JP4534235B2 - 試料分析方法 - Google Patents
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図1は、本発明で用いる集束イオンビーム(FIB)装置の一例を示す概略図である。このFIB装置1は、イオン銃2、コンデンサーレンズ3、絞り4、偏向器5、対物レンズ6、試料微動機構7、試料ホルダ8、二次電子検出器9を備える。試料11は、3軸(X、Y、Z)方向に移動可能で、試料装填部が回転可能な試料ホルダ8に装填されている。試料11の移動は、微動制御部12から制御される試料微動機構7によって行われる。コンデンサーレンズ3と対物レンズ6の間には、試料11に入射する集束イオンビーム10を偏向し、走査するための偏向器5が配置されている。偏向器5は加工領域を制御する偏向信号制御部15によって制御され、偏向信号制御部15は、ビーム位置のデータを得るため、CPU16と接続されている。
(a)予め、LSI試料60の中の特定箇所を光学顕微鏡等で観察し、レーザーマーカを使って、その周辺にマーキング61a〜61dを施す(図6(a))。
(b)試料60を図1に示したFIB装置に導入する。試料60に集束イオンビーム10を照射し、発生する二次電子によるSIM像を観察する。レーザーマーカで付けたマーキング61a〜61dを目印に、SIM像で、特定箇所を探す(図6(b))。
(c)特定箇所の周囲に、集束イオンビーム10で溝62を加工する(図6(c))。
(d)FIB装置に装着されたXYZ方向に稼動可能なマニュピレータ20を、同じくFIB装置に装着されたビームアシストデポジション機能を用いて、タングステン(W)デポジション膜71で特定箇所を含む微小試料片72の端部に接着する(図7(a))。
(e)微小試料片72を元試料60から完全に切り取り、マニュピレータ20ごと持ち上げ退避させる(図7(b))。
(g)微小試料片72を接着したマニュピレータ20を移動させ、微小試料片72を試料台80にWデポジション膜81a,81bで固定する(図9(a))。
(h)マニュピレータ20を集束イオンビーム10で切り離す(図9(b))。
(i)薄膜化が必要なときは、集束イオンビーム10で試料微小片72を薄膜加工する(図9(c))。
(k)チップ39aの先端部分は、FIB10により、直径0.1μm程度に加工し、尖らせておく。チップ12を用いない場合には、微細導線39a自身の先端を直径0.1μm程度に加工し尖らせておく(図10(b))。
(l)マニュピレータ20を駆動し、微細導線30aのチップ39aの先端部を微小試料片72内の配線に接触させ、Wデポジション膜83aにより、チップ39aと微小試料片72内の配線とを接着する(図11(a))。
(m)マニュピレータ20を集束イオンビーム10で切り離す(図11(b))。
(o)その後、電圧電源を制御し、微細導線30a,30bを接触させた試料微小片72の配線部に電圧を印加し、電流を測定しながら、電圧印加により試料片72内の配線部分に発生する現象を観察する(図12)。例えば、デバイス中の金属配線に大電流を通電すると、配線の金属原子が、電子との衝突により移動し押し流されて空洞やクラックを発生させる。この現象は、マイグレーションと呼ばれているが、上記方法により、このような現象を実時間で観察することが可能になる。
(a)マニュピレータ20を駆動させ、微細導線30aに取り付けたチップ39aの先端部を試料100内の配線に接触させ、Wデポジション膜101により、チップ39aと試料100内の配線を接着する(図14(a))。
(b)チップ39aからマニュピレータ20を集束イオンビームで切り離し、(a)と同様に試料100内の別の配線に、もう一方の微細導線30bに取り付けたチップ39bを接触させ、Wデポジション膜102により接着する(図14(b))。
(c)チップ39bからマニュピレータ20を集束イオンビームで切り離し、電圧電源25を制御し、接触させた配線部に電圧を印加する。電流を測定し、試料100の状態を観察し、解析箇所を決定する。
Claims (6)
- 集束イオンビームを用いた加工により試料から微小試料片を摘出し、
前記微小試料片を試料ホルダに固定し、
前記微小試料片の所定箇所に微細導線を通電可能に取り付け、
前記微細導線を介して前記微小試料片の前記所定箇所に電圧を印加し、
前記微小試料片の構造変化を透過電子顕微鏡によって観察する試料分析方法。 - 請求項1記載の試料分析方法において、前記微小試料片に前記微細導線を通電可能に取り付ける工程は、前記微細導線の先端部あるいは前記微細導線に固定されたチップの先端部を集束イオンビームにより細く加工する工程と、細く加工された前記微細導線あるいはチップの先端部を前記微小試料片上の所定位置に移動させる工程と、細く加工された前記微細導線あるいはチップの先端部を前記微小試料片上の所定位置に固定する工程とを含むことを特徴とする試料分析方法。
- 請求項2記載の試料分析方法において、細く加工された前記微細導線あるいはチップの先端部を前記微小試料片上の所定位置に移動させる工程は、集束イオンビーム装置に備えられた3軸(X,Y,Z)駆動可能なマニュピレータ先端部をビームアシストデポジションにより前記微細導線あるいはチップの一部に固定し、前記マニュピレータを移動させることにより行うことを特徴とする試料分析方法。
- 請求項1から3のいずれか1項記載の試料分析方法において、透過電子顕微鏡又は透過走査電子顕微鏡を備えた集束イオンビーム装置を用いることを特徴とする試料分析方法。
- 請求項1記載の試料分析方法において、前記微小試料片の構造変化はマイグレーションであることを特徴とする試料分析方法。
- 請求項1記載の試料分析方法において、前記微小試料片の構造変化は空洞又はクラックの発生であることを特徴とする試料分析方法。
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