析したい試料ＳＡＭの搬送位置になるように、試料ステージ７２を移動させる。図２２は、試料ステージ７２に設置された試料ＳＡＭの正面図であるが、Ｙ方向において試料ＳＡＭ（ラメラ１０の解析部１１）の正面が電子ビームカラム７１と向き合うように、試料ＳＡＭは横向きに設置される。

【0123】

試料ＳＡＭのうち、実質的には、複数のラメラ１０の各々の解析部１１が解析対象部であり、ラメラグリッド２０は複数のラメラ１０を支持するホルダであるが、ここでは、これらを纏めて試料ＳＡＭとして記述する。また、解析部１１が支持部２２に遮られないように、Ｙ方向から見た平面視おいて、解析部１１および切削部１２は、支持部２２に重ならず、支持部２２から露出している。

【0124】

解析部１１の解析時には、まず、低倍率で試料ＳＡＭの画像を取得し、ラメラ１０の解析部１１が視野中心になるような試料ステージ７２の位置情報（座標）を取得する。次に、その座標に試料ステージ７２を移動し、その後、高倍率で解析部１１の断面解析を実施する。

【0125】

解析部１１の解析手法としては、一般的な手法を用いることができる。例えば、電子ビームカラム７１からの電子ビームを解析部１１に照射することで、荷電粒子検出器７４および荷電粒子検出器７５によって、解析部１１から発する荷電粒子を解析できる。また、Ｘ線検出器７６によって、解析部１１から発するＸ線を解析できる。

【0126】

ここで、一つの支持部２２に二つのラメラ１０が搭載されている場合、低倍率の画像を取得する際に、第一のラメラ１０の解析部１１および第二のラメラ１０の解析部１１の両方の試料ステージ７２の位置情報を取得することが可能である。このため、低倍率および高倍率を交互に行う必要が無く、断面解析の時間短縮を図ることができる。

【0127】

具体的には、第一のラメラ１０の解析部１１の座標に試料ステージ７２を移動し、第一のラメラ１０の解析部１１において高倍率の断面解析を完了した後、再び低倍率にはせずに、第二のラメラ１０の解析部１１の座標に試料ステージ７２を移動し、第二のラメラ１０の解析部１１において高倍率の断面解析を行う。

【0128】

なお、一つの支持部２２に三つ以上のラメラ１０が搭載されている場合でも同様に、低倍率の画像を一度取得すればよいので、断面解析の時間短縮を図ることができる。

【0129】

また、上述のように、試料ＳＡＭの解析対象部に含まれる複数の解析部１１の解析時には、低倍率で複数の解析部１１の位置を特定する作業が行われるが、実施の形態１の試料ＳＡＭの構造を用いれば、複数の解析部１１の位置を容易に特定することができる。

【0130】

低倍率で試料ＳＡＭを観察すると、例えば図２３に示されるような暗領域９０と、暗領域９０に囲まれた明領域とを含む画像が得られる。Ｙ方向における幅が薄い解析部１１、および、貫通孔である切削部１２は、明領域として明るく表示される。すなわち、明領域は、切削部１２に対応する大面積領域１２ａと、解析部１１に対応する小面積領域１１ａとを含み、大面積領域１２ａおよび小面積領域１１ａは互いに接している。言い換えれば、大面積領域１２ａの一部に小面積領域１１ａが凸部として表示される。

【0131】

ここで、大面積領域１２ａと暗領域９０との境界に沿って小面積領域１１ａを探すことで、大面積領域１２ａから突出した小面積領域１１ａを容易に特定でき、小面積領域１１ａの位置が、試料ＳＡＭの解析対象部（解析部１１）の位置であると特定される。なお、支持部２２の最上部に搭載されたラメラ１０を観察する場合、その上方の領域は、ラメラ１０およびラメラグリッド２０が存在しない空間となるので、その空間が大面積領域１２ａとなる。この場合も同様に、大面積領域１２ａと暗領域９０との境界に沿って小面積領域１１ａを探すことで、試料ＳＡＭの解析対象部を容易に特定できる。

【0132】

仮に、ラメラ１０に切削部１２が設けられていない場合、すなわち、大面積領域１２ａが存在していない場合、明暗画像には小面積領域１１ａのみが明領域として存在することになる。この場合、画像上で小面積領域１１ａを明確に判別することができない恐れがあり、解析部１１の位置を特定するための作業時間が増加する恐れがある。これに対して、実施の形態１によれば、比較的見つけ易い大面積領域１２ａが存在している。このため、まず、近くに解析部１１が存在すると予想される大まかな位置を特定し、その後、大面積領域１２ａと暗領域９０との境界に沿って凸部である小面積領域１１ａを探せばよい。従って、解析部１１の位置の特定が容易となり、その作業時間も短縮することができる。

【0133】

更に、実施の形態１におけるラメラ１０の解析方法によれば、切削部１２が存在しているので、観察対象となる解析部１１の近くに、他のラメラ１０が存在していない状態で断面解析を行うことができる。従って、断面解析時に、他のラメラ１０の成分の影響を受ける可能性が低くなるので、荷電粒子検出器７４および荷電粒子検出器７５によって得られる観察像の精度を、より高めることができる。また、Ｘ線検出器７６によって得られる元素分析の精度も高めることができる。

【0134】

その後、ステップＳ１３において、断面解析によって得られたラメラ１０の解析部１１の解析結果は、サーバＳＶへ送信され、解析データＤ４としてサーバＳＶに保存される。

【0135】

以上、上記実施の形態に基づいて本発明を具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【符号の説明】

【0136】

１ ウェハ
１ａ 接続箇所
２ 半導体製造ライン
１０ ラメラ
１１ 解析部
１１ａ 小面積領域（明領域）
１２ 切削部
１２ａ 大面積領域（明領域）
２０ ラメラグリッド
２１ 基体
２２ 支持部
２２ａ～２２ｄ 支柱
３０ 解析システム
３１ ネットワーク構成
３２ ネットワーク
４０ ラメラ作製装置
４１ イオンビームカラム
４２ 電子ビームカラム
４３ 試料室
４４ ウェハステージ
４５ ウェハ押さえ
４６ 荷電粒子検出器
４７ 着脱器
４８ ラメラグリッドステージ
４９ ラメラグリッド押さえ
５０ 入力デバイス
５１ ディスプレイ
５２ ＧＵＩ画面
６０ ラメラ搬送装置
６１ 電子ビームカラム
７０ ラメラ解析装置
７１ 電子ビームカラム
７２ 試料ステージ
７３ 試料交換室
７４ 荷電粒子検出器
７５ 荷電粒子検出器
７６ Ｘ線検出器
７７ 試料室
７８ 入力デバイス
７９ ディスプレイ
８０ ＧＵＩ画面
９０ 暗領域
Ｃ１ イオンビームカラム制御部
Ｃ２ 電子ビームカラム制御部
Ｃ３ ウェハステージ制御部
Ｃ４ 検出器制御部
Ｃ５ 着脱器制御部
Ｃ６ ラメラグリッドステージ制御部
Ｃ７ 統合制御部
Ｃ８ 電子ビームカラム制御部
Ｃ９ 電子ビームカラム制御部
Ｃ１０ 試料ステージ制御部
Ｃ１１ 検出器制御部
Ｃ１２ 検出器制御部
Ｃ１３ Ｘ線検出器制御部
Ｃ１４ 統合制御部
ＣＰ１、ＣＰ２ クロスポイント
Ｄ１ 解析位置データ
Ｄ２ ラメラ作製位置データ
Ｄ３ ラメラ搬送位置データ
Ｄ４ 解析データ
ＥＢ１、ＥＢ２ 電子ビーム（荷電粒子ビーム）
ＩＢ イオンビーム（荷電粒子ビーム）
ＯＡ１～ＯＡ３ 光軸
Ｓ１～Ｓ１３ ステップ
ＳＶ サーバ
Ｗ１、Ｗ２ 幅

【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14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】