JP3886874B2

JP3886874B2 - 物理解析用研磨冶具及び物理解析方法

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Publication number: JP3886874B2
Application number: JP2002276262A
Authority: JP
Inventors: 良二下原; 一郎韮澤; 順一高嶋; 貴志丹下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2004109097A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置等の断面を物理解析する際に用いる物理解析用研磨冶具及びこれを用いた物理解析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
数十〜百以上の一連の工程で半導体装置は製造される。この半導体装置の製造では、常に良品を生産し続けることが求められる。一般に１ロットで生産される半導体装置の個数は大量であるために、ある工程での不良発生が製品歩留りの低下や生産ラインの停止につながり、採算に大きく影響する。このため半導体装置の製造現場では、不良品を減少させるために特定の工程後や１ロット終了後の半導体装置に対して入念な検査が行われて、不良品発生の原因を追及している。具体的には、定期的又は定量数ごと（ロットごと）にウェハやチップを抜き取り、不良の有無が検査されている。ウェハが検査される場合は、検査箇所と検査項目を予め決めておき各ウェハに対して常にその検査箇所がモニタされて製造プロセスの異常が検出される。又は、完成後のウェハ全面が隈無く検査されて、回路パターンの欠陥や異物混入等の異常があればそのウェハが廃棄されたり、異常の原因を解析する方策が講じられている。
【０００３】
半導体装置の検査方法の一例として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いる方法がある。ＳＥＭを用いて半導体装置の試料の断面をその断面に垂直方向（すなわち断面の深さ方向）に数箇所観察を行う場合には、深さ方向に現われる各断面が互いに平行になるように試料を研磨する必要がある。
【０００４】
従来、ＳＥＭ観察用試料を研磨するときは、図１３に示すように研磨冶具として試料マウント１００を用いていた。ＳＥＭによる断面観察は、まず、断面観察を行う試料１０１をホットメルト接着剤（ワックス）にて試料マウント１００に貼り付ける。その後、試料マウント１００が試料マウントホルダ１０２に設置され、研磨盤（図示せず）で試料１０１が断面観察する箇所まで研磨される。その後、研磨した試料１０１が試料マウント１００から取り外され、ＳＥＭ用の観察用ブロック（図示せず）に取り付けられてＳＥＭで観察されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このＳＥＭを用いた断面の観察方法では、観察する試料１０１を試料マウント１００から取り外し、別途用意したＳＥＭ観察用ブロックに貼り、観察を行う。更にその観察面より深い位置の断面を観察するときは、再度研磨する必要があるために試料１０１を再度、試料マウント１００に貼り直すので、新たな観察面と先の観察面との間に傾きが生じてしまう。つまり、従来の方法で試料１０１の断面観察を断面に垂直方向に複数の箇所で行うときは、その都度、試料１０１の貼り付け作業を行い断面研磨を行うため、それぞれの断面観察面の相互の間に傾きが生じ易いという問題があった。これらの問題はＳＥＭ観察以外のＸ線マイクロアナリシス（ＥＰＭＡ）、オージェ電子分光（ＡＥＳ）、イオンマイクロプローブ・アナリシス（ＩＭＭＡ）、Ｘ線電子分光（ＸＰＳ）、反射高速電子回析（ＲＨＥＥＤ）、低速電子線回析（ＬＥＥＤ）等の物理解析においても同様である。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、深さ方向に沿って複数の断面を連続的に物理解析する際に、物理解析工程で試料の解析面が互いに傾くことを防止し、断面研磨と断面解析が繰り返し行えるようにする物理解析用研磨冶具及び物理解析方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、試料貼付面を有し、物理解析装置の解析部に挿入可能な観察用ブロックと、観察用ブロックを搭載し、試料貼付面に垂直な軸に関する回転、その垂直な軸に直交する他の軸に関する回転を防ぐ位置決め構造を有する試料マウントと、観察用ブロックを試料マウントに固定する観察用ブロック固定手段と、試料マウントを搭載し、固定する試料マウントホルダとを備える物理解析用研磨冶具であることを要旨とする。ここで「物理解析装置」としては、上述したＳＥＭの他にＥＰＭＡ、ＡＥＳ、ＩＭＭＡ、ＸＰＳ、ＲＨＥＥＤ、ＬＥＥＤ等が含まれる。更に金属顕微鏡、位相差顕微鏡、偏光顕微鏡等の光学的測定手段が含まれても良い。「物理解析装置の解析部」とは、例えばインレンズ方式のＳＥＭであれば対物レンズの内部である。
【０００８】
観察用ブロックが試料マウントに結合されるとき、試料マウントが備える位置決め構造は、段差ガイド部、ガイドピン、若しくは、ガイドレールであることが好ましい。
【０００９】
本発明の第１の特徴によれば、断面観察を行う箇所が複数ある場合に、試料を観察用ブロックに貼付したままで試料の研磨と観察が行えるので断面観察面の傾きを防止出来る。更に、観察用ブロックが試料マウントに精度良く位置決めされるので、深さ方向に位置する複数の断面観察面が互いに傾くことを防止出来、高精度の断面観察が行える物理解析用研磨冶具を提供することが出来る。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、（イ）試料を観察用ブロックの試料貼付面に貼る工程と、（ロ）観察用ブロックを試料マウントの位置決め構造を用いて位置決めし、観察用ブロックを観察用ブロック固定手段を用いて試料マウントに結合する工程と、（ハ）試料マウントを試料マウント固定手段を用いて試料マウントホルダに結合し、物理解析用研磨冶具とする工程と、（ニ）物理解析用研磨冶具に貼付された状態で試料を解析の目的とする断面の箇所まで研磨する工程と、（ホ）試料が貼付された状態で観察用ブロックを物理解析用研磨冶具から取り外す工程と、（へ）観察用ブロックを物理解析装置に挿入し、研磨により露出した試料の断面を物理解析する工程とを含む物理解析方法である。
【００１１】
本発明の第２の特徴によれば、試料の研磨と観察を繰り返し行っても、本発明の物理解析用研磨冶具を用いる断面観察面が傾かない物理解析方法を提供することが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１３】
（物理解析用研磨冶具）
本発明の実施の形態に係る物理解析用研磨冶具１は、図１に示すように、試料マウントホルダ４と、試料マウント３と、試料１１が貼付される観察用ブロック（試料台）２とを備えている。
【００１４】
試料マウントホルダ４は、図２に示すような直角Ｕ字形ブロックの一部を欠いた形状の多面体（１４面体）である。すなわち、試料マウントホルダ４は、上部に設けられた凹部の底面となる上面８ａと、上面８ａと対向する下面８ｆと、上面８ａに直交し、互いに対向し、上面８ａから下面８ｆに向かう側面８ｂ，８ｃと、側面８ｂの一端からＹ軸方向に側面８ｃに向かう側面８ｄと、側面８ｂの他端からＹ軸方向に側面８ｃに向かい、側面８ｄに対向する側面８ｅとを有する。更に、試料マウントホルダ４は、上面８ａの一端にＸ軸方向に伸び、側面８ｂを一面とし、Ｙ軸方向に幅ｔ_１を有する矩形の第１の凸部１０ａと、上面８ａの他端に設けられ、側面８ｃの一部を一面とするＸ軸方向に伸びる矩形の第２の凸部１０ｂと、この第２の凸部１０ｂから離間した位置に設けられ、側面８ｃを第２の凸部１０ｂと共通とする第３の凸部１０ｃとを有する。第２の凸部１０ｂと第３の凸部１０ｃの間には、幅ｔ_２の間隔が設けられている。第１の凸部１０ａの中央部近傍には、側面８ｂに直交する方向に第２のネジ穴１６が備えられている。
【００１５】
試料マウント３は、図２に示すように、図１４（ａ）で示した試料マウント１００の試料貼付面となる部分を階段状に削除した構造に相当する多面体（１７面体）である。すなわち、試料マウント３は、上面７ａと、上面７ａに対向する下面７ｇと、上面７ａに直交し、互いに対向し、下面７ｇに向かう側面７ｂ，７ｅと、側面７ｂの一端からＹ軸方向に側面７ｅに向かう側面７ｃと、側面７ｂの他端からＹ軸方向に側面７ｅに向かい、側面７ｃに対向する側面７ｄとを有する。試料マウント３は、上面７ａと側面７ｂに連続する直角な第１のガイド面６ａ、及びＹ軸方向に幅ｔ_３を有する第２のガイド面６ｂからなる階段状の削除構造、すなわち段差ガイド部６を備える。更に、試料マウント３は、上面７ａと側面７ｅに連続するテーパ面７ｆと、下面７ｇに開口部を有し、側面７ｃからＸ軸方向に側面７ｄまで設けられた溝９ａと、下面７ｇに側面７ｂからＹ軸方向に溝９ａまで設けられた溝９ｂとを有する。試料マウント３には、側面７ｅから溝９ｂに向かって第２の貫通穴３０が設けられている。試料マウント３のＸ軸方向の幅ｔ_４は、試料マウントホルダ４の第２の凸部１０ｂと第３の凸部１０ｃの間に設けられた幅ｔ_２と実質的に同値である。溝９ａ，９ｂは下面７ｇで互いにＴ字状に交差している。溝９ａは、試料マウントホルダ４の第１の凸部１０ａの幅ｔ_１より僅かに広い幅を有する。段差ガイド部６を構成する第１のガイド面６ａは、第１のガイド面６ａに直交する方向に二つの第１のネジ穴１５ａ，１５ｂを有する。つまり第１のガイド面６ａには、第１のネジ穴１５ａ，１５ｂの開口部が露出している。
【００１６】
観察用ブロック２は、図２に示すように、両口ハンマーの頭のような多面体（１４面体）構造である。すなわち、試料を貼付する上面（試料貼付面）５ａと、試料貼付面５ａに対向する下面５ｈと、試料貼付面５ａに直交し、互いに対向する側面５ｂ，５ｃと、試料貼付面５ａに直交し、側面５ｂ，５ｃとも直交し、互いに対向する側面５ｉ，５ｊとにより少なくとも主ブロックが構成されている。更に、観察用ブロック２は、側面５ｂ，５ｃにそれぞれ連続するテーパ面５ｄ，５ｅ及び５ｆ，５ｇと、テーパ面５ｄ，５ｅに連続し、側面５ｉ，５ｊに平行な面５ｋと、テーパ面５ｆ，５ｇに連続し、側面５ｉ，５ｊに平行で、面５ｋに対向する面５ｌと、側面５ｉ、テーパ面５ｄ，５ｅ、面５ｋに連続し、且つ直交する台形の形状の面５ｍと、側面５ｊ、テーパ面５ｆ，５ｇ、面５ｌに連続し、且つ直交し、面５ｍと対称な台形の形状の面５ｎとを有する。観察用ブロック２のＹ軸方向の幅ｔ_３は、試料マウント３の段差ガイド部６の第２のガイド面６ｂと同値である。そしてこの主ブロックには、側面５ｂから側面５ｃに貫通するように２本の第１の貫通穴１４ａ，１４ｂが設けられている。
【００１７】
物理解析用研磨冶具１は、更に観察用ブロック２に設けられた第１の貫通穴１４ａ，１４ｂを自在に貫通し、試料マウント３に設けられた第１のネジ穴（雌ネジ）１５ａ，１５ｂに合致する第１のネジ（雄ネジ）１２ａ，１２を備える。更に、物理解析用研磨冶具１は、試料マウント３に設けられた第２の貫通穴３０を自在に貫通し、試料マウントホルダ４に設けられた第２のネジ穴（雌ネジ）１６に合致する第２のネジ（雄ネジ）１３を備える。
【００１８】
観察用ブロック２と試料マウント３を結合するとき、まず、観察用ブロック固定手段として第１のネジ１２ａ，１２ｂが観察用ブロック２の側面５ｂ側から第１の貫通穴１４ａ，１４ｂに挿入される。観察ブロック２を貫通した第１のネジ１２ａ，１２ｂの一部分が第１のネジ穴１５ａ，１５ｂに挿入される。又、第１のネジ１２ａ，１２ｂを挿入方向と逆に回転すれば観察用ブロック２と試料マウント３との結合を解除することも可能である。
【００１９】
観察用ブロック２は、観察用ブロック固定手段（第１のネジ）１２ａ，１２ｂによって試料マウント３に結合され、段差ガイド部６により位置決めされる。試料マウント３の第１のガイド面６ａと観察用ブロック２の側面５ｃとを合わせることにより、試料１１の断面観察面が観察用ブロック２の結合と解除を繰り返したときに、試料貼付面５ａに垂直な軸（Ｚ軸）に関する回転を防止出来る。又、観察用ブロック２の下面５ｈと試料マウント３の６ｂとを合わせることにより、Ｚ軸に直交し、且つ第１のガイド面６ａに直交する軸（Ｙ軸）に関する回転を防止することが出来る。よって、観察用ブロック２の結合と解除を繰り返す場合でも、常に断面観察面が互いに平行になるように維持出来る。更に、第２のガイド面６ｂの幅ｔ_３と観察用ブロック２の幅ｔ_３は、どちらも同値であるので試料マウント３の側面７ｂと観察用ブロック２の側面５ｂは連続する一面とみなすことが出来る。
【００２０】
試料マウント３と試料マウントホルダ４を結合するとき、まず、試料マウント固定手段（第２のネジ）１３が試料マウント３の側面７ｅ側から第２の貫通穴３０に挿入される。第２の貫通穴３０の溝９ｂ側に突出した第２のネジ１３の一部分が、第２のネジ穴１６に挿入される。又、第２のネジ１３を挿入方向と逆に回転すれば試料マウント３と試料マウントホルダ４との結合を解除することも可能である。
【００２１】
試料マウント３と試料マウントホルダ４は、試料マウントホルダ４の第１の凸部１０ａに、第１の凸部１０ａの幅ｔ_１より僅かに広い幅を有する試料マウント３の溝９ａを嵌め込むことで互いを位置決めすることが出来る。更に、試料マウント３のＸ軸方向の幅ｔ_４は、試料マウントホルダ４の第２の凸部１０ｂと第３の凸部１０ｃの幅ｔ_２と実質的に同値であるので、第２の凸部１０ｂと第３の凸部１０ｃの間に試料マウント３が配置されることで、より高精度の位置決めを行うことが出来る。この様に、試料マウント３は、試料マウントホルダ４に構造的に正確に位置決めされるので試料１１の断面観察面と研磨装置との関係を常に一定に維持することが出来る。すなわち、試料１１が研磨装置を用いて研磨を繰り返し行われる場合でも、常に研磨面が互いに平行になるように維持出来る。
【００２２】
観察用ブロック２、試料マウント３、試料マウントホルダ４の製造方法は、スライサ・フライス盤・セーパー等を用いて切削・研削加工、若しくはプレス加工機等により成型加工すれば良い。あるいはワイヤー加工，放電加工，レーザ加工等を用いても良い。観察用ブロック２、試料マウント３、試料マウントホルダ４の材質は、ウェットエッチングを行うときに、試料１１とエッチング選択比が十分確保可能なステンレス等の耐薬品性の金属等を用いれば良い。
【００２３】
以下において物理解析方法を説明するが、本発明の実施の形態に係る物理解析用研磨冶具１によれば、断面観察を行う箇所が深さ方向に進行する場合に、試料を観察用ブロックに貼付したままで試料の研磨と観察が行えるのでそれぞれの断面観察面の相互間の傾きを防止出来る。この結果、再現性の高い、高精度の断面観察をすることが出来る。
【００２４】
（物理解析方法）
次に、本発明の実施の形態に係る物理解析方法について図３及び図４を参照しながら説明する。
【００２５】
（イ）まず、図３のステップＳ１０１において、図４（ａ）に示すように、試料１１が観察用ブロック２の試料貼付面５ａに貼り付けられる。試料１１を試料貼付面５ａに貼り付ける方法は、熱板等で温めてワックスを溶かし、試料貼付面５ａにワックスを塗布して、ワックスが液状になっているところに試料１１を乗せる。その後、観察用ブロック２を放冷することによりワックスが固化され、試料１１を観察用ブロック２に貼り付けることが出来る。
【００２６】
（ロ）次に、ステップＳ１０２において、図４（ｂ）に示すように、ステップＳ１０１で試料１１を貼り付けた観察用ブロック２が試料マウント３の段差ガイド部６に搭載される。そして、図４（ｃ）に示すように、観察用ブロック２が試料マウント３に観察用ブロック固定手段（第１のネジ）１２ａ，１２ｂを用いて結合（固定）される。
【００２７】
（ハ）ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２で観察用ブロック２と結合した試料マウント３が図１に示すように試料マウントホルダ４に試料マウント固定手段（第２のネジ）１３を用いて結合される。そして、試料１１が試料マウントホルダ４の重さと研磨装置の研磨盤（図示省略）の回転を利用して、断面観察を行う箇所まで研磨される。試料１１が所望の箇所まで研磨されたら、試料１１を乾燥させる。試料１１を乾燥させるのは、放出ガスを防止するため、すなわち、試料１１に付着してる水分がＳＥＭで観察に必要な真空雰囲気下に排気する工程で真空度を下げるのを防止するためである。
【００２８】
（ニ）ステップＳ１０４において、試料１１の研磨した観察面が薬液によってウェットエッチングされる。例えば、図６〜図９に示すＤＲＡＭのタングステン（Ｗ）からなるビット線コンタクト５５を観察する場合は、試料１１をフッ酸（ＨＦ）：フッ化アンモニウム(ＮＨ_４Ｆ)溶液等で数秒間スライトエッチング（ウェットエッチング）が行われる。ウェットエッチングを行うと、ＷとＳｉＯ_２のエッチング速度が異なるので観察面に段差がつき、いわゆる「ハイライトエッチ」が行われ、ＳＥＭ観察が行い易くなる。しかし、ＳＥＭを用いて不良品の原因である異物の観察する場合は、異物の成分が不明であることが多く、薬液により異物が消失する場合があるのでウェットエッチング処理は行わない。
【００２９】
（ホ）ステップＳ１０５において、真空蒸着やスパッタ等の物理的堆積法（ＰＶＤ）により、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の金属又はカーボン等の導電性薄膜が試料１１の観察面に堆積される。導電性薄膜を試料１１の観察面に堆積させるのは、ＳＥＭ観察時に酸化膜に電荷が溜まることを防ぐためである。更に、導電性薄膜を堆積させることは、試料１１の乾燥を兼ねることにもなる。ウェットエッチングの工程と同様に、堆積工程は観察する試料１１、又は観察する箇所によって導電性薄膜を堆積させることが悪影響を及ぼすときは行わない。その後は、金属顕微鏡等を用いて試料１１の断面観察を予め行い、試料１１の断面の状態をチェックすることが好ましい。
【００３０】
（へ）必要なステップＳ１０４，Ｓ１０５の各処理が終了したら、ステップＳ１０６において、試料１１の貼り付いた状態の観察用ブロック２が、試料マウント３から取り外される。その後、そのまま観察用ブロック２がＳＥＭの鏡筒の中に挿入され、いわゆるインレンズ方式で対物レンズの中で試料１１の断面を観察（物理解析）する。尚、試料１１の断面観察を行う箇所が更にある場合、試料１１が貼られた観察用ブロック２を試料マウント３に再び結合し、物理解析用研磨冶具１とするステップＳ１０２から、試料１１の断面を物理解析するステップＳ１０６までの一連の工程を繰り返す。
【００３１】
図６〜図８にＤＲＡＭ（一部図示せず）の断面観察した例を示す。ＤＲＡＭのチップの一部を図５に示す平面図に現われる断面観察面ａ，ｂ，ｃとなるように順に４０ｎｍ程度ずつ進行させて研磨を行って観察した結果である。図６〜図８は、キャパシタ面積を拡大するためにシリコン（Ｓｉ）基板５１の深さ方向に向かい穴（トレンチ）を掘りその中にキャパシタを形成した基板プレート型トレンチセルを備えるＤＲＡＭの一部を示す。各セル間は、シャロー・トレンチ素子分離（ＳＴＩ）絶縁膜により互いに分離され、トランスファーゲート用トランジスタとトレンチ型キャパシタのストレージ・ノードとが埋め込みストラップ（ストレージ・ノード・コンタクト）で接続されるので「埋め込みストラップ（ＢＥＳＴ）セル」と呼ばれる。すなわち、ＢＥＳＴセルにおいて、プレート電極となるＳｉ基板５１と、キャパシタ絶縁膜およびストレージ・ノードとからトレンチキャパシタが構成されている。ストレージ・ノードは、例えば、ポリシリコンで構成されている。そして、それぞれのトランスファゲート用トランジスタのゲート電極を兼ねる複数のワード線５４と、ワード線５４に交差するように配置されたビット線と、ワード線５４とビット線を絶縁する層間絶縁膜５８を備える。トランスファゲート用トランジスタとビット線とは、層間絶縁膜５８中に開孔されたコンタクトホールに埋め込まれたビット線コンタクト５５で電気的に接続されている。ストレージ・ノード・コンタクト（埋め込みストラップ）は、トレンチと素子領域の交差している領域に自己整合的に形成され、トレンチ内のストレージ・ノード・ポリシリコンとトランスファゲート用トランジスタの拡散層が電気的に接続される。
【００３２】
図５に示す断面観察面ａ→ｂ→ｃのように、試料１１の一つの断面を観察した後に更に断面観察を行う場合、試料１１が貼られた観察用ブロック２を試料マウント３に再び結合し、物理解析用研磨冶具１とする工程から、試料１１の断面を物理解析する工程までの一連の工程が繰り返される。
【００３３】
図６〜図８に示すように各断面観察面は、一連の工程を繰り返しても互いに平行に維持される。各断面観察面が互いに平行に維持されることで、図７に示すように、異物６０が半導体装置に混入している箇所を発見したとき、異物６０によりセル間のショート等の不良箇所を微小な単位で発見することが出来る。
【００３４】
このようにして、本発明の実施の形態に係る物理解析方法によれば、
（イ）直径１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度のビット線コンタクト５５が、隣接する配線と何れかの箇所において電気的にショートしている場合；
（ロ）半導体装置内に混入した１００ｎｍ程度の異物を複数に亘り断面観察する場合。例えば、異物の核を観察する場合；
（ハ）不良箇所が数箇所あり、それぞれ不良箇所の距離が数１０ｎｍ程度と短い場合；
等の断面観察をすることが出来る。
【００３５】
所望の断面観察面は、試料１１を研磨する研磨盤の回転数や研磨時間等によって選択的に得られる。しかし、所望の断面観察面までの研磨距離は、観察する試料１１の硬度や研磨装置の摩擦係数等により適宜決定される。
【００３６】
本発明の実施の形態に係る物理解析方法によれば、断面観察を行う箇所が複数ある場合に試料を再研磨しなくてはならないが、そのときに観察用ブロック２から試料１１が取り外されないので新たに露出する研磨面（断面観察面）が傾くことはない。更に、観察用ブロック２は、試料１１が観察用ブロック２に貼ったままＳＥＭの対物レンズ（解析部）内に挿入することが出来るので、このときも断面観察面が傾くことがなく断面観察をすることが出来る。
【００３７】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。
【００３８】
本発明の実施の形態において一例として、観察用ブロック２をＳＥＭの対物レンズ内にそのまま挿入出来るようにし、観察用ブロック２の試料マウント３に対する位置決めに段差ガイド部６を用いた。しかし、深さ方向に進行する複数の断面観察面を互いに平行に維持する方策はこれに限定されない。
【００３９】
例えば、図９に示す観察ブロック２ａと試料マウント３ａは、観察用ブロック２ａに設けられた二個のガイドピン穴１８ａ，１８ｂに挿入可能な、ガイドピン１７ａ，１７ｂを試料マウント３ａに観察用ブロック２ａの位置決め構造として備えることが図１に示す物理解析用研磨冶具１と異なる。その他は図１に示した実施の形態と同様であるので重複した記載は省略する。ガイドピン１７ａ，１７ｂとガイドピン穴１８ａ，１８ｂは、図９に示すように、それぞれ二個に限られず複数個有しても構わない。ガイドピン１７ａ，１７ｂの外径とガイドピン穴１８ａ，１８ｂの内径は、クリアランス（遊び）を５０μｍ以下、好ましくは１〜１０μｍとして、互いに合致する寸法と形状を有する。ガイドピン穴１８ａ，１８ｂとガイドピン１７ａ，１７ｂとのクリアランスを精密に設定することによって、研磨と物理解析を繰り返し複数回行うときに、観察用ブロック２を試料マウント３から外して、再度設置しても観察用ブロック２が試料マウント３に対してのずれを防止する。更に、ガイドピン１７ａ，１７ｂが複数個設けられることによって、ネジ止めのみではネジとネジ穴の隙間（クリアランス）分生じる試料１１の断面観察面に対して平行軸方向のずれを防ぐ。すなわち、試料の断面観察面が傾くのを防止出来る。
【００４０】
あるいは、図１０に示すように、観察ブロック２ｂに設けられたガイドレール溝２１に合致する、ガイドレール２０を試料マウント３ｃに観察用ブロック２ｂの試料マウント３ｂに対する位置決め構造として備えても構わない。更に、図１１に示すように、観察用ブロック２ｂの試料マウント３ｃに対する位置決め構造として、試料マウンテン３ｃに、段差ガイド部６を備え、段差ガイド部６の第２のガイド面６ｂにガイドレール２０を備えるように位置決め構造を組み合わせても構わない。又、観察用ブロック２ｃの試料マウント３ｄに対する位置決め構造の組合せは、図１１に示したものに限られず、図１２に示すように、段差ガイド部６の第１のガイド面６ａにガイドレール２０を備える構造にして、段差ガイド部６とガイドレール２０の組み合わせでも良い。
【００４１】
又、本発明の実施の形態とその他の実施の形態において観察用ブロック２は、図１，２，４，９〜１２のような形状を示したが、断面観察に用いるＳＥＭの機種に合わせて、形状を変えることで汎用性を持たせることも出来る。又、試料マウントホルダ４は、研磨装置に合わせて形状を変えて用いることも出来る。
【００４２】
又、本発明の実施の形態において、断面観察の手段としてＳＥＭを用いた例を示したが、更に、集束イオンビーム（ＦＩＢ）で露出した研磨面を加工出来るようにし、その後にＳＥＭ観察等をするようにしても良い。又、ＳＥＭ観察以外の、例えば、ＥＰＭＡ、ＡＥＳ、ＩＭＭＡ、ＸＰＳ、ＲＨＥＥＤ、ＬＥＥＤ等の物理解析を、研磨を繰り返しながら、新しい表面を露出して連続的に行うことが出来る。
【００４３】
この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、深さ方向に順に位置する複数の断面を連続的に物理解析する際に、研磨工程及び物理解析工程で試料の解析面が互いに傾くことを防止し、断面研磨と断面の表面の物理解析が繰り返し行えるようにする物理解析用研磨冶具及び物理解析方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る物理解析用研磨冶具を示す模式的な斜視組み立て図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る物理解析用研磨冶具の構成を示す模式的な斜視分解図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る物理解析用研磨冶具を用いた断面観察方法のフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る物理解析用研磨冶具を組む工程を示す模式的な工程斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る物理解析用研磨冶具を用いて観察したＤＲＡＭの平面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る物理解析用研磨冶具を用いて観察したＤＲＡＭの断面図（その１）である。
【図７】本発明の実施の形態に係る物理解析用研磨冶具を用いて観察したＤＲＡＭの断面図（その２）である。
【図８】本発明の実施の形態に係る物理解析用研磨冶具を用いて観察したＤＲＡＭの断面図（その３）である。
【図９】本発明のその他の実施の形態に係る物理解析用研磨冶具の例（その１）である。
【図１０】本発明のその他の実施の形態に係る物理解析用研磨冶具の例（その２）である。
【図１１】本発明のその他の実施の形態に係る物理解析用研磨冶具の例（その３）である。
【図１２】本発明のその他の例実施の形態に係る物理解析用研磨冶具の（その４）である。
【図１３】従来の物理解析用研磨冶具を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１物理解析用研磨冶具
２，２ａ，２ｂ，２ｃ観察用ブロック
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，１００試料マウント
４，１０２試料マウントホルダ
５ａ試料貼付面
５ｂ，５ｃ，５ｉ，５ｊ側面
５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇテーパ面
５ｈ下面
５ｋ，５ｌ，５ｍ，５ｎ面
６段差ガイド部
６ａ第１のガイド面
６ｂ第２のガイド面
７ａ上面
７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ側面
７ｆテーパ面
７ｇ下面
８ａ上面
８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ側面
８ｆ下面
９ａ，９ｂ溝
１０ａ第１の凸部
１０ｂ第２の凸部
１０ｃ第３の凸部
１１，１０１試料
１２ａ，１２ｂ第１のネジ
１３第２のネジ
１４，２４，２５，２６第１の貫通穴
１５，１９，２２，２３，２７第１のネジ穴
１６第２のネジ穴
１７ａ，１７ｂガイドピン
１８ａ，１８ｂガイドピン穴
２０ガイドレール
２１ガイドレール溝
３０第２の貫通穴
５１Ｓｉ基板
５４ワード線
５５ビット線コンタクト
５８層間絶縁膜
６０異物

Claims

試料貼付面を有し、物理解析装置の解析部に挿入可能な観察用ブロックと、
前記観察用ブロックを搭載し、前記試料貼付面に垂直な軸に関する回転、該垂直な軸に直交する他の軸に関する回転を防ぐ位置決め構造を有する試料マウントと、
前記観察用ブロックを前記試料マウントに固定する観察用ブロック固定手段と、
前記試料マウントを搭載し、固定する試料マウントホルダ
とを備えることを特徴とする物理解析用研磨冶具。
前記物理解析装置は、真空中で試料に荷電粒子を照射し、前記試料の表面を解析する装置であることを特徴とする請求項１に記載の物理解析用研磨冶具。
前記位置決め構造は、前記試料貼付面に垂直な第１のガイド面と前記試料貼付面に水平な第２のガイド面とからなる、前記試料マウントの肩部に設けられた切り欠き構造の段差ガイド部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の物理解析用研磨冶具。
前記位置決め構造は、前記観察用ブロックに設けられた複数のガイドピン穴に挿入可能な、前記試料マウントの肩部に設けられた複数のガイドピンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の物理解析用研磨冶具。
前記位置決め構造は、前記観察用ブロックに設けられたガイドレール溝に合致する、前記試料マウントの肩部に設けられたガイドレールであることを特徴とする請求項１又は２に記載の物理解析用研磨冶具。
前記観察用ブロック固定手段は、前記観察用ブロックに設けられた貫通穴と前記試料マウントに設けられたネジ穴に挿入可能なネジであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の物理解析用研磨冶具。
試料を観察用ブロックの試料貼付面に貼る工程と、
前記観察用ブロックを試料マウントの位置決め構造を用いて位置決めし、前記観察用ブロックを観察用ブロック固定手段を用いて前記試料マウントに結合する工程と、
前記試料マウントを試料マウント固定手段を用いて試料マウントホルダに結合し、物理解析用研磨冶具とする工程と、
前記物理解析用研磨冶具に貼付された状態で前記試料を解析の目的とする断面の箇所まで研磨する工程と、
前記試料が貼付された状態で前記観察用ブロックを前記物理解析用研磨冶具から取り外す工程と、
前記観察用ブロックを物理解析装置に挿入し、研磨により露出した前記試料の断面を物理解析する工程
とを含むことを特徴とする物理解析方法。
研磨した前記試料の断面を物理解析する工程の前に、前記試料の断面をウェットエッチングする工程を更に含むことを特徴とする請求項７に記載の物理解析方法。
研磨した前記試料の断面を物理解析する工程の前に、前記試料の断面に導電性薄膜を堆積する工程を更に含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の物理解析方法。
前記物理解析する工程の後、前記試料が貼付された状態で前記観察用ブロックを前記試料マウントに結合する工程と、前記物理解析用研磨冶具とする工程から、前記物理解析する工程までを再び行う手順を更に含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の物理解析方法。