JP6349429B2 - 集束イオンビーム装置及び断面加工観察方法 - Google Patents
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Description
本発明に係る断面加工観察方法は、試料の表面と略垂直な方向から集束イオンビームを照射して試料の断面を除去して次の断面を形成する断面形成工程と、集束イオンビームで形成した断面に、荷電粒子ビームを照射して断面の観察像を取得する観察像取得工程と、を有し、断面形成工程と観察像取得工程を繰り返し実行する断面加工観察方法において、集束イオンビームで形成した複数の断面間の間隔は少なくとも一つが他の間隔と異なるように、集束イオンビームで断面を形成する。これにより、断面の間隔が一部変化するので、周期構造が同期する観察対象と異なる周期の断面間隔を持つことができる。
本実施形態の集束イオンビーム装置は、図1に示すように、集束イオンビーム照射系1と、電子ビーム照射系2と、試料ステージ6を備えている。集束イオンビーム照射系1から照射した集束イオンビーム3と、電子ビーム照射系2から照射した電子ビーム4は試料ステージ6に載置した試料5上の同一領域に照射可能である。また、電子ビーム照射系2の代わりに電界電離型イオン源を搭載したイオンビーム照射系を用いても良い。その場合、イオン種として、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)、水素(H2)、酸素(O2)、窒素(N2)等のガスなどを用いる。
また、本実施形態の集束イオンビーム装置は、図2に示すように、集束イオンビーム照射系1と電子ビーム照射系3が試料ステージ6に設置されている試料5の位置で略垂直に交差する構成を備えている。ところで、電子ビームやイオンビームの照射系の対物レンズは試料面に近いほうが、試料にビーム径の小さいビームを照射することができる。そのため、高分解能観察や微細加工を行うためには、照射系を試料に近い位置に配置することが望ましい。しかし、照射系の試料側の先端部は、一般に円錐上になっているため、集束イオンビーム照射系1と電子ビーム照射系2がなす角が小さく、かつ、試料5に近い位置で配置すると照射系同士がぶつかってしまう。そこで、図2のように集束イオンビーム照射系1と電子ビーム照射系2を略垂直に配置することにより、照射系を試料5に近い位置に配置しても照射系同士がぶつかることはない配置を実現している。
次に、本実施形態の断面加工観察方法について説明する。図3は断面加工観察方法を説明する試料5の図であり、図3(a)は試料5の上面図、図3(b)は断面図である。まず、試料5の表面5aに集束イオンビーム3を走査照射して加工領域付近の観察像を取得する。加工領域付近の観察像で断面加工観察を行う領域に加工枠31を設定する。加工領域は試料5の断面5bを含む領域である。断面5bはあらかじめ集束イオンビーム3で形成しても、他の装置で形成してもよい。加工枠31は集束イオンビーム3の照射により取得した観察像上に設定する。集束イオンビーム3の走査は、主走査方向を断面5bと略平行の方向とし、副走査方向を断面5bと略垂直な方向とする。集束イオンビーム3は、主走査方向にライン走査し、次に副走査方向に隣のラインを走査する。
図10(a)に示すように、上記で説明した方法により複数の断面を形成し、その観察像を取得する。取得した観察像とビーム送り幅情報を像記憶部14に記憶する。三次元像形成部15で、記憶した観察像とビーム送り幅情報から複数の観察像を組み合わせで三次元像を構築し、表示部10に表示する。三次元像の構築は、図10(b)に示すように断面5b、5c、5d、5eの観察像100b、100c、100d、100eを、観察像と観察像の間隔が画像のスケールとして、ビーム送り幅程度になるように配置し、観察像を半透明な画像になるように画像処理する。これにより、図10(c)に示すように三次元像101を構築することができる。三次元像101によれば、断面加工観察処理をした領域に含まれる構造物101aを立体的に認識することができる。
2…電子ビーム照射系
3…集束イオンビーム
4…電子ビーム
5…試料
6…試料ステージ
6a…駆動機構
7a…二次電子検出器
7b…反射電子検出器
8…ビーム制御部
9…像形成部
10…表示部
11…処理機構
12…ガス銃
13…ガス源
13a…バルブ
14…像記憶部
15…三次元像形成部
16…透過電子検出器
31…加工枠
Claims (4)
- 試料の観察対象を含む領域に複数の断面を形成するための加工枠を設定する加工枠設定工程と、
前記領域内の前記試料の表面に対して略垂直に集束イオンビームを照射し前記試料の断面を除去して次の断面を形成する断面形成工程と、
前記集束イオンビームで形成した前記断面に、荷電粒子ビームを照射し前記断面の観察像を取得する観察像取得工程と、を有し、前記断面形成工程と前記観察像取得工程を繰り返し実行する断面加工観察方法において、
前記加工枠内に形成される複数の前記断面のうち少なくとも一つの断面は、他の断面とは面方向が異なるように当該他の断面を形成した主走査方向から前記加工枠内で主走査方向を変更し、前記集束イオンビームを照射し、前記一つの断面と前記他の断面の副走査方向の間隔が主走査方向に沿って変化するように形成されることを特徴とする断面加工観察方法。 - さらに、三次元像構築機構により前記複数の断面の観察像と、前記複数の断面間の距離情報より三次元像を構築する請求項1に記載の断面加工観察方法。
- 試料の観察対象を含む領域に設定された複数の断面を形成するための加工枠を設定し、当該領域内に集束イオンビームを照射し前記試料の断面を除去して次の断面を形成する集束イオンビーム照射系と、
前記集束イオンビームで形成した前記断面に、荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射系と、
前記荷電粒子ビームが照射された前記試料から発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、
前記断面は前記試料の表面に対して略垂直であり、かつ、前記加工枠内に形成された複数の前記断面のうち少なくとも一つの断面は、他の断面とは面方向が異なるように当該他の断面を形成した主走査方向から前記加工枠内で主走査方向を変更し、前記一つの断面と前記他の断面の副走査方向の間隔が主走査方向に沿って変化するように前記集束イオンビームを照射するような照射信号を前記集束イオンビーム照射系に送信する処理を行う処理機構と、
を有する集束イオンビーム装置。 - 前記断面の観察像を記憶する記憶機構と、
前記検出器の前記二次荷電粒子の検出信号から得られる前記断面の複数の観察像と、前記複数の断面間の前記集束イオンビームの送り量より三次元像を構築する三次元像構築機構と、を有する請求項3に記載の集束イオンビーム装置。
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