JP2006128068A - イオンビーム加工装置及び加工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明によるイオンビーム加工装置は,真空容器41を有しており,真空容器内には,デュオプラズマトロン51,非軸対称イオンビームレンズ52,ステンシルマスク57,などから構成されており,断面に垂直方向に急峻なビームプロファイルを持つアルゴンイオンビームにより試料11から微小試料139を摘出する。
【効果】本願によると,デバイス製造ウェーハ検査・不良解析のための断面観察結果が短時間で得られる。さらに試料を取り出したおよびウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法,および高歩留まりの電子部品製造方法が提供される。
【選択図】図1
Description
国際公開公報WO99/05506『試料作製方法及び装置』には,FIBおよびプローブを用いて,バルク試料からTEM観察用の微小試料を摘出する技術が開示されている。
特開2000−156393号公報『電子部品製造方法』には,ウェーハから検査用の微小試料をウェーハを割断することなく取り出し,微小試料を取りだした後のウェーハは製造ラインに戻す手法が開示されている。当文献に記載の発明においては,加工プロセスでの進捗状況はモニタで監視され,ウェーハの検査・解析が行なわれる。
特開平7−320670号公報『集束イオンビーム手段をもちいた処理方法およびその装置』にはヘリコン波イオン源を使い,ビームスポット径0.1μmのアルゴンイオンビームでSEM観察用の試料を加工する技術が開示されている。
実際に試料の加工を行なう際には、ビーム径の小さな短径方向が被加工試料の加工断面に向くように、イオンビームと試料との相対位置関係を制御する。相対位置関係を制御するための具体的な手段に関しては、実施例で後述する。
本装置では,液体金属イオン源31より放出されたガリウムイオンは,コンデンサレンズおよび対物レンズによって試料上に集束される。なお,集束条件設定は計算処理装置85への入力によってなされる。また試料上に照射されるビーム径は,イオン源を光源とする試料上への結像と,レンズによる収差によって決定される。レンズによる収差は,ビーム制限アパーチャの開口が大きくなると増大しビーム径の拡大となる。
また,アパーチャをイオンビーム照射軸中心にして回転させるアパーチャ回転機構37を設ければ,イオンビームの短径方向を任意に設定することができる。図5(a)のディスプレイ画面401で破線がY方向に対して角度θだけ傾斜していることがわかる。そこで操作者が画面を観察して角度θをもとめ,アパーチャ回転機構を動作させて,角度θアパーチャを回転させてアパーチャの長径方向が破線と平行となるようにしても良い(図5(c))。また,図5(a)で破線の位置情報を入力することにより計算処理装置で回転角度を計算させて,計算処理装置から回転角度情報を基にアパーチャ回転機構を動作させて自動でアパーチャを回転させることもできる。
また,TEM試料作製では,観察するべき面の両側から同様な加工をすれば同様な効果を得ることができるが,この場合もアパーチャ形状の非軸対称特性と断面形成方向とを上記で述べたように制御することが必要である。
なお、静電吸着による試料片の引きはがしは、真空容器内部で実行しても良い。この場合、図1に示した試料作製装置は、ガラス棒や絶縁材料で出来たプローブ等、静電気を帯びやすい材料で出来た微小試料片の摘出手段を備えることになる。すなわち,非軸対称形状のイオンビームを用いる限り,観察・解析用の微小試料の加工を行なう装置・方法は,本実施例の対象となる。
すなわち,図6(b)での細長垂直溝133の形成,図6(c)での細長い溝135の形成において,細長垂直溝133および細長い溝135の微小試料側の断面に対して垂直方向がビームプロファイルの裾の幅が小なる方向となるように設計する。
なお,本実施の形態ではビームの裾の幅を制御するために非軸対称イオンビームレンズとして2重4極子レンズを例としたが,非軸対称な制御が可能なレンズであれば,他の4極子レンズ,8極子レンズ,16極子レンズ等であっても良い。またこれらの組み合わせおよび対称レンズと組み合わせても良い。また、以上の実施例では、マスク開口の形状を試料上に投影した成型ビームを用いた例について述べたが,成型ビームではなく,楕円または長方形の開口部を備えたアパーチャにより,イオンビームのスポット形状を成形してもよい。
更にまた,本実施例ではビームの裾の幅を制御するために非軸対称イオンビームレンズを用いたが,イオン光源形状を非軸対象にするアパーチャと,対称イオンビームレンズを用いても良い。すなわち,イオン源からイオンが放出されるアパーチャを楕円形状あるいは長方形状にするか,あるいは途中に同様な非軸対象なアパーチャを設け,このアパーチャを光源としてレンズを調整しても良い。この場合も,レンズの条件設定は計算処理装置によって実行可能である。
イオン源がFIBカラムに対して傾いているような構造では,イオン源で発生した中性粒子はイオン引き出し方向に沿って飛行し,途中で固定アパーチャ等によって遮られ試料まで到達することは無く,試料を中性粒子不純物で汚染することないためデバイス製造の歩留まりを低下させない。しかし,イオン源から引き出されたイオンビームをFIBカラムの方向に屈折させることにより,投射ビームの強度プロファイルの裾の幅が拡大し,急峻な断面を形成するのに妨げになることが判明した。これはイオンが持っているエネルギがイオン毎にばらつくことに起因している。イオンビームをイオンビーム偏向器で偏向する際,エネルギ差により偏向方向にイオンビーム軌道に広がりが出てしまうのである。この影響は成型イオンビームにも及ぼし,イオンビーム偏向器でイオンビームを屈折させる方向すなわち,つまり図12(a)の線分1104の方向に裾の幅が拡大することがわかった。従って、実際に試料へ照射されるビームスポットには、線分1105の向きに急峻な加工エッジが形成され、線分1104の向きに対しては鈍った加工エッジが形成される。当然、急峻なエッジで形成した部分の方が加工精度が良く、加工断面も良好であるので、本装置では、線分1105の向きに平行な方向からのSEM観察が可能なようにSEMカラムを配置した。なお、SEMカラムの配置は、必ずしも線分1105の向きに平行である必要は無く、線分1104と平行な方向を避けて配置すれば、加工精度の最も悪い方向のSEM観察を避けることが可能である。
図13(a)は、FIBにより試料に形成された加工孔を、図12(b)の装置正面図側から見た加工断面である。図13(a)で、「SEM観察方向」と記載された矢印の示す方向は、ビームスポットの急峻な側で加工された断面であり、急峻な断面が形成されている。一方,図13(b)は、FIBにより試料に形成された加工孔を、図12(c)の装置正面図側から見た加工断面である。図13(b)中、丸で示された部分は、FIBのビームスポットの鈍った側で加工された加工断面であり、図13(a)の加工断面に比べて、だれた断面が形成されている。
TEM試料作製のための微小試料作製のための加工手順は、実施例1の図6で示される手順とほぼ同一であるので、相違点のみを説明する。ここではビーム形状が矩形であり,かつビーム裾の幅がX方向とY方向とで非対称となっていることにより加工出来上がり形状が非対称になることに注意が必要である。特に,観察するべき断面に垂直方向がビームプロファイルの裾の幅が小なる方向となるように設定する必要がある。これは装置設計により実現できる。
なお,本実施の形態ではビームの裾の幅を制御するために非軸対称イオンビームレンズとして2重4極子レンズを例としたが,非軸対称な制御が可能なレンズであれば,他の4極子レンズ,8極子レンズ,16極子レンズ等であっても良い。またこれらの組み合わせおよび対称レンズと組み合わせても良い。
また,本実施例ではビームの裾の幅を制御するために非軸対称イオンビームレンズを用いたが,イオン光源形状を非軸対象にするアパーチャと,対称イオンビームレンズを用いても良い。すなわち,イオン源からイオンが放出されるアパーチャを楕円形状あるいは長方形状にするか,あるいは途中に同様な非軸対象なアパーチャを設け,このアパーチャを光源としてレンズを調整しても良い。この場合も,レンズの条件設定は計算処理装置によって実行可能である。これについては後で述べる。
以上、本実施で説明した試料作製方法ないし試料作製装置によれば、実施例1及び2で説明した試料作製方法ないし試料作製装置の効果に加えて、更に,中性粒子が除去されるためプラズマイオン源の中で生じた金属の中性粒子が試料に到達せず,加工後に加工済みのウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させるようなことは極めて少なくなる。また,ガス種の中性粒子が広く試料に照射されることもなくなるため,所望の箇所以外が加工されて試料が変質してしまうという問題が生じなくなるという効果を奏することができる。
図14に、本実施例のイオンビーム加工装置を示す。本実施例のイオンビーム加工装置は、真空容器41を有しており,真空容器41内には,デュオプラズマトロン51,コンデンサレンズ2,対物レンズ55,ステンシルマスク57,質量分離器61などから構成されるイオンビーム照射系,および試料11,二次粒子検出器12,試料ステージ13,プローブ15,デポガス源17,マニピュレータ43などが配置されている。また、本装置を制御する装置として,デュオプラズマトロン制御装置91,レンズ制御装置92,試料ステージ制御装置14,マニピュレータ制御装置16,デポガス源制御装置18,二次電子検出器制御装置19,および,質量分離器制御装置62,計算処理装置95などが配置されている。ここで,計算処理装置95は二次粒子検出器の検出信号を基に生成された画像や,情報入力手段によって入力した情報などを表示するディスプレイを備える。また,試料ステージは,試料載置面内の直行2方向への直線移動機構,試料載置面に垂直方向への直線移動機構,試料載置面内回転機構,および試料載置面内に傾斜軸を持つ傾斜機構を備え,これらの制御は計算処理装置95からの指令によって試料ステージ制御装置14で行われる。また,本実施例のイオンビーム加工装置には、イオンビーム照射系とは別に、電子ビーム鏡筒22が配置されており、電子銃7,電子レンズ9,電子ビーム走査偏向器10等を備えている。
本装置の動作は実施例1の装置とほぼ同様であり,イオンビーム偏向器の替わりに質量分離器を動作させて,イオンビームに含まれる不純物イオンを除去する。なお,質量分離器の機能は,計算処理装置からの指令により,質量分離器制御装置が動作して実行される。質量分離器,コンデンサレンズ,マスク,対物レンズを通過した成型イオンビームは,試料に照射され矩形の穴が形成される。この後,電子ビーム照射系から放出される電子ビームによって試料断面を観察することができる。
また,ステンシルマスクにマスク穴を小さく制限する機構を設け,その穴を投射した成型ビームで試料上を走査して試料画像を取得して加工位置を設定すれば精度良い位置設定をすることができる。なおマスク穴を小さく制限する機構としては,例えばステンシルマスクに微細アパーチャを重ねる構造としても良い。
微小試料作製のための加工手順については,図5に示した方法と同様にすることができる。
また,本実施例では,アルゴンイオンビームを用いたが,他に窒素,酸素,ネオン,キセノン,クリプトンなどの元素,およびこれらの混合イオンビームでも同様な効果が得られるのは明らかである。
本装置は、実施例1の装置とほぼ同様の構成を備えているがイオンビーム偏向器を備えてない。イオン源から照射されたイオンビームは、イオン源アパーチャ1016,コンデンサレンズ2,ステンシルマスク57,対物レンズ55を通過し、試料に照射される。試料表面には、当該イオンビーム照射により加工穴が形成され、加工断面は、電子ビーム照射系から放出される電子ビームによって試料断面を観察される。
図19には、イオン源アパーチャと,ステンシルマスクの選択により得られる成型ビーム形状とビームプロファイルを示す。なお,選択した開口は図中では矢印で指示。図19(a)は長方形の開口のイオン源アパーチャと長方形の開口のステンシルマスクを選択した場合である。成型ビームはY方向に長くかつ,X方向に急峻な強度プロファイルを持つ。図19(b)は長方形の開口のイオン源アパーチャと正方形の開口のステンシルマスクを選択した場合である。成型ビームは正方形であるが,図19(a)と同様にX方向に急峻な強度プロファイルを持つ。このようにイオン源アパーチャを選択することにより、成型イオンビーム形状とは独立に強度プロファイルの裾を制御可能となる。すなわち,加工領域の設定と,加工精度の設定を独立して行うことができる。これによると図19(b)のように正方形の領域でX方向に急峻な断面を形成し,その加工穴の一面をY方向から観察して,次に別の領域について観察領域を拡大するため図19(a)のようにY方向の加工領域を拡大し,急峻性については同様な仕様で加工し,同様にY方向から観察することができる。このとき観察に必要な面のみ急峻に加工するため,加工のスループットが向上するとともに,さらに断面の急峻性の仕様を同一にして,観察領域を自由に設定できるという効果を奏することができる。
(1)試料に対して集束イオンビームを照射して所定の加工を行なうイオンビーム加工装置において、イオンビーム照射軸に対して垂直面内における前記イオンビームのスポット形状が非軸対称であり、前記試料上に形成される加工溝の断面の一つが、前記非軸対称形状の短軸方向と平行となるように加工することを特徴とするイオンビーム加工装置。
(2)イオンビームを試料に対して照射して所定の加工を行なうイオンビーム加工装置において、前記イオンビームのイオンビーム照射軸に対して垂直面内におけるビームスポット形状を非軸対称形状に成形する手段と、
前記試料上でのイオンビームの照射位置における前記ビームスポットの一つの軸を所定の方向へ向ける手段とを備えたことを特徴とするイオンビーム加工装置。
(3)被加工試料を載置するステージと、イオンビームを前記試料に対して照射または走査させるイオンビームカラムと、試料に対して電子線を照射するSEMカラムとを有し、前記イオンビームカラムが質量分離器を備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(4)試料を保持する試料ステージと,イオンビームを発生させるイオン源と、イオン光源を試料上にビームスポットとして結像する照射光学系と、該ビームスポットの形状を非軸対称形状に整形して結像する手段と、前記試料ステージに保持される試料の加工時に,該試料の加工断面と前記ビームスポット形状の長軸とを平行に揃える制御手段とを備え,
前記イオン源からイオンビームを引き出す軸と,イオンビームを試料に照射する軸が傾斜関係にある構造であり,その傾斜方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分が,前記ビームスポット形状の長軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分と少なくとも平行関係とすることが可能な構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(6)試料を保持する試料ステージと,イオンビームを発生させるイオン源と、該試料ステージに保持される試料に対してイオンビームを照射する照射光学系と,該イオンビームによって加工した断面を観察するための荷電ビーム照射光学系を備え,前記イオン源から引き出したイオンビームを質量分離する機構を備え、該質量分離の質量分散方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分が,前記観察用の荷電粒子ビームの照射軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分と少なくとも直交関係とすることが可能な構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(7)試料を保持する試料ステージと,イオンビームを発生させるイオン源と、イオン光源を試料上にビームスポットとして結像する照射光学系と、該ビームスポットの形状を非軸対称形状に整形して結像する手段と、前記試料ステージに保持される試料の加工時に,該試料の加工断面と前記ビームスポット形状の長軸とを平行に揃える制御手段とを備え, 前記イオン源から引き出したイオンビームを質量分離する機構を備え、該質量分離の質量分散方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分が,前記ビームスポット形状の長軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分と少なくとも平行関係にすることが可能な構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(8)試料を保持する試料ステージと,イオンビームを発生させるイオン源と該試料ステージに保持される試料に対してイオンビームを照射する照射光学系を備え, 該照射光学系は,イオン光源を試料上にビームスポットとして結像するものであり,その形状を非軸対称形状に整形して結像する手段を備え,前記試料ステージに保持される試料の加工時に,該試料の加工断面と前記ビームスポット形状の長軸とを平行に揃える制御手段とを備え,さらに前記試料の加工断面に荷電ビームを照射する照射光学系を備え,その照射軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分が,前記ビームスポット形状の長軸にすくなくとも直交関係にすることが可能な構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(10)試料を保持する試料ステージと,イオンビームを発生させるイオン源と該試料ステージに保持される試料に対してイオンビームを照射する照射光学系を備え,該イオンビームによって試料の断面を加工することが可能であり,前記イオンビーム照射系が,イオンビーム経路途中に所望の開口を持つマスクを2つ以上備え,少なくとも一つのマスク形状を試料上に投射する投射イオン光学系であり,少なくとも一つのマスクが非軸対称な形状を持ち,その長軸方向を試料断面に平行方向にすることにより,試料上に投射したイオンビームの強度プロファイルの裾の幅について,観察するべき試料断面の垂直方向の幅を,イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるようにすることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(11)試料を保持する試料ステージと,イオンビームを発生させるイオン源と該試料ステージに保持される試料に対してイオンビームを照射する照射光学系を備え,該イオンビームによって試料の断面を加工することが可能であり,さらに該イオンビームによって加工した断面を観察するための荷電ビーム照射光学系を備え,前記イオンビーム照射系が,イオンビーム経路途中に所望の開口を持つマスクを2つ以上備え,少なくとも一つのマスク形状を試料上に投射する投射イオン光学系であり,少なくとも一つのマスクが非軸対称な形状を持ち,その長軸方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分が,前記荷電ビーム照射光学系の照射軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分と少なくとも垂直方向とすることが可能な構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(12)上記に開示されたイオン源がプラズマイオン源であり,プラズマからイオンを引き出すアパーチャが前記軸非対称であるマスクのとなることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(14)上記のイオンビーム加工装置において,前記楕円状に整形する手段として,楕円形状または長方形状の開口を有するアパーチャを備え,試料の加工断面に荷電ビームを照射する照射光学系を備え,その照射軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分が,前記開口の楕円形状の長軸または長方形状の長辺を前記ステージの試料載置面に投影した線分少なくとも垂直方向とすることが可能な構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(15)イオン源と,該イオン源から引き出したイオンビームを試料に照射する照射光学系と,試料を保持する試料ステージと,イオンビームを制御して試料断面形成加工を行うイオンビーム制御手段とを備え,前記イオン源からイオンビームを引き出す軸と,イオンビームを試料に照射する軸が傾斜関係にある構造であるイオンビーム装置によって試料の断面を形成するイオンビーム加工方法において,イオンビームを試料に照射する軸に対するイオン源からイオンビームを引き出す軸の傾斜方向をステージの試料載置面に投影した線分と,観察方向をステージの試料載置面に投影した線分とが,垂直方向となる観察方向から加工断面を荷電粒子ビームで観察するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
(16)イオン源と,該イオン源から引き出したイオンビームを試料に照射する照射光学系と,試料を保持する試料ステージと,イオンビームを制御して試料断面形成加工を行うイオンビーム制御手段とを備え,前記イオン源から引き出したイオンビームを質量分離する機構を備える構造であるイオンビーム装置によって試料の断面を形成するイオンビーム加工方法において,前記質量分離機構の質量分散の方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分と,観察方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分とが,垂直方向となる観察方向から加工断面を荷電粒子ビームで観察するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
(18)上記のイオンビーム加工方法において,イオンビームが投射イオン照射系で成形されたイオンビームであることを特徴とするイオンビーム加工方法。
(19)上記のイオンビーム加工方法において、成形イオンビームが角型であり,その強度プロファイルの裾の幅について,観察するべき加工断面の垂直方向の幅を,イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるように制御するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
(20)上記のイオンビーム加工方法において,イオンビームは,元素種として不活性ガス種,酸素または窒素のいずれかを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
(1)イオン源と,該イオン源から放出するイオンビームを集束するレンズと,試料を保持する試料ステージと,イオンビームを制御して試料断面形成加工を行うイオンビーム制御手段とを備え,前記イオンビームを集束するレンズの少なくとも1個が,イオンビーム照射軸に垂直な2方向に対して収差が異なるように作用するレンズであり,前記試料ステージに保持される試料と前記イオンビームとの相対位置関係を、前記2方向のうち収差が少ない方向が前記試料の加工断面に向くように制御する制御手段とを備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(2)イオン源と,該イオン源から放出するイオンビームを集束するレンズを2個以上と,試料を保持する試料ステージと,ステンシルマスクを試料に投影するようにイオンビームを制御して試料断面形成加工を行うイオンビーム制御手段とを備えたイオンビーム装置において、イオンビームを集束するレンズの少なくとも1個が,イオンビーム照射軸に垂直な2方向のレンズ作用が異なるレンズであり,加工断面に垂直方向と,イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向とでレンズ作用を異なるように制御する制御手段を備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(3)上記のイオンビーム加工装置において,加工した断面を電子ビームまたはイオンビームで観察するために,イオンビーム照射により試料に角穴を形成する際に,観察するべき試料断面の垂直方向のレンズ倍率が,イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小さくなるように制御する制御手段を備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(4)上記のイオンビーム加工装置において,加工した断面を電子ビームまたはイオンビームで観察するために,試料上に投影した角型の成形イオンビームの強度プロファイルの裾の幅について,観察するべき試料断面の垂直方向の幅を,イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるように制御する制御手段を備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(6)上記のイオンビーム加工装置において,イオンビームにより加工された試料片を該試料から分離するときに用いるプローブを備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(7)上記のイオンビーム加工装置において,前記イオン源で生成されるイオンビームは,元素種として不活性ガス種,酸素または窒素のいずれかを含むことを特徴とするイオンビーム加工装置。
(8)イオン源と,該イオン源から放出するイオンビームを集束するレンズを2個以上と,イオンビームが通過するアパーチャと,試料を保持する試料ステージと,イオンビームを制御して試料断面形成加工を行うイオンビーム制御手段とを備えたイオンビーム装置によって試料の断面を形成するイオンビーム加工方法において,加工した断面を電子ビームまたはイオンビームで観察するために,観察するべき加工断面の垂直方向のビーム径が,イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向のビーム径に比べて小さくなるように制御して断面を形成するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
(10)イオン源と,該イオン源から放出するイオンビームを集束するレンズを2個以上と,試料を保持する試料ステージと,ステンシルマスクとを備えるイオンビーム装置によって,ステンシルマスクを試料に投影するようにイオンビームを制御して断面を形成するステップを含むイオンビーム加工方法において,イオンビームを集束するレンズの少なくとも1個を,加工断面に垂直方向と,イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向とでレンズ作用を異なるように制御して断面を形成するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
(11)上記のイオンビーム加工方法において、加工した断面を電子ビームまたはイオンビームで観察するために,イオンビーム照射により試料に角穴を形成する際に,観察するべき加工断面の垂直方向のレンズ倍率が,イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるように制御するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
(12)上記のイオンビーム加工方法において,角型の成形イオンビームの強度プロファイルの裾の幅について,観察するべき加工断面の垂直方向の幅を,イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるように制御するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
(14)上記のイオンビーム加工方法において,イオンビームは,元素種として不活性ガス種,酸素または窒素のいずれかを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
(15)上記のイオンビーム加工方法において,イオンビームの走査方向が加工断面に平行方向であることを特徴とするイオンビーム加工方法。
Claims (16)
- 試料を保持する試料ステージと、
該試料ステージに保持される試料に対してイオンビームを照射する照射光学系とを備え、
該照射光学系は、前記イオンビームのビームスポット形状を非軸対称形状に整形する手段を備え、前記試料ステージに保持される試料の加工時に、該試料の加工断面と前記ビームスポット形状の長軸とを平行に揃える制御手段とを備えたことを特徴とするイオンビーム加工装置。 - 請求項1に記載のイオンビーム加工装置において、非軸対称形状が楕円状であること特徴とするイオンビーム加工装置。
- 請求項2に記載のイオンビーム加工装置において、
前記楕円状に整形する手段として、楕円形状または長方形状の開口を有するアパーチャを備えたことを特徴とするイオンビーム加工装置。 - 請求項3に記載のイオンビーム加工装置において、
該アパーチャがイオンビーム照射軸を中心として回転する機構を備え、
前記制御手段は、該アパーチャの回転機構の回転を、前記試料の加工断面と前記ビームスポット形状の長径方向とが平行に揃うように制御することを特徴とするイオンビーム加工装置。 - 請求項1に記載のイオンビーム加工装置において、
前記試料ステージを回転する回転機構を備え、
前記制御手段は、該試料ステージの回転を、前記試料の加工断面と前記ビームスポット形状の長径方向とが平行に揃うように制御することを特徴とするイオンビーム加工装置。 - 請求項1に記載のイオンビーム加工装置において、
前記イオンビーム照射により、試料から二次的に発生する荷電粒子線を捕捉する検出器と、
当該検出器の検出信号を基に前記試料の画像を生成する手段と、
当該生成された画像を表示するディスプレイとを備え、
前記制御手段に対して必要な情報の入力を行なう入力手段とを備えたことを特徴とするイオンビーム加工装置。 - 請求項6に記載のイオンビーム加工装置において、
前記制御手段は、該入力手段を介して入力される加工領域端点の座標情報と、前記検出器での検出信号とから、前記アパーチャの回転角を計算し、前記回転機構に対し該回転角の情報を送信することを特徴とするイオンビーム加工装置。 - 請求項6に記載のイオンビーム加工装置において、
前記制御手段は、該入力手段を介して入力される加工領域端点の位置情報と、前記検出器での検出信号とから、前記試料ステージの回転角を計算し、前記試料ステージの回転機構に対し該回転角の情報を送信することを特徴とするイオンビーム加工装置。 - 試料を保持する試料ステージと、
イオンビームを発生させるイオン源と、
該試料ステージに保持される試料に対してイオンビームを照射する照射光学系と、
該イオンビームによって加工した断面を観察するための荷電ビーム照射光学系を備え、
前記イオン源からイオンビームを引き出す軸と、イオンビームを試料に照射する軸が傾斜関係にある構造であり、
その傾斜方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分が、前記観察用の荷電粒子ビームの照射軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分と少なくとも直交関係とすることが可能な構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。 - 試料を保持する試料ステージと、
イオンビームを発生させるイオン源と、
該イオン源から引き出したイオンビームを所望の形状の開口を有するマスクを通して試料に照射する投射イオンビーム照射系と、
試料上に投射した角型のイオンビームの強度プロファイルの裾の幅について、観察するべき試料断面の垂直方向の幅を、イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるように制御する制御手段を備え、
前記イオン源から引き出したイオンビームを質量分離する機構を備え、
該質量分離の質量分散方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分が、観察すべき加工断面と少なくとも平行関係であることを特徴とするイオンビーム加工装置。 - 請求項9に記載のイオンビーム加工装置において、
前記イオンビーム照射系が投射イオンビーム照射系であることを特徴とするイオンビーム加工装置。 - 請求項9に記載のイオンビーム加工装置において、
前記イオンビーム照射により、試料から二次的に発生する荷電粒子線を捕捉する検出器と、
当該検出器の検出信号を基に前記試料の画像を生成する手段と、
当該生成された画像を表示するディスプレイを備え、
前記制御手段に対して必要な情報の入力を行なう入力手段とを備えたことを特徴とするイオンビーム加工装置。 - 請求項10に記載のイオンビーム加工装置において、
試料上に投射した角型のイオンビームの強度プロファイルの裾の幅について、観察するべき試料断面の垂直方向の幅を、イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるように制御する制御手段が、観察するべき試料断面の垂直方向のレンズ倍率が、イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小さくなるように制御する制御手段を含むことを特徴とするイオンビーム加工装置。 - 請求項10に記載のイオンビーム加工装置において、
前記投射イオンビーム照射系が、イオンビーム経路途中に所望の開口を持つマスクを2つ以上備え、少なくとも一つのマスク形状を試料上に投射する投射イオン光学系であり、少なくとも一つのマスクが非軸対称な形状を持ち、その長軸方向を試料断面に平行方向にすることにより、試料上に投射したイオンビームの強度プロファイルの裾の幅について、観察するべき試料断面の垂直方向の幅を、イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるようにすることを特徴とするイオンビーム加工装置。 - 請求項9から14のいずれか1項に記載のイオンビーム加工装置において、
イオンビームにより加工された試料片を該試料から分離するときに用いるプローブを備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。 - 請求項9から15のいずれか1項に記載のイオンビーム加工装置において、
前記イオン源で生成されるイオンビームは、元素種として不活性ガス種、酸素または窒素のいずれかを含むことを特徴とするイオンビーム加工装置。
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