JP5625877B2 - 歪測定方法及び試料加工装置 - Google Patents
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Description
これらの歪測定方法では、被測定試料を、電子線が透過することができる厚さの薄片、例えば厚さ100nm〜300nm程度の薄片に加工して測定に供する。しかし、試料を薄片に減厚すると試料中の歪が緩和されるので、正確なバルク時の歪を測定することができない。また、試料間の相対的な歪の大小を比較する場合、試料の厚さにより歪緩和量が異なるため,全ての試料を精密に同じ厚さに加工しなければならない。
工程S221で、制御部59(図5参照)は、内蔵するカウンタの値iを初期値1に設定する。制御部59には、予めi番目の厚さの目標値が、厚さdiとして、di>di+1の順に記憶されている。そして、カウンタの値iに従い、加工の目標厚さが厚さdiとして選択される。従って、カウンタを1に設定することで、厚さdiのうちの最大の厚さd1、例えばd1=300nmが仕上げ加工の目標厚さとして選択される。同様に、カウンタにi=2が設定された場合、2番目に厚い目標厚さd2(例えはd2=200nm)が選択される。
2 標準試料
10、20 支持構造体
10A、10B、10C 被測定試料薄片
10A−a、20A−a 表面
10A−b、20A−b 裏面
10a、10b、20a、20b 凹部
10c、20c 被測定領域
11 シリコン基板
12 ゲート絶縁膜
13 ゲート電極
14 ソース・ドレイン領域
14a LDD領域
15 層間絶縁膜
15a 側壁
15b 絶縁膜
20A 標準試料薄片
21、24 SiGe層
23 Si層
22 ハードマスク
22a 開口
50 試料加工装置
51 真空容器
52 イオン光学系
52a 集束イオンビーム
53 電子光学系
53a 集束電子線
53b 透過電子線
53c 高角度散乱電子
54 支持台
54a θ回転軸
54b R回転軸
55a θ回転方向
55b R回転方向
56 投影光学系
56a 拡大光学系
57 透過電子線検出器
57a 2次元電子線検出器
57b 遮蔽ディスク
58 環状検出器
59 制御部
Ld1、Ld2 格子面間隔
Claims (6)
- 結晶基材を含む被測定試料を準備する工程と、
集束イオンビームの照射により前記被測定試料を減厚して、被測定試料薄片を作製する減厚工程と、
前記減厚工程の途中の複数時点で、前記被測定試料薄片に集束電子線を照射して高角度散乱電子の電子線強度を測定する工程と、
前記減厚工程の途中の前記複数時点で、前記結晶基材の格子定数を電子線回折法により測定し、測定された前記格子定数から前記被測定試料薄片の歪を算出する工程と、
前記複数時点で測定された前記散乱電子の電子線強度及び前記複数時点で算出された前記被測定試料薄片の歪に基づき、散乱電子の電子線強度を変数とする前記被測定試料薄片の歪の近似式を作成する工程と、
前記結晶基材の減厚に伴い前記結晶基材の歪緩和が始まる臨界厚さに等しい厚さを有する前記結晶基材に、前記集束電子線を照射したとき測定される高角度散乱電子の電子線強度を臨界電子線強度として予測する臨界電子線強度の予測工程と、
予測された前記臨界電子線強度を前記近似式に代入して得られる歪を、前記被測定試料の歪として算出する工程と、を有する歪測定方法。 - 前記臨界電子線強度の予測工程は、
既知の歪を有する前記結晶基材を含む標準試料を準備する工程と、
集束イオンビームの照射により前記標準試料を減厚して、標準試料薄片を作製する標準試料の減厚工程と、
前記標準試料の減厚工程の途中の複数時点で、前記標準試料薄片に集束電子線を照射して高角度散乱電子の電子線強度を測定する工程と、
前記標準試料の減厚工程の途中の前記複数時点で、前記結晶基材の格子定数を電子線回折法により測定し、測定された前記格子定数から前記標準試料薄片の歪を算出する工程と、
前記標準試料の減厚工程の途中の前記複数時点で測定された前記散乱電子の電子線強度及び前記標準試料の減厚工程の途中の前記複数時点で算出された前記標準試料薄片の歪に基づき、散乱電子の電子線強度を変数とする前記標準試料薄片の歪の近似式を作成する工程と、
前記標準試料薄片の歪の近似式が前記既知の歪に一致するときの高角度散乱電子の電子線強度を、前記臨界電子線強度として算出する工程と、を有することを特徴とする請求項1記載の歪測定方法。 - 前記臨界電子線強度の予測工程は、
既知の歪を有する前記結晶基材を含む標準試料を準備する工程と、
前記標準試料を、異なる厚さを有する複数の標準試料薄片に加工する工程と、
前記標準試料薄片に集束電子線を照射して、高角度散乱電子の電子線強度を各前記標準試料薄片ごとに測定する工程と、
前記標準試料薄片の前記結晶基材の格子定数を電子線回折法により測定し、測定された前記格子定数から各前記標準試料薄片の歪を算出する工程と、
各前記標準試料薄片の歪及び高角度散乱電子の電子線強度に基づき、高角度散乱電子の電子線強度を変数とする前記標準試料薄片の歪の近似式を算出する工程と、
前記標準試料薄片の歪の近似式が前記既知の歪に一致する高角度散乱電子の電子線強度を、前記臨界電子線強度として算出する工程と、を有することを特徴とする請求項1記載の歪測定方法。 - 結晶基材を含む第1及び第2の被測定試料を準備する工程と、
集束イオンビームの照射により前記第1及び第2の被測定試料を減厚して、第1及び第2の被測定試料薄片を作製する減厚工程と、
前記第1の被測定試料薄片を作成する減厚工程の途中の複数時点で、前記第1の被測定試料薄片に集束電子線を照射して高角度散乱電子の電子線強度を測定する工程と、
前記第1の被測定試料薄片を作成する前記減厚工程の途中の前記複数時点で、前記第1の被測定試料薄片の前記結晶基材の格子定数を電子線回折法により測定し、測定された前記格子定数から前記第1の被測定試料薄片の歪を算出する工程と、
前記複数時点で測定された前記散乱電子の電子線強度及び前記複数時点で算出された前記第1の被測定試料薄片の歪に基づき、散乱電子の電子線強度を変数とする前記第1の被測定試料薄片の歪の近似式を作成する工程と、前記第2の被測定試料薄片に集束電子線を照射して高角度散乱電子の電子線強度を測定する工程と、
前記第2の被測定試料薄片の前記結晶基材の格子定数を電子線回折法により測定し、測定された前記格子定数から前記第2の被測定試料薄片の歪を算出する工程と、
前記歪の近似式に、前記第2の被測定試料薄片で測定された高角度散乱電子の電子線強度を代入して、前記第1の被測定試料薄片の歪を算出する工程と、
算出された前記第1及び第2の被測定試料薄片の歪を比較する工程と、を有する歪測定方法。 - 前記近似式は、直線近似式であり、最小自乗法を用いて算出されることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の歪測定方法。
- 試料表面に斜めに入射する集束イオンビームを発生するイオン光学系と、
前記試料表面に垂直に入射する集束電子線を発生する電子光学系と、
前記集束電子線が照射された前記試料から散乱される高角度散乱電子線の電子線強度を測定する環状検出器と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記高角度散乱電子線の電子線強度を制御変数として、前記集束イオンビームの照射により減厚される前記試料の厚さを制御し、
前記試料の減厚途中の複数時点で、前記結晶基材の格子定数を電子線回折法により測定し、測定された前記格子定数から前記被測定試料薄片の歪を算出し、
前記複数時点で測定された前記散乱電子の電子線強度及び前記複数時点で算出された前記被測定試料薄片の歪に基づき、散乱電子の電子線強度を変数とする前記被測定試料薄片の歪の近似式を作成し、
前記結晶基材の減厚に伴い前記結晶基材の歪緩和が始まる臨界厚さに等しい厚さを有する前記結晶基材に、前記集束電子線を照射したときに測定される高角度散乱電子の電子線強度を臨界電子線強度として予測し、
予測された前記臨界電子線強度を前記近似式に代入して得られる歪を、前記被測定試料の歪として算出することを、特徴とする試料加工装置。
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