JP2018163826A - 荷電粒子ビーム装置、試料加工方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、半導体基板中に厚み方向に沿って複数のデバイスを積層した試料を薄膜化する際には、荷電粒子ビームを照射しつつ加工断面のSEM画像を観察し、加工断面に露出したデバイスの数をカウントすることで、所望の加工終点を把握していた。
すなわち、本発明の荷電粒子ビーム装置は、試料に向けて荷電粒子ビームを照射し、微小試料片を作成する荷電粒子ビーム装置であって、前記試料に向けて荷電粒子ビームを照射可能な荷電粒子ビーム鏡筒と、前記荷電粒子ビーム鏡筒を収容する前記試料室と、前記試料を保持可能する試料片ホルダと、を有し、前記荷電粒子ビームによって、前記試料の一部領域の厚みを減じた微小試料片を形成する際に、該微小試料片の薄片化部分に隣接する部分が前記薄片化部分に対して傾斜した傾斜部を形成することを特徴とする。
本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置10は、図1に示すように、内部を真空状態に維持可能な試料室11と、試料室11の内部において、バルクの試料Vや、試料片Sを保持するための試料片ホルダPを固定可能なステージ12と、ステージ12を駆動するステージ駆動機構13と、を備えている。
これら集束イオンビーム照射光学系14、電子ビーム照射光学系15、および気体イオンビーム光学系18は、それぞれのビーム照射軸がステージ12上の実質的な1点で交差可能なように配置されている。即ち、試料室11を側面から平面視した時に、集束イオンビーム光学系14は鉛直方向に沿って配置され、電子ビーム照射光学系15と気体イオンビーム光学系18は、それぞれ鉛直方向に対して例えば45°傾斜した方向に沿って配置されている。こうした配置レイアウトにより、試料室11を側面から平面視した時に、電子ビーム照射光学系15から照射される電子ビーム(EB)のビーム照射軸に対して、気体イオンビーム(GB)のビーム照射軸は、例えば直角に交わる方向になる。
荷電粒子ビーム装置10は、照射対象の表面にガスGを供給するガス供給部17を備えている。ガス供給部17は具体的には外径200μm程度のノズル17aなどである。
ステージ12は、試料Vを保持する。ステージ12は、試料片ホルダPを保持するホルダ固定台12aを備えている。このホルダ固定台12aは複数の試料片ホルダPを搭載できる構造であってもよい。
図2、図3は、試料加工方法を段階的に示した説明図である。
なお、以下の実施形態では、試料加工方法として、試料片ホルダPに支持された試料片Sを荷電粒子ビームによって薄膜化して、TEM観察用の微小試料片Qを作成する例を挙げて説明する。また、図2(a)に示すように、試料片Sは、例えば、半導体基板からなる試料V(図1参照)に複数のデバイス31,31…が形成された領域を切り出したものを想定し、デバイス31,31…が並べられた方向を厚み方向Tと称し、この厚み方向Tに対して直角で、かつデバイス31の延長方向を幅方向Wと称する。また、厚み方向Tおよび幅方向Wに対して直角な方向を加工方向Dと称する。
また、試料片Sの幅方向に第1の矩形の照射領域を、厚み方向Tに対して傾斜する方向に第2の矩形の照射領域を設定し、それぞれの照射領域でラスタースキャンまたはビットマップスキャンを用いても良い。
Claims (7)
- 試料に向けて荷電粒子ビームを照射し、微小試料片を作成する荷電粒子ビーム装置であって、
前記試料に向けて荷電粒子ビームを照射可能な荷電粒子ビーム鏡筒と、
前記荷電粒子ビーム鏡筒を収容する前記試料室と、
前記試料を保持可能する試料片ホルダと、を有し、
前記荷電粒子ビームによって、前記試料の一部領域の厚みを減じた微小試料片を形成する際に、該微小試料片の薄片化部分に隣接する部分が前記薄片化部分に対して傾斜した傾斜部を形成することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 前記傾斜部に対して平行になるようにアルゴンイオンビームを照射することを特徴とする請求項1記載の荷電粒子ビーム装置。
- 試料に向けて荷電粒子ビームを照射し、前記試料の一部領域の厚みを減じた微小試料片を作成する試料作製方法であって、
前記荷電粒子ビームの照射によって、前記試料の厚み方向に沿った所定の加工厚みで、かつ前記厚み方向に対して直角な幅方向に沿った加工幅の除去域を、前記厚み方向に沿って複数重ねて形成し、前記除去域を重ねるごとに前記加工幅を段階的に減じることによって、前記微小試料片の薄片化部分に隣接する部分に、前記薄片化部分に対して傾斜させた傾斜部を形成する傾斜部形成工程を備えたことを特徴とする試料加工方法。 - 前記傾斜部形成工程における、それぞれの除去域の前記加工厚みおよび前記加工幅は、走査型電子顕微鏡によって得られた前記傾斜部のSEM画像を参照して決定されることを特徴とする請求項3記載の試料加工方法。
- 前記試料は、基材の内部に埋設層が前記厚み方向に沿って複数重ねて形成され、
前記傾斜部形成工程は、前記SEM画像を用いて、前記傾斜部に露呈される前記埋設層の数をカウントして、加工終点を決定することを特徴とする請求項4記載の試料加工方法。 - 前記傾斜部形成工程では、前記薄片化部分と、前記薄片化部分に隣接する部分である傾斜部とを、互いに10°以上90°未満の範囲で傾斜させることを特徴とする請求項3ないし5いずれか一項記載の試料加工方法。
- 前記微小試料片に向けて、前記傾斜部に対して平行になるようにアルゴンイオンビームを照射するアルゴンビーム照射工程を更に備えたことを特徴とする請求項3ないし6いずれか一項記載の試料加工方法。
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