JP2973211B2 - 断面観察方法 - Google Patents
断面観察方法Info
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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、不良解析などのために半導体デバイスの特
定位置を断面出し加工する方法に関する。
定位置を断面出し加工する方法に関する。
LSI（大規模集積回路）等の高集積化、微細化に伴
い、開発工程や製造工程におけるLSIの断面加工、断面
観察を集束イオンビーム装置で実施する技術が示されて
いる。
い、開発工程や製造工程におけるLSIの断面加工、断面
観察を集束イオンビーム装置で実施する技術が示されて
いる。
これは、走査イオン顕微鏡機能により断面加工部を位
置出しし、さらにマスクレスエッチング機能により断面
加工部を一面として、角形に穴あけし、所望の断面部を
露出させた後、試料を傾斜させて、断面部をイオンビー
ム照射方向に向けさせ、再び、走査イオン顕微鏡機能に
より断面加工部を観察する技術である。
置出しし、さらにマスクレスエッチング機能により断面
加工部を一面として、角形に穴あけし、所望の断面部を
露出させた後、試料を傾斜させて、断面部をイオンビー
ム照射方向に向けさせ、再び、走査イオン顕微鏡機能に
より断面加工部を観察する技術である。
この方法では、試料表面の凹凸部が切断断面に影響を
与え、縦筋が走る現象が生じ、正確な断面像が得難い欠
点があった。
与え、縦筋が走る現象が生じ、正確な断面像が得難い欠
点があった。
この解決手段の一つとして、断面切断の前に予め試料
の表面をFIBCVD（集束イオンビーム化学的気相成長）法
により処理し平坦化することで解決できるが、この場
合、試料表面が平坦化されるため、配線パターンが走査
イオン顕微鏡像上では見にくくなり加工場所がわかりに
くくなる場合がある。
の表面をFIBCVD（集束イオンビーム化学的気相成長）法
により処理し平坦化することで解決できるが、この場
合、試料表面が平坦化されるため、配線パターンが走査
イオン顕微鏡像上では見にくくなり加工場所がわかりに
くくなる場合がある。
本発明の目的は、上記欠点を解決した断面加工法を提
供することにある。
供することにある。
本願において開示される発明の概要を説明すれば、次
のとおりである。
のとおりである。
試料の断面形成部を走査イオン顕微鏡機能を用いて、
位置出しを行う。
位置出しを行う。
場合により、次に、マスクレスエッチング機能によっ
て、断面加工位置を含む領域に局所的に膜付けを行う。
て、断面加工位置を含む領域に局所的に膜付けを行う。
次に、マスクレスエッチング機能によって、角形の穴
あけ加工を行い、その際、加工穴の側壁の一つが観察し
たい断面位置となるようにする。
あけ加工を行い、その際、加工穴の側壁の一つが観察し
たい断面位置となるようにする。
次に、試料を必要に応じ回転した後傾斜し、所望観察
断面が現れるように断面加工を行う。
断面が現れるように断面加工を行う。
観察したい断面を観察できる方向に試料を回転、傾斜
し、走査イオン顕微鏡機能を用いて、前記加工穴の断面
観察（計測、分析を含む）を行う。
し、走査イオン顕微鏡機能を用いて、前記加工穴の断面
観察（計測、分析を含む）を行う。
尚、加工順序として上記に記した試料の回転、傾斜
を上記の後（上記を実行しない場合は上記の後）
に行い、次に角形に穴あけ加工を行い、その際、加工穴
の一つが観察したい断面位置になるように加工する順序
でも解決の手段となる。
を上記の後（上記を実行しない場合は上記の後）
に行い、次に角形に穴あけ加工を行い、その際、加工穴
の一つが観察したい断面位置になるように加工する順序
でも解決の手段となる。
試料の任意位置の断面加工時に、試料を傾斜させ、そ
の傾斜軸を含む面に対し垂直方向に断面形成することに
より、表面の凹凸部の影響が断面へ縦筋となって現れる
のを防ぐことができるので、正確な断面が得られる。
の傾斜軸を含む面に対し垂直方向に断面形成することに
より、表面の凹凸部の影響が断面へ縦筋となって現れる
のを防ぐことができるので、正確な断面が得られる。
第１図は本発明の一実施例であるイオンビームによる
LSIのミクロ断面加工方法を説明するための図で、第１
図（ａ）はLSIの観察したい断面位置２を一点鎖線示し
た図、第１図（ｂ）は上記観察断面位置２を含む領域を
FIBCVD法で膜付けしたところをハッチングで示した図、
第１図（ｃ）は第１図（ｂ）の試料を試料ステージの回
転機構により時計方向に90゜回転した後を示した図、第
１図（ｄ）は試料ステージを傾斜（右側をアップ）させ
た図、第１図（ｅ）はエッチング機能により観察位置を
１辺とした角形の穴あけをした図、第１図（ｆ）は試料
ステージを傾斜したまま反時計方向に90゜回転した後を
示した図、第１図（ｇ）はさらに試料ステージを傾斜
（例えば60゜に）させて、断面をイオンビーム照射方向
へ観察可能の位置に向けた図である。
LSIのミクロ断面加工方法を説明するための図で、第１
図（ａ）はLSIの観察したい断面位置２を一点鎖線示し
た図、第１図（ｂ）は上記観察断面位置２を含む領域を
FIBCVD法で膜付けしたところをハッチングで示した図、
第１図（ｃ）は第１図（ｂ）の試料を試料ステージの回
転機構により時計方向に90゜回転した後を示した図、第
１図（ｄ）は試料ステージを傾斜（右側をアップ）させ
た図、第１図（ｅ）はエッチング機能により観察位置を
１辺とした角形の穴あけをした図、第１図（ｆ）は試料
ステージを傾斜したまま反時計方向に90゜回転した後を
示した図、第１図（ｇ）はさらに試料ステージを傾斜
（例えば60゜に）させて、断面をイオンビーム照射方向
へ観察可能の位置に向けた図である。
第２図（ａ）は従来の加工方法で断面を形成した一例
を示した図、第２図（ｂ）は本発明を実施して断面を形
成した一例を示した図である。
を示した図、第２図（ｂ）は本発明を実施して断面を形
成した一例を示した図である。
第３図は本発明が使用する集束イオンビーム装置およ
び画像処理回路図である。第１〜２図において、１はLS
I,2は断面加工位置、３はFIBCVDによる膜付け部分、４
は穴あけ部、５は断面、６は絶縁膜、７は上層配線、８
は下層配線、９はSi基板、10は縦筋、11はわずかな斜め
筋、第３図において、21はイオン鏡筒、22は試料ステー
ジ、23は試料ホルダー、24は試料、25は二次荷電粒子検
出器、26はガス銃、27は真空チャンバー、28はイオンビ
ーム、31は走査制御部、32は画像取込み・再構成制御
部、33は画像メモリ部、34は増幅器、35は表示部を示
す。
び画像処理回路図である。第１〜２図において、１はLS
I,2は断面加工位置、３はFIBCVDによる膜付け部分、４
は穴あけ部、５は断面、６は絶縁膜、７は上層配線、８
は下層配線、９はSi基板、10は縦筋、11はわずかな斜め
筋、第３図において、21はイオン鏡筒、22は試料ステー
ジ、23は試料ホルダー、24は試料、25は二次荷電粒子検
出器、26はガス銃、27は真空チャンバー、28はイオンビ
ーム、31は走査制御部、32は画像取込み・再構成制御
部、33は画像メモリ部、34は増幅器、35は表示部を示
す。
第１図（ａ）に示すように観察したい試料LSIのコン
タクトを走査イオン顕微鏡像により位置出しを行う。次
に第１図（ｂ）に示すようにコンタクトを含む領域３を
FIBCVD法で膜付けする。
タクトを走査イオン顕微鏡像により位置出しを行う。次
に第１図（ｂ）に示すようにコンタクトを含む領域３を
FIBCVD法で膜付けする。
FIBCVD法はガス銃26により試料表面に原料ガスを吸着
させ、20〜30KeVのエネルギーで加速したイオンビーム2
8を局所的に照射することにより、照射領域のみに選択
的に膜を形成する方法で、本実施例では原料ガスにＷ
（CO）６を用いタングステン膜を形成している。勿論、
ガスを変えて他の金属膜形成によっても本発明は実施可
能である。この膜付けを長時間施すと、試料の膜付け領
域表面が平坦化されるため、配線パターンが走査イオン
顕微鏡像上では見にくくなるので、平坦化される前に膜
付けを終了したほうが断面形成は容易になる。この膜付
け後、第１図（ｃ）に示すように、断面形成する部分の
試料表面上の方向が傾斜軸に対して90゜になるよう試料
ステージを回転させ、次に、試料ステージを適当角度
（例えば45゜）傾斜させて、エッチング機能により観察
したい断面位置２を一辺として、角形形状の穴あけ４を
行う。この断面加工時にはFIBが試料に斜めに照射され
るので、第２図（ａ）の10で示すように表面の急峻な凹
凸による切断断面の縦筋は出なくなり、影響が出たとし
ても、第２図（ｂ）の11で示すように斜めの筋が僅かに
残る程度である。したがって、より正確な断面形状が得
られる。
させ、20〜30KeVのエネルギーで加速したイオンビーム2
8を局所的に照射することにより、照射領域のみに選択
的に膜を形成する方法で、本実施例では原料ガスにＷ
（CO）６を用いタングステン膜を形成している。勿論、
ガスを変えて他の金属膜形成によっても本発明は実施可
能である。この膜付けを長時間施すと、試料の膜付け領
域表面が平坦化されるため、配線パターンが走査イオン
顕微鏡像上では見にくくなるので、平坦化される前に膜
付けを終了したほうが断面形成は容易になる。この膜付
け後、第１図（ｃ）に示すように、断面形成する部分の
試料表面上の方向が傾斜軸に対して90゜になるよう試料
ステージを回転させ、次に、試料ステージを適当角度
（例えば45゜）傾斜させて、エッチング機能により観察
したい断面位置２を一辺として、角形形状の穴あけ４を
行う。この断面加工時にはFIBが試料に斜めに照射され
るので、第２図（ａ）の10で示すように表面の急峻な凹
凸による切断断面の縦筋は出なくなり、影響が出たとし
ても、第２図（ｂ）の11で示すように斜めの筋が僅かに
残る程度である。したがって、より正確な断面形状が得
られる。
この穴あけは、まず、視野確保のための粗い穴あけを
行い、仕上げ加工と２段階に行うことにより、早く、か
つ正確な断面加工がなされる。粗い穴あけは高電流ビー
ム（例えば2nA〜6nA）でなされ、また、仕上げ加工は中
電流ビーム（例えば30pA〜2nA）で観察したい断面位置
２に照射することにより行われ、急傾斜の側壁断面５が
形成される。
行い、仕上げ加工と２段階に行うことにより、早く、か
つ正確な断面加工がなされる。粗い穴あけは高電流ビー
ム（例えば2nA〜6nA）でなされ、また、仕上げ加工は中
電流ビーム（例えば30pA〜2nA）で観察したい断面位置
２に照射することにより行われ、急傾斜の側壁断面５が
形成される。
上記実施例は試料を傾斜させてから断面形成した例だ
が、粗い穴あけを行った後に試料を傾斜させ仕上げ加工
を行っても同様な端面が得られる。次に、第１図（ｆ）
に示すように、イオンビーム照射方向に試料の加工断面
が露呈するように試料ステージを回転させ、断面部分の
視野が確保できる範囲内でさらに試料ステージを傾斜さ
せる。この断面を比較的低電流ビーム（例えば2pA〜30p
A）で走査イオン顕微鏡により観察する。
が、粗い穴あけを行った後に試料を傾斜させ仕上げ加工
を行っても同様な端面が得られる。次に、第１図（ｆ）
に示すように、イオンビーム照射方向に試料の加工断面
が露呈するように試料ステージを回転させ、断面部分の
視野が確保できる範囲内でさらに試料ステージを傾斜さ
せる。この断面を比較的低電流ビーム（例えば2pA〜30p
A）で走査イオン顕微鏡により観察する。
尚、断面観察したい異物などの異状部分が小さい場合
などは、膜付けしないで断面形成を実施することもあ
る。このような場合にも上述の操作を行うことで、より
正確な断面形状が得られる。
などは、膜付けしないで断面形成を実施することもあ
る。このような場合にも上述の操作を行うことで、より
正確な断面形状が得られる。
〔発明の効果〕 本発明によれば、上記のように断面形成時に試料を傾
斜させることにより、試料表面の凹凸部の影響が断面部
へ縦筋となって現れるのを防止できる。したがって、よ
り正確な断面像が得られる。
斜させることにより、試料表面の凹凸部の影響が断面部
へ縦筋となって現れるのを防止できる。したがって、よ
り正確な断面像が得られる。
第１図は本発明の方法をLSIの上層配線と下層配線間の
コンタクト部の断面を観察する場合に適用した実施例の
上面説明図で、第１図（ａ）はLSIの観察したい断面位
置２を一点鎖線で示した図、第１図（ｂ）は上記観察位
置２を含む領域をFIBCVD法で膜付けしたところをハッチ
ングで示した図、第１図（ｃ）は試料ステージの回転機
構により試料を時計方向に90゜回転した後を示した図、
第１図（ｄ）は試料ステージを傾斜（右側をアップ）さ
せた図、第１図（ｅ）はエッチング機能により観察位置
を一辺とした角形の穴あけをした図、第１図（ｆ）は試
料ステージを反時計方向に90゜回転した後を示した図、
第１図（ｇ）はさらに試料ステージを傾斜（例えば60
゜）させて、断面をイオンビーム照射方向へ観察可能の
位置に向けた図である。 第２図（ａ）は従来の加工法で断面を形成した一例を示
した図、第２図（ｂ）は本発明を実施して断面を形成し
た一例を示した図である。 第３図は本発明が使用する集束イオンビーム装置および
画像処理回路図である。 １……LSI ２……断面加工位置 ３……FIBCVDによる膜付け部分 ４……穴あけ部 ５……断面 ６……絶縁膜 ７……上層配線 ８……下層配線 ９……Si基板 10……縦筋 11……わずかな斜め筋 21……イオン鏡筒 22……試料ステージ 23……試料ホルダー 24……試料 25……二次荷電粒子検出器 26……ガス銃 27……真空チャンバー 28……イオンビーム 31……走査制御部 32……画像取込み・再構成制御部 33……画像メモリ部 34……増幅器 35……表示部
コンタクト部の断面を観察する場合に適用した実施例の
上面説明図で、第１図（ａ）はLSIの観察したい断面位
置２を一点鎖線で示した図、第１図（ｂ）は上記観察位
置２を含む領域をFIBCVD法で膜付けしたところをハッチ
ングで示した図、第１図（ｃ）は試料ステージの回転機
構により試料を時計方向に90゜回転した後を示した図、
第１図（ｄ）は試料ステージを傾斜（右側をアップ）さ
せた図、第１図（ｅ）はエッチング機能により観察位置
を一辺とした角形の穴あけをした図、第１図（ｆ）は試
料ステージを反時計方向に90゜回転した後を示した図、
第１図（ｇ）はさらに試料ステージを傾斜（例えば60
゜）させて、断面をイオンビーム照射方向へ観察可能の
位置に向けた図である。 第２図（ａ）は従来の加工法で断面を形成した一例を示
した図、第２図（ｂ）は本発明を実施して断面を形成し
た一例を示した図である。 第３図は本発明が使用する集束イオンビーム装置および
画像処理回路図である。 １……LSI ２……断面加工位置 ３……FIBCVDによる膜付け部分 ４……穴あけ部 ５……断面 ６……絶縁膜 ７……上層配線 ８……下層配線 ９……Si基板 10……縦筋 11……わずかな斜め筋 21……イオン鏡筒 22……試料ステージ 23……試料ホルダー 24……試料 25……二次荷電粒子検出器 26……ガス銃 27……真空チャンバー 28……イオンビーム 31……走査制御部 32……画像取込み・再構成制御部 33……画像メモリ部 34……増幅器 35……表示部
Claims (5)
- 【請求項１】イオンビーム電流値を切替える手段を備
え、集束イオンビームを発生する集束イオンビーム鏡筒
と、試料をXY方向に移動させるXY移動機構の他に少なく
とも傾斜機能を有する前記試料を載置する試料ステージ
と、デポジション原料ガスを試料表面に吹きつけるガス
銃と、前記集束イオンビーム照射により発生する二次荷
電粒子を検出する二次荷電粒子検出器とを備えた集束イ
オンビーム装置を用いて試料の任意位置を断面加工する
断面加工方法において、 前記試料表面上に線状部分として形成される断面加工位
置を決定する加工位置決定工程と、 前記加工位置決定工程で決定した断面加工位置に対し
て、集束イオンビームをその入射方向が前記試料表面上
の断面加工位置の線方向に対して傾斜角を持って照射さ
せ断面を形成する断面加工工程とからなることを特徴と
するミクロ断面加工方法。 - 【請求項２】前記加工位置決定工程の後に、この工程で
決定した加工位置の試料表面に、予め穴あけを行う穴あ
け工程が挿入されることを特徴とする前記請求項１記載
のミクロ断面加工方法。 - 【請求項３】前記加工位置決定工程の後に、この工程で
決定した加工位置を含む領域に前記デポジション原料ガ
スを前記ガス銃により吹きつけながら前記集束イオンビ
ームを照射して膜形成を行う膜形成工程が挿入されるこ
とを特徴とする前記請求項１または２記載のミクロ断面
加工方法。 - 【請求項４】イオンビーム電流値を切替える手段を備
え、集束イオンビームを発生する集束イオンビーム鏡筒
と、試料を載置する試料ステージと、前記集束イオンビ
ーム照射により発生する二次荷電粒子を検出する二次荷
電粒子検出器を備えた集束イオンビーム装置を用いて試
料の任意位置の断面観察のために断面形成を行う断面加
工方法において、 前記試料表面上に線状部分として形成される断面加工位
置を決定する加工位置決定工程と、 前記試料ステージにより、前記加工位置決定工程で決定
した前記断面加工位置を90゜回転させ、さらに、集束イ
オンビームの入射方向が前記試料表面上の断面加工位置
の線方向に対して傾斜角を持つように傾斜させる試料の
回転傾斜工程とを備え、イオンビームを照射し断面形成
を行うことを特徴とするミクロ断面加工方法。 - 【請求項５】イオンビーム電流値を切替える手段を備
え、集束イオンビームを発生する集束イオンビーム鏡筒
と、試料を載置する試料ステージと、前記集束イオンビ
ーム照射により発生する二次荷電粒子を検出する二次荷
電粒子検出器を備えた集束イオンビーム装置を用いて試
料の任意位置の断面観察のために断面形成を行う断面加
工方法において、 前記集束イオンビームを、その入射方向が前記試料表面
上に線状部分を形成する断面加工位置の線方向に対して
傾斜角を持たせて照射し断面形成を行うことを特徴とす
るミクロ断面加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1308427A JP2973211B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 断面観察方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1308427A JP2973211B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 断面観察方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8315222A Division JP2992682B2 (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | 集積回路の断面観察方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03166744A JPH03166744A (ja) | 1991-07-18 |
| JP2973211B2 true JP2973211B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=17980924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1308427A Expired - Lifetime JP2973211B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 断面観察方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2973211B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009216498A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Sii Nanotechnology Inc | 薄片試料作製方法 |
| US7626165B2 (en) | 2006-02-14 | 2009-12-01 | Sii Nano Technology Inc. | Focused ion beam apparatus and method of preparing/observing sample |
| JP2010190809A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Sii Nanotechnology Inc | ミクロ断面加工方法 |
| JP2015533263A (ja) * | 2012-10-05 | 2015-11-19 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 多次元構造体アクセス |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2774884B2 (ja) * | 1991-08-22 | 1998-07-09 | 株式会社日立製作所 | 試料の分離方法及びこの分離方法で得た分離試料の分析方法 |
| EP1209737B2 (en) | 2000-11-06 | 2014-04-30 | Hitachi, Ltd. | Method for specimen fabrication |
| JP4855598B2 (ja) * | 2001-07-05 | 2012-01-18 | 株式会社日立製作所 | 試料作製装置および試料作製方法 |
| JP4873425B2 (ja) | 2008-12-18 | 2012-02-08 | エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 | 集束イオンビーム装置、それを用いた試料の加工方法、及び集束イオンビーム加工用コンピュータプログラム |
| JP6226781B2 (ja) | 2013-03-27 | 2017-11-08 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 集束イオンビーム装置、それを用いた試料の加工方法、及び集束イオンビーム加工用コンピュータプログラム |
| JP6114319B2 (ja) * | 2015-02-04 | 2017-04-12 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 集束イオンビーム装置及び断面加工観察方法 |
-
1989
- 1989-11-27 JP JP1308427A patent/JP2973211B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7626165B2 (en) | 2006-02-14 | 2009-12-01 | Sii Nano Technology Inc. | Focused ion beam apparatus and method of preparing/observing sample |
| JP2009216498A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Sii Nanotechnology Inc | 薄片試料作製方法 |
| JP2010190809A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Sii Nanotechnology Inc | ミクロ断面加工方法 |
| JP2015533263A (ja) * | 2012-10-05 | 2015-11-19 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 多次元構造体アクセス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03166744A (ja) | 1991-07-18 |
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