JP3117836B2 - 集束イオンビーム装置 - Google Patents
集束イオンビーム装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集束イオンビームを試料
の所定領域を走査させながら照射することにより、試料
表面の所定領域を加工する、または／及び、集束イオン
ビーム照射により発生する２次粒子を検出することによ
り試料表面を観察する集束イオンビーム装置に関する。
の所定領域を走査させながら照射することにより、試料
表面の所定領域を加工する、または／及び、集束イオン
ビーム照射により発生する２次粒子を検出することによ
り試料表面を観察する集束イオンビーム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の集束イオンビーム装置の例を図５
に基づいて説明する。従来の集束イオンビーム装置は特
開昭５９−１６８６５２号公報に示されているように、
Ｇａ等の液体金属イオン源から引き出し電極によりイオ
ンを引き出し、そのイオンをアパーチャ及び静電レンズ
により集束イオンビームにし、その集束イオンビームを
偏向電極により試料表面の所定領域を照射するように偏
向走査させるイオンビーム照射装置２が試料室１に装着
されている。走査された集束イオンビーム１１の試料５
表面への繰り返し照射により、試料の所定領域は、集束
イオンビームによりスパッタリングされる。この性質を
用い、試料表面に垂直な側壁を持つエッチング加工を行
う。つまり、試料５の表面部は断面加工される。そし
て、断面への集束イオンビームの照射により発生する２
次粒子を検出器６によって検出し画像表示装置７によっ
てその断面を観察する。
に基づいて説明する。従来の集束イオンビーム装置は特
開昭５９−１６８６５２号公報に示されているように、
Ｇａ等の液体金属イオン源から引き出し電極によりイオ
ンを引き出し、そのイオンをアパーチャ及び静電レンズ
により集束イオンビームにし、その集束イオンビームを
偏向電極により試料表面の所定領域を照射するように偏
向走査させるイオンビーム照射装置２が試料室１に装着
されている。走査された集束イオンビーム１１の試料５
表面への繰り返し照射により、試料の所定領域は、集束
イオンビームによりスパッタリングされる。この性質を
用い、試料表面に垂直な側壁を持つエッチング加工を行
う。つまり、試料５の表面部は断面加工される。そし
て、断面への集束イオンビームの照射により発生する２
次粒子を検出器６によって検出し画像表示装置７によっ
てその断面を観察する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の装置で
は試料加工用の集束イオンビームに用いられたイオンが
試料に注入され、そのイオンの化学的性質によってイオ
ンビーム照射領域では、試料の性質が変化してしまう。
次にＧａを集束イオンビームを照射するイオン照射装置
２のイオン源に用い、試料５としてＳｉ基板３６に照射
した例を示す。照射されたＧａイオンビーム１１が高エ
ネルギーを持ってＳｉ基板３６に衝突し、一部のＧａイ
オン３７がＳｉ基板３６に注入されるため、加工観察さ
れた試料が汚染される。特に、Ｇａは３族の元素である
ため、Ｓｉ基板内ではＰ型不純物として振る舞い、不純
物拡散領域３５を形成し、試料の不純物濃度分布を変え
てしまう。このように汚染された試料を製造工程に戻し
たとき、加熱工程によって注入されているＧａがオート
ドーピング（ａｕｔｏ ｄｏｐｉｎｇ）して、これらの
工程に用いられる製造装置をＧａによって汚染する可能
性もある。そのため、集束イオンビームによって加工観
察された試料は再び製造ラインに戻すことはできないと
いう課題があった。（図６Ａ参照）
は試料加工用の集束イオンビームに用いられたイオンが
試料に注入され、そのイオンの化学的性質によってイオ
ンビーム照射領域では、試料の性質が変化してしまう。
次にＧａを集束イオンビームを照射するイオン照射装置
２のイオン源に用い、試料５としてＳｉ基板３６に照射
した例を示す。照射されたＧａイオンビーム１１が高エ
ネルギーを持ってＳｉ基板３６に衝突し、一部のＧａイ
オン３７がＳｉ基板３６に注入されるため、加工観察さ
れた試料が汚染される。特に、Ｇａは３族の元素である
ため、Ｓｉ基板内ではＰ型不純物として振る舞い、不純
物拡散領域３５を形成し、試料の不純物濃度分布を変え
てしまう。このように汚染された試料を製造工程に戻し
たとき、加熱工程によって注入されているＧａがオート
ドーピング（ａｕｔｏ ｄｏｐｉｎｇ）して、これらの
工程に用いられる製造装置をＧａによって汚染する可能
性もある。そのため、集束イオンビームによって加工観
察された試料は再び製造ラインに戻すことはできないと
いう課題があった。（図６Ａ参照）
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は開発されたものである。第１の手段とし
て、従来装置に更に半導体基板の特性に顕著な影響を及
ぼさない粒子（例えば、Ａｒイオン、酸素イオン、酸素
ラジカルなど）のビームを照射する装置とを同一の試料
室に装着し、集束イオンビームで配線変更や断面加工観
察を行った跡を、半導体基板の特性に顕著な影響を及ぼ
さない粒子のビームを照射しスパッタリングすることに
よってクリーニングを行い、試料に照射されたイオンを
除去する。
に、この発明は開発されたものである。第１の手段とし
て、従来装置に更に半導体基板の特性に顕著な影響を及
ぼさない粒子（例えば、Ａｒイオン、酸素イオン、酸素
ラジカルなど）のビームを照射する装置とを同一の試料
室に装着し、集束イオンビームで配線変更や断面加工観
察を行った跡を、半導体基板の特性に顕著な影響を及ぼ
さない粒子のビームを照射しスパッタリングすることに
よってクリーニングを行い、試料に照射されたイオンを
除去する。
【０００５】第２の手段として、前記手段によって注入
されたイオンを除去した試料を、洗浄し、試料表面の自
然酸化膜をエッチング除去する。第３の手段として、従
来装置に更に半導体基板の特性に顕著な影響を及ぼさな
い粒子（例えば、Ａｒイオン、酸素イオン、酸素ラジカ
ルなど）のビームを照射する装置と、集束イオンビーム
に用いられるイオンと化学反応してガス状の物質となる
反応性ガス（例えば、Ｇａの場合塩素ガス）を試料室に
導入する装置とを同一の試料室に装着し、集束イオンビ
ームで配線変更や断面加工観察を行った後、前記反応性
ガスを試料室に導入しながら、半導体基板の特性に顕著
な影響を及ぼさない粒子のビームを照射しスパッタリン
グすることによってクリーニングを行い、除去されたイ
オンが反応性ガスと化学反応してガス状の物質になり排
気されることによって試料表面に再付着することなく、
試料に照射されたイオンを除去する。
されたイオンを除去した試料を、洗浄し、試料表面の自
然酸化膜をエッチング除去する。第３の手段として、従
来装置に更に半導体基板の特性に顕著な影響を及ぼさな
い粒子（例えば、Ａｒイオン、酸素イオン、酸素ラジカ
ルなど）のビームを照射する装置と、集束イオンビーム
に用いられるイオンと化学反応してガス状の物質となる
反応性ガス（例えば、Ｇａの場合塩素ガス）を試料室に
導入する装置とを同一の試料室に装着し、集束イオンビ
ームで配線変更や断面加工観察を行った後、前記反応性
ガスを試料室に導入しながら、半導体基板の特性に顕著
な影響を及ぼさない粒子のビームを照射しスパッタリン
グすることによってクリーニングを行い、除去されたイ
オンが反応性ガスと化学反応してガス状の物質になり排
気されることによって試料表面に再付着することなく、
試料に照射されたイオンを除去する。
【０００６】第４の手段として、従来装置に更に半導体
基板の特性に顕著な影響を及ぼさない粒子（例えば、Ａ
ｒイオン、酸素イオンなど）のビームを照射する装置
と、高融点金属堆積の材料となる化合物ガスを試料に吹
き付ける装置とを同一の試料室に装着し、集束イオンビ
ームで加工観察した試料の表面に、化合物ガスを吹き付
け半導体基板の特性に顕著な影響を及ぼさない粒子のビ
ームを照射することによるイオンビームアシストＣＶＤ
法によって高融点金属を堆積する。
基板の特性に顕著な影響を及ぼさない粒子（例えば、Ａ
ｒイオン、酸素イオンなど）のビームを照射する装置
と、高融点金属堆積の材料となる化合物ガスを試料に吹
き付ける装置とを同一の試料室に装着し、集束イオンビ
ームで加工観察した試料の表面に、化合物ガスを吹き付
け半導体基板の特性に顕著な影響を及ぼさない粒子のビ
ームを照射することによるイオンビームアシストＣＶＤ
法によって高融点金属を堆積する。
【０００７】第５の手段として、従来装置に更にレーザ
ーまたは電子などのエネルギービーム照射装置と、高融
点金属堆積の材料となる化合物ガスを試料の表面に吹き
付ける装置とを同一の試料室に装着し、集束イオンビー
ムで加工観察した試料の表面に、化合物ガスを吹き付
け、エネルギービームを照射してエネルギービームアシ
ストＣＶＤ法によって高融点金属を堆積する。
ーまたは電子などのエネルギービーム照射装置と、高融
点金属堆積の材料となる化合物ガスを試料の表面に吹き
付ける装置とを同一の試料室に装着し、集束イオンビー
ムで加工観察した試料の表面に、化合物ガスを吹き付
け、エネルギービームを照射してエネルギービームアシ
ストＣＶＤ法によって高融点金属を堆積する。
【０００８】
【作用】上記第１の手段のように構成された装置におい
て、集束イオンビームとして試料に照射されたイオンの
一部は試料の表面から比較的浅い部分に注入され、Ｇａ
イオンは図６Ａのように分布する。その部分を図６Ｂに
示したように、Ａｒイオンビーム１２によってスパッタ
リングする。イオンは表面に近い浅い領域に分布するた
め、その部分を除去したことによる試料への損傷は少な
い。また、Ａｒは不活性元素であるため、Ａｒが注入さ
れることによって試料の特性に顕著な影響を及ぼすこと
はない。また、酸素を用いた場合でも、酸素はＳｉと反
応して２酸化珪素を形成するが、そのことによる試料へ
の影響は少ない。
て、集束イオンビームとして試料に照射されたイオンの
一部は試料の表面から比較的浅い部分に注入され、Ｇａ
イオンは図６Ａのように分布する。その部分を図６Ｂに
示したように、Ａｒイオンビーム１２によってスパッタ
リングする。イオンは表面に近い浅い領域に分布するた
め、その部分を除去したことによる試料への損傷は少な
い。また、Ａｒは不活性元素であるため、Ａｒが注入さ
れることによって試料の特性に顕著な影響を及ぼすこと
はない。また、酸素を用いた場合でも、酸素はＳｉと反
応して２酸化珪素を形成するが、そのことによる試料へ
の影響は少ない。
【０００９】上記第２の手段のように構成された装置及
び方法において、図６Ｃに示したようにＡｒイオンビー
ム１２によってスパッタリングされたＧａイオン３７な
どを含む物質が試料表面に再付着物質３８として再付着
することがある。これは、試料表面に乗っている状態で
あるので、洗浄し、フッ酸水溶液などを用いた自然酸化
膜のエッチング工程により一緒に除去することができ
る。
び方法において、図６Ｃに示したようにＡｒイオンビー
ム１２によってスパッタリングされたＧａイオン３７な
どを含む物質が試料表面に再付着物質３８として再付着
することがある。これは、試料表面に乗っている状態で
あるので、洗浄し、フッ酸水溶液などを用いた自然酸化
膜のエッチング工程により一緒に除去することができ
る。
【００１０】上記第３の手段のように構成された装置に
おいて、図７Ｄに示したように塩素ガス導入装置３９を
用いて塩素ガス４０を微量導入しながら、Ａｒイオンビ
ーム３４によってスパッタリングし、除去されたＧａイ
オンは塩素ガス４０と化学反応して３塩化ガリウム４１
を形成する。３塩化ガリウム４１は蒸気圧が高いためガ
ス状となり、排気されるため、除去されたＧａイオンは
試料表面に再付着しない。
おいて、図７Ｄに示したように塩素ガス導入装置３９を
用いて塩素ガス４０を微量導入しながら、Ａｒイオンビ
ーム３４によってスパッタリングし、除去されたＧａイ
オンは塩素ガス４０と化学反応して３塩化ガリウム４１
を形成する。３塩化ガリウム４１は蒸気圧が高いためガ
ス状となり、排気されるため、除去されたＧａイオンは
試料表面に再付着しない。
【００１１】上記第４の手段のように構成された装置に
おいて、図７Ｅに示すように、化合物ガス吹き付け装置
４２より有機金属化合物ガス４３を注入されたＧａイオ
ン３７の分布している不純物拡散領域３５を覆うように
吹き付け、Ａｒイオンビーム３４のアシストで高融点金
属４４を堆積することによって、Ｓｉ基板３６に注入さ
れたＧａイオン３７がオートドーピングされることはな
くなる。高融点金属４４中には堆積に用いられたＡｒビ
ームのＡｒが含まれるが、これらは不活性元素であるた
めＳｉ基板３６に影響を及ぼさない。従って、その粒子
が他の製造装置においてオートドーピングした場合でも
問題とはならない。
おいて、図７Ｅに示すように、化合物ガス吹き付け装置
４２より有機金属化合物ガス４３を注入されたＧａイオ
ン３７の分布している不純物拡散領域３５を覆うように
吹き付け、Ａｒイオンビーム３４のアシストで高融点金
属４４を堆積することによって、Ｓｉ基板３６に注入さ
れたＧａイオン３７がオートドーピングされることはな
くなる。高融点金属４４中には堆積に用いられたＡｒビ
ームのＡｒが含まれるが、これらは不活性元素であるた
めＳｉ基板３６に影響を及ぼさない。従って、その粒子
が他の製造装置においてオートドーピングした場合でも
問題とはならない。
【００１２】上記第５の手段においてエネルギービーム
としてレーザービームを用いて構成された装置におい
て、図７Ｆに示すように、化合物ガス吹き付け装置４２
より化合物ガス４３を注入されたＧａイオン３７の分布
している不純物拡散領域３５を覆うように吹き付け、レ
ーザービーム４６のアシストで高融点金属４４を堆積す
ることによって、Ｓｉ基板３６に注入されたＧａイオン
３７がオートドーピングされることがなくなる。高融点
金属はレーザーアシストによって堆積されたため、不純
物を含まない。
としてレーザービームを用いて構成された装置におい
て、図７Ｆに示すように、化合物ガス吹き付け装置４２
より化合物ガス４３を注入されたＧａイオン３７の分布
している不純物拡散領域３５を覆うように吹き付け、レ
ーザービーム４６のアシストで高融点金属４４を堆積す
ることによって、Ｓｉ基板３６に注入されたＧａイオン
３７がオートドーピングされることがなくなる。高融点
金属はレーザーアシストによって堆積されたため、不純
物を含まない。
【００１３】
【実施例】以下に、この発明の実施例を図に基づいて説
明する。図１は本発明による一実施例である集束イオン
ビーム装置を示した概略図である。試料５はＸＹ方向に
移動可能な試料ステージ４に載置される。試料室１に、
十分集束された液体金属（Ｇａ）のイオンビーム１１を
発生し、試料５の所定領域を走査させなから照射する液
体金属イオンビーム照射装置２と、気体元素のイオンビ
ーム１２を発生し、試料５の所定領域を走査させなから
照射する気体イオンビーム照射装置３とが装着されてい
る。
明する。図１は本発明による一実施例である集束イオン
ビーム装置を示した概略図である。試料５はＸＹ方向に
移動可能な試料ステージ４に載置される。試料室１に、
十分集束された液体金属（Ｇａ）のイオンビーム１１を
発生し、試料５の所定領域を走査させなから照射する液
体金属イオンビーム照射装置２と、気体元素のイオンビ
ーム１２を発生し、試料５の所定領域を走査させなから
照射する気体イオンビーム照射装置３とが装着されてい
る。
【００１４】各イオンビーム照射装置２、３の出力、オ
ンオフ、走査範囲等は、液体金属イオンビーム制御装置
８および気体イオンビーム制御装置９により、制御され
る。そして、各イオンビーム照射により、試料５から放
出される２次荷電粒子は、試料５近傍に設けられた検出
器６にて検出され、検出器６からの信号に基づいて画像
表示装置７に試料５の画像は表示される。
ンオフ、走査範囲等は、液体金属イオンビーム制御装置
８および気体イオンビーム制御装置９により、制御され
る。そして、各イオンビーム照射により、試料５から放
出される２次荷電粒子は、試料５近傍に設けられた検出
器６にて検出され、検出器６からの信号に基づいて画像
表示装置７に試料５の画像は表示される。
【００１５】液体金属イオンビーム照射装置２には、試
料５の表面の所定領域を微細にそして深く除去するた
め、液体金属のイオンビーム１１を非常に細く集束する
図示しない集束レンズが備えられている。液体金属のイ
オンビーム１１は、非常に細く絞ることができ、そして
高エネルギーのイオンビームが得るため、液体金属イオ
ン源が必要である。そして、液体金属のイオンビーム１
１のビーム径は、１ミクロン以下に集束されており、当
然試料５の大きさより十分に小さく集束されている。
料５の表面の所定領域を微細にそして深く除去するた
め、液体金属のイオンビーム１１を非常に細く集束する
図示しない集束レンズが備えられている。液体金属のイ
オンビーム１１は、非常に細く絞ることができ、そして
高エネルギーのイオンビームが得るため、液体金属イオ
ン源が必要である。そして、液体金属のイオンビーム１
１のビーム径は、１ミクロン以下に集束されており、当
然試料５の大きさより十分に小さく集束されている。
【００１６】また、気体イオンビーム照射装置３は、液
体金属のイオンビーム１１の試料５表面の照射領域方向
に、試料５の特性に顕著な影響を及ぼさない気体元素の
イオンビーム１２を試料５の液体金属のイオンビーム１
１照射領域に照射するように、試料室１に設置されてい
る。なお、気体元素のイオンビーム１２は、試料５の表
面を微細に除去するためのものではなく、液体金属のイ
オンビーム１１の試料５への照射により、照射された試
料５の所定領域の表面がイオン注入され、そして変質し
たその極表面部分を、さらにスパッタリングにより深く
除去するものである。従って、気体元素のイオンビーム
１２を、試料５の所定領域を厳密に限定して、照射する
必要がなく、そのビーム径は液体金属のイオンビーム１
１より多少大きくてもよく、そして試料５より当然小さ
いものである。
体金属のイオンビーム１１の試料５表面の照射領域方向
に、試料５の特性に顕著な影響を及ぼさない気体元素の
イオンビーム１２を試料５の液体金属のイオンビーム１
１照射領域に照射するように、試料室１に設置されてい
る。なお、気体元素のイオンビーム１２は、試料５の表
面を微細に除去するためのものではなく、液体金属のイ
オンビーム１１の試料５への照射により、照射された試
料５の所定領域の表面がイオン注入され、そして変質し
たその極表面部分を、さらにスパッタリングにより深く
除去するものである。従って、気体元素のイオンビーム
１２を、試料５の所定領域を厳密に限定して、照射する
必要がなく、そのビーム径は液体金属のイオンビーム１
１より多少大きくてもよく、そして試料５より当然小さ
いものである。
【００１７】液体金属イオンビーム照射装置２から発生
した液体金属の集束イオンビーム１１は試料ステージ４
上に置かれた試料５に照射される。液体金属イオンビー
ム照射装置１に含まれる図示しない走査電極およびブラ
ンキング電極により、液体金属の集束イオンビーム１１
は試料５の所定領域を繰り返し走査される。そして、試
料５の所定領域の表面はイオンスパッタリングにより、
除去される。そして、試料５の所定領域の境界線には、
試料５の表面部の断面が露出することになるし、試料５
の所定領域が配線の場合は、配線が切断され、配線断面
が露出することになる。
した液体金属の集束イオンビーム１１は試料ステージ４
上に置かれた試料５に照射される。液体金属イオンビー
ム照射装置１に含まれる図示しない走査電極およびブラ
ンキング電極により、液体金属の集束イオンビーム１１
は試料５の所定領域を繰り返し走査される。そして、試
料５の所定領域の表面はイオンスパッタリングにより、
除去される。そして、試料５の所定領域の境界線には、
試料５の表面部の断面が露出することになるし、試料５
の所定領域が配線の場合は、配線が切断され、配線断面
が露出することになる。
【００１８】液体金属の集束イオンビーム１１のイオン
種をＧａイオンにして試料５に照射した、試料５の所定
領域では、液体金属イオンであるＧａイオンの一部は試
料の表面から比較的浅い部分に注入され分布することに
なる。つぎに、その部分に、気体イオンビーム照射装置
３により、試料５の特性に顕著な影響を及ぼさない気体
元素のイオンビーム１２を照射する。この気体元素のイ
オンビーム１２のイオン種をＡｒイオンとする。Ａｒビ
ーム１２によって、Ｇａイオンを注入された試料５の極
表面は、スパッタリングして除去される。
種をＧａイオンにして試料５に照射した、試料５の所定
領域では、液体金属イオンであるＧａイオンの一部は試
料の表面から比較的浅い部分に注入され分布することに
なる。つぎに、その部分に、気体イオンビーム照射装置
３により、試料５の特性に顕著な影響を及ぼさない気体
元素のイオンビーム１２を照射する。この気体元素のイ
オンビーム１２のイオン種をＡｒイオンとする。Ａｒビ
ーム１２によって、Ｇａイオンを注入された試料５の極
表面は、スパッタリングして除去される。
【００１９】この方法によって、スパッタリング除去さ
れたイオンを含む物質が試料表面に再付着した場合、洗
浄、およびフッ酸水溶液によるエッチングを行う。これ
によって、集束イオンビ−ムによって加工観察された試
料を再び製造工程に戻すことができる。
れたイオンを含む物質が試料表面に再付着した場合、洗
浄、およびフッ酸水溶液によるエッチングを行う。これ
によって、集束イオンビ−ムによって加工観察された試
料を再び製造工程に戻すことができる。
【００２０】図２は本発明による別の実施例である集束
イオンビーム装置を示した概略図である。一つの試料室
１に、十分集束されたＧａイオンビームを照射する液体
金属イオンビーム照射装置２と、Ａｒビームを照射する
気体イオンビーム照射装置３と、塩素ガスを試料室に導
入する塩素ガス導入装置１３とが装着されている。液体
金属の集束イオンビーム１１は試料ステージ４上に置か
れた試料５を照射する。Ｇａイオンの集束イオンビーム
１１が試料に照射されるとＧａイオンの一部は試料の表
面から比較的浅い部分に注入された層が形成される。次
に、その部分に気体イオンビーム照射装置３からＡｒイ
オンビーム１２を照射する。このＡｒイオンビーム１２
の照射により、その注入された層がスパッタリングにて
除去される。この時、Ａｒイオンビーム１２の試料５へ
の照射と同時に微量の塩素ガスを塩素ガス導入装置１３
により試料室に導入する。Ａｒイオンビーム１２によっ
てスパッタリングされたＧａイオンは塩素ガスと反応し
て蒸気圧の高い三塩化ガリウムとなり、試料室から排気
される。その結果、試料５からＧａイオンは除去され、
集束イオンビームによって加工観察された試料を再び製
造工程に戻すことができる。
イオンビーム装置を示した概略図である。一つの試料室
１に、十分集束されたＧａイオンビームを照射する液体
金属イオンビーム照射装置２と、Ａｒビームを照射する
気体イオンビーム照射装置３と、塩素ガスを試料室に導
入する塩素ガス導入装置１３とが装着されている。液体
金属の集束イオンビーム１１は試料ステージ４上に置か
れた試料５を照射する。Ｇａイオンの集束イオンビーム
１１が試料に照射されるとＧａイオンの一部は試料の表
面から比較的浅い部分に注入された層が形成される。次
に、その部分に気体イオンビーム照射装置３からＡｒイ
オンビーム１２を照射する。このＡｒイオンビーム１２
の照射により、その注入された層がスパッタリングにて
除去される。この時、Ａｒイオンビーム１２の試料５へ
の照射と同時に微量の塩素ガスを塩素ガス導入装置１３
により試料室に導入する。Ａｒイオンビーム１２によっ
てスパッタリングされたＧａイオンは塩素ガスと反応し
て蒸気圧の高い三塩化ガリウムとなり、試料室から排気
される。その結果、試料５からＧａイオンは除去され、
集束イオンビームによって加工観察された試料を再び製
造工程に戻すことができる。
【００２１】図３は本発明による別の実施例である集束
イオンビーム装置を示した概略図である。一つの試料室
１に、十分に集束されたＧａイオンビームを照射する金
属イオンビーム照射装置２と、Ａｒイオンビームを照射
する気体イオンビーム照射装置３と、タングステンヘキ
サカルボニルが蓄えられているガスリザーバー１６とバ
ルブ１５を介してガスリザーバ１６に接続されているガ
ス吹き出しノズル１４とが装着されている。
イオンビーム装置を示した概略図である。一つの試料室
１に、十分に集束されたＧａイオンビームを照射する金
属イオンビーム照射装置２と、Ａｒイオンビームを照射
する気体イオンビーム照射装置３と、タングステンヘキ
サカルボニルが蓄えられているガスリザーバー１６とバ
ルブ１５を介してガスリザーバ１６に接続されているガ
ス吹き出しノズル１４とが装着されている。
【００２２】ガス吹き出しノズル１４は、タングステン
ヘキサカルボニル蒸気を試料５の液体金属イオンビーム
照射位置に局所的に吹き付ける為に、ノズル先端は、試
料５の表面に接近して設けられている。液体金属集束イ
オンビーム１１が試料ステージ４上に置かれた試料５の
所定領域を繰り返し照射するようにイオン光学制御電源
８は、イオン光学系を制御する。試料５に照射されたＧ
ａイオンの一部は試料の表面から比較的浅い部分に注入
され、その部分にＧａイオンが分布するようになる。そ
のＧａイオンが注入されている領域全体をＡｒビームで
照射すると同時にガス吹き出しノズルよりガスリザーバ
ーに蓄えられているタングステンヘキサカルボニルをＡ
ｒビーム照射部分に局所的に吹き付け、タングステンを
堆積させる。これによって、タングステンの下にあるＧ
ａイオンがオートドーピングすることがなくなるため、
集束イオンビームによって加工観察された試料を再び製
造工程に戻すことができる。
ヘキサカルボニル蒸気を試料５の液体金属イオンビーム
照射位置に局所的に吹き付ける為に、ノズル先端は、試
料５の表面に接近して設けられている。液体金属集束イ
オンビーム１１が試料ステージ４上に置かれた試料５の
所定領域を繰り返し照射するようにイオン光学制御電源
８は、イオン光学系を制御する。試料５に照射されたＧ
ａイオンの一部は試料の表面から比較的浅い部分に注入
され、その部分にＧａイオンが分布するようになる。そ
のＧａイオンが注入されている領域全体をＡｒビームで
照射すると同時にガス吹き出しノズルよりガスリザーバ
ーに蓄えられているタングステンヘキサカルボニルをＡ
ｒビーム照射部分に局所的に吹き付け、タングステンを
堆積させる。これによって、タングステンの下にあるＧ
ａイオンがオートドーピングすることがなくなるため、
集束イオンビームによって加工観察された試料を再び製
造工程に戻すことができる。
【００２３】図４は本発明による別の実施例である集束
イオンビーム装置を示した概略図である。一つの試料室
１に、十分集束されたＧａイオンビームを照射する液体
金属イオンビーム照射装置２と、レーザービームを照射
するレーザビーム照射装置１７と、タングステンヘキサ
カルボニルを蓄えているガスリザーバー１６とバルブ１
５を介してガスリサーバー１６と接続されているガス吹
き出しノズル１４が装着されている。液体金属集束イオ
ンビーム１１は試料ステージ４上に置かれた試料５に照
射され、試料の加工観察が行われる。集束イオンビーム
が試料に照射されるとＧａイオンの一部は試料の表面か
ら比較的浅い部分に注入され、そこにＧａイオンが分布
することになる。そのＧａイオンが注入されている領域
全体をレーザービーム（１８）で照射すると同時にガス
吹き出しノズルよりガスリザーバーに蓄えられているタ
ングステンヘキサカルボニルをレーザービーム照射部分
に局所的に吹き付け、タングステンを堆積させる。これ
によって、タングステンの下にあるＧａイオンがオート
ドーピングすることがなくなるため、集束イオンビーム
によって加工観察された試料を再び製造工程に戻すこと
ができる。
イオンビーム装置を示した概略図である。一つの試料室
１に、十分集束されたＧａイオンビームを照射する液体
金属イオンビーム照射装置２と、レーザービームを照射
するレーザビーム照射装置１７と、タングステンヘキサ
カルボニルを蓄えているガスリザーバー１６とバルブ１
５を介してガスリサーバー１６と接続されているガス吹
き出しノズル１４が装着されている。液体金属集束イオ
ンビーム１１は試料ステージ４上に置かれた試料５に照
射され、試料の加工観察が行われる。集束イオンビーム
が試料に照射されるとＧａイオンの一部は試料の表面か
ら比較的浅い部分に注入され、そこにＧａイオンが分布
することになる。そのＧａイオンが注入されている領域
全体をレーザービーム（１８）で照射すると同時にガス
吹き出しノズルよりガスリザーバーに蓄えられているタ
ングステンヘキサカルボニルをレーザービーム照射部分
に局所的に吹き付け、タングステンを堆積させる。これ
によって、タングステンの下にあるＧａイオンがオート
ドーピングすることがなくなるため、集束イオンビーム
によって加工観察された試料を再び製造工程に戻すこと
ができる。
【００２４】なお、図１、図２、図３及び図４の実施例
における液体金属イオンビーム照射装置が照射するイオ
ンビームのイオン種は、Ｇａイオンの他、Ｃｓイオン等
の液体金属イオンにおいても同様の効果を得ることがで
きる。また、図１、図２及び図３の実施例において気体
イオンビーム照射装置が照射するイオン種は、酸素イオ
ンでもよく、更には、イオンではなく酸素ラジカルの照
射でもよい。
における液体金属イオンビーム照射装置が照射するイオ
ンビームのイオン種は、Ｇａイオンの他、Ｃｓイオン等
の液体金属イオンにおいても同様の効果を得ることがで
きる。また、図１、図２及び図３の実施例において気体
イオンビーム照射装置が照射するイオン種は、酸素イオ
ンでもよく、更には、イオンではなく酸素ラジカルの照
射でもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、照射された集束イオンビームによって汚染され、再
び製造ラインに戻すことのできなかった試料を、再び製
造ラインに戻すことができる。その結果、従来完成品に
しかできなかった断面構造の管理を、製造工程途中の試
料についても適用できるようになった。
ば、照射された集束イオンビームによって汚染され、再
び製造ラインに戻すことのできなかった試料を、再び製
造ラインに戻すことができる。その結果、従来完成品に
しかできなかった断面構造の管理を、製造工程途中の試
料についても適用できるようになった。
【図１】本発明による実施例の概略断面図を示す。
【図２】本発明による別の実施例の概略断面図を示す。
【図３】本発明によるまた別の実施例の概略断面図を示
す。
す。
【図４】本発明による更なる別の実施例の概略断面図を
示す。
示す。
【図５】従来の装置の例の概略断面図を示す。
【図６】本発明に用いられている作用に関する説明のた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図７】本発明に用いられている作用に関する説明のた
めの断面図である。
めの断面図である。
１ 試料室 ２ 液体金属イオンビーム照射装置 ３ 気体イオンビーム照射装置 ４ 試料ステージ ５ 試料 ６ 検出器 ７ 画像表示装置 ８ イオン光学系制御電源 ９ 気体イオンビーム制御電源 １０ ステージ駆動装置 １１ 液体金属イオンビ−ム １２ Ａｒイオンビーム １３ 塩素ガス導入装置 １４ ガス吹き出しノズル １５ バルブ １６ ガスリザーバー １７ レーザービーム照射装置 １８ レーザービーム ３５ 不純物拡散領域 ３６ Ｓｉ基板 ３７ Ｇａイオン ３８ 再付着物
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/31 H01J 37/28
Claims (14)
- 【請求項１】 十分に集束された液体金属のイオンビー
ムを試料の所定領域を繰り返し走査しながら照射する液
体金属イオンビーム照射装置と、前記試料の特性に顕著
な影響を及ぼさない気体元素のイオンビームを照射し、
前記試料表面の前記液体金属イオンビームの照射により
性質の変化した領域をスパッタエッチングする気体イオ
ンビーム照射装置とが、同一試料室に装備されており、
かつ前記液体金属のイオンビームと前記気体元素のイオ
ンビームの照射位置が前記試料表面上の略同一位置に照
射するように配置されていることを特徴とする集束イオ
ンビーム装置。 - 【請求項２】 前記気体元素イオンビームのイオンビー
ム径が、前記液体金属イオンビームのイオンビーム径よ
りも大きいことを特徴とする請求項1記載の集束イオン
ビーム装置。 - 【請求項３】 前記気体元素イオンビームのイオン種は
Ａｒイオン、酸素イオン、酸素ラジカルのいずれかであ
ることを特徴とする請求項１または２記載の集束イオン
ビーム装置。 - 【請求項４】 前記気体元素イオンビームを試料に照射
するときに、前記試料の所定領域の材質と反応する反応
ガスを前記試料所定領域に吹付けるノズルを持つことを
特徴とする請求項1から３のいずれかに記載の集束イオ
ンビーム装置。 - 【請求項５】 前記反応ガスは、前記集束イオンビーム
のイオン種がＧａイオンの時、塩素ガスであることを特
徴とする請求項４に記載の集束イオンビーム装置。 - 【請求項６】 十分に集束された液体金属のイオンビー
ムを試料表面の所定領域に繰り返し走査しながら照射し
て、イオンスパッタにより、前記試料の所定領域を除去
する工程と、前記試料の所定領域より広い領域を、前記
試料の特性に顕著な影響を及ぼさない気体元素のイオン
ビームで照射する工程よりなり、前記気体元素のイオン
ビーム径は、前記液体金属イオンのイオンビーム径より
も大きいことを特徴とする集束イオンビーム加工方法。 - 【請求項７】 前記気体元素のイオンビームを照射する
工程では、照射 領域がスパッタエッチングされているこ
とを特徴とする請求項６記載の集束イオンビーム加工方
法。 - 【請求項８】 前記気体元素のイオンビームを試料に照
射する時に、前記試料の所定領域の材質と反応する反応
ガスをノズルで前記領域に吹きつける請求項６又は７記
載の集束イオンビーム加工方法。 - 【請求項９】 十分に集束された液体金属のイオンビー
ムを試料の所定領域を繰り返し走査しながら照射する液
体金属イオンビーム照射装置と、前記試料の特性に顕著
な影響を及ぼさない気体元素のイオンビームを照射する
気体イオンビーム照射装置と、金属有機化合物蒸気を前
記試料の所定領域に吹き付ける有機金属蒸気吹き付け装
置とが、同一試料室に装備されており、かつ液体金属の
イオンビームと気体元素のイオンビームの照射位置が前
記試料表面の略同一位置に照射するように配置されてい
て、前記金属有機化合物蒸気と気体元素イオンビームを
同時に照射することによりイオンビームアシストＣＶＤ
法により前記試料表面の前記液体金属イオンビームの照
射位置に金属を堆積することを特徴とする集束イオンビ
ーム装置。 - 【請求項１０】 前記金属有機化合物蒸気はタングステ
ンヘキサカルボニルであり、前記金属はタングステンで
あることを特徴とする請求項９記載の集束イオンビーム
装置。 - 【請求項１１】 十分集束されたＧａなどのイオンビー
ムを照射する装置と、レーザーや電子などのエネルギー
ビームを照射する装置と、前記エネルギービーム照射に
より高融点金属膜付けを行うための化合物ガスを吹き付
ける装置とを同一試料室に装着し、前記試料に、前記集
束イオンビームで配線変更や断面加工観察を行うことに
よって試料に注入されたイオンの分布する領域を、前記
化合物ガスを吹き付けながら前記エネルギービームを照
射して高融点金属を堆積させて覆うことを特徴とする集
束イオンビーム装置。 - 【請求項１２】 試料を液体金属イオン源の集束イオン
ビームで加工観察を行った跡を、前記試料の特性に影響
を及ぼさない気体元素のイオンビームを照射してスパッ
タリングすることによってクリーニングを行い、前記試
料に照射されたイオンを除去し、該イオンを除去した試
料を洗浄した後、自然酸化膜のエ ッチングを行うことを
特徴とする集束イオンビーム加工方法。 - 【請求項１３】 十分に集束された液体金属のイオンビ
ームを試料の所定領域を繰り返し走査しながら照射する
液体金属イオンビーム照射装置と、前記試料の特性に顕
著な影響を及ぼさない気体元素のイオンビームを照射す
る気体元素イオンビーム照射装置と、前記液体金属イオ
ンビームに用いられるイオンと化学反応してガス状の物
質となる反応性ガスを試料室に導入する装置とを同一の
試料室に装着し、前記液体金属イオンビームで配線変更
や断面加工観察を行った後に、前記反応性ガスを試料室
に導入しながら、前記配線変更や断面観察を行った領域
に前記気体元素のイオンビームを照射しスパッタリング
することによってクリーニングを行い、除去されたイオ
ンが前記反応性ガスと化学反応してガス状の物質にして
排気することを特徴とする集束イオンビーム加工方法。 - 【請求項１４】 前記反応性ガスは塩素ガスであること
を特徴とする請求項１３記載の集束イオンビーム加工方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05041560A JP3117836B2 (ja) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 集束イオンビーム装置 |
| US08/204,468 US5574280A (en) | 1993-03-02 | 1994-03-01 | Focused ion beam apparatus and method |
| KR1019940004030A KR100364207B1 (ko) | 1993-03-02 | 1994-03-02 | 포커스이온빔장치및방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05041560A JP3117836B2 (ja) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 集束イオンビーム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260129A JPH06260129A (ja) | 1994-09-16 |
| JP3117836B2 true JP3117836B2 (ja) | 2000-12-18 |
Family
ID=12611825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05041560A Expired - Lifetime JP3117836B2 (ja) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 集束イオンビーム装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5574280A (ja) |
| JP (1) | JP3117836B2 (ja) |
| KR (1) | KR100364207B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7755044B2 (en) | 2007-03-12 | 2010-07-13 | Sii Nano Technology Inc. | Apparatus for working and observing samples and method of working and observing cross sections |
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| DE29507225U1 (de) * | 1995-04-29 | 1995-07-13 | Grünewald, Wolfgang, Dr.rer.nat., 09122 Chemnitz | Ionenstrahlpräparationsvorrichtung für die Elektronenmikroskopie |
| US5916424A (en) * | 1996-04-19 | 1999-06-29 | Micrion Corporation | Thin film magnetic recording heads and systems and methods for manufacturing the same |
| US6107108A (en) * | 1998-08-14 | 2000-08-22 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Dosage micro uniformity measurement in ion implantation |
| KR100394068B1 (ko) * | 1998-11-06 | 2003-09-19 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 불순물 도핑장치 |
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| US6727500B1 (en) * | 2000-02-25 | 2004-04-27 | Fei Company | System for imaging a cross-section of a substrate |
| US6322672B1 (en) * | 2000-03-10 | 2001-11-27 | Fei Company | Method and apparatus for milling copper interconnects in a charged particle beam system |
| US6696692B1 (en) * | 2000-11-06 | 2004-02-24 | Hrl Laboratories, Llc | Process control methods for use with e-beam fabrication technology |
| JP4354657B2 (ja) * | 2001-01-11 | 2009-10-28 | 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 |
| US6977386B2 (en) * | 2001-01-19 | 2005-12-20 | Fei Company | Angular aperture shaped beam system and method |
| US6670717B2 (en) | 2001-10-15 | 2003-12-30 | International Business Machines Corporation | Structure and method for charge sensitive electrical devices |
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