JP6068553B2 - イオンビーム加工・観察装置およびそれを用いたイオンビーム加工・観察方法 - Google Patents
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Description
図1に、本実施例のイオンビーム加工・観察装置を示す。本実施例では、プラズマイオン源としてのデュオプラズマトロン1を用いて、2種類のガスイオンを試料に照射可能な装置について説明する。一般に、プラズマイオン源の輝度は、Ga等の液体金属イオン源に比べて少なくとも2桁から3桁低くなる。そこで、本実施例では、イオンビームカラム21内のイオンビーム照射系の途中に、所定形状の開口を持つステンシルマスク5を挿入し、開口の形状を試料上に投影した成型ビームを用いる場合について述べる。ここで、イオン源のイオン種として不活性ガスや酸素、窒素のような元素種を選べば、デバイスの電気的な特性に影響を与えないのでイオンビームで加工後に加工済みのウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させるようなことは少ない。
(実施例2)
実施例1で示した構成のイオンビーム加工・観察装置では、イオンビーム照射系が鉛直方向にイオンビーム照射系が配置されているが、本実施例では、イオンビーム照射系は鉛直方向から傾斜した方向に配置され、ステージ面が水平方向に固定された装置について述べる。
図9に、イオン源として電界電離型イオン源を用いた例について示す。なお、本実施例では、ガス供給機構は、実施例1で説明したものと同様な構成を有するので、その動作についての説明は省略する。
Claims (24)
- 真空容器と、該真空容器内にガスを導入するガス供給機構とを備え、前記真空容器内でガスイオンを生成するイオン源と、試料を格納する試料室と、前記真空容器に接続され、
前記イオン源からイオンビームを引き出し、該イオンビームを前記試料に照射するイオンビーム照射カラムとを有し、
前記ガス供給機構が、ガスボンベと、ストップバルブとを備えたガス導入系統を、少なくとも2系統備え、
各々のガス導入系統において、各々のガス導入系統のストップバルブの操作により前記真空容器内に導入するガス種を切り替え可能であり、
前記試料を加工するガスイオンビーム種と、前記試料を観察するガスイオンビーム種とを切り替え可能に構成し、
前記イオン源がガス電界電離イオン源であって、各々の前記ガス導入系統の前記ストップバルブの操作により前記真空容器内に導入するガス種を切り替える際に、前記電界電離イオン源のエミッタティップ先端に原子のピラミッド構造形成をする
ことを特徴とするイオンビーム加工・観察装置。 - 真空容器と、該真空容器内にガスを導入するガス供給機構とを備え、前記真空容器内でガスイオンを生成するイオン源と、試料を格納する試料室と、前記真空容器に接続され、
前記イオン源からイオンビームを引き出し、該イオンビームを前記試料に照射するイオンビーム照射カラムとを有し、
前記ガス供給機構が、ガスボンベと、ストップバルブとを備えたガス導入系統を、少なくとも2系統備え、
各々のガス導入系統において、各々のガス導入系統のストップバルブの操作により前記真空容器内に導入するガス種を切り替え可能であり、
前記試料を加工するガスイオンビーム種と、前記試料を観察するガスイオンビーム種とを切り替え可能に構成し、
前記イオン源がガス電界電離イオン源であって、
各々の前記ガス導入系統の前記ストップバルブの操作により前記真空容器内に導入するガス種を切り替える際、前記電界電離イオン源のエミッタティップ先端に原子のピラミッド構造が形成されていた場合は、前記構造を電界蒸発させる
ことを特徴とするイオンビーム加工・観察装置。 - 請求項1記載のイオンビーム加工・観察装置において、
前記電界電離イオン源のエミッタティップ先端に原子のピラミッド構造から放出される1nm以下のビーム径イオンビームにて試料を観察する
ことを特徴とするイオンビーム加工・観察装置。 - 請求項1記載のイオンビーム加工・観察装置において、
前記構造形成はパラジウムや白金をコートしてアニールする
ことを特徴とするイオンビーム加工・観察装置。 - 請求項2記載のイオンビーム加工・観察装置において、
前記ガス種を切り替える際とは、試料の加工のために切り替える際であり、加工時には観察時に比べて大電流のネオン,アルゴン,クリプトンまたはキセノンビームを用いる
ことを特徴とするイオンビーム加工・観察装置。 - 請求項1記載のイオンビーム加工・観察装置において、
前記ガス種を切り替える際とは、試料の観察のために切り替える際であり、観察時には加工時に比べて小電流の水素またはヘリウムイオンビームを用いる
ことを特徴とするイオンビーム加工・観察装置。 - 請求項1記載のイオンビーム加工・観察装置において、
水素またはヘリウムイオンビームをもちいて断面を観察する
ことを特徴とするイオンビーム加工・観察装置。 - 質量電荷比の異なる少なくとも2種類以上のガスイオンを生成可能なガス電界電離イオン源と、前記イオン源からガスイオンビームを引き出し、該ガスイオンビームを試料に照射するイオンビーム照射カラムとを有するイオンビーム加工・観察装置において、
前記ガス電界電離イオン源は、質量電荷比の異なる少なくとも2種類以上のガスイオンを生成し、
前記イオンビーム照射カラムは、相対的に質量電荷比の大きいガスイオンで試料ステージに載置された前記試料の表面にほぼ垂直な断面を形成し、前記試料ステージを動かして、前記試料の表面にほぼ垂直な断面を前記イオン源の方向に向け、前記試料に到達するガスイオンの質量電荷比を変更する制御と、
相対的に質量電荷比の小さいガスイオンを、前記試料の表面にほぼ垂直な断面に照射し、前記試料の表面にほぼ垂直な断面から放出された二次電子で前記断面の画像を形成する制御と、を行うことを特徴とするイオンビーム加工・観察装置。 - 請求項8記載のイオンビーム加工・観察装置において、
前記ガス電界電離イオン源が、同時に2種類以上のガスを導入することが可能であることを特徴とするイオンビーム加工・観察装置。 - 請求項8記載のイオンビーム加工・観察装置において、
前記相対的に質量電荷比の大きいガスイオンは、アルゴン、キセノン、クリプトン、ネオン、酸素、窒素のうち少なくとも一種類を含むガスイオンであり、
前記相対的に質量電荷比の小さいガスイオンは、水素またはヘリウムのいずれか、または混合ガスイオンであることを特徴とするイオンビーム加工・観察装置。 - 真空容器と、該真空容器内にガスを導入するガス供給機構とを備え、前記真空容器内でガスの放電によりガスイオンを生成するイオン源と、前記イオン源からガスイオンビームを引き出し、該ガスイオンビームを試料に照射するイオンビーム照射カラムとを有し、前記ガス供給機構が、第1のガス種を供給するガス導入系統と、第2のガス種を供給するガス導入系統との、少なくとも2系統を備え、各々のガス導入系統から前記真空容器内に供給されるガス種を、前記ガスイオンビームによる前記試料の加工時と観察時とに応じて切り替える手段を有するイオンビーム加工・観察装置において、
前記イオン源は、質量電荷比の異なる少なくとも2種類以上のガスイオンを生成し、
前記イオンビーム照射カラムは、前記ガスイオンの質量電荷比によって前記試料に到達するガスイオンを選択し、相対的に質量電荷比の大きいガスイオンで試料ステージに載置された前記試料の表面にほぼ垂直な断面を形成し、前記試料ステージを動かして、前記試料の表面にほぼ垂直な断面を前記イオン源の方向に向ける制御と、
前記試料に到達するガスイオンの質量電荷比を変更し、相対的に質量電荷比の小さいガスイオンを、前記試料の表面にほぼ垂直な断面に照射し、前記試料の表面にほぼ垂直な断面から放出された二次電子で前記断面の画像を形成する制御と、を行うことを特徴とするイオンビーム加工・観察装置。 - 請求項11に記載のイオンビーム加工・観察装置において、
前記第1のガス種として、アルゴン、キセノン、クリプトン、ネオン、酸素、窒素のうち少なくとも一種類を含むガスであり、
前記第2のガス種として、水素またはヘリウムのいずれか、または混合ガスであることを特徴とするイオンビーム加工・観察装置。 - 真空容器と、該真空容器内にガスを導入するガス供給機構とを備え、前記真空容器内でガスイオンを生成する電界電離イオン源と、試料を格納する試料室と、前記真空容器に接続され、前記電界電離イオン源からイオンビームを引き出し、該イオンビームを前記試料に照射するイオンビーム照射カラムとを有し、前記ガス供給機構が、ガスボンベと、ストップバルブとを備えたガス導入系統を、少なくとも2系統備えたイオンビーム加工・観察装置を用いたイオンビーム加工・観察方法であって、
各々のガス導入系統において、各々のガス導入系統のストップバルブの操作により前記真空容器内に導入するガス種を切り替え可能であり、前記試料を加工するガスイオンビーム種と、前記試料を観察するガスイオンビーム種とを切り替えるステップと、
各々の前記ガス導入系統の前記ストップバルブの操作により前記真空容器内に導入するガス種を切り替える際に、前記電界電離イオン源のエミッタティップ先端に原子のピラミッド構造形成をするステップと、
を有することを特徴とするイオンビーム加工・観察方法。 - 真空容器と、該真空容器内にガスを導入するガス供給機構とを備え、前記真空容器内でガスイオンを生成する電界電離イオン源と、試料を格納する試料室と、前記真空容器に接続され、前記電界電離イオン源からイオンビームを引き出し、該イオンビームを前記試料に照射するイオンビーム照射カラムとを有し、前記ガス供給機構が、ガスボンベと、ストップバルブとを備えたガス導入系統を、少なくとも2系統備えたイオンビーム加工・観察装置を用いたイオンビーム加工・観察方法であって、
各々のガス導入系統において、各々のガス導入系統のストップバルブの操作により前記真空容器内に導入するガス種を切り替え可能であり、前記試料を加工するガスイオンビーム種と、前記試料を観察するガスイオンビーム種とを切り替えるステップと、
各々の前記ガス導入系統の前記ストップバルブの操作により前記真空容器内に導入するガス種を切り替える際、前記電界電離イオン源のエミッタティップ先端に原子のピラミッド構造が形成されていた場合は、前記構造を電界蒸発させるステップ
を有することを特徴とするイオンビーム加工・観察方法。 - 請求項13記載のイオンビーム加工・観察方法において、
前記電界電離イオン源のエミッタティップ先端に原子のピラミッド構造から放出される1nm以下のビーム径イオンビームにて試料を観察するステップ
を有することを特徴とするイオンビーム加工・観察方法。 - 請求項13記載のイオンビーム加工・観察方法において、
前記構造形成はパラジウムや白金をコートしてアニールする
ことを特徴とするイオンビーム加工・観察方法。 - 請求項14記載のイオンビーム加工・観察方法において、
前記ガス種を切り替える際とは、試料の加工のために切り替える際であり、加工時には観察時に比べて大電流のネオン,アルゴン,クリプトンまたはキセノンビームを用いる
ことを特徴とするイオンビーム加工・観察方法。 - 請求項13記載のイオンビーム加工・観察方法において、
前記ガス種を切り替える際とは、試料の観察のために切り替える際であり、観察時には加工時に比べて小電流の水素またはヘリウムイオンビームを用いる
ことを特徴とするイオンビーム加工・観察方法。 - 請求項13記載のイオンビーム加工・観察方法において、
水素またはヘリウムイオンビームをもちいて断面を観察する
ことを特徴とするイオンビーム加工・観察方法。 - 質量電荷比の異なる少なくとも2種類以上のガスイオンを生成可能なガス電界電離イオン源と、前記イオン源からガスイオンビームを引き出し、該ガスイオンビームを試料に照射するイオンビーム照射カラムとを有するイオンビーム加工・観察装置を用いたイオンビーム加工・観察方法において、
質量電荷比の異なる少なくとも2種類以上のガスイオンを生成するステップと、
相対的に質量電荷比の大きいガスイオンで試料ステージに載置された前記試料の表面にほぼ垂直な断面を形成するステップと、
前記試料ステージを動かして、前記試料の表面にほぼ垂直な断面を前記イオン源の方向に向けるステップと、
前記試料に到達するガスイオンの質量電荷比を変更するステップと、
相対的に質量電荷比の小さいガスイオンを、前記試料の表面にほぼ垂直な断面に照射するステップと、
前記試料の表面にほぼ垂直な断面から放出された二次電子で前記断面の画像を形成するステップと、を含むことを特徴とするイオンビーム加工・観察方法。 - 請求項20記載のイオンビーム加工・観察方法において、
前記イオン源が、同時に2種類以上のガスを導入することが可能であることを特徴とするイオンビーム加工・観察方法。 - 請求項20記載のイオンビーム加工・観察方法において、
前記相対的に質量電荷比の大きいガスイオンは、アルゴン、キセノン、クリプトン、ネオン、酸素、窒素のうち少なくとも一種類を含むガスイオンであり、前記相対的に質量電荷比の小さいガスイオンは、水素またはヘリウムのいずれか、または混合ガスイオンであることを特徴とするイオンビーム加工・観察方法。 - 真空容器と、該真空容器内にガスを導入するガス供給機構とを備え、前記真空容器内でガスの放電によりガスイオンを生成するイオン源と、前記イオン源からガスイオンビームを引き出し、該ガスイオンビームを試料に照射するイオンビーム照射カラムとを有し、前記ガス供給機構が、第1のガス種を供給するガス導入系統と、第2のガス種を供給するガス導入系統との、少なくとも2系統を備え、各々のガス導入系統から前記真空容器内に供給されるガス種を、前記ガスイオンビームによる前記試料の加工時と、観察時とに応じて切り替える手段を有するイオンビーム加工・観察装置を用いたイオンビーム加工・観察方法において、
質量電荷比の異なる少なくとも2種類以上のガスイオンを生成するステップと、
ガスイオンの質量電荷比によって前記試料に到達するガスイオンを選択するステップと、
相対的に質量電荷比の大きいガスイオンで試料ステージに載置された前記試料の表面にほぼ垂直な断面を形成するステップと、
前記試料ステージを動かして、前記試料の表面にほぼ垂直な断面を前記イオン源の方向に向けるステップと、
前記試料に到達するガスイオンの質量電荷比を変更するステップと、
相対的に質量電荷比の小さいガスイオンを、前記試料の表面にほぼ垂直な断面に照射するステップと、
前記試料の表面にほぼ垂直な断面から放出された二次電子で前記断面の画像を形成するステップと、を含むことを特徴とするイオンビーム加工・観察方法。 - 請求項23に記載のイオンビーム加工・観察方法において、
前記第1のガス種として、アルゴン、キセノン、クリプトン、ネオン、酸素、窒素のうち少なくとも一種類を含むガスであり、前記第2のガス種として、水素またはヘリウムのいずれか、または混合ガスであることを特徴とするイオンビーム加工・観察方法。
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