JP2590063B2 - イオンビーム照射装置 - Google Patents
イオンビーム照射装置Info
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- JP2590063B2 JP2590063B2 JP61015634A JP1563486A JP2590063B2 JP 2590063 B2 JP2590063 B2 JP 2590063B2 JP 61015634 A JP61015634 A JP 61015634A JP 1563486 A JP1563486 A JP 1563486A JP 2590063 B2 JP2590063 B2 JP 2590063B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集束イオンビーム照射装置を用いた試料の断
面加工方法、特に半導体デバイス製造プロセスに適用
し、微小領域の分析，計測に好適なイオンビームエツチ
ングを行うイオンビーム照射装置を用いた試料の断面加
工方法に関する。
面加工方法、特に半導体デバイス製造プロセスに適用
し、微小領域の分析，計測に好適なイオンビームエツチ
ングを行うイオンビーム照射装置を用いた試料の断面加
工方法に関する。
試料の内部観察のためのイオンビーム照射による試料
エツチング装置は、従来は特許第925,396号に記載のよ
うに、偏向走査域（フイールド）を10〜1000回くり返え
し照射し、一様な深さのエツチングをおこない、任意の
深さの一面を露出していた。即ち、フイールド内部のイ
オンの照射量分布は均一であり、分布をもたせてエツチ
ング深さを意識的にフイールド内で変化させるという配
慮はなされていなかつた。
エツチング装置は、従来は特許第925,396号に記載のよ
うに、偏向走査域（フイールド）を10〜1000回くり返え
し照射し、一様な深さのエツチングをおこない、任意の
深さの一面を露出していた。即ち、フイールド内部のイ
オンの照射量分布は均一であり、分布をもたせてエツチ
ング深さを意識的にフイールド内で変化させるという配
慮はなされていなかつた。
半導体プロセスでは各種の物質（電極材料や絶縁材
料）を積み重ねてデバイスを製造する。一連のプロセス
で生じたデバイスの不良解析では、積層物質（通常は第
２図（ａ）に示す如く周辺物質内に埋め込まれた状態と
なる）の境界面を観察する必要が生じる。従来の観察法
では試料の劈開またはイオンビームエツチングにより境
界面を露出し、電子顕微鏡等で観察していた。しかし劈
開法では第２図（ａ）に示す如く、劈開面21が境界面20
を横切る必要があるが、積層物質18,19の寸法が小さい
場合は一般に困難である。またイオンビームでエツチン
グする場合に、従来の走査法では第２図（ｂ）に示すよ
うに、走査域内が一様にエツチングされる。したがつ
て、エツチング時間制御では（ｂ）図の面22又は面23と
いう深さまでエツチングされ、界面20でエツチングを止
めることは至難の技である。
料）を積み重ねてデバイスを製造する。一連のプロセス
で生じたデバイスの不良解析では、積層物質（通常は第
２図（ａ）に示す如く周辺物質内に埋め込まれた状態と
なる）の境界面を観察する必要が生じる。従来の観察法
では試料の劈開またはイオンビームエツチングにより境
界面を露出し、電子顕微鏡等で観察していた。しかし劈
開法では第２図（ａ）に示す如く、劈開面21が境界面20
を横切る必要があるが、積層物質18,19の寸法が小さい
場合は一般に困難である。またイオンビームでエツチン
グする場合に、従来の走査法では第２図（ｂ）に示すよ
うに、走査域内が一様にエツチングされる。したがつ
て、エツチング時間制御では（ｂ）図の面22又は面23と
いう深さまでエツチングされ、界面20でエツチングを止
めることは至難の技である。
本発明の目的は被加工物に深さの異なる複数の凹部を
形成できる断面加工方法を提供することにある。
形成できる断面加工方法を提供することにある。
本発明の要旨は、一の面を有する被加工物を準備し、 前記一の面の所望の輪郭形状範囲にイオンビームを照
射することにより前記一の面の前記イオンビーム照射領
域に凹部を形成し、 前記凹部内の一部の領域にイオンビームを照射するこ
とにより前記凹部の底面の一部にさらに深い凹部を形成
することを特徴とする断面加工方法にある。
射することにより前記一の面の前記イオンビーム照射領
域に凹部を形成し、 前記凹部内の一部の領域にイオンビームを照射するこ
とにより前記凹部の底面の一部にさらに深い凹部を形成
することを特徴とする断面加工方法にある。
なお、偏向領域の場所に応じてエッチングの深さを変
えるためには、集束イオンビームを数10〜数100回繰り
返し走査し、試料を局所的にエッチングするの際して、
フィールド内の照射量の積分値の分布をフィールド内部
の位置に応じて変化させればよい。
えるためには、集束イオンビームを数10〜数100回繰り
返し走査し、試料を局所的にエッチングするの際して、
フィールド内の照射量の積分値の分布をフィールド内部
の位置に応じて変化させればよい。
この分布を実現するため、第３図（ａ）示すようにフ
イールド25内でのビーム強度が走査線26（通常フイール
ド内に100〜1000本あるが（ａ）では模式図で少なく描
かれている）の位置27に応じて（ｂ）図のように変化さ
せれば、エツチング速度はビーム照射量に比例するので
斜めエツチングが可能となる。
イールド25内でのビーム強度が走査線26（通常フイール
ド内に100〜1000本あるが（ａ）では模式図で少なく描
かれている）の位置27に応じて（ｂ）図のように変化さ
せれば、エツチング速度はビーム照射量に比例するので
斜めエツチングが可能となる。
照射量積分値を（ｂ）図のような分布にするために
は、ビーム電流値を（ｂ）図のように１偏向走査内で変
化させる方法と、一定ビーム電流値下で、第４図に示す
ように各偏向走査如にビーム走査領域を（25）→（27）
→（28）→（29）のように順次小さくしていく方法が
ある。
は、ビーム電流値を（ｂ）図のように１偏向走査内で変
化させる方法と、一定ビーム電流値下で、第４図に示す
ように各偏向走査如にビーム走査領域を（25）→（27）
→（28）→（29）のように順次小さくしていく方法が
ある。
いずれの方法でも第２図（ｄ）に示す斜めエツチング
が可能となる。
が可能となる。
このように、斜め部を露出すればその部分の観測は走
査型電子顕微鏡のような表面観察手段により容易におこ
なえる。
査型電子顕微鏡のような表面観察手段により容易におこ
なえる。
〔実施例〕 以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
第１の実施例は液体金属イオン源に固有のイオン放射
特性を利用したビーム電流調法である。第１図（ａ）に
示すように、本実施例の構成は、エミツタチツプ1,イオ
ン源材料溜2,制御電極3,引出電極4,イオン源材料5,加速
電源6,増幅器7,制御電極電源8,レベルシフタ9,イオンビ
ーム10,集束レンズ11,X偏向電極12,Y偏向電極13,エツチ
ング試料14,X,Y偏向電源15,16より成る。第１図（ｂ）
にはイオン源に印加する電圧波形を示す。第１図（ｃ）
はイオン引出電圧−電流特性の典型例を示す。液体金属
イオン源ではイオン引出に、しきい電圧Vthが存在する
ことが特徴である。
特性を利用したビーム電流調法である。第１図（ａ）に
示すように、本実施例の構成は、エミツタチツプ1,イオ
ン源材料溜2,制御電極3,引出電極4,イオン源材料5,加速
電源6,増幅器7,制御電極電源8,レベルシフタ9,イオンビ
ーム10,集束レンズ11,X偏向電極12,Y偏向電極13,エツチ
ング試料14,X,Y偏向電源15,16より成る。第１図（ｂ）
にはイオン源に印加する電圧波形を示す。第１図（ｃ）
はイオン引出電圧−電流特性の典型例を示す。液体金属
イオン源ではイオン引出に、しきい電圧Vthが存在する
ことが特徴である。
本実施例は次のように動作する。イオンエミツタチツ
プ１から放射されたイオンビーム10はレンズ11を通し試
料11上に集束する。この途中で偏向器12,13により偏向
され、試料14上を矢印で示した範囲を２次元的な走査
し、その結果、エツチングがおこなわれる。この際、Ｙ
偏向電源16の出力はレベルシフタ９により正の信号にレ
ベルアツプされ、増幅器７に入る。増幅器７の出力は第
３図（ｂ）の（ii）に示すようにVmdの三角波形（最高
値は数10〜数100V）となる。加速電源６の出力（（ｂ）
の（ｉ））を第１図（ｃ）に示したVthに近い直流高電
圧（通常5kV程度）に保ち（イオンビームはカツトオフ
状態）、増幅器７の出力を重畳印加（Vth＋Vmd）すれ
ば、試料14上ではＹ偏向信号の増加と共にイオンビーム
強度が増大する。したがつて試料の斜めエツチングが可
能となる。斜めの程度を変えるには、増幅器７の増幅度
を変えれば容易である。なお、本実施例では試料に入射
するイオンのエネルギーが変化するのでイオン光学的収
差の問題が生じることがある。この場合は、後段加速電
極を設け、試料に入るエネルギーを一定に保つようにす
れば良い。
プ１から放射されたイオンビーム10はレンズ11を通し試
料11上に集束する。この途中で偏向器12,13により偏向
され、試料14上を矢印で示した範囲を２次元的な走査
し、その結果、エツチングがおこなわれる。この際、Ｙ
偏向電源16の出力はレベルシフタ９により正の信号にレ
ベルアツプされ、増幅器７に入る。増幅器７の出力は第
３図（ｂ）の（ii）に示すようにVmdの三角波形（最高
値は数10〜数100V）となる。加速電源６の出力（（ｂ）
の（ｉ））を第１図（ｃ）に示したVthに近い直流高電
圧（通常5kV程度）に保ち（イオンビームはカツトオフ
状態）、増幅器７の出力を重畳印加（Vth＋Vmd）すれ
ば、試料14上ではＹ偏向信号の増加と共にイオンビーム
強度が増大する。したがつて試料の斜めエツチングが可
能となる。斜めの程度を変えるには、増幅器７の増幅度
を変えれば容易である。なお、本実施例では試料に入射
するイオンのエネルギーが変化するのでイオン光学的収
差の問題が生じることがある。この場合は、後段加速電
極を設け、試料に入るエネルギーを一定に保つようにす
れば良い。
第２の実施例は第５図に示すビームブランキング法で
ある。この方法はイオン源の種類によらない。本実施例
の構成は、第５図（ａ）に示すように、ブランキング電
極32,ブランク絞り33,Y偏向信号カウンタ30,ブランキン
グ電圧発生器31より成る。第５図（ｂ）には各部に印加
する電圧波形を示す。
ある。この方法はイオン源の種類によらない。本実施例
の構成は、第５図（ａ）に示すように、ブランキング電
極32,ブランク絞り33,Y偏向信号カウンタ30,ブランキン
グ電圧発生器31より成る。第５図（ｂ）には各部に印加
する電圧波形を示す。
本実施例は次のように動作する。パルスカウンター30
はＹ偏向信号に含まれるパルス（第５図（６）の34）の
数をカウントする。パルスの数が２になつたら、ブラン
キング電圧発生器31は、Ｘ偏向信号の周期大の幅のブラ
ンキング電圧Ｂを発生、ブランキング電極32に印加す
る。パルスの数が３の時、幅2tのブランキング電圧を、
というふうに発生し、最後に走査線の数Ｎのパルスカウ
ントの時には（Ｎ−１）ｔの間ブランキング電圧を発生
する。この様子が模式的に第５図（ｂ）に示されてい
る。パルスカウントがＮになつた時はカウンタをクリヤ
し、最初から再び今の過程をくり返す。このように、１
回のＹ走査如にビームブランキング時間を増加させると
ビーム走査領域は第４図に示すようになる。この過程を
適当な回数だけ繰り返すと試料のエツチング深さ分布は
第２図（ｄ）のような所望の形が形成される。
はＹ偏向信号に含まれるパルス（第５図（６）の34）の
数をカウントする。パルスの数が２になつたら、ブラン
キング電圧発生器31は、Ｘ偏向信号の周期大の幅のブラ
ンキング電圧Ｂを発生、ブランキング電極32に印加す
る。パルスの数が３の時、幅2tのブランキング電圧を、
というふうに発生し、最後に走査線の数Ｎのパルスカウ
ントの時には（Ｎ−１）ｔの間ブランキング電圧を発生
する。この様子が模式的に第５図（ｂ）に示されてい
る。パルスカウントがＮになつた時はカウンタをクリヤ
し、最初から再び今の過程をくり返す。このように、１
回のＹ走査如にビームブランキング時間を増加させると
ビーム走査領域は第４図に示すようになる。この過程を
適当な回数だけ繰り返すと試料のエツチング深さ分布は
第２図（ｄ）のような所望の形が形成される。
第３の実施例は第６図に示すＹ偏向信号変調法であ
る。この方法もイオン源の種類によらない。本実施例の
構成は、第６図（ａ）に示すように、カウンタ30の値に
応じた直流電圧発生器35,加算器36,リミツター37より成
る。
る。この方法もイオン源の種類によらない。本実施例の
構成は、第６図（ａ）に示すように、カウンタ30の値に
応じた直流電圧発生器35,加算器36,リミツター37より成
る。
本実施例は次のように動作する。第２の実施例と同じ
く、Ｙ変調電圧発生器35はパルスの数が２の場合、V/N
（ＶはＹ偏向信号発生器16の振幅、ＮはＸ走査線の数）
の電圧を、パルスカウント３の場合に２×V/Nの電圧
を、パルスカウントＮの場合に（Ｎ−１）×V/Nの電圧
を発生する。これを加算器36によりＹ偏向信号発生器16
の出力と加算する。リミツター37は加算器36の出力がV/
2を越えたらＹ偏向信号発生器16にトリガーをかけ、新
たにＹ偏向信号を発生させる。加算器36の出力は第６図
（ｂ）の（ｉ）に示した形になりＹ偏向器13に入る。こ
の場合も第４図に示すようなビーム照射がなされ、斜め
エツチングが進行する。もちろん、カウンター値がＮに
達したらクリヤーすることは第２の実施例の場合と同じ
であることは言うまでもない。
く、Ｙ変調電圧発生器35はパルスの数が２の場合、V/N
（ＶはＹ偏向信号発生器16の振幅、ＮはＸ走査線の数）
の電圧を、パルスカウント３の場合に２×V/Nの電圧
を、パルスカウントＮの場合に（Ｎ−１）×V/Nの電圧
を発生する。これを加算器36によりＹ偏向信号発生器16
の出力と加算する。リミツター37は加算器36の出力がV/
2を越えたらＹ偏向信号発生器16にトリガーをかけ、新
たにＹ偏向信号を発生させる。加算器36の出力は第６図
（ｂ）の（ｉ）に示した形になりＹ偏向器13に入る。こ
の場合も第４図に示すようなビーム照射がなされ、斜め
エツチングが進行する。もちろん、カウンター値がＮに
達したらクリヤーすることは第２の実施例の場合と同じ
であることは言うまでもない。
なお、本実施例の偏向信号変調法については各種の変
形が存在する。第７図（ａ），（ｂ）にその例を示す。
第７図（ａ）は毎回の走査毎にX,Y偏向信号共にしだい
に小さくする方法、第７図（ｂ）はＹ偏向信号の大きさ
を変えないで走査毎に一定量のレベルシフトする方法を
採用した場合の試料のエツチングされ方を示している。
このような偏向回路の設計は容易である。
形が存在する。第７図（ａ），（ｂ）にその例を示す。
第７図（ａ）は毎回の走査毎にX,Y偏向信号共にしだい
に小さくする方法、第７図（ｂ）はＹ偏向信号の大きさ
を変えないで走査毎に一定量のレベルシフトする方法を
採用した場合の試料のエツチングされ方を示している。
このような偏向回路の設計は容易である。
このような方法によれば、劈開法では困難な、微小部
のエクショニングが可能であり、イオンビームの照射量
を適切に選ぶことにより深さ方向に任意の断面を露出さ
せることができる。これらは半導体デバイスプロセスの
開発における欠陥検査に有効である。
のエクショニングが可能であり、イオンビームの照射量
を適切に選ぶことにより深さ方向に任意の断面を露出さ
せることができる。これらは半導体デバイスプロセスの
開発における欠陥検査に有効である。
本発明によれば、被加工物に深さの異なる複数の凹部
を形成できる断面加工方法を提供できる。
を形成できる断面加工方法を提供できる。
第１図は本発明の第１の実施例を示し、（ａ）はその構
成図、（ｂ）は各部への印加電圧波形図、（ｃ）は液体
金属イオン源一般の電流−電圧特性を示す特性図、第２
図はマイクロセクシヨニング技術の説明図、第３図，第
４図は斜めエツチングのために必要なイオン照射法の説
明図、第５図は本発明の第２の実施例を示し、（ａ）は
その構成図、（ｂ）は波形図、第６図は本発明の第３の
実施例を示す構成図、第７図は第６図に示す実施例によ
つてエツチングされた試料を示す斜視図である。 10……イオンビーム、12,13……X,Y偏向電極、14……エ
ツチング試料、15,16……X,Y偏向信号発生器、17……半
導体ウエハ、18,19……積層物質、20……界面、25……
偏向走査領域（フイールド）、30……Ｙパルスカウンタ
ー、31……ブラシ信号発生器、32……ブランキング電
極、35……Ｙ変調電圧発生器、36……加算器、37……リ
ミツター。
成図、（ｂ）は各部への印加電圧波形図、（ｃ）は液体
金属イオン源一般の電流−電圧特性を示す特性図、第２
図はマイクロセクシヨニング技術の説明図、第３図，第
４図は斜めエツチングのために必要なイオン照射法の説
明図、第５図は本発明の第２の実施例を示し、（ａ）は
その構成図、（ｂ）は波形図、第６図は本発明の第３の
実施例を示す構成図、第７図は第６図に示す実施例によ
つてエツチングされた試料を示す斜視図である。 10……イオンビーム、12,13……X,Y偏向電極、14……エ
ツチング試料、15,16……X,Y偏向信号発生器、17……半
導体ウエハ、18,19……積層物質、20……界面、25……
偏向走査領域（フイールド）、30……Ｙパルスカウンタ
ー、31……ブラシ信号発生器、32……ブランキング電
極、35……Ｙ変調電圧発生器、36……加算器、37……リ
ミツター。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−136315（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−131539（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−65534（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−122895（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−6508（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−8186（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (3)
- 【請求項１】観察用試料の所望の領域に集束イオンビー
ムを繰り返し走査させることにより、前記所望の領域を
エッチングして前記観察用試料の断面を加工する方法で
あって、 前記試料を深くエッチングするに従って前記繰り返し走
査する領域を小さくすることを特徴とする断面加工方
法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の加工方法にお
いて、前記繰り返し操作する領域を小さくすることによ
り、傾斜面が形成されることを特徴とする断面加工方
法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の加工方法にお
いて、前記走査をＸ、Ｙ偏向信号共次第に小さくするこ
とを特徴とする断面加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61015634A JP2590063B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | イオンビーム照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61015634A JP2590063B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | イオンビーム照射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62174918A JPS62174918A (ja) | 1987-07-31 |
| JP2590063B2 true JP2590063B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=11894149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61015634A Expired - Lifetime JP2590063B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | イオンビーム照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2590063B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2569139B2 (ja) * | 1988-08-24 | 1997-01-08 | 株式会社日立製作所 | イオンビーム加工方法 |
| KR100735668B1 (ko) | 2004-12-06 | 2007-07-06 | 성균관대학교산학협력단 | 개선된 이온빔 소오스 및 이온빔 추출방법 |
| DE102005017632B4 (de) * | 2005-04-15 | 2010-04-08 | Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V. | Verfahren zur Modifikation der Oberfläche einer Probe mittels eines gepulsten Ionenstrahls oder mittels eines ionenstrahlgenerierten Teilchenstrahls mit homogen oder gaußförmig verteilter Stromdichte |
| US8134124B2 (en) | 2006-10-20 | 2012-03-13 | Fei Company | Method for creating S/tem sample and sample structure |
| EP2095134B1 (en) | 2006-10-20 | 2017-02-22 | FEI Company | Method and apparatus for sample extraction and handling |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS596508A (ja) * | 1982-07-05 | 1984-01-13 | Hitachi Metals Ltd | スイツチング電源 |
| JPS60136315A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-19 | Hitachi Ltd | マイクロイオンビ−ム加工方法およびその装置 |
-
1986
- 1986-01-29 JP JP61015634A patent/JP2590063B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62174918A (ja) | 1987-07-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |