JP2007108105A - 電子顕微鏡用試料作製方法、集束イオンビーム装置および試料支持台 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の透過型電子顕微鏡観察ならびに電子線エネルギー損失分光法等の分析を高精度に行うことを目的とし、集束イオンビームによる種々の試料ダメージ層を除去した特定箇所の電子顕微鏡用試料を作製する方法及び装置を提供する。
【解決手段】均一構造物上に不均一なパターンが形成され、その両者が含まれる箇所を断面電子顕微鏡用試料に作製する方法であって、シリコン基板４などの均一構造物上にデバイスパターン５などの不均一なパターンが形成され、均一構造物側からイオンビーム１を照射することにより試料を薄片化する電子顕微鏡試料作製方法を提供する。更に、この試料作製方法を実施するための集束イオンビーム装置および試料支持台などの作製装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子顕微鏡用の薄片試料を作製する際に、集束イオンビーム照射により加工表面に生成される結晶の非晶質化、ミキシング層の生成、均一構造物上の加工ムラなどの試料ダメージ層を有効に除去する電子顕微鏡用試料作製方法、集束イオンビーム装置および試料支持台に適用して有効な技術に関する。

例えば、シリコン半導体の加工寸法が微細化し、高集積化するとともに、新規プロセスの開発や量産過程においては、これまで以上にデバイス特性の劣化や信頼性の低下が重要課題となっている。上記の不良の原因を根本的に突き止め、解決するために、近年では、透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＴＥＭ）及び電子線エネルギー損失分光法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｌｏｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＥＬＳ）を用いた二次元元素分布分析・スペクトル分析が、ナノメータ領域の半導体デバイスの不良解析において、必須の分析手段となっており、プロセス開発・量産における化学反応が関与した不良解析において威力を発揮している。

また、電気測定等で判明したシリコン半導体の不良箇所をＴＥＭ観察やＥＥＬＳ分析が可能な程度に薄片化するために、集束イオンビーム装置（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ：ＦＩＢ）を用いることが急速に普及している。集束イオンビーム装置は、数１０ｋＶに加速したガリウムイオンを試料表面に集束させ、走査しながらスパッタすることにより試料を薄片化し、ＴＥＭ観察やＥＥＬＳ分析が可能な透過膜厚にする。

図２に、集束イオンビーム装置を用いてデバイスパターンが形成されたシリコン基板から、特定の場所を選択した後、ＴＥＭ試料を作製する際の従来の手順を示す。図２（ａ）は、シリコン基板４上に形成されたデバイスパターン５の中から、ＴＥＭ観察やＥＥＬＳ分析するために、選択箇所８を含むように選択箇所８周辺を集束イオンビーム１１により加工しているところを示している。

図２（ｂ）は、図２（ａ）をイオンビームの照射方向から観察した図である。一部を残して、周辺を集束イオンビームで加工後、集束イオンビーム装置内に備えられている探針７を試料上面に接触させる。選択箇所８を観察しながら、探針７をタングステンガスにより選択箇所８中の固定部１２に固定する。探針７を固定後、選択箇所８の底部及び側面の一部を切削し、シリコン基板４と選択箇所８を切り離す（図２（ｃ））。シリコン基板４から切り離された選択箇所８は試料片２となる。

図２（ｄ）は、シリコン基板から切り離された試料片２の斜視図である。試料片２は、探針７側から集束イオンビームで選択箇所８の上部がダメージを受けないように堆積されたタングステン保護層３、デバイスパターン５、シリコン基板４の順に並んでいる。通常、抽出した試料片２を透過型電子顕微鏡で観察する場合、試料片２をそのまま透過型電子顕微鏡用ホルダーに固定せず、透過型電子顕微鏡用の試料支持台に固定した後、試料支持台を透過型電子顕微鏡用ホルダーに設置する。また、集束イオンビーム装置と透過型電子顕微鏡用のホルダーは、同一のホルダーを共用することが可能である。切り離した試料片２は、試料支持台６にタングステンガスにより試料固定位置１３に固定され、探針７から切り離される（図２（ｅ））。試料片２を断面方向から見た場合、図２（ｆ）の通りとなり、試料支持台６側がシリコン基板４となる。探針７から切り離された後、ＴＥＭ観察やＥＥＬＳ測定に適した電子線の透過膜厚となるようにガリウムイオンで薄片化される。

例えば、シリコン基板上にシリコン酸化膜を堆積させた積層膜の断面を観察するために集束イオンビーム装置を用いて薄片化する際に、加速電圧を３０ｋＶのガリウムイオンで薄片化すると、図３に示したように電子線２１の透過方向に対し、観察層２３の加工表面の両側を集束イオンビーム１１で照射し薄片化することにより、約３０ｎｍの試料ダメージ層２２が形成される。試料ダメージ層２２には、ガリウムイオンが打ち込まれることにより、結晶の非晶質化やシリコン基板とシリコン酸化膜界面では、両者の層が入り乱れたミキシング層の生成といったものが含まれる。

前述のように、シリコン基板の結晶層を観察する場合に、集束イオンビームを用いて、全体の試料膜厚を薄膜化すると、試料ダメージ層の割合が高くなるため、像観察に与える影響が大きくなる。よって、シリコン基板を透過型電子顕微鏡により観察した場合、鮮明な格子像を得ることが困難となる。また、シリコン基板とシリコン酸化膜の界面近傍では、境界を鮮明に判断することが困難となる。このように試料ダメージ層が存在すると、投透過型電子顕微鏡観察のみならず、電子線エネルギー損失分光法等の分析を詳細に行うことが出来ない。この試料ダメージ層の生成は、特に積層界面の解析において、大きな障壁となっている。

また、前述のように、デバイスパターンが形成されたシリコン基板から選択された領域を抽出し、試料支持台に固定しＦＩＢ加工により薄片化する場合、ガリウムイオンの照射が、デバイスパターン側からとなるため、シリコン基板とデバイスパターン間の切削速度の相違により、デバイスパターンに依存した加工ムラ（カーテニング）が、シリコン基板に形成されてしまう。

シリコン基板に加工ムラが生成された場合、シリコン基板内に打ち込まれたドーパント分布や濃度を電子線ホログラフィーで測定する際に、電子線の透過方向の膜厚が不均一のため、精度良く測定することが困難となる。また、収束電子線回折を用いて、シリコン基板内の歪みを測定した場合においても、同様のことが言える。

上記問題を解決するために、例えば特許文献１に開示されるように、電子顕微鏡用の薄片試料を作製する際に、集束イオンビームによるスパッタリングによって加工表面に生じた試料ダメージ層を１ｋｅＶ以下の低エネルギーで加速したアルゴンイオンを薄片試料に照射して、試料ダメージ層を除去する試みがなされている。

この方法は、集束イオンビームによって生じた試料ダメージ層を低加速のアルゴンイオンを用いて試料ダメージ層を除去するため、アルゴンイオンミリングにより試料ダメージ層を再生成することなく、集束イオンビームによって生じた試料ダメージ層を除去することが可能である。
特開２００２−２７７３６４号公報

上述したように、集束イオンビームによる切削後、低加速アルゴンイオンビームを照射することにより、加工表面に形成された試料ダメージ層は除去される。しかしながら、デバイスパターンが形成されたシリコン基板から、集束イオンビーム装置内に設置された探針を用いて抽出した試料片を、試料支持台に取り付けた場合、デバイスパターン側がイオンビームの照射側となる。そのため、集束イオンビームによる薄片化後、アルゴンイオンビームを照射しても、シリコン基板上に生成された加工ムラ（カーテニング）を除去することは出来ない。

また、試料支持台側からアルゴンイオンビームを照射させる場合は、試料片のシリコン基板側からの照射となるので、試料ダメージ層を除去出来るとともにシリコン基板の加工ムラを除去することが出来る。しかし、アルゴンイオンビームは広範囲に照射されるため、試料支持台から削られた異物が加工表面に再付着してしまい、鮮明な像観察や分析の障害となってしまう。

以上から、前記特許文献１の技術は、集束イオンビーム装置と低加速イオンミリング装置を組合せ、集束イオンビーム装置で試料の薄片化時に生成された試料ダメージ層を除去する技術であるが、シリコン基板に生成された加工ムラを除去するところまでを加味した試料ダメージ層除去という観点では検討されておらず、不十分である。また、加工ムラを除去する場合の、試料支持台等からの異物の再付着についても検討が不十分である。

そこで、本発明は、上述した従来の電子顕微鏡用試料作製方法及び装置の持つ問題点を解決し、高精度の透過型電子顕微鏡観察ならびに電子線エネルギー損失分光法等の分析を高精度に行うことを目的とし、集束イオンビームによる種々の試料ダメージ層を除去した特定箇所の電子顕微鏡用試料を作製する方法及び装置を提供するものである。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、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。

本発明においては、イオンビームを用いて電子顕微鏡用試料を作製する際に、イオンビームの照射方向を均一構造物側から行うようにする。

すなわち、均一構造物上に不均一なパターンが形成され、その両者が含まれる部分を断面電子顕微鏡用試料に作製する方法において、均一構造物方向からイオンビームを入射して薄片化することを特徴とする電子顕微鏡試料作製方法に関する。

また、シリコン基板上にデバイスパターンが形成され、その両者が含まれる部分を断面電子顕微鏡用試料に作製する方法において、シリコン基板側からイオンビームを照射して薄片化することを特徴とする電子顕微鏡用試料作製方法に関する。

イオンビームとして、集束イオンビームと低加速アルゴンイオンビームを用いて電子顕微鏡用試料を作製する。

本発明はまた、電子顕微鏡用試料を作製するための集束イオンビーム装置において、試料の一部を抽出するための探針を回転させるための回転機構と、探針を傾斜させるための傾斜機構と、二次粒子画像より均一構造側を判別するための判別装置を備えることを特徴とする集束イオンビーム装置に関するものである。

試料がデバイスパターンを形成したシリコン基板の場合は、シリコン基板側をイオンビームの照射側に向けて試料片を試料支持台に固定する。

また、電子顕微鏡用試料を作製するための集束イオンビーム装置において、試料台の上下面を回転するための試料回転手段と、試料からの抽出位置を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする集束イオンビーム装置に関するものである。

前記集束イオンビーム装置は、均一構造物上に形成された不均一なパターンを含んだ断面電子顕微鏡用試料を作製する場合、均一構造物側をイオンビームの照射側に向けて試料支持台に固定するため、試料から抽出した試料片に対し、集束イオンビームやアルゴンイオンビームを均一構造物側から照射することができる。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明によれば、集束イオンビームによる試料ダメージ層が無い電子顕微鏡用試料を作製することができる。

以下、本発明の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、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は、本発明の実施の形態による電子顕微鏡用試料作製方法において、均一構造物上に形成された不均一なパターンを含む部分の一例として、シリコン基板上に形成されたデバイスパターンを含んだ箇所の透過型電子顕微鏡用の断面試料を作製する工程の一例の説明図であり、試料片２が、試料支持台６に取り付けられた直後の図である。電子顕微鏡用の断面試料はデバイスパターン５とシリコン基板４の両者を含んだ部分が抽出されている。試料支持台６に固定されているのは、デバイスパターン５側となっている。電子顕微鏡用試料作製時には、試料支持台６側と反対方向すなわちシリコン基板４側よりイオンビーム１を照射させる。シリコン基板４の上には、表面保護のために、タングステン保護層３を堆積させてもよい。

（実施の形態１）
図４は、本発明の実施の形態１による集束イオンビーム装置の一例の概略構成を示す図であって、集束イオンビーム装置３０内の一例を示している。イオン源３１より発生した集束イオンビーム１１は、集束レンズ３３により集束され、試料台４１に固定された大試料４０に照射される。集束イオンビーム１１の照射位置は、偏向コイル３２により指定される。試料台４１の試料移動機構３８により、試料台４１を移動することが出来る。また、大試料４０より一部を電子顕微鏡用試料として作製する場合、探針移送装置３９を有した探針７により抽出される。探針７は、探針移送装置３９により、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向に移動が可能である。また、探針７に抽出した試料を固定する場合は、集束イオンビーム１１を照射しながら、タングステン銃３５より発せられるタングステンガス３４が用いられる。抽出位置や探針位置の確認には、集束イオンビーム１１が大試料４０に照射される際に発生する二次粒子を検出する二次粒子検出器３６を用い、表示装置３７に二次粒子像を表示する。

まず、探針７により抽出した試料上面の形状を判別装置４４に記憶する。その際、上面の形状は長方形であるので、長辺の長さを測定する。その後、探針７は、抽出した試料を固定したまま、回転機構４２により探針７を中心軸として回転する。探針７の回転中は、二次粒子検出器３６で二次粒子像を取得し、回転前に測定した長辺の長さと一致しかつ長辺が均一コントラストになっていると判別装置４４が判断した場合、探針７の回転を停止する。

次に、傾斜機構４３により、探針７を中心軸として、上下方向に傾斜させる。この際も、常時二次粒子像を取得し、試料の二次粒子像の面積が最小となるよう判別装置４４により判断し、面積が最小となったところで、探針７の傾斜を停止する。

電子源を備えた集束イオンビーム装置の場合は、二次電子像により均一構造側を判別し、その判別を元に探針７の回転角度・傾斜角度を決定してもよい。

図５は、図４での説明をより具現化した図であり、デバイスパターンが形成されたシリコン基板の大試料から抽出した試料片を回転・傾斜させ試料支持台に固定する工程の一例について、集束イオンビームの照射方向から説明した図である。大試料４０より抽出したい選択箇所８の周辺の一部を残して、集束イオンビームにより加工後、探針７を抽出したい選択箇所８の上面に接触させる（図５（ａ））。探針７をタングステンガスにより固定部１２に固定後（図５（ｂ））、残していた試料周辺部を加工し（図５（ｃ））、試料片２を抽出する（図５（ｄ））。抽出した試料片２を、探針７の軸を回転軸として図４中の回転機構４２により回転しただけの場合（図５（ｅ））、試料片上面５５と試料片断面５６が観察される。この場合、試料片２の上面と試料支持台６の上面部が平行になっていないため、探針７の図４中の傾斜機構４３により、探針７を傾斜させ、試料片２の上面と試料支持台６の上面部を平行にする（図５（ｆ））。その後、試料支持台６へ移動し（図５（ｇ））、試料支持台６にタングステンガスを用いて試料固定位置１３に固定後（図５（ｈ））、集束イオンビームにより、探針７を試料片２より切り離す（図５（ｉ））。その後、集束イオンビームを用いて電子顕微鏡用に薄片化を実施する（図５（ｊ））。集束イオンビームの薄片後、低加速アルゴンイオンビームにより試料ダメージ層を除去する。

図６は、図５の工程の一例について、集束イオンビームの照射方向に対して、垂直方向から説明した図である。すなわち、図５の垂直方向から観察した図である。図６（ａ）は、大試料から抽出された図５中の試料片２であり、図５（ｄ）を垂直方向から観察した図である。シリコン基板４上にデバイスパターン５が形成された試料片２は、固定部１２に固定された探針７側にデバイスパターン５となっている。試料片２を抽出後、探針７の軸を回転軸として回転する（図６（ｂ））。この場合、試料片断面５６のみならず、試料片上面５５が観察される。次に、試料片２を傾斜後（図６（ｃ））、試料支持台６に設置し（図６（ｄ））、試料固定位置１３に固定される（図６（ｅ））。試料片２を探針７の軸を回転軸として回転し、その後、傾斜しているため、試料支持台６に固定されるのは、デバイスパターン５側となる。試料片２を固定後、試料片２より探針７を切り離す（図６（ｆ））。図４、５、６より、イオンビームによる照射がシリコン基板側から可能となる。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２による集束イオンビーム装置の一例の概略構成を示す図であって、シリコン基板上にデバイスパターンが形成された大試料から透過型電子顕微鏡用試料を作製する集束イオンビーム装置内の一例を示している。簡単のため、前記図４と同じ機能部分については、図４と同一の符号を付け、説明を省略する。

シリコン基板上にデバイスパターンが形成された大試料４０は、試料台４１に設置される。二次粒子検出器３６により、二次粒子像を取得し、表示装置３７に表示するとともに、記憶手段４５に記憶される。表示装置３７上で試料片の抽出箇所を指定し記憶手段４５に記憶した後、試料回転手段４６により、大試料４０の上下面を回転させる。大試料４０を回転後、回転前の二次粒子像の指定位置から、回転後の抽出位置を計算し、抽出位置を記憶手段４５から偏向コイル３２に転送し、抽出位置を切削する。抽出位置を記憶手段４５から転送する場合、偏向コイル３２ではなく，試料移動機構３８でもよい。大試料４０の上下面を回転させてから薄片化するための試料を抽出するので、シリコン基板側から抽出が可能となり、試料支持台に設置した後、イオンビームによる照射がシリコン基板側から可能となる。

図８（ａ）〜（ｃ）は、大試料を設置する試料台の一例の説明図である。試料台４１の中心部は空洞５２になっており、集束イオンビーム１１を透過することが可能である。大試料４０を試料台４１に設置する場合は、試料台４１を回転するため、銀ペーストやカーボンテープ等で落下しないように固定しておけばよい。図８の説明図は、片持ち梁の場合の説明図であるが、試料台４１を両端支えにして回転してもよい。本発明の場合、シリコン基板側から試料片を抽出するので、あらかじめ、シリコン基板側を研磨しておくか、もしくは抽出直前にシリコン基板を集束イオンビームで切削しておいても良い。

（実施の形態３）
図９に、本発明の実施の形態３である透過型電子顕微鏡用試料に加工する際に、試料より抽出した試料片を固定する試料支持台の一例の説明図を示す。試料支持台６の中心部には、試料片２を固定するための突起部５１が設けられており、試料片２の側面を試料支持台６に固定する。

図１０は、本実施の形態による試料支持台を用いて電子顕微鏡用試料を作製する工程の一例についての説明図である。従来の集束イオンビーム装置を用いて、抽出した試料片２を試料支持台６に固定した場合、図１０（ａ）の通り、イオンビーム１による照射がデバイスパターン５側となる。しかし、試料片２を試料支持台６に固定後、試料支持台６の上下を回転し、集束イオンビーム装置用ホルダーに付け直すことで、図１０（ｂ）の通り、イオンビーム１による照射がシリコン基板４側から可能となる。

図１１に、本実施の形態である別の試料支持台の一例の説明図を示す。試料支持台６の中心に設けられた突起部５１に固定された試料片２にイオンビームを照射させる場合に障害とならないように、図１１に示したように、試料片２を固定する突起部５１を屈曲させた試料支持台６を用いてもよい。

図１２に、本実施の形態である別の試料支持台の一例の説明図を示す。半円の試料支持台を用いた場合、ピンセットで挟む等の作業に不便性が生じる場合は、図１２に示したように円形の試料支持台６を用いてもよい。試料片２を設置する突起部５１は、イオンビームの照射時に障害とならないよう試料片２を固定する突起部５１を屈曲させた方がよい。

試料から探針を用いて試料片を抽出し、試料支持台に固定する場合の一例の説明図を図１３に示す。探針７を用いて試料片２を抽出する場合、図１３（ａ）に示すように、通常、試料片２の上面の固定部１２に探針７を固定するが、図１３（ｂ）に示すように、試料片２の側面の固定部１２に探針７を固定し試料片２を抽出後、試料支持台６に固定してもよい。

以上より、試料支持台を工夫した場合においても、イオンビームの照射がシリコン基板側から可能となる。

次に、上記した実施の形態の具体例を示す。まず、低倍による観察結果について示す。デバイスパターンをシリコン基板の上に形成した試料片を断面薄膜加工後、透過型電子顕微鏡にて観察した。試料片を断面薄膜加工するために、今回は図１１の試料支持台６を用いた。

試料支持台に固定した試料片を薄片化するために、まず、集束イオンビーム装置を用いて薄片化した。集束イオンビームの加速電圧は常時３０ｋＶとし、粗加工、中加工、仕上げ加工の順に電流量を下げ、仕上げ加工時の電流量を３０ｐＡとした。

集束イオンビームによる薄片化後、低加速アルゴンイオンビームにより試料ダメージ層を除去した。低加速アルゴンイオンビームの照射条件は、まず２ｋＶで１分間ミリング後、１００Ｖで１０分間ミリングした。加工の両表面を低加速アルゴンイオンビームでミリングした。最終的な電子線の透過方向の試料膜厚は、約１００ｎｍであった。

この条件下で作製した断面透過型電子顕微鏡試料を、通常の透過型電子顕微鏡で観察した結果を図１４（ａ）に示す。また、従来技術を用いて作製した断面試料を透過型電子顕微鏡により撮影したものを図１４（ｂ）に示す。透過型電子顕微鏡による観察は、加速電圧を３００ｋＶ、観察倍率を１万倍で行った。図１４（ｂ）では、シリコン基板４上の透過型電子顕微鏡像にコントラスト差が生じている。このシリコン基板４上に見られるコントラスト差は、デバイスパターン５とシリコン基板４間でのイオンビームによるスパッタレートの違いにより、シリコン基板４に加工ムラが生じていることを意味している。しかし、本発明の試料支持台を用いて試料を作製した場合、図１４（ａ）に示すように、透過型電子顕微鏡像内のシリコン基板４は均一コントラストになっており、加工ムラが除去できていることがわかる。

次に、高倍による観察結果について示す。シリコン基板の上に、シリコン酸化膜をＣＶＤ法により堆積させた試料を観察した。

断面試料作製方法は、前記の条件の通りである。最終的な電子線の透過方向に試料膜厚は、約５０ｎｍであった。

この条件下で作製した断面透過型電子顕微鏡試料を、通常の透過型電子顕微鏡で観察した結果を図１５（ａ）に示す。また、従来技術により作製した断面試料を透過型電子顕微鏡により撮影したものを図１５（ｂ）に示す。透過型電子顕微鏡による観察は、加速電圧を３００ｋＶ、観察倍率３０万倍で行った。両者の透過型電子顕微鏡像よりシリコン基板４の格子像の像質（格子像が明瞭）が格段に向上していることがわかる。これは、集束イオンビームにより生成されたシリコン基板４での非晶質化した試料ダメージ層がアルゴンイオンミリングにより除去されたためである。また、シリコン基板４とシリコン酸化膜６０間の界面もシャープになっている。これは、シリコン基板４とシリコン酸化膜６０間で集束イオンビームにより生成されたミキシング層がアルゴンイオンミリングにより除去されたことを意味している。

以上説明したように、上記した各実施の形態の電子顕微鏡用試料作製方法ならびに集束イオンビーム装置によれば、集束イオンビームを用いて電子顕微鏡用試料を作製する際に、集束イオンビームによる試料ダメージ層が無い電子顕微鏡用試料を作製することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前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ことはいうまでもない。

本発明は、電子顕微鏡用の薄片試料を作製する際に、集束イオンビーム照射により加工表面に生成される結晶の非晶質化、ミキシング層の生成、均一構造物上の加工ムラなどの試料ダメージ層を有効に除去する電子顕微鏡用試料作製方法、集束イオンビーム装置および試料支持台に適用して有効である。

本発明の実施の形態による透過型電子顕微鏡用の断面試料を作製する工程の一例を示す説明図である。 （ａ）〜（ｆ）は従来技術による透過型電子顕微鏡用試料を作製する工程を示す説明図である。 従来技術において、集束イオンビームによる試料ダメージ層を示す説明図である。 本発明の実施の形態１による集束イオンビーム装置の一例を示す概略構成図である。 （ａ）〜（ｊ）は本発明の実施の形態１による透過型電子顕微鏡用試料の作製工程の一例を示す説明図である。 （ａ）〜（ｆ）は本発明の実施の形態１による透過型電子顕微鏡用試料の作製工程の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態２による集束イオンビーム装置の一例を示す概略構成図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態２において、試料を設置する試料台の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態３において、試料片を固定する試料支持台の一例を示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態３において、透過型電子顕微鏡用の断面試料を作製する工程の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態３において、別の試料支持台の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態３において、別の試料支持台の一例を示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態３において、探針と試料片間の固定の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態による試料支持台を用いて得られた低倍の透過型電子顕微鏡像（ａ）と、従来技術を用いて得られた低倍の透過型電子顕微鏡像（ｂ）を示す説明図である。 本発明の実施の形態による試料支持台を用いて得られた高倍の透過型電子顕微鏡像（ａ）と、従来技術を用いて得られた高倍の透過型電子顕微鏡像（ｂ）を示す説明図である。

符号の説明

１…イオンビーム、２…試料片、３…タングステン保護層、４…シリコン基板、５…デバイスパターン、６…試料支持台、７…探針、８…選択箇所、１１…集束イオンビーム、１２…固定部、１３…試料固定位置、２１…電子線、２２…試料ダメージ層、２３…観察層、３０…集束イオンビーム装置、３１…イオン源、３２…偏向コイル、３３…集束レンズ、３４…タングステンガス、３５…タングステン銃、３６…二次粒子検出器、３７…表示装置、３８…試料移動機構、３９…探針移送装置、４０…大試料、４１…試料台、４２…回転機構、４３…傾斜機構、４４…判別装置、４５…記憶手段、４６…試料回転手段、５１…突起部、５２…空洞、５５…試料片上面、５６…試料片断面、６０…シリコン酸化膜。

Claims (11)

1. 均一構造物上に不均一なパターンが形成され、その両者が含まれる箇所を断面電子顕微鏡用試料に作製する方法であって、
   前記均一構造物側からイオンビームを照射することにより試料を薄片化することを特徴とする電子顕微鏡用試料作製方法。
2. シリコン基板上にデバイスパターンが形成され、その両者が含まれる箇所を断面電子顕微鏡用試料に作製する方法であって、
   前記シリコン基板側からイオンビームを照射することにより試料を薄片化することを特徴とする電子顕微鏡用試料作製方法。
3. 請求項１または２に記載の電子顕微鏡用試料作製方法において、
   前記イオンビームとして、集束イオンビームと低加速アルゴンイオンビームを用いることを特徴とする電子顕微鏡用試料作製方法。
4. 電子顕微鏡用試料を作製するための集束イオンビーム装置であって、
   試料の一部を抽出するための探針を回転させるための回転機構と、前記探針を傾斜させるための傾斜機構と、二次粒子画像より均一構造物側を判別するための判別装置とを備えることを特徴とする集束イオンビーム装置。
5. 電子顕微鏡用試料を作製するための集束イオンビーム装置であって、
   試料台の上下面を反転するための試料回転手段と、試料からの抽出位置を記憶する記憶手段とを備えたことを特徴とする集束イオンビーム装置。
6. 請求項５に記載の集束イオンビーム装置において、
   均一構造物上に不均一なパターンが形成された試料から一部を抽出する場合は、前記均一構造物側から指定箇所の試料を抽出することを特徴とする集束イオンビーム装置。
7. 請求項５に記載の集束イオンビーム装置において、
   シリコン基板上にデバイスパターンが形成された試料から一部を抽出して電子顕微鏡用試料を作製する場合は、前記シリコン基板側から指定箇所の試料を抽出することを特徴とする集束イオンビーム装置。
8. 透過型電子顕微鏡用試料を作製する集束イオンビーム装置で、試料から試料片を抽出し、前記透過型電子顕微鏡用試料に加工する際に摘出した前記試料片を固定する試料支持台であって、
   前記試料支持台の中心に前記試料片を設置することが可能な突起部を有することを特徴とする試料支持台。
9. 請求項８に記載の試料支持台において、
   前記試料支持台の突起部は屈曲していることを特徴とする試料支持台。
10. 均一構造物上に不均一なパターンが形成され、その両者が含まれる箇所を断面電子顕微鏡用試料に作製する方法であって、
    前記不均一なパターン側から集束イオンビームで試料を薄片化した後、前記均一構造物側から低加速アルゴンイオンビームを照射することを特徴とする電子顕微鏡用試料作製方法。
11. シリコン基板上にデバイスパターンが形成され、その両者が含まれる箇所を断面電子顕微鏡用試料に作製する方法であって、
    前記デバイスパターン側から集束イオンビームで試料を薄片化した後、前記シリコン基板側から低加速アルゴンイオンビームを照射することを特徴とする電子顕微鏡用試料作製方法。