JP3401426B2 - Ｆｉｂ−ｓｅｍ装置における試料加工方法およびｆｉｂ−ｓｅｍ装置 - Google Patents
Ｆｉｂ−ｓｅｍ装置における試料加工方法およびｆｉｂ−ｓｅｍ装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料に集束イオン
ビームを照射して加工し、その加工断面を走査電子顕微
鏡機能で観察するようにしたＦＩＢ−ＳＥＭ装置におけ
る試料加工方法およびＦＩＢ−ＳＥＭ装置に関する。
ビームを照射して加工し、その加工断面を走査電子顕微
鏡機能で観察するようにしたＦＩＢ−ＳＥＭ装置におけ
る試料加工方法およびＦＩＢ−ＳＥＭ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】集束イオンビーム（ＦＩＢ−Focused Io
n Beam）装置は、イオン源からのイオンビームを細く集
束し、加工試料に照射して試料をエッチング等により加
工する装置である。このＦＩＢ装置の応用分野の中で
も、特にＦＩＢによるエッチング技術は、かなりポビュ
ラーなものとなってきている。
n Beam）装置は、イオン源からのイオンビームを細く集
束し、加工試料に照射して試料をエッチング等により加
工する装置である。このＦＩＢ装置の応用分野の中で
も、特にＦＩＢによるエッチング技術は、かなりポビュ
ラーなものとなってきている。
【０００３】この技術を用いたＦＩＢ装置は、マイクロ
マシン加工はもとより、半導体デバイスの不良解析や透
過電子顕微鏡試料の作成に広く利用されている。特に最
も注目されている半導体デバイスの３次元解析として
は、もはや不可欠の装置となりつつある。また、現在で
は、従来のインライン型走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）装置
にＦＩＢ機能を付加したデュアルビーム（Dual Beam −
ＤＢ）装置も徐々にではあるが普及しつつある。
マシン加工はもとより、半導体デバイスの不良解析や透
過電子顕微鏡試料の作成に広く利用されている。特に最
も注目されている半導体デバイスの３次元解析として
は、もはや不可欠の装置となりつつある。また、現在で
は、従来のインライン型走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）装置
にＦＩＢ機能を付加したデュアルビーム（Dual Beam −
ＤＢ）装置も徐々にではあるが普及しつつある。
【０００４】ＤＢ装置（ＦＩＢ−ＳＥＭ装置）は、半導
体の不良解析装置として対応すべく、従来までのＦＩＢ
装置としてエッチング加工した後、ＳＥＭ装置へ試料を
移して観察するといった工程を一台で行える複合装置で
ある。
体の不良解析装置として対応すべく、従来までのＦＩＢ
装置としてエッチング加工した後、ＳＥＭ装置へ試料を
移して観察するといった工程を一台で行える複合装置で
ある。
【０００５】これは、通常のＦＩＢ単能機と同様に、試
料上面にイオンビームを照射して、任意の場所をエッチ
ング加工し、加工終了後、試料の移動なしにすぐにその
エッチング加工された断面をＳＥＭ像で観察できるとい
う利点を有している。その結果、不良解析に絶大な威力
とその工程の時間の短縮、それに伴う歩留まり管理とそ
の速度、また、複合装置ゆえの床面積の縮小、価格のダ
ウン等が期待されており、今後ますます普及が進むと予
想される。
料上面にイオンビームを照射して、任意の場所をエッチ
ング加工し、加工終了後、試料の移動なしにすぐにその
エッチング加工された断面をＳＥＭ像で観察できるとい
う利点を有している。その結果、不良解析に絶大な威力
とその工程の時間の短縮、それに伴う歩留まり管理とそ
の速度、また、複合装置ゆえの床面積の縮小、価格のダ
ウン等が期待されており、今後ますます普及が進むと予
想される。
【０００６】上記したＦＩＢ−ＳＥＭ装置の構成は、大
きく分けてＦＩＢ制御部、ＳＥＭ制御部、試料を載せた
ステージの制御部からなり、それぞれをホストコンピュ
ータにより制御している。この装置では、通常、試料の
垂直方向の上からイオンビームを当ててエッチングし、
その穴の断面に試料面から３０°の角度で電子ビームを
当てて、その断面の構造を観察している。イオンビーム
で加工されたサンプルは、試料面に垂直な断面を作り、
その断面は、イオンビームの電流量、プローブ径に依存
するが、ほとんど試料面に垂直に切り出される。
きく分けてＦＩＢ制御部、ＳＥＭ制御部、試料を載せた
ステージの制御部からなり、それぞれをホストコンピュ
ータにより制御している。この装置では、通常、試料の
垂直方向の上からイオンビームを当ててエッチングし、
その穴の断面に試料面から３０°の角度で電子ビームを
当てて、その断面の構造を観察している。イオンビーム
で加工されたサンプルは、試料面に垂直な断面を作り、
その断面は、イオンビームの電流量、プローブ径に依存
するが、ほとんど試料面に垂直に切り出される。
【０００７】図１に上記したＦＩＢ−ＳＥＭ装置の一例
を示す。図中１はＦＩＢのカラム、２はＳＥＭのカラム
である。ＦＩＢカラム１の中には、イオン銃３と、イオ
ン銃３から発生し加速されたイオンビームを集束する集
束レンズ４、対物レンズ５、イオンビームを２次元的に
走査するための偏向器６が設けられている。なお、イオ
ンビーム用の集束レンズ４、対物レンズ５は静電レンズ
が使用される。
を示す。図中１はＦＩＢのカラム、２はＳＥＭのカラム
である。ＦＩＢカラム１の中には、イオン銃３と、イオ
ン銃３から発生し加速されたイオンビームを集束する集
束レンズ４、対物レンズ５、イオンビームを２次元的に
走査するための偏向器６が設けられている。なお、イオ
ンビーム用の集束レンズ４、対物レンズ５は静電レンズ
が使用される。
【０００８】イオン銃３から発生したイオンビームは、
集束レンズ４、対物レンズ５によって試料７上に細く集
束されると共に、試料７に照射されるイオンビームの照
射位置は、偏向器６によって走査できるように構成され
ている。これら集束レンズ４、対物レンズ５、偏向器６
はＦＩＢ制御部８によって制御される。
集束レンズ４、対物レンズ５によって試料７上に細く集
束されると共に、試料７に照射されるイオンビームの照
射位置は、偏向器６によって走査できるように構成され
ている。これら集束レンズ４、対物レンズ５、偏向器６
はＦＩＢ制御部８によって制御される。
【０００９】例えば、試料７に照射されるイオンビーム
の電流量を変化させる場合には、ＦＩＢ制御部８によっ
て集束レンズ４、対物レンズ５を制御し、各レンズの強
度を制御してイオンビームの集束度合いを変化させ、イ
オンビームの光路中に設けられた絞り（図示せず）を通
過するイオンビームの量を制御する。また、イオンビー
ムを試料上で２次元的あるいはライン状に走査する場合
には、ＦＩＢ制御部８から偏向器６に走査信号が供給さ
れる。
の電流量を変化させる場合には、ＦＩＢ制御部８によっ
て集束レンズ４、対物レンズ５を制御し、各レンズの強
度を制御してイオンビームの集束度合いを変化させ、イ
オンビームの光路中に設けられた絞り（図示せず）を通
過するイオンビームの量を制御する。また、イオンビー
ムを試料上で２次元的あるいはライン状に走査する場合
には、ＦＩＢ制御部８から偏向器６に走査信号が供給さ
れる。
【００１０】ＳＥＭカラム２の中には、電子銃９と、電
子銃９から発生した電子ビームを集束する集束レンズ１
０、対物レンズ１１、電子ビームを２次元的に走査する
ための偏向器１２が設けられている。なお、電子ビーム
用の集束レンズ１０、対物レンズ１１は電磁レンズが使
用される。
子銃９から発生した電子ビームを集束する集束レンズ１
０、対物レンズ１１、電子ビームを２次元的に走査する
ための偏向器１２が設けられている。なお、電子ビーム
用の集束レンズ１０、対物レンズ１１は電磁レンズが使
用される。
【００１１】電子銃９から発生した電子ビームは、集束
レンズ１０、対物レンズ１１によって試料７上に細く集
束されると共に、試料７に照射される電子ビームの照射
位置は、偏向器１２によって走査できるように構成され
ている。これら集束レンズ１０、対物レンズ１１、偏向
器１２はＳＥＭ制御部１３によって制御される。
レンズ１０、対物レンズ１１によって試料７上に細く集
束されると共に、試料７に照射される電子ビームの照射
位置は、偏向器１２によって走査できるように構成され
ている。これら集束レンズ１０、対物レンズ１１、偏向
器１２はＳＥＭ制御部１３によって制御される。
【００１２】例えば、試料７に照射される電子ビームの
電流量を変化させる場合には、ＳＥＭ制御部１３によっ
て集束レンズ１０、対物レンズ１１を制御し、各レンズ
の強度を制御して電子ビームの集束度合いを変化させ、
電子ビームの光路中に設けられた絞り（図示せず）を通
過する電子ビームの量を制御する。また、電子ビームを
試料上で２次元的あるいはライン状に走査する場合に
は、ＳＥＭ制御部１３から偏向器１２に走査信号が供給
される。なお、ＳＥＭ制御部１３とＦＩＢ制御部８は、
ホストコンピュータ１４によってコントロールされる。
電流量を変化させる場合には、ＳＥＭ制御部１３によっ
て集束レンズ１０、対物レンズ１１を制御し、各レンズ
の強度を制御して電子ビームの集束度合いを変化させ、
電子ビームの光路中に設けられた絞り（図示せず）を通
過する電子ビームの量を制御する。また、電子ビームを
試料上で２次元的あるいはライン状に走査する場合に
は、ＳＥＭ制御部１３から偏向器１２に走査信号が供給
される。なお、ＳＥＭ制御部１３とＦＩＢ制御部８は、
ホストコンピュータ１４によってコントロールされる。
【００１３】試料７への電子ビームあるいはイオンビー
ムの照射によって試料から発生した２次電子は、２次電
子検出器１５によって検出される。検出器１５によって
検出された信号は、ＡＤ変換器１６によってディジタル
信号に変化された後、画像メモリー１７に供給されて記
憶される。画像メモリー１７に記憶された信号は読み出
されてＤＡ変換器１８に供給され、ＤＡ変換器１８によ
ってアナログ信号に変換された信号は陰極線管１９に供
給される。
ムの照射によって試料から発生した２次電子は、２次電
子検出器１５によって検出される。検出器１５によって
検出された信号は、ＡＤ変換器１６によってディジタル
信号に変化された後、画像メモリー１７に供給されて記
憶される。画像メモリー１７に記憶された信号は読み出
されてＤＡ変換器１８に供給され、ＤＡ変換器１８によ
ってアナログ信号に変換された信号は陰極線管１９に供
給される。
【００１４】試料７はステージ２０上に載せられてい
る。ステージ２０はステージ制御部２１により、水平方
向の２次元移動、回転、傾斜ができるように構成されて
いる。ステージ制御部２１は、ホストコンピュータ１４
によってコントロールされる。なお、２２はホストコン
ピュータ１４に接続されたトラックボールである。この
ような構成の動作を次に説明する。
る。ステージ２０はステージ制御部２１により、水平方
向の２次元移動、回転、傾斜ができるように構成されて
いる。ステージ制御部２１は、ホストコンピュータ１４
によってコントロールされる。なお、２２はホストコン
ピュータ１４に接続されたトラックボールである。この
ような構成の動作を次に説明する。
【００１５】まず、ＦＩＢによる試料７の加工が行われ
る。この試料の加工は、ＦＩＢカラム１内のイオン銃２
からイオンビームを発生させ、このイオンビームを集束
レンズ４、対物レンズ５によって試料７上に細く集束す
ると共に、イオンビームを偏向器６によってライン状に
走査する。この際、試料ステージ１８をイオンビームの
ライン状の走査の方向と垂直な方向に移動させる。
る。この試料の加工は、ＦＩＢカラム１内のイオン銃２
からイオンビームを発生させ、このイオンビームを集束
レンズ４、対物レンズ５によって試料７上に細く集束す
ると共に、イオンビームを偏向器６によってライン状に
走査する。この際、試料ステージ１８をイオンビームの
ライン状の走査の方向と垂直な方向に移動させる。
【００１６】図２はこの様子を示しており、試料７は矢
印Ｓの方向にゆっくりと移動させられ、その間、イオン
ビームＩＢは紙面に垂直の方向にライン状に走査され
る。この時、イオンビームＩＢの電流量は、大きな加工
レートを保つために、例えば、１０００ｐＡ程度とされ
ている。この結果、試料７には矩形状の開口２３が穿た
れる。この開口２３の深さは、イオンビームの電流量、
イオンビームの走査速度、試料の移動速度による。
印Ｓの方向にゆっくりと移動させられ、その間、イオン
ビームＩＢは紙面に垂直の方向にライン状に走査され
る。この時、イオンビームＩＢの電流量は、大きな加工
レートを保つために、例えば、１０００ｐＡ程度とされ
ている。この結果、試料７には矩形状の開口２３が穿た
れる。この開口２３の深さは、イオンビームの電流量、
イオンビームの走査速度、試料の移動速度による。
【００１７】通常のＦＩＢ−ＳＥＭ装置においては、試
料７に対する開口２３の形成後、断面部分Ｄに対してＳ
ＥＭカラム２から電子ビームＥＢを照射すると共に、断
面部分Ｄで電子ビームを２次元的に走査する。この走査
に基づいて断面部分Ｄから発生した２次電子は、２次電
子検出器１５によって検出される。この検出信号は、陰
極線管１９に供給されることから、陰極線管１９には断
面部分Ｄの走査電子顕微鏡像が得られる。
料７に対する開口２３の形成後、断面部分Ｄに対してＳ
ＥＭカラム２から電子ビームＥＢを照射すると共に、断
面部分Ｄで電子ビームを２次元的に走査する。この走査
に基づいて断面部分Ｄから発生した２次電子は、２次電
子検出器１５によって検出される。この検出信号は、陰
極線管１９に供給されることから、陰極線管１９には断
面部分Ｄの走査電子顕微鏡像が得られる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】上記したＦＩＢ−ＳＥ
Ｍ装置は、ＬＳＩの不良解析を行うために用いられてい
るが、不良解析においてはその不良の中心部分（核のよ
うなもの）をうまく加工できることが重要課題の一つで
ある。
Ｍ装置は、ＬＳＩの不良解析を行うために用いられてい
るが、不良解析においてはその不良の中心部分（核のよ
うなもの）をうまく加工できることが重要課題の一つで
ある。
【００１９】例えば、図３に示す多層配線の場合、シリ
コン基板２５上に層間絶縁膜２６が設けられ、更にこの
絶縁膜２６上にはメタル配線領域２７、パッシベーショ
ン膜２８が設けられている。この多層配線の層間絶縁膜
２６部分に存在する欠陥部分２９を観察するに際して
は、この欠陥部分２９の中心部まで正確に試料を加工す
ることが要求される。また、図４に示すコンタクトホー
ル３０の場合には、そのホール３０の中心部分まで正確
に加工を行うことが要求される。
コン基板２５上に層間絶縁膜２６が設けられ、更にこの
絶縁膜２６上にはメタル配線領域２７、パッシベーショ
ン膜２８が設けられている。この多層配線の層間絶縁膜
２６部分に存在する欠陥部分２９を観察するに際して
は、この欠陥部分２９の中心部まで正確に試料を加工す
ることが要求される。また、図４に示すコンタクトホー
ル３０の場合には、そのホール３０の中心部分まで正確
に加工を行うことが要求される。
【００２０】ＦＩＢ−ＳＥＭ装置では、１〜２回の加工
で欠陥部分２９やコンタクトホール３０に当たることは
できるが、その中心部分を的確に加工することは困難
で、現状では１回１回の加工が終了するごとにその断面
をＳＥＭ観察して、中心部分の位置に足りないか、また
は行き過ぎたかを判断して加工を行っている。
で欠陥部分２９やコンタクトホール３０に当たることは
できるが、その中心部分を的確に加工することは困難
で、現状では１回１回の加工が終了するごとにその断面
をＳＥＭ観察して、中心部分の位置に足りないか、また
は行き過ぎたかを判断して加工を行っている。
【００２１】このように、従来の加工方法では加工した
位置が不良箇所の中心部分であるかどうかはオペレータ
の勘にある程度頼らざるを得ず、中心部分まで加工した
かどうかの判断が容易に行えない。そのため、確実に中
心部分が得られるまで再加工を行なわなければならず、
煩雑な操作が要求され装置のスループットが向上しない
問題があった。
位置が不良箇所の中心部分であるかどうかはオペレータ
の勘にある程度頼らざるを得ず、中心部分まで加工した
かどうかの判断が容易に行えない。そのため、確実に中
心部分が得られるまで再加工を行なわなければならず、
煩雑な操作が要求され装置のスループットが向上しない
問題があった。
【００２２】図５は、図３に示した欠陥部分２９を真上
（イオンビームの照射方向）から見た図である。この欠
陥部分２９の中心部分まで加工をするためには、Ｓ１〜
ｎの走査ラインに沿ってイオンビームを走査し試料の加
工をすることになるが、従来方法では、例えば、Ｓ１
の走査ラインに沿ってイオンビームを走査して加工した
後、中心部分まで自動的に定量的に加工できる手法はな
かった。
（イオンビームの照射方向）から見た図である。この欠
陥部分２９の中心部分まで加工をするためには、Ｓ１〜
ｎの走査ラインに沿ってイオンビームを走査し試料の加
工をすることになるが、従来方法では、例えば、Ｓ１
の走査ラインに沿ってイオンビームを走査して加工した
後、中心部分まで自動的に定量的に加工できる手法はな
かった。
【００２３】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、欠陥部分等の中心部分まで正確に
簡単に加工を行なうことができるＦＩＢ−ＳＥＭ装置に
おける試料加工方法およびＦＩＢ−ＳＥＭ装置を実現す
るにある。
もので、その目的は、欠陥部分等の中心部分まで正確に
簡単に加工を行なうことができるＦＩＢ−ＳＥＭ装置に
おける試料加工方法およびＦＩＢ−ＳＥＭ装置を実現す
るにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】第１の発明に基づくＦＩ
Ｂ−ＳＥＭ装置における試料加工方法は、試料に集束イ
オンビームを照射する機能と、集束イオンビームによっ
て加工された試料断面に電子ビームを照射して走査電子
顕微鏡像を観察することができるＳＥＭ機能とを備えた
ＦＩＢ−ＳＥＭ装置において、イオンビームを試料に照
射して試料をエッチングして加工し、加工後試料の加工
断面を走査電子顕微鏡で観察し、像中の特異構造の端部
の２点を指定し、その後該特異構造部分をイオンビーム
によって徐々に加工し、その加工中該特異構造の端部間
の距離を測定し、距離の変化分がほぼゼロとなったとき
にイオンビームによる加工を停止するようにしたことを
特徴としている。
Ｂ−ＳＥＭ装置における試料加工方法は、試料に集束イ
オンビームを照射する機能と、集束イオンビームによっ
て加工された試料断面に電子ビームを照射して走査電子
顕微鏡像を観察することができるＳＥＭ機能とを備えた
ＦＩＢ−ＳＥＭ装置において、イオンビームを試料に照
射して試料をエッチングして加工し、加工後試料の加工
断面を走査電子顕微鏡で観察し、像中の特異構造の端部
の２点を指定し、その後該特異構造部分をイオンビーム
によって徐々に加工し、その加工中該特異構造の端部間
の距離を測定し、距離の変化分がほぼゼロとなったとき
にイオンビームによる加工を停止するようにしたことを
特徴としている。
【００２５】第１の発明では、イオンビームによる加工
後、試料の加工断面を走査電子顕微鏡で観察し、像中の
特異構造の端部の２点を指定し、その後該特異構造部分
をイオンビームによって徐々に加工し、その加工中該特
異構造の端部間の距離を測定し、距離の変化分がほぼゼ
ロとなったときにイオンビームによる加工を自動的に停
止する。
後、試料の加工断面を走査電子顕微鏡で観察し、像中の
特異構造の端部の２点を指定し、その後該特異構造部分
をイオンビームによって徐々に加工し、その加工中該特
異構造の端部間の距離を測定し、距離の変化分がほぼゼ
ロとなったときにイオンビームによる加工を自動的に停
止する。
【００２６】第２の発明に基づくＦＩＢ−ＳＥＭ装置に
おける試料加工方法は、第１の発明において、集束イオ
ンビームによる試料の加工をステップ状に行ない、各ス
テップ状の加工の後に特異構造の端部間の距離を測定
し、該距離の変化分の大きさに応じてステップ状の試料
の加工幅を設定するようにしたことを特徴としている。
おける試料加工方法は、第１の発明において、集束イオ
ンビームによる試料の加工をステップ状に行ない、各ス
テップ状の加工の後に特異構造の端部間の距離を測定
し、該距離の変化分の大きさに応じてステップ状の試料
の加工幅を設定するようにしたことを特徴としている。
【００２７】第２の発明では、集束イオンビームによる
試料の加工をステップ状に行ない、各ステップ状の加工
の後に特異構造の端部間の距離を測定し、該距離の変化
分の大きさに応じてステップ状の試料の加工幅を設定
し、特異構造の中心に近付くにつれて精密な加工を行な
う。
試料の加工をステップ状に行ない、各ステップ状の加工
の後に特異構造の端部間の距離を測定し、該距離の変化
分の大きさに応じてステップ状の試料の加工幅を設定
し、特異構造の中心に近付くにつれて精密な加工を行な
う。
【００２８】第３の発明に基づくＦＩＢ−ＳＥＭ装置
は、試料に集束イオンビームを照射する機能と、集束イ
オンビームによって加工された試料断面に電子ビームを
照射して走査電子顕微鏡像を観察することができるＳＥ
Ｍ機能とを備えたＦＩＢ−ＳＥＭ装置において、集束イ
オンビームによる加工断面中の特異構造部分の端部間の
距離を測定する機能と、この距離の変化分を常に監視
し、変化分がほぼゼロとなったときにイオンビームによ
る加工を停止する手段とを備えたことを特徴としてい
る。
は、試料に集束イオンビームを照射する機能と、集束イ
オンビームによって加工された試料断面に電子ビームを
照射して走査電子顕微鏡像を観察することができるＳＥ
Ｍ機能とを備えたＦＩＢ−ＳＥＭ装置において、集束イ
オンビームによる加工断面中の特異構造部分の端部間の
距離を測定する機能と、この距離の変化分を常に監視
し、変化分がほぼゼロとなったときにイオンビームによ
る加工を停止する手段とを備えたことを特徴としてい
る。
【００２９】第３の発明では、イオンビームによる加工
後、試料の加工断面を走査電子顕微鏡で観察し、像中の
特異構造の端部の２点を指定し、その後該特異構造部分
をイオンビームによって徐々に加工し、その加工中該特
異構造の端部間の距離を測定し、距離の変化分がほぼゼ
ロとなったときにイオンビームによる加工を自動的に停
止する。
後、試料の加工断面を走査電子顕微鏡で観察し、像中の
特異構造の端部の２点を指定し、その後該特異構造部分
をイオンビームによって徐々に加工し、その加工中該特
異構造の端部間の距離を測定し、距離の変化分がほぼゼ
ロとなったときにイオンビームによる加工を自動的に停
止する。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図６は、本発明に基づくＦ
ＩＢ−ＳＥＭ装置を示しており、図１に示した従来装置
と同一ないしは類似の構成要素には同一番号を付しその
詳細な説明は省略する。
施の形態を詳細に説明する。図６は、本発明に基づくＦ
ＩＢ−ＳＥＭ装置を示しており、図１に示した従来装置
と同一ないしは類似の構成要素には同一番号を付しその
詳細な説明は省略する。
【００３１】この図６に示した実施の形態では、ホスト
コンピュータ１４にカーソル信号発生回路３５が接続さ
れている。カーソル信号発生回路３５は陰極線管１９に
２本のカーソルを表示させる。このカーソルの陰極線管
上の位置は、トラックボール２２を操作することにより
コンピュータ１４を介して変えることができる。
コンピュータ１４にカーソル信号発生回路３５が接続さ
れている。カーソル信号発生回路３５は陰極線管１９に
２本のカーソルを表示させる。このカーソルの陰極線管
上の位置は、トラックボール２２を操作することにより
コンピュータ１４を介して変えることができる。
【００３２】３６は関数処理ユニットであり、この関数
処理ユニット３６には画像メモリー１７から試料の加工
断面の像信号が供給される。このような構成の動作を次
に説明する。
処理ユニット３６には画像メモリー１７から試料の加工
断面の像信号が供給される。このような構成の動作を次
に説明する。
【００３３】まず、ＦＩＢによる試料７の加工が行われ
る。この試料の加工は、ＦＩＢカラム１内のイオン銃２
からイオンビームを発生させ、このイオンビームを集束
レンズ４、対物レンズ５によって試料７上に細く集束す
ると共に、イオンビームを偏向器６によってライン状に
走査する。この際、試料ステージ１８をイオンビームの
ライン状の走査の方向と垂直な方向に移動させる。ある
いは、イオンビームを２次元的に走査する。
る。この試料の加工は、ＦＩＢカラム１内のイオン銃２
からイオンビームを発生させ、このイオンビームを集束
レンズ４、対物レンズ５によって試料７上に細く集束す
ると共に、イオンビームを偏向器６によってライン状に
走査する。この際、試料ステージ１８をイオンビームの
ライン状の走査の方向と垂直な方向に移動させる。ある
いは、イオンビームを２次元的に走査する。
【００３４】通常のＦＩＢ−ＳＥＭ装置においては、試
料７に対する開口の形成後、断面部分に対してＳＥＭカ
ラム２から電子ビームＥＢを照射すると共に、断面部分
で電子ビームを２次元的に走査する。この走査に基づい
て断面部分から発生した２次電子は、２次電子検出器１
５によって検出される。この検出信号は、陰極線管１７
に供給されることから、陰極線管１７には断面部分の走
査電子顕微鏡像が得られる。
料７に対する開口の形成後、断面部分に対してＳＥＭカ
ラム２から電子ビームＥＢを照射すると共に、断面部分
で電子ビームを２次元的に走査する。この走査に基づい
て断面部分から発生した２次電子は、２次電子検出器１
５によって検出される。この検出信号は、陰極線管１７
に供給されることから、陰極線管１７には断面部分の走
査電子顕微鏡像が得られる。
【００３５】図７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ陰極線管１
７に表示された走査電子顕微鏡像Ｄを示している。この
図７（ａ）の像Ｄ中Ａが欠陥部分であり、図７（ｂ）の
像中Ｂがコンタクトホールである。この状態でトラック
ボール２２を操作し、カーソル信号発生回路を動作させ
て像中に２本のカーソルＣ１ ，Ｃ２ を表示させる。
７に表示された走査電子顕微鏡像Ｄを示している。この
図７（ａ）の像Ｄ中Ａが欠陥部分であり、図７（ｂ）の
像中Ｂがコンタクトホールである。この状態でトラック
ボール２２を操作し、カーソル信号発生回路を動作させ
て像中に２本のカーソルＣ１ ，Ｃ２ を表示させる。
【００３６】更にトラックボール２２を操作して２本の
カーソルＣ１ ，Ｃ２ を欠陥部分Ａの端部、あるいは
コンタクトホールＢの任意の端部に一致させる。この操
作によって欠陥部分ＡあるいはコンタクトホールＢの端
部位置ａ，ｂを確定させる。
カーソルＣ１ ，Ｃ２ を欠陥部分Ａの端部、あるいは
コンタクトホールＢの任意の端部に一致させる。この操
作によって欠陥部分ＡあるいはコンタクトホールＢの端
部位置ａ，ｂを確定させる。
【００３７】その後イオンビームを試料７に照射して試
料の加工を行なう。この加工を行ないながら電子ビーム
を試料の加工断面に照射して試料からの２次電子を検出
器１５により検出する。この検出器１５からの検出信号
はＡＤ変換器１６を介して画像メモリー１７に供給され
て記憶される。
料の加工を行なう。この加工を行ないながら電子ビーム
を試料の加工断面に照射して試料からの２次電子を検出
器１５により検出する。この検出器１５からの検出信号
はＡＤ変換器１６を介して画像メモリー１７に供給され
て記憶される。
【００３８】画像メモリー１７に記憶された信号は関数
処理ユニット３６に供給される。関数処理ユニット３６
は前記した欠陥部分ＡあるいはコンタクトホールＢの端
部位置ａ，ｂの間の距離を計測する。この際、指定した
端部位置ａ，ｂの位置を加工位置の基準値にして、そこ
からの垂直方向の距離ｘと注目した水平方向の２点間の
距離ｆ（ｘ）を関数として求める。なお、ｘ方向とは、
図５においてイオンビームによる加工を進めていく方向
である。
処理ユニット３６に供給される。関数処理ユニット３６
は前記した欠陥部分ＡあるいはコンタクトホールＢの端
部位置ａ，ｂの間の距離を計測する。この際、指定した
端部位置ａ，ｂの位置を加工位置の基準値にして、そこ
からの垂直方向の距離ｘと注目した水平方向の２点間の
距離ｆ（ｘ）を関数として求める。なお、ｘ方向とは、
図５においてイオンビームによる加工を進めていく方向
である。
【００３９】図８は欠陥部分Ａのイオンビーム照射に伴
う加工による像の変化を示している。イオンビームによ
る加工にともない、欠陥部分Ａの端部ａ，ｂ間の距離は
徐々に大きくなり、球状の欠陥部分Ａの中心部分の加工
後は、端部ａ，ｂ間の距離は徐々に小さくなる。この結
果、関数ｆ（ｘ）は典型的には図９に示すように変化す
る。なお、ｆ１ ´（ｘ）〜ｆ４ ´（ｘ）は各ポイン
トにおける関数ｆ（ｘ）の変化分である。
う加工による像の変化を示している。イオンビームによ
る加工にともない、欠陥部分Ａの端部ａ，ｂ間の距離は
徐々に大きくなり、球状の欠陥部分Ａの中心部分の加工
後は、端部ａ，ｂ間の距離は徐々に小さくなる。この結
果、関数ｆ（ｘ）は典型的には図９に示すように変化す
る。なお、ｆ１ ´（ｘ）〜ｆ４ ´（ｘ）は各ポイン
トにおける関数ｆ（ｘ）の変化分である。
【００４０】関数処理ユニット３６はイオンビームの加
工に伴うｆ（ｘ）を常に求め、最終的に変化分ｄｆ
（ｘ）／ｄｘがｄｆ（ｘ）／ｄｘ≦０となったときにイ
オンビームによる加工を中止する。この状態は欠陥部分
やコンタクトホールの端部ａ，ｂの距離が最大の時であ
り、欠陥部分やコンタクトホールの中心部分までイオン
ビームによる加工が進んだ時である。この時、関数処理
ユニット３６はホストコンピュータ１４に端部ａ，ｂ間
の距離が最大であることの信号を供給する。
工に伴うｆ（ｘ）を常に求め、最終的に変化分ｄｆ
（ｘ）／ｄｘがｄｆ（ｘ）／ｄｘ≦０となったときにイ
オンビームによる加工を中止する。この状態は欠陥部分
やコンタクトホールの端部ａ，ｂの距離が最大の時であ
り、欠陥部分やコンタクトホールの中心部分までイオン
ビームによる加工が進んだ時である。この時、関数処理
ユニット３６はホストコンピュータ１４に端部ａ，ｂ間
の距離が最大であることの信号を供給する。
【００４１】この結果、ホストコンピュータ１４はＦＩ
Ｂ制御部８を制御してイオンビームの試料７への照射を
停止させる。この状態でＳＥＭ制御部１３を制御し、陰
極線管１９に試料の加工断面の像を表示させる。この表
示された像は、欠陥部分あるいはコンタクトホールの中
心部分が表示されたものとなる。
Ｂ制御部８を制御してイオンビームの試料７への照射を
停止させる。この状態でＳＥＭ制御部１３を制御し、陰
極線管１９に試料の加工断面の像を表示させる。この表
示された像は、欠陥部分あるいはコンタクトホールの中
心部分が表示されたものとなる。
【００４２】上記したイオンビームによる加工とその加
工の停止を自動的に行なうステップにおいて、走査電子
顕微鏡像の取得は、イオンビームの照射と平行して電子
ビームを試料の加工断面に照射して行なっても良いが、
試料から得られる２次電子はイオンビームの照射による
ものと電子ビームの照射によるものとが混ざってしまう
ので、分解能良く画像信号を得ることが困難となる。そ
のため、イオンビームの照射による試料の加工をステッ
プ状に行ない、イオンビームのステップ状の加工後に電
子ビームを照射して画像信号を取り込むことが望まし
い。
工の停止を自動的に行なうステップにおいて、走査電子
顕微鏡像の取得は、イオンビームの照射と平行して電子
ビームを試料の加工断面に照射して行なっても良いが、
試料から得られる２次電子はイオンビームの照射による
ものと電子ビームの照射によるものとが混ざってしまう
ので、分解能良く画像信号を得ることが困難となる。そ
のため、イオンビームの照射による試料の加工をステッ
プ状に行ない、イオンビームのステップ状の加工後に電
子ビームを照射して画像信号を取り込むことが望まし
い。
【００４３】その場合、関数処理ユニット３６により、
ｆ（ｘ）の差分ｆｎ−１ ´（ｘ）−ｆｎ ´（ｘ）の
増加分に合わせて加工ステップ幅ｘを決め、それをホス
トコンピュータ１４を通してＦＩＢ制御部８により実行
できるようにすれば、欠陥部分やコンタクトホールの中
心部分に近付くほど精密な加工ができるようになる。
ｆ（ｘ）の差分ｆｎ−１ ´（ｘ）−ｆｎ ´（ｘ）の
増加分に合わせて加工ステップ幅ｘを決め、それをホス
トコンピュータ１４を通してＦＩＢ制御部８により実行
できるようにすれば、欠陥部分やコンタクトホールの中
心部分に近付くほど精密な加工ができるようになる。
【００４４】
例えば、ｆ１ ´（ｘ）−ｆ２ ´（ｘ）＝ｏ
ｆ２ ´（ｘ）−ｆ３ ´（ｘ）＝ｐ
ｆ３ ´（ｘ）−ｆ４ ´（ｘ）＝ｑ
の場合、基本的にはｏ＞ｐ＞ｑとなる。加工位置の次の
位置を加工する場合には、加工ステップ幅をｑ／ｐの比
率に設定する。更に、次の位置でも同じようにして加工
ステップ幅に比率を設定することにより、加工のステッ
プ幅は、欠陥部分から離れた位置では大きく、欠陥部分
の中心位置に近付けば近付け程精密に制御できることに
なる。そして、最終的に変化分ｄｆ（ｘ）／ｄｘが ｄｆ（ｘ）／ｄｘ≦０ となったときにイオンビームによる加工を終了すること
により、欠陥部分やコンタクトホールの中心部分を的確
に出せることになる。
位置を加工する場合には、加工ステップ幅をｑ／ｐの比
率に設定する。更に、次の位置でも同じようにして加工
ステップ幅に比率を設定することにより、加工のステッ
プ幅は、欠陥部分から離れた位置では大きく、欠陥部分
の中心位置に近付けば近付け程精密に制御できることに
なる。そして、最終的に変化分ｄｆ（ｘ）／ｄｘが ｄｆ（ｘ）／ｄｘ≦０ となったときにイオンビームによる加工を終了すること
により、欠陥部分やコンタクトホールの中心部分を的確
に出せることになる。
【００４５】以上本発明の実施の形態を詳述したが、本
発明はこの形態に限定されない。例えば、本発明は電子
ビームを試料上で走査した際２次電子を検出するように
したが、反射電子を検出し、その検出信号に基づいて像
の表示を行うようにしても良い。
発明はこの形態に限定されない。例えば、本発明は電子
ビームを試料上で走査した際２次電子を検出するように
したが、反射電子を検出し、その検出信号に基づいて像
の表示を行うようにしても良い。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、第１の発明では、
イオンビームによる加工後、試料の加工断面を走査電子
顕微鏡で観察し、像中の特異構造の端部の２点を指定
し、その後該特異構造部分をイオンビームによって徐々
に加工し、その加工中該特異構造の端部間の距離を測定
し、距離の変化分がほぼゼロとなったときにイオンビー
ムによる加工を自動的に停止するようにしたので、正確
に特異構造の中心までイオンビームにより加工を行なう
ことができる。
イオンビームによる加工後、試料の加工断面を走査電子
顕微鏡で観察し、像中の特異構造の端部の２点を指定
し、その後該特異構造部分をイオンビームによって徐々
に加工し、その加工中該特異構造の端部間の距離を測定
し、距離の変化分がほぼゼロとなったときにイオンビー
ムによる加工を自動的に停止するようにしたので、正確
に特異構造の中心までイオンビームにより加工を行なう
ことができる。
【００４７】第２の発明では、第１の発明において、集
束イオンビームによる試料の加工をステップ状に行な
い、各ステップ状の加工の後に特異構造の端部間の距離
を測定し、該距離の変化分の大きさに応じてステップ状
の試料の加工幅を設定するようにしたので、特異構造の
中心に近付くにつれて精密な加工を行なうことができ
る。
束イオンビームによる試料の加工をステップ状に行な
い、各ステップ状の加工の後に特異構造の端部間の距離
を測定し、該距離の変化分の大きさに応じてステップ状
の試料の加工幅を設定するようにしたので、特異構造の
中心に近付くにつれて精密な加工を行なうことができ
る。
【００４８】第３の発明に基づくＦＩＢ−ＳＥＭ装置で
は、イオンビームによる加工後、試料の加工断面を走査
電子顕微鏡で観察し、像中の特異構造の端部の２点を指
定し、その後該特異構造部分をイオンビームによって徐
々に加工し、その加工中該特異構造の端部間の距離を測
定し、距離の変化分がほぼゼロとなったときにイオンビ
ームによる加工を自動的に停止するようにしたので、正
確に特異構造の中心までイオンビームにより加工を行な
うことができる。
は、イオンビームによる加工後、試料の加工断面を走査
電子顕微鏡で観察し、像中の特異構造の端部の２点を指
定し、その後該特異構造部分をイオンビームによって徐
々に加工し、その加工中該特異構造の端部間の距離を測
定し、距離の変化分がほぼゼロとなったときにイオンビ
ームによる加工を自動的に停止するようにしたので、正
確に特異構造の中心までイオンビームにより加工を行な
うことができる。
【図１】従来のＦＩＢ−ＳＥＭ装置を示す図である。
【図２】試料のイオンビームによる加工と加工断面の走
査電子顕微鏡像観察の様子を示す図である。
査電子顕微鏡像観察の様子を示す図である。
【図３】試料の加工断面の欠陥部分を示す図である。
【図４】試料の加工断面のコンタクトホールを示す図で
ある。
ある。
【図５】試料の垂直方向から見たイオンビームの加工走
査の様子を示す図である。
査の様子を示す図である。
【図６】本発明に基づくＦＩＢ−ＳＥＭ装置を示す図で
ある。
ある。
【図７】走査電子顕微鏡像中のカーソルの表示を説明す
るための図である。
るための図である。
【図８】イオンビームによる加工の進行に応じた欠陥部
分の断面を示す図である。
分の断面を示す図である。
【図９】加工基準位置からの垂直方向の距離ｘと注目し
た断面水平方向２点間の距離の関係を示す図である。
た断面水平方向２点間の距離の関係を示す図である。
１ ＦＩＢカラム
２ ＳＥＭカラム
３ イオン銃
４，１０ 集束レンズ
５，１１ 対物レンズ
６，１２ 偏向器
７ 試料
８ ＦＩＢ制御部
９ 電子銃
１３ ＳＥＭ制御部
１４ ホストコンピュータ
１５ ２次電子検出器
１６ ＡＤ変換器
１７ 画像メモリー
１８ ＤＡ変換器
１９ 陰極線管
３５ カーソル信号発生回路
３６ 関数処理ユニット
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 37/304
H01J 37/28
H01J 37/305
H01L 21/3065
Claims (3)
- 【請求項１】 試料に集束イオンビームを照射する機能
と、集束イオンビームによって加工された試料断面に電
子ビームを照射して走査電子顕微鏡像を観察することが
できるＳＥＭ機能とを備えたＦＩＢ−ＳＥＭ装置におい
て、イオンビームを試料に照射して試料を加工し、加工
後試料の加工断面を走査電子顕微鏡で観察し、像中の特
異構造の端部の２点を指定し、その後該特異構造部分を
イオンビームによって徐々に加工し、その加工中該特異
構造の端部間の距離を測定し、距離の変化分がほぼゼロ
となったときにイオンビームによる加工を停止するよう
にしたＦＩＢ−ＳＥＭ装置における試料加工方法。 - 【請求項２】 集束イオンビームによる試料の加工をス
テップ状に行ない、各ステップ状の加工の後に特異構造
の端部間の距離を測定し、該距離の変化分の大きさに応
じてステップ状の試料の加工幅を設定するようにした請
求項１記載のＦＩＢ−ＳＥＭ装置における試料加工方
法。 - 【請求項３】 試料に集束イオンビームを照射する機能
と、集束イオンビームによって加工された試料断面に電
子ビームを照射して走査電子顕微鏡像を観察することが
できるＳＥＭ機能とを備えたＦＩＢ−ＳＥＭ装置におい
て、集束イオンビームによる加工断面中の特異構造部分
の端部間の距離を測定する機能と、この距離の変化分を
常に監視し、変化分がほぼゼロとなったときにイオンビ
ームによる加工を停止する手段とを備えたＦＩＢ−ＳＥ
Ｍ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07379398A JP3401426B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | Ｆｉｂ−ｓｅｍ装置における試料加工方法およびｆｉｂ−ｓｅｍ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07379398A JP3401426B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | Ｆｉｂ−ｓｅｍ装置における試料加工方法およびｆｉｂ−ｓｅｍ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11273613A JPH11273613A (ja) | 1999-10-08 |
| JP3401426B2 true JP3401426B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=13528431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07379398A Expired - Fee Related JP3401426B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | Ｆｉｂ−ｓｅｍ装置における試料加工方法およびｆｉｂ−ｓｅｍ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3401426B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5739119B2 (ja) | 2009-09-15 | 2015-06-24 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 断面加工観察装置 |
| JP5603105B2 (ja) * | 2010-03-04 | 2014-10-08 | 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及び断面加工観察方法 |
| JP5763298B2 (ja) * | 2010-03-10 | 2015-08-12 | 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 |
| US8350237B2 (en) | 2010-03-31 | 2013-01-08 | Fei Company | Automated slice milling for viewing a feature |
| WO2014014446A1 (en) | 2012-07-16 | 2014-01-23 | Fei Company | Endpointing for focused ion beam processing |
| JP5887247B2 (ja) | 2012-10-15 | 2016-03-16 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置および試料作製法 |
| JP6250294B2 (ja) * | 2013-03-28 | 2017-12-20 | 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断面観察方法、及び集束イオンビームを用いた試料の断面観察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 |
| JP7043057B2 (ja) | 2017-11-28 | 2022-03-29 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 断面加工観察方法、荷電粒子ビーム装置 |
| CN109148316A (zh) * | 2018-09-07 | 2019-01-04 | 北京智芯微电子科技有限公司 | 用于精确判定等离子体刻蚀机刻蚀芯片终点的监测方法 |
| JP7285884B2 (ja) * | 2021-06-04 | 2023-06-02 | 日本電子株式会社 | 試料加工装置および試料加工方法 |
-
1998
- 1998-03-23 JP JP07379398A patent/JP3401426B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH11273613A (ja) | 1999-10-08 |
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