JP3216881B2 - 試料断面観察方法 - Google Patents

試料断面観察方法

Info

Publication number
JP3216881B2
JP3216881B2 JP23554590A JP23554590A JP3216881B2 JP 3216881 B2 JP3216881 B2 JP 3216881B2 JP 23554590 A JP23554590 A JP 23554590A JP 23554590 A JP23554590 A JP 23554590A JP 3216881 B2 JP3216881 B2 JP 3216881B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
cross
section
ion beam
etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP23554590A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04116843A (ja
Inventor
文和 伊藤
孜 菰田
亨 石谷
貴彦 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=16987570&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3216881(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP23554590A priority Critical patent/JP3216881B2/ja
Publication of JPH04116843A publication Critical patent/JPH04116843A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3216881B2 publication Critical patent/JP3216881B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体LSIや各種薄膜製品の不良解析、プ
ロセス解析のために、集束イオンビーム加工による断面
観察を行う方法に関する。
〔従来の技術〕
半導体LSIなどのプロセス解析や不良解析を行うため
に、従来、集束イオンビーム加工により断面を作成し、
その断面をSEM像またはSIM像により観察する方法が特開
平1−181529「集束イオンビーム加工方法とその装置」
や、特開平2−123749「断面加工観察装置」に述べられ
ている。これは集束イオンビームにより試料に穴を堀
り、その加工穴の側壁をSEM像観察するものである。ま
たは、加工したイオンビーム装置の中で試料の加工穴側
壁にイオンビームが当るように試料を回転して、走査イ
オンビーム顕微鏡(SIM)により観察するものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
この方法では、イオンビームによりスパッタされた粒
子が加工穴側壁、すなわち断面観察を行いたい面に付着
する再付着現象が鮮明な観察像を得る上で問題となる。
特開平1−181529の図18と図19に、再付着を防ぐイオン
ビーム操作方法が述べられているが、この方法によって
もどうしても若干の再付着層が形成される。このため断
面をSIM又はSEM像で観察する際、材質によるコントラス
トが出にくくなる欠点があった。
このため試料を軽くウエットエッチングする場合もあ
るが、集束イオンビーム装置、ウエットエッチング装
置、SEM等の観察装置と装置間の試料移動が多く作業能
率が上がらない欠点があった。またウエットエッチング
の場合薬液の温度、濃度等により著しく加工速度が変わ
り断面観察に適したエッチングを行うことが困難である
という欠点があった。また集束イオンビーム加工した場
所をSEM観察時に見つけることが大変困難であった。
本発明の目的は、集束イオンビーム加工による断面観
察において、材質の相違によるSEM像あるいはSIM像のコ
ントラストをはっきり得る方法を提供することにある。
さらに本発明の目的は、集束イオンビーム加工による断
面観察において、材質の相違によるコントラストのはっ
きりしたSEM像あるいはSIM像を容易に得る方法を提供す
ることにある。また本発明の今一つの目的は集束イオン
ビーム加工を行った場所を容易に見つける方法を提供す
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明では、試料断面観
察方法において、試料に集束イオンビームを照射して試
料に断面を形成し、この形成した断面の表面をスパッタ
エッチングまたはイオンビームを用いたエッチング処理
を施して形成した断面の表面をクリーニングし、このク
リーニングした断面のSEM像を観察するようにした。
また、上記目的を達成するために、本発明では、試料
断面観察方法において、イオンビーム加工装置の処理室
内に設置した試料に集束イオンビームを照射して試料の
一部を除去加工することにより試料に断面を形成し、こ
の試料に形成した断面の表面をエッチング装置でエッチ
ング処理を施して断面の表面をクリーニングし、この表
面をクリーニングした断面を大気に曝すことなくSEM装
置でSEM像を観察するようにした。
〔作用〕
集束イオンビームによる加工穴の側壁をスパッタエッ
チングすることにより再付着層が除去され、観察したり
物質が表面にでてくる。
また観察したい物質が露出した後もエッチングを行う
ことで、材質によるスパッタ率の違いにより加工量が異
なり断面に加工物質の違いによる段差が若干つき、観察
しやすくなる。イオンアシストエッチングによりエッチ
ングガスを用いて加工した場合には、材質の違いによる
エッチング速度の差が更に大きくとれ、単なるスパッタ
エッチングよりも観察しやすくなる場合がある。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1〜第10図を用いて説明す
る。
第1図(a)から(d)は、イオンビーム加工観察方
法の実施例である。第1図は半導体LSIの断面で下層配
線1、コンタクトホール2、上層配線3、層間絶縁膜
4、保護膜5から成っている。例えば図示のAA断面によ
りコンタクトホールの状態を断面SEMで見る場合は、第
1図(b)に示すように下層配線の下まで集束イオンビ
ーム6により加工する。通常太いビームで粗加工をした
後、細いビームで仕上げ加工を行い、加工穴側壁への再
付着を出来るだけ少なくする方法がとられる。しかしこ
の方法によっても、若干の再付着層7が形成される。そ
こで第1図(c)に示すように、アルゴンイオンビーム
により側壁をスパッタエッチする。この時、アルゴンビ
ームが加工穴の底面にあたると底面をスパッタエッチ
し、そのスパッタ物が側壁に付着してしまう。そこでア
ルゴンイオンビームの向きは、底面に当らないように設
定する。再付着層が十分とれるまでスパッタエッチした
後、第1図(d)に示すように、電子ビームにより走査
し、2次電子顕微鏡(SEM)像を得る。この様にすれ
ば、層間絶縁膜と配線材料との2次電子放出率の違いに
よりコントラストのはっきりしたSEM像を得ることが出
来る。
また第1図(c)において、エッチングガスを供給し
ながら、アルゴンイオンを照射すると、材質の違いによ
りエッチング速度が異なるため、側壁において大きな段
差をつけることが出来、断面SEM観察をよりうまく行え
る。例えば配線材料がアルミ合金である場合、塩素系の
ガスをアルゴンイオンと共に供給すれば、アルミ合金の
みが選択的にエッチングされ、側壁において配線部がへ
こみ絶縁膜部が残るような凹凸が形成される。逆に絶縁
膜がSiO2で出来ている場合、フッ素系のガスをアルゴン
イオンと共に供給することで、絶縁膜部が選択的にエッ
チングされ、側壁において絶縁膜部がへこみ配線部が残
るような凹凸が形成される。
第2図から第5図に上記の方法を行うための装置を説
明する。第2図は集束イオンビーム加工装置である。イ
オンビームコラム11の中にはイオン源12及び集束レン
ズ、ブランカ、偏向系など通常の集束イオンビーム装置
が備えている光学系がある。この下には、2次粒子を検
出する検出機13がある。真空チャンバ14の中にはXYステ
ージ15がある。このXYステージ15の位置はレーザインタ
フェロメータ16で正確に測定される。また試料19が絶縁
物の場合、チャージアップを防ぐための電子シャワー17
が設けられている。試料導入用のロードロック室18が設
けられている。
第3図は走査電子顕微鏡装置である。真空チャンバ24
の上に電子ビームコラム35があり、この中には電子線源
22及び集束レンズ、ブランカ、偏向系など通常の電子ビ
ーム装置が備えている光学系がある。真空チャンバ24の
中には、2次電子を検出する検出器23がある。24の中に
はスパッタエッチング用のアルゴンイオン銃25がある。
同一のチャンバ24中にこのアルゴンイオン銃25を設ける
ことにより、電子ビーム観察をしながら、鮮明な像が得
られるまでスパッタエッチングを行うことができる。ス
パッタエッチングを行うときはアルゴンガスにより真空
チャンバ内24の圧力が上昇する。そこで電子ビームコラ
ム35内を、排気ポンプ28で排気する。電子ビームコラム
の下部にはゲートバルブ29があり、これを閉じておく。
このゲートバルブ29を省略し、細いオリフィスで電子ビ
ームコラム35と真空チャンバ24を連通して、差動排気を
行っても良い。ステージ26はX方向・Y方向の移動とX
軸回り・Z軸回りの回転が可能である。プレート27は、
試料19を載せたあと2点鎖線で示す位置まで移動可能で
あり、これにより真空チャンバ24の真空気密を保つ。
次に第2図と第3図に示した装置を用いて試料19の加
工と観察を行う方法を説明する。
試料19は試料固定片20に固定され、試料移動用プレー
ト21に載せて、ロードロック室18から真空チャンバに導
入される。ここで試料表面が絶縁物でおおわれている場
合は、電子シャワを照射しながら、第1図(b)に示し
た加工を集束イオンビームにより行う。この時、試料固
定片20の上にある2個のマークを基準とした加工装置の
座標をレーザインタフェロメータ16により測定してお
く。このようにすることでSEM像を観察する際、観察場
所を容易に見つけることができる。
この後で第3図に示した走査電子顕微鏡に、試料19を
前記の試料固定片20に固定したままステージ26にのせ
る。第4図に示すようにまず試料をアルゴンイオン銃の
下に持っていき、第5図に示すように試料19をX軸回り
に回転し、第1図(c)に示すように穴の側壁をスパッ
タエッチする。そして第6図に示すように試料19を電子
ビームの真下に移動し、試料19を第7図に示すようにX
軸周りに傾けて、第1図(d)に示したように電子ビー
ムを照射しSEM像を観察する。このときまず試料固定片2
0上にある2ケの基準マークを見て、ここから先ほど測
定しておいた観察場所のXY座標をもとに試料19を傾き角
を勘案して容易に観察場所28を見つけることが出来る。
SEM観察した結果、また再付着物が十分除去しきれて
いない場合は、再度第4図に示したようにスパッタエッ
チを追加すれば良い。同一チャンバ内でエッチングとSE
M観察とができるので、作業能率は極めて高い。
また第9図には、真空チャンバ24にゲートバルブ30を
設けた構成を示した。この装置では、試料19をアルゴン
スパッタ位置へ入れる際、ゲートバルブ30を閉めておく
ので、電子ビームのある室の真空を破らずにおける。ス
パッタエッチを行ったあとは、ゲートバルブ30を開け試
験を電子ビームの下へ導入し観察を行う。
第2図から第9図までは、集束イオンビーム装置とSE
M装置が別々であったが、第10図は集束イオンビーム鏡
筒11と電子ビーム鏡筒35とアルゴンイオン銃25とが、真
空チャンバ14,24にゲートバルブ30a,30bを介して区分さ
れて、同一装置に取付けられている例である。このよう
にすれば、加工とSEM観察が真空を破らずに同一チャン
バ14,24中でできるので、断面を見つつその断面の位置
を少しづつ堀込んでいくことができ、更に作業の能率が
向上する。
また第4図において、アルゴンイオン銃25と共に、先
に述べたようにエッチングガスの供給装置34(第6図に
示す。)を設ければ、イオン衝撃を受けたところのみエ
ッチング(イオン・アシスト・エッチング)を行うこと
が出来る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、SEM観察を行う時、同一装置内でア
ルゴンスパッタにより被観察面をスパッタエッチ又はイ
オンアシストエッチできるので、集束イオンビーム加工
により作った断面をコントラストよく観察することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を表す説明図、第2図は本名発明
に係る集束イオンビーム加工装置の概略図、第3図,第
4図及び第6図はアルゴンイオン銃付のSEM装置の概略
図、第5図及び第7図は第4図及び第6図に対応する試
料部分の右側図面、第8図は試料固定片の平面図、第9
図はアルゴンイオン銃とゲートバルブのついたSEM装置
の概略図、第10図はアルゴンイオン銃とSEM装置をFIB装
置をもった装置の概略図である。 1……下層配線,2……コンタクトホール,3……上層配
線,4……層間絶縁膜,5……保護膜,6……集束イオンビー
ム,7……再付着層,11……イオンビームコラム,12……イ
オン源,13……検出器,15……XYステージ,16……レーザ
インタフェロメータ,17……電子シャワ,20……試料固定
片,21……試料移動用プレート,22……電子線源,23……
検出器,25……アルゴンイオン銃,26……ステージ,27…
…プレート,34……エッチングガス供給装置,35……電子
ビームコラム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石谷 亨 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 高橋 貴彦 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日 立製作所デバイス開発センタ内 (56)参考文献 特開 平2−247964(JP,A) 特開 平2−123749(JP,A) 特開 平2−15648(JP,A) 実開 平2−75556(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/66 H01J 37/22 H01J 37/28 H01J 37/30

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料に集束イオンビームを照射して該試料
    に断面を形成し、該形成した断面の表面をスパッタエッ
    チングまたはイオンビームを用いたエッチング処理を施
    して前記形成した断面の表面をクリーニングし、該クリ
    ーニングした断面のSEM像を観察することを特徴とする
    試料断面観察方法。
  2. 【請求項2】イオンビーム加工装置の処理室内に設置し
    た試料に集束イオンビームを照射して該試料の一部を除
    去加工することにより該試料に断面を形成し、該試料に
    形成した断面の表面をエッチング装置でエッチング処理
    を施して前記断面の表面をクリーニングし、該表面をク
    リーニングした断面を大気に曝すことなくSEM装置でSEM
    像を観察することを特徴とする試料断面観察方法。
  3. 【請求項3】前記エッチング装置が、スパッタエッチン
    グ装置又はイオンビームを用いたエッチング装置である
    ことを特徴とする請求項2記載の試料断面観察方法。
  4. 【請求項4】前記断面の表面のクリーニングとSEM像の
    観察とを、同一の真空室内で行うことを特徴とする請求
    項1又は2に記載の試料断面観察方法。
JP23554590A 1990-09-07 1990-09-07 試料断面観察方法 Expired - Lifetime JP3216881B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23554590A JP3216881B2 (ja) 1990-09-07 1990-09-07 試料断面観察方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23554590A JP3216881B2 (ja) 1990-09-07 1990-09-07 試料断面観察方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04116843A JPH04116843A (ja) 1992-04-17
JP3216881B2 true JP3216881B2 (ja) 2001-10-09

Family

ID=16987570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23554590A Expired - Lifetime JP3216881B2 (ja) 1990-09-07 1990-09-07 試料断面観察方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3216881B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006329844A (ja) * 2005-05-27 2006-12-07 Hitachi High-Technologies Corp 試料作製装置および方法
US20230051717A1 (en) * 2017-10-31 2023-02-16 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery positive electrode active material and method for producing same, and nonaqueous electrolyte secondary battery which uses positive electrode active material

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3117836B2 (ja) * 1993-03-02 2000-12-18 セイコーインスツルメンツ株式会社 集束イオンビーム装置
US5443684A (en) * 1994-02-28 1995-08-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method for measuring thin film thickness
US6172363B1 (en) 1996-03-05 2001-01-09 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for inspecting integrated circuit pattern
US5956565A (en) * 1996-11-14 1999-09-21 Matsushita Electronics Corporation Analysis apparatus and analysis methods for semiconductor devices
JPH11168126A (ja) * 1997-12-03 1999-06-22 Hitachi Ltd 電子デバイスの製造方法及びその異物分析装置
JP4335497B2 (ja) * 2002-07-12 2009-09-30 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 イオンビーム装置およびイオンビーム加工方法
JP2005332888A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Ebara Corp 形状修復装置および形状修復方法
JP3874011B2 (ja) * 2005-04-04 2007-01-31 株式会社日立製作所 微小試料加工観察方法及び装置
JP5125123B2 (ja) * 2007-01-31 2013-01-23 株式会社日立製作所 微小試料加工観察方法及び装置
JP5125143B2 (ja) * 2007-02-23 2013-01-23 株式会社日立製作所 微小試料加工観察方法及び装置
JP5125184B2 (ja) * 2007-04-03 2013-01-23 株式会社日立製作所 微小試料加工観察方法及び装置
US8709269B2 (en) * 2007-08-22 2014-04-29 Applied Materials Israel, Ltd. Method and system for imaging a cross section of a specimen
JP5085475B2 (ja) * 2008-09-12 2012-11-28 セイコーアイ・テクノリサーチ株式会社 試料作製方法および試料作製装置
JP4995802B2 (ja) * 2008-11-04 2012-08-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体の加工観察装置、および半導体の加工観察装置の操作方法
JP5126031B2 (ja) * 2008-12-01 2013-01-23 株式会社日立製作所 微小試料加工観察方法及び装置
JP5316626B2 (ja) * 2011-11-14 2013-10-16 株式会社日立製作所 微小試料加工観察方法及び装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0713961B2 (ja) 1986-12-26 1995-02-15 株式会社日立製作所 半導体装置における配線形成方法およびその装置
JP2810370B2 (ja) 1988-01-12 1998-10-15 株式会社 日立製作所 集束イオンビーム加工方法
JPH0215648A (ja) * 1988-07-04 1990-01-19 Hitachi Ltd 微細素子の断面観察装置
JP2811073B2 (ja) 1988-11-01 1998-10-15 セイコーインスツルメンツ株式会社 断面加工観察装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006329844A (ja) * 2005-05-27 2006-12-07 Hitachi High-Technologies Corp 試料作製装置および方法
US7482603B2 (en) 2005-05-27 2009-01-27 Hitachi High-Technologies Corporation Apparatus and method for specimen fabrication
JP4627682B2 (ja) * 2005-05-27 2011-02-09 株式会社日立ハイテクノロジーズ 試料作製装置および方法
US7989782B2 (en) 2005-05-27 2011-08-02 Hitachi High-Technologies Corporation Apparatus and method for specimen fabrication
US20230051717A1 (en) * 2017-10-31 2023-02-16 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery positive electrode active material and method for producing same, and nonaqueous electrolyte secondary battery which uses positive electrode active material
US11855283B2 (en) * 2017-10-31 2023-12-26 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Method for evaluating a characteristic of a nonaqueous electrolyte secondary battery positive electrode active material

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04116843A (ja) 1992-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3216881B2 (ja) 試料断面観察方法
US6211527B1 (en) Method for device editing
JP5090255B2 (ja) 原位置でのstemサンプル作製方法
US6514866B2 (en) Chemically enhanced focused ion beam micro-machining of copper
JPH0328017B2 (ja)
US6730237B2 (en) Focused ion beam process for removal of copper
US5990478A (en) Method for preparing thin specimens consisting of domains of different materials
JP3263503B2 (ja) 電荷制御を伴うフォーカス型イオンビーム処理
EP1048071B1 (en) Integrated circuit rewiring using gas-assisted focused ion beam (fib) etching
US6646259B2 (en) Method of sample preparation for transmission electron microscope analysis
US6881955B2 (en) Metrology process for enhancing image contrast
JP3132938B2 (ja) 断面加工観察用荷電ビーム装置および加工方法
JP3036506B2 (ja) 電子ビーム露光装置用一括アパチャの製造方法
JPH03166744A (ja) 断面観察方法
US6420703B1 (en) Method for forming a critical dimension SEM calibration standard of improved definition and standard formed
US5747803A (en) Method for preventing charging effect and thermal damage in charged-particle microscopy
JP4644470B2 (ja) イオンビーム加工装置および試料作製方法
JPS6350854B2 (ja)
US6894294B2 (en) System and method for reducing charged particle contamination
JP2708560B2 (ja) 半導体装置への接続配線形成方法
US20050211896A1 (en) Pt coating initiated by indirect electron beam for resist contact hole metrology
JP2594941B2 (ja) Ic配線の接続方法及びその装置
JPS63164240A (ja) 半導体装置における配線形成方法およびその装置
JPS6134844A (ja) 中性微細ビ−ムの照射装置
Mizuno et al. Observation of deep holes using new technique

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070803

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080803

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080803

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090803

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100803

Year of fee payment: 9

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

S201 Request for registration of exclusive licence

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R314201

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100803

Year of fee payment: 9

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110803

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110803

Year of fee payment: 10