JP3223431B2 - 薄膜加工装置 - Google Patents
薄膜加工装置Info
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Description
薄膜にするための薄膜加工装置及び方法に関する。
能化、高性能化に伴って特定の極微小領域の分析や構造
解析が重要になっている。一方、極微小部の評価には透
過電子顕微鏡が広く使用される様になっている。透過電
子顕微鏡で評価するには、試料を薄膜化する必要があ
る。しかし、”電子顕微鏡”164〜175ペ−ジ(共
立出版1982年発行)に記載されている従来の手法で
は観察したい極微小の特定の領域を薄膜化するのが困難
であり、透過電子顕微鏡による評価の大きな欠点となっ
ていた。また、薄膜試料を形成する場合、試料に加工よ
る損傷が生じ、欠陥や歪の正確な評価が出来ないという
欠点もあった。近年、集束イオンビ−ム装置を用いた手
法が第47回日本電子顕微鏡学会(講演番号23−III
−05、1991年5月)で報告されている。
法では観察したい極微小の特定の領域を薄膜化するのが
困難であり、透過電子顕微鏡による評価の大きな欠点と
なっていた。また、薄膜試料を形成する場合、試料に加
工よる損傷が生じ、欠陥や歪の正確な評価が出来ないと
いう欠点もあった。
工損傷なく薄膜化する装置及び方法を提供することにあ
る。
を高精度に加工するために加工に用いる集束イオンビ−
ムを利用して対象物表面の像を観察しながら加工領域の
位置を高精度に決める機構、異種材料間の加工速度の選
択比を任意に変えられるイオンによる加工機構及び特定
領域が所望の厚さに加工されていることを検出する機構
を具備している。更に、加工損傷を低減するためにイオ
ンのチャ−ジアップを防止したり、化学的加工を行う機
構を具備している。
照射して加工するイオン照射手段と、前記イオンビーム
の照射により試料から放射される二次電子及び/又は二
次イオンを検出して加工対象の表面画像を得る検出手段
と、この検出手段から出力される試料の位置制御信号を
受けて載置された試料の位置を変更及び固定する試料位
置決め手段と、試料の加工終了を検出する加工終点検出
手段と、を備えた薄膜加工装置である。
して加工するイオン照射手段と、試料の加工速度又は異
種材料間の加工速度の選択比をかえる反応性ガスを試料
加工部分に導入するガス導入手段と、前記イオンビーム
の照射により試料から放射される二次電子及び/又は二
次イオンを検出して加工対象の表面画像を得る検出手段
と、この検出手段から出力される試料の位置制御信号を
受けて試料台に載置された試料の位置を変更及び固定す
る試料位置決め手段と、試料の加工終了点を検出する加
工終点検出手段と、を備えた薄膜加工装置である。
手段は、光源と、この光源から射光された光が試料を透
過する透過量を検出する検出器を備えたもの、電子銃
と、この電子銃から放たれるの電子線が試料を透過する
透過量を検出する検出器を備えたもの、又は、前記二次
イオンの放射量又は加工部分の画像観察で行うものがよ
い。また、試料台は温度可変に形成されたものがよい。
また、イオン照射手段は液体金属を用いた収束イオンビ
−ム系又はガスを用いたイオン系であるものがよい。ま
た、イオン照射手段は、微細加工用のイオン照射系と、
広い面積を高速加工するイオン照射系の2つを備え、試
料台は180度回転可能に形成されたものがよい。ま
た、加工用イオン照射手段と表面観察用電子銃とを一体
化したものがよい。
表面を観察し加工場所を合わせる工程と、高電流密度の
イオンで試料を加工する工程と、反応性ガスを導入して
イオン又はレ−ザで加工する工程及び/又は低電流密度
のイオンで加工する工程と、を含むことを特徴とした薄
膜加工方法である。
表面を観察し加工場所を合わせて位置合わせ用のマ−ク
を該試料に加工する工程、このマ−クの反対側からをイ
オンを照射して加工する工程と、この工程で加工した領
域の特定部分のみを更に集束したイオンで加工する工程
と、を含むことを特徴とした薄膜加工方法である。
することによって、対象物が加工される。それと同時に
表面から出てくる二次イオンまたは二次電子を検出すれ
ば、対象物表面の画像を得ることが出来る。従って、こ
の像を観察しながら対象物を高精度に移動すれば加工領
域を高精度に決定できると共に特定の極微小領域を加工
できる。また、反応性イオンエッチング等を利用すれば
異種材料間の加工速度の選択比を任意に変えることが出
来るので、対象物の任意の材料だけを選択的に除去した
り、逆に選択比を1(異種材料間の加工速度を同じ)と
して多層構造の薄膜化を均一にする事が出来る。更に、
電子シャワ−や対象物の加熱によるイオンのチャ−ジア
ップの防止や反応性イオンエッチングによるイオン照射
損傷を防止することにより薄膜化に伴う対象物の変化を
なくすことができる。
説明する。図1は本発明の薄膜加工装置の一つの基本構
成を示す構成図である。この装置は、試料にイオンビー
ムを照射して加工するイオン照射手段としてのイオン照
射系11とその制御系12、試料の加工速度または異種
材料間の加工速度の選択比を変える反応性ガスを試料加
工部分に導入するガス導入手段31、前記イオンビーム
の照射により試料から放射される二次電子及び/又は二
次イオンを検出して加工対象の表面画像を得る検出手段
としての二次電子及び/又は二次イオン検出用の検出器
21とそのディスプレイ22、この検出手段から出力さ
れる試料の位置制御信号を受けて試料台41に載置され
た試料の位置を変更及び固定する試料位置決め手段とし
ての移動及び回転可能な試料台41及びその制御系4
2、試料の加工終了点を検出する加工終点検出手段とし
ての光源51とその透過光の検出器52とを備えたもの
である。
加工のためのイオン照射系11とその制御系12、像観
察のための二次電子又は二次イオンの検出器21とディ
スプレイ22、加工速度及び選択比を変えたり、加工損
傷を低減するための反応性エッチングを行うのに使用す
るガス導入系31、試料の高精度位置合わせ、加工損傷
の低減のための温度可変機能及び傾斜機能を持ち合わせ
た試料台41及びその制御系42、加工後の試料の厚さ
が所望の厚さであることを光の透過量から検出するため
の光源51及び検出器52とその情報を加工系に転送
し、加工を制御する信号系53、加工室60を真空にす
る真空系70からなっている。
絞れる液体金属イオン源を用いた集束イオンビ−ムが好
ましい。イオン照射系11から試料に照射された一次イ
オンによって試料から出た二次電子又は二次イオンは検
出器21によって検出され、ディスプレイ22に表面観
察像が表示される。ガス導入系31は塩素系(Alに対
してCCl4 ,Cl2等)やフッ素系ガス(SiO2に対
してCHF3 ,CF4)等を導入することによって試料の
加工面に存在する各種材料の加工速度を変えることがで
きる。
よって加熱されたり、液体窒素などによって冷却され、
温度が制御系42で自由に変えられる。これにより加工
速度を調節できる。更に、試料台41はx,y,z方向
に三次元的に移動でき、高精度の位置合わせが可能に形
成されている。終点検出に用いる光源51はヘリウム−
ネオン・レ−ザやタングステン・ランプなどが用いられ
る。検出器52はフォトディテクタなどが用いられる。
この情報は信号系53を介して制御系12に送られ、加
工の制御を行う。真空系70は加工表面の汚染を避ける
ためにドライポンプが好ましい。
なり、電子銃81及びその制御系82が装備されてい
る。これは、試料表面に電子を照射し、イオン照射系1
1から照射されたイオンによって試料表面が正電荷にチ
ャ−ジアップし、像観察が困難になったり、試料が損傷
したりするのを防止する。更に、この電子が試料を通過
した量を検出器52により検出し、その透過量より加工
の終点を決定する。電子銃81は電界放出型電子銃が好
ましい。
せた装置である。すなわち、二次イオン質量分析計91
が装備されており、イオン照射により試料から出てくる
二次イオンを二次イオン質量分析計91に導入し、二次
イオンの同定と半定量分析を行う。更に、多層構造の試
料においてある層まで除去したい場合などの終点検出と
しての機能も有する。
光源を装備しており、ガス導入系31から塩素系やフッ
素系などのエッチングガスを導入し、レ−ザを照射すれ
ば、イオン照射の場合と異なる加工速度が得られ、加工
速度や異種材料間の選択比がより幅広く変えることがで
きる。この場合も試料の損傷が低減できる。更に、この
レ−ザ光は終点検出の光源としても使用できる。
二つ有する装置である。イオン照射系11は微細な加工
と表面観察用のものであり、集束イオン銃である。イオ
ン照射系15は広い面積を高速で加工するのに用いるも
のであり、アルゴンなどのガスをイオン源とするもので
ある。試料台41は360度の回転が可能であり、ま
ず、イオン照射系11を用いて表面観察を行い、加工位
置合わせを行った後、試料台41を180度回転させて
イオン照射系15で加工する。更に、試料台41を18
0度回転し、最終仕上げの加工をイオン照射系11で行
うことができる。また、イオン照射系11で加工位置合
わせ用穴などのマ−クを形成した後、イオン照射系15
で裏面から加工することもできる。
体したものの実施例を示す。イオン照射系11は加工に
用い、電子銃81は表面観察及び終点検出に用いる。こ
れらは偏向器16によって試料の同一場所にイオンまた
は電子を照射するようにできる。イオンで加工しながら
定期的に電子を照射することにより加工の終点検出もで
きる。
鏡による断面観察用薄膜試料の加工プロセスを示す試料
断面図である。試料は図6(a)に示すごとく、基板1
10と薄膜111からなる。まず、イオン又は電子を照
射し、試料表面を観察して加工領域の位置合わせを行っ
た後、試料表面に矢印Aの方向から高電流密度のイオン
を照射し、図6(b)のごとく、溝210、211を形
成する。表面を観察しながら残部300が所定の幅にな
るまで加工する。次いで、試料を180度回転させ、反
応性ガスを導入しながら溝の側面212、213にイオ
ン又はレ−ザを矢印Aの方向から照射し、図6(c)の
ごとく、側面212、213を加工する。この加工より
先のイオンによる加工で生じた損傷を除去する。終点は
残部300を透過した電子、光などの量を検出して決め
る。
用薄膜試料の加工プロセスを示す試料断面図を示す。図
7(a)の試料100に集束した液体金属イオン源を用
いたイオンビ−ムを照射し、試料表面を観察し、薄膜に
したい所の位置合わせを行った後、図7(b)のように
位置合わせ用マ−ク200を形成する。次いで、反対側
から高電流密度のアルゴンガスのイオンビ−ムで穴31
0を図7(c)のごとく形成する。次いで、位置合わせ
用マ−ク200により位置合わせを行い、穴310の内
部の所望の領域のみを液体金属イオンを用いた集束イオ
ンビ−ム、更に、反応性ガスを導入したイオンビ−ムで
加工し、細孔410を得る。この加工で、残部300が
所望の厚さになるようにする。
工損傷なく確実に薄膜化できる。すなわち、収束された
微細なイオンビ−ムを対象物に照射することによって、
対象物が加工される。それと同時に表面から出てくる二
次イオンまたは二次電子を検出すれば、対象物表面の画
像を得ることが出来る。従って、この像を観察しながら
対象物を高精度に移動すれば加工領域を高精度に決定で
きると共に特定の極微小領域を加工できる。また、反応
性イオンエッチング等を利用すれば異種材料間の加工速
度の選択比を任意に変えることが出来るので、対象物の
任意の材料だけを選択的に除去したり、逆に選択比を1
(異種材料間の加工速度を同じ)として多層構造の薄膜
化を均一にする事が出来る。
成図である。
構成を示す構成図である。
構成を示す構成図である。
構成を示す構成図である。
構成を示す構成図である。
用試料作成プロセスを示す工程図である。
用試料作成プロセスを示す工程図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 試料にイオンビームを照射して加工する
イオン照射手段と、前記イオンビームの照射により試料
から放射される二次電子及び/又は二次イオンを検出し
て加工対象の表面画像を得る検出手段と、この検出手段
から出力される試料の位置制御信号を受けて載置された
試料の位置を変更及び固定する試料位置決め手段と、試
料の加工終了を検出する加工終点検出手段とを備えてな
る薄膜加工装置であり、 前記加工終点検出手段は、光源と、この光源から射光さ
れた光が試料を透過する透過量を検出する検出器とを備
えたことを特徴とする 薄膜加工装置。 - 【請求項2】 試料にイオンビームを照射して加工する
イオン照射手段と、前記イオンビームの照射により試料
から放射される二次電子及び/又は二次イオンを検出し
て加工対象の表面画像を得る検出手段と、この検出手段
から出力される試料の位置制御信号を受けて載置された
試料の位置を変更及び固定する試料位置決め手段と、試
料の加工終了を検出する加工終点検出手段とを備えてな
る薄膜加工装置であり、 前記加工終点検出手段は、電子銃と、この電子銃から放
たれるの電子線が試料を透過する透過量を検出する検出
器とを備えたことを特徴とする薄膜加工装置。 - 【請求項3】 試料にイオンビームを照射して加工する
イオン照射手段と、前記イオンビームの照射により試料
から放射される二次電子及び/又は二次イオンを検出し
て加工対象の表面画像を得る検出手段と、この検出手段
から出力される試料の位置制御信号を受けて載置された
試料の位置を変更及び固定する試料位置決め手段と、試
料の加工終了を検出する加工終点検出手段とを備えてな
る薄膜加工装置であり、 前記加工終点検出手段は、二次イオンの試料からの放射
量に基づき試料の加工終了を検出してなることを特徴と
する薄膜加工装置。 - 【請求項4】 試料にイオンビームを照射して加工する
イオン照射手段と、前記イオンビームの照射により試料
から放射される二次電子及び/又は二次イオンを検出し
て加工対象の表面画像を得る検出手段と、この検出手段
から出力される試料の位置制御信号を受けて載置された
試料の位置を変更及び固定する試料位置決め手段と、試
料の加工終了を検出する加工終点検出手段とを備えてな
る薄膜加工装置であり、 前記加工終点検出手段は、表面画像に基づき試料の加工
終了を検出してなることを特徴とする薄膜加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08890892A JP3223431B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 薄膜加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08890892A JP3223431B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 薄膜加工装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05291195A JPH05291195A (ja) | 1993-11-05 |
JP3223431B2 true JP3223431B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=13956047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08890892A Expired - Lifetime JP3223431B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 薄膜加工装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3223431B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8680465B2 (en) | 2009-10-15 | 2014-03-25 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam apparatus and film thickness measurement method |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7388218B2 (en) * | 2005-04-04 | 2008-06-17 | Fei Company | Subsurface imaging using an electron beam |
CN100511431C (zh) | 2006-02-22 | 2009-07-08 | Tdk股份有限公司 | 磁记录介质的制造方法 |
JP4626611B2 (ja) * | 2006-02-22 | 2011-02-09 | Tdk株式会社 | 磁気記録媒体の製造方法 |
JP5020908B2 (ja) * | 2008-08-29 | 2012-09-05 | 日本電子株式会社 | イオンビーム加工装置 |
-
1992
- 1992-04-09 JP JP08890892A patent/JP3223431B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8680465B2 (en) | 2009-10-15 | 2014-03-25 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam apparatus and film thickness measurement method |
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JPH05291195A (ja) | 1993-11-05 |
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