JPH0462748A - 電子顕微鏡用試料加工方法、及び集束イオンビーム加工装置 - Google Patents
電子顕微鏡用試料加工方法、及び集束イオンビーム加工装置Info
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- JPH0462748A JPH0462748A JP2170054A JP17005490A JPH0462748A JP H0462748 A JPH0462748 A JP H0462748A JP 2170054 A JP2170054 A JP 2170054A JP 17005490 A JP17005490 A JP 17005490A JP H0462748 A JPH0462748 A JP H0462748A
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- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 11
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【従来の技術］
ＦＩＢの３次元加工の１つに透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ
）［を察におけるバルクからの薄片試料の切り出し加工
がある。この集束イオンビーム（以下、ＦＩＢと呼ぶ）
加工方法の従来技術は、例えば公知例として、キルクら
（Ｋｉｒｋ ｅｔａｌ）の論文 インスティチュート
オブ フィジクス コンファレンス シリーズ ナン
バー１００ 、セクション ７ （Ｉｎｓｔ。 Ｐｈｙｓ、 Ｃｏｎｆ、 Ｓｅｒ、 Ｎｏ。 １００、 Ｓｅｃ、７． １９８９）”の第１７
２頁から１７８頁に述べられている。 ＴＥＭ観測には試料の厚さを通常サブミクロン程度まで
する必要がある。まず第２図に示すように試料１は所望
の観測場所を含む、厚さ１００−５００μｍ、長さ２ｍ
ｍの薄片を機械加工で切り呂し、ＴＥＭ用メツシュ２上
に固定する。試料はメツシュととＦＩＢ加工装置内に持
ち込み、ＴＥＭ観測領域部（厚さサブミクロン）３の両
側をＦＩＢのスパッタリング現象を利用してトレンチ加
工（トレンチ加工領域４．４’ ）する。加工領域はＦ
ＩＢ照射により試料から放出する二次電子を利用する走
査イオン顕微鏡像（ＳＩＭ像）を用いて、±１μｍの精
度で所望位置に設定できる。 なお図中には参考までにＴＥＭの電子ビームの入射入射
方向５も示しである。 第３図はＴＥＭ観測領域部３を含む試料１の断面図であ
る。このＦＩＢの従来加工法では、加工側壁６，６′の
傾斜角α、α′は９０°より数度足らない、つまり、Ｆ
ＩＢの照射方向８から数度ずれるスパッタリング現象の
性質のため、ＦＩＢを垂直入射（入射角は０°）しても
加工側壁面は該垂直方向から数度ずれるという欠点が生
じることがわかった。（第３図ではこの角度ずれが誇張
して示されている。） 【発明が解決しようとする課題】 本発明の課題は、この加工側壁面の試料表面に対する角
度を高精度に制御することにある。
）［を察におけるバルクからの薄片試料の切り出し加工
がある。この集束イオンビーム（以下、ＦＩＢと呼ぶ）
加工方法の従来技術は、例えば公知例として、キルクら
（Ｋｉｒｋ ｅｔａｌ）の論文 インスティチュート
オブ フィジクス コンファレンス シリーズ ナン
バー１００ 、セクション ７ （Ｉｎｓｔ。 Ｐｈｙｓ、 Ｃｏｎｆ、 Ｓｅｒ、 Ｎｏ。 １００、 Ｓｅｃ、７． １９８９）”の第１７
２頁から１７８頁に述べられている。 ＴＥＭ観測には試料の厚さを通常サブミクロン程度まで
する必要がある。まず第２図に示すように試料１は所望
の観測場所を含む、厚さ１００−５００μｍ、長さ２ｍ
ｍの薄片を機械加工で切り呂し、ＴＥＭ用メツシュ２上
に固定する。試料はメツシュととＦＩＢ加工装置内に持
ち込み、ＴＥＭ観測領域部（厚さサブミクロン）３の両
側をＦＩＢのスパッタリング現象を利用してトレンチ加
工（トレンチ加工領域４．４’ ）する。加工領域はＦ
ＩＢ照射により試料から放出する二次電子を利用する走
査イオン顕微鏡像（ＳＩＭ像）を用いて、±１μｍの精
度で所望位置に設定できる。 なお図中には参考までにＴＥＭの電子ビームの入射入射
方向５も示しである。 第３図はＴＥＭ観測領域部３を含む試料１の断面図であ
る。このＦＩＢの従来加工法では、加工側壁６，６′の
傾斜角α、α′は９０°より数度足らない、つまり、Ｆ
ＩＢの照射方向８から数度ずれるスパッタリング現象の
性質のため、ＦＩＢを垂直入射（入射角は０°）しても
加工側壁面は該垂直方向から数度ずれるという欠点が生
じることがわかった。（第３図ではこの角度ずれが誇張
して示されている。） 【発明が解決しようとする課題】 本発明の課題は、この加工側壁面の試料表面に対する角
度を高精度に制御することにある。
上記課題は試料材料とイオン種、イオン照射エネルギー
、ＦＩＢの電流密度分布とビーム径、ＦＩＢ走査条件な
どのパラメータの加工条件下で加工側壁の角度αを予備
実験あるいはシミュレーションで求めておき、実加工に
おいては試料面法線とＦＩＢの照射方向とを相対的に角
度９０゜α（＝β）だけ傾斜することにより達成できる
。
、ＦＩＢの電流密度分布とビーム径、ＦＩＢ走査条件な
どのパラメータの加工条件下で加工側壁の角度αを予備
実験あるいはシミュレーションで求めておき、実加工に
おいては試料面法線とＦＩＢの照射方向とを相対的に角
度９０゜α（＝β）だけ傾斜することにより達成できる
。
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。
第１（ａ）図はＦＩＢ加工側壁の角度αを予備実験で予
め求めてお〈実施例の概略図である。目的とするＦＩＢ
加工はＴＥＭ用試料の切り出し加工である。実加工試料
と同材質のダミー試料９の端面をＦＩＢ面走査により２
力所１両者間を約１μｍ離してトレンチ加工し、その後
試料を横に向け、ＴＥＭＷＲ測領域部３の断面を二次電
子を利用した走査型イオン顕微［（ＳＩＭ）像である。 ＳＩＭ像は、ＦＩＢ装置の画像メモリ一部に記録され、
画像表示部（ＣＲＴ）に表示される。ＳＩＭ像観測のた
めのＦＩＢはＳＩＭ像を更新しない限り試料に照射され
ることは無い。ＣＲＴ上におけるトレンチ断面のＳＩＭ
像において、トレンチの側面に直線１０．１０’ をフ
ィツトさせ、その直線の加工底面に対する傾斜角を計算
機プログラムを用いて計算することにより、側面の傾斜
角α、αが求められる。この直線のフィッティングおよ
び側面の傾斜角の計算はＳＩＭ像の写真上で手作業で行
うこともできる。従って、加工側壁のイオン照射方向に
対する角度αは、角度α、α′の平均値、（α＋α′）
／２から求め、側面の傾斜角を垂直にするためのＦＩＢ
照射方向の補正角βは９０°−αから計算される。 本実施例では３０ｋｅＶのＧ ａ −Ｆ Ｉ Ｂを用い
てシリコン試料を加工した場合、β＝３〜６°であった
。そこで本試料では第１（ｂ）図のように試料を角度β
だけ傾け、１つのトレンチ４の加工を行った。加工側壁
面６は試料表面にほぼ垂直にできている。もう１つのト
レンチ加工も同様に試料を角度−βだけ傾けて行った。 試料は１軸の回りに高精度に回転できる試料台に乗せら
れており、回転角は電気的にモニターできるようになっ
ている。これにより、加工側壁面を加工試料表面にほぼ
垂直にすることができた。 本実施例では加工側壁の角
度αを求める予備実験において、実加工試料と同材質の
ダミー試料を代用したが、実試料にＴＥＭ観測用の領域
からはずれた部分が該予備実験に利用できるならば、も
ちろん実試料を用いても良い。 また、該補正角βにおいては、その値はイオン種、試料
材料、照射エネルギーなどの実験条件により異なり、一
般に照射エネルギーが低いほど大きい傾向があることが
わかった。 第４図（ａ）、（ｂ）は加工側壁の角度αをシミュレシ
ョンで推定するために用いた加工表面・断面形状の時間
変化を示したものである。用いたＦＩＢはガウス分布の
電流密度分布を持っており、その標準偏差（σ）は０．
２μｍである。第４図（ａ）、（ｂ）で用いたスパッタ
リング収率Ｓ（θ）／５（０）の入射角θ依存性を第５
図に示す。ビーム径程度よりかなり深くまで加工した場
合の加工側面は傾斜角αを持ち、このα値はＳ（θＣ）
／Ｓ（○）＝１を満足する。α値より少し小さい値に近
いことがわかった。従って、所望の加工条件（試料材料
、イオン種、イオン照射エネルギーなど）におけるＳ（
θ）を知ることによりαをシミュレーションにより推定
することができる。
め求めてお〈実施例の概略図である。目的とするＦＩＢ
加工はＴＥＭ用試料の切り出し加工である。実加工試料
と同材質のダミー試料９の端面をＦＩＢ面走査により２
力所１両者間を約１μｍ離してトレンチ加工し、その後
試料を横に向け、ＴＥＭＷＲ測領域部３の断面を二次電
子を利用した走査型イオン顕微［（ＳＩＭ）像である。 ＳＩＭ像は、ＦＩＢ装置の画像メモリ一部に記録され、
画像表示部（ＣＲＴ）に表示される。ＳＩＭ像観測のた
めのＦＩＢはＳＩＭ像を更新しない限り試料に照射され
ることは無い。ＣＲＴ上におけるトレンチ断面のＳＩＭ
像において、トレンチの側面に直線１０．１０’ をフ
ィツトさせ、その直線の加工底面に対する傾斜角を計算
機プログラムを用いて計算することにより、側面の傾斜
角α、αが求められる。この直線のフィッティングおよ
び側面の傾斜角の計算はＳＩＭ像の写真上で手作業で行
うこともできる。従って、加工側壁のイオン照射方向に
対する角度αは、角度α、α′の平均値、（α＋α′）
／２から求め、側面の傾斜角を垂直にするためのＦＩＢ
照射方向の補正角βは９０°−αから計算される。 本実施例では３０ｋｅＶのＧ ａ −Ｆ Ｉ Ｂを用い
てシリコン試料を加工した場合、β＝３〜６°であった
。そこで本試料では第１（ｂ）図のように試料を角度β
だけ傾け、１つのトレンチ４の加工を行った。加工側壁
面６は試料表面にほぼ垂直にできている。もう１つのト
レンチ加工も同様に試料を角度−βだけ傾けて行った。 試料は１軸の回りに高精度に回転できる試料台に乗せら
れており、回転角は電気的にモニターできるようになっ
ている。これにより、加工側壁面を加工試料表面にほぼ
垂直にすることができた。 本実施例では加工側壁の角
度αを求める予備実験において、実加工試料と同材質の
ダミー試料を代用したが、実試料にＴＥＭ観測用の領域
からはずれた部分が該予備実験に利用できるならば、も
ちろん実試料を用いても良い。 また、該補正角βにおいては、その値はイオン種、試料
材料、照射エネルギーなどの実験条件により異なり、一
般に照射エネルギーが低いほど大きい傾向があることが
わかった。 第４図（ａ）、（ｂ）は加工側壁の角度αをシミュレシ
ョンで推定するために用いた加工表面・断面形状の時間
変化を示したものである。用いたＦＩＢはガウス分布の
電流密度分布を持っており、その標準偏差（σ）は０．
２μｍである。第４図（ａ）、（ｂ）で用いたスパッタ
リング収率Ｓ（θ）／５（０）の入射角θ依存性を第５
図に示す。ビーム径程度よりかなり深くまで加工した場
合の加工側面は傾斜角αを持ち、このα値はＳ（θＣ）
／Ｓ（○）＝１を満足する。α値より少し小さい値に近
いことがわかった。従って、所望の加工条件（試料材料
、イオン種、イオン照射エネルギーなど）におけるＳ（
θ）を知ることによりαをシミュレーションにより推定
することができる。
本発明によれば種々の加工条件の下で加工側壁面と試料
表面との開き角を高精度に制御することができる。
表面との開き角を高精度に制御することができる。
第１（ａ）図は本発明を実施した集束イオンビーム加工
方法において、ＦＩＢ加工側壁の角度αを予備実験で予
め求める概略図、第１（ｂ）図は本発明を実施した集束
イオンビーム加工方法において、実試料を角度βだけ傾
けてＦＩＢ加工する概略説明図、第２図は従来の集束イ
オンビーム加工方法によるＴＥＭ用試料の加工例の概略
図、第３図は従来の集束イオンビーム加工方法によるＴ
ＥＭ用の切り出し加工試料の断面概略図、第４図（ａ）
、（ｂ）は本発明を実施した集束イオンビーム加工方法
において、加工側壁の角度αをシミュレーションで推定
するために用いた加工表面・断面形状の時間変化を示し
た図、第５図は第４図のシミュレーションで用いたスパ
ッタリング収率Ｓ（θ）／５（０）の入射角θ依存性を
示す図である。 １・・・試料 ２・・・ＴＥＭ用メツシュ ３・・・ＴＥＭ観測領域部 ４．４′・・・トレンチ加工領域 ５・・・ＴＥＭの電子ビームの入射方向６・・・ＦＩＢ
トレンチ加工側壁面 ７．７′ ・・トレンチ加工用ＦＩＢの走査範囲８・・
・ＦＩＢ照射方向 ９・・ダミー試料 １０．１０’ ・・・トレンチ加工側壁面にフィツトさ
せた直線 第７０ 第７区 ４、４′： ）ｌ、＞全２１ＩＩＴ−勺ト戊第３図 Ｓｌ１人’７ｇ４Ｃ，Ｅ Ｅｕだｊ ＳＯＲＦＡどＥ （ｂ−ｍＪ ｏ（，７１）
方法において、ＦＩＢ加工側壁の角度αを予備実験で予
め求める概略図、第１（ｂ）図は本発明を実施した集束
イオンビーム加工方法において、実試料を角度βだけ傾
けてＦＩＢ加工する概略説明図、第２図は従来の集束イ
オンビーム加工方法によるＴＥＭ用試料の加工例の概略
図、第３図は従来の集束イオンビーム加工方法によるＴ
ＥＭ用の切り出し加工試料の断面概略図、第４図（ａ）
、（ｂ）は本発明を実施した集束イオンビーム加工方法
において、加工側壁の角度αをシミュレーションで推定
するために用いた加工表面・断面形状の時間変化を示し
た図、第５図は第４図のシミュレーションで用いたスパ
ッタリング収率Ｓ（θ）／５（０）の入射角θ依存性を
示す図である。 １・・・試料 ２・・・ＴＥＭ用メツシュ ３・・・ＴＥＭ観測領域部 ４．４′・・・トレンチ加工領域 ５・・・ＴＥＭの電子ビームの入射方向６・・・ＦＩＢ
トレンチ加工側壁面 ７．７′ ・・トレンチ加工用ＦＩＢの走査範囲８・・
・ＦＩＢ照射方向 ９・・ダミー試料 １０．１０’ ・・・トレンチ加工側壁面にフィツトさ
せた直線 第７０ 第７区 ４、４′： ）ｌ、＞全２１ＩＩＴ−勺ト戊第３図 Ｓｌ１人’７ｇ４Ｃ，Ｅ Ｅｕだｊ ＳＯＲＦＡどＥ （ｂ−ｍＪ ｏ（，７１）
Claims (1)
- １、集束イオンビーム（ＦＩＢ）で試料の所望領域内を
走査して該試料の側面を切り出す３次元加工方法におい
て、上記試料を予備的に面加工し該加工側壁面とＦＩＢ
照射方向との角度を測定し、実試料の本加工においては
該開き角を考慮して該実試料面への該ＦＩＢの照射角（
入射角）を設定することを特徴とする集束イオンビーム
加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2170054A JP3064339B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 電子顕微鏡用試料加工方法、及び集束イオンビーム加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2170054A JP3064339B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 電子顕微鏡用試料加工方法、及び集束イオンビーム加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0462748A true JPH0462748A (ja) | 1992-02-27 |
| JP3064339B2 JP3064339B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=15897770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2170054A Expired - Lifetime JP3064339B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 電子顕微鏡用試料加工方法、及び集束イオンビーム加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3064339B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8552397B2 (en) | 2009-12-08 | 2013-10-08 | Hitachi High-Technologies Corporation | Focused ion beam device and focused ion beam processing method |
| JP2015525959A (ja) * | 2012-07-16 | 2015-09-07 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 集束イオン・ビーム処理の終点決定 |
| CN112204374A (zh) * | 2018-05-25 | 2021-01-08 | 三菱电机株式会社 | 透射型电子显微镜样品的制作方法 |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP2170054A patent/JP3064339B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8552397B2 (en) | 2009-12-08 | 2013-10-08 | Hitachi High-Technologies Corporation | Focused ion beam device and focused ion beam processing method |
| JP2015525959A (ja) * | 2012-07-16 | 2015-09-07 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 集束イオン・ビーム処理の終点決定 |
| US10204762B2 (en) | 2012-07-16 | 2019-02-12 | Fei Company | Endpointing for focused ion beam processing |
| CN112204374A (zh) * | 2018-05-25 | 2021-01-08 | 三菱电机株式会社 | 透射型电子显微镜样品的制作方法 |
| CN112204374B (zh) * | 2018-05-25 | 2023-12-26 | 三菱电机株式会社 | 透射型电子显微镜样品的制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3064339B2 (ja) | 2000-07-12 |
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Legal Events
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