JPH0465825A - 集束イオンビーム加工方法 - Google Patents
集束イオンビーム加工方法Info
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- JPH0465825A JPH0465825A JP17891290A JP17891290A JPH0465825A JP H0465825 A JPH0465825 A JP H0465825A JP 17891290 A JP17891290 A JP 17891290A JP 17891290 A JP17891290 A JP 17891290A JP H0465825 A JPH0465825 A JP H0465825A
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Landscapes
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、イオン源から引き出されたイオンビームを
集束して、試料台に乗せた試料面に照射し、試料面にサ
ブミクロンオーダの微細加工を行う際の加工の方法に関
する。
集束して、試料台に乗せた試料面に照射し、試料面にサ
ブミクロンオーダの微細加工を行う際の加工の方法に関
する。
集束イオンビームは、サブミクロンオーダの微細加工手
段として実用化が急速に進んでいる。サブミクロンオー
ダの微細加工には、通常、イオン源として液体金属イオ
ン源が用いられ、液化される試料金属として例えばＧａ
のような低融点金属が用いられる。第３図に、液体金属
イオン源からイオンを引き出して被加工試料の表面にイ
オンビームを集束させる集束イオンビーム装置の一構成
例を示す。
段として実用化が急速に進んでいる。サブミクロンオー
ダの微細加工には、通常、イオン源として液体金属イオ
ン源が用いられ、液化される試料金属として例えばＧａ
のような低融点金属が用いられる。第３図に、液体金属
イオン源からイオンを引き出して被加工試料の表面にイ
オンビームを集束させる集束イオンビーム装置の一構成
例を示す。
液体金属イオン源１１は、液化される試料台１１２を入
れるリザーバ１３と、試′料金属を加熱、液化させるた
めのフィラメント１４ａを備えた電子ビームヒータ１４
と、リザーバ底面の孔から突出してこの孔との隙間から
先端部に液化金属が供給される針状陽極を構成するニー
ドル１５と、ニードル１５の先端に強電界を形成してニ
ードル先端部の液化金属をイオン化するとともにイオン
化した液化金属の粒子を引き出して後方へ射出する。中
央に孔のあいた引出し電極１６と、を主要部材として構
成されている。引出し電極１６の背後には、順に、集束
電極１７．１７ 、偏向器を構成する大型分割円筒電極
１８゜１９、集束電極２０．２０が同軸に配されてビー
ム光学系を形成し、これらの各電極に適宜な大きさ、極
性の電圧を供給することにより、液体金属イオン源１１
から引き出されたイオンビームが試料２１の面に集束さ
れる。
れるリザーバ１３と、試′料金属を加熱、液化させるた
めのフィラメント１４ａを備えた電子ビームヒータ１４
と、リザーバ底面の孔から突出してこの孔との隙間から
先端部に液化金属が供給される針状陽極を構成するニー
ドル１５と、ニードル１５の先端に強電界を形成してニ
ードル先端部の液化金属をイオン化するとともにイオン
化した液化金属の粒子を引き出して後方へ射出する。中
央に孔のあいた引出し電極１６と、を主要部材として構
成されている。引出し電極１６の背後には、順に、集束
電極１７．１７ 、偏向器を構成する大型分割円筒電極
１８゜１９、集束電極２０．２０が同軸に配されてビー
ム光学系を形成し、これらの各電極に適宜な大きさ、極
性の電圧を供給することにより、液体金属イオン源１１
から引き出されたイオンビームが試料２１の面に集束さ
れる。
このように、イオン源として液体金属イオン源を用いた
場合、試料面に集束されたイオンビームの最小ビーム径
は装置の軸線上で０．１ ｎ以下の小さい値が得られ、
サブミクロンオーダの微細加工が可能になる。
場合、試料面に集束されたイオンビームの最小ビーム径
は装置の軸線上で０．１ ｎ以下の小さい値が得られ、
サブミクロンオーダの微細加工が可能になる。
このように、液体金属イオン源を用いた集束イオンビー
ム装置では、試料面における集束イオンビームの直径を
０．１μ以下と極めて小さくなしうるものの、イオンビ
ームの電流密度分布は不均一であって、例えば、集束イ
オンビームを試料面に垂直に照射して溝加工を行う場合
、溝加工後に溝の側壁に勾配が生じる。この勾配の程度
はイオンビーム電流密度分布に依存するが、密度分布を
精密に制御することは、例えば、液体金属イオン源を金
属の融点近傍で動作させ、あるいはビーム電流を小さく
してイオン源から放出されるビームのエネルギー幅を狭
くする等の措置を講じてもなお困難であった。このため
、例えば、溝と溝との間に厚さの薄い、厚みが−様な壁
を形成し、この壁を透過型電子顕微鏡観察用のｍＭとし
て利用しようとしても不可能であった。
ム装置では、試料面における集束イオンビームの直径を
０．１μ以下と極めて小さくなしうるものの、イオンビ
ームの電流密度分布は不均一であって、例えば、集束イ
オンビームを試料面に垂直に照射して溝加工を行う場合
、溝加工後に溝の側壁に勾配が生じる。この勾配の程度
はイオンビーム電流密度分布に依存するが、密度分布を
精密に制御することは、例えば、液体金属イオン源を金
属の融点近傍で動作させ、あるいはビーム電流を小さく
してイオン源から放出されるビームのエネルギー幅を狭
くする等の措置を講じてもなお困難であった。このため
、例えば、溝と溝との間に厚さの薄い、厚みが−様な壁
を形成し、この壁を透過型電子顕微鏡観察用のｍＭとし
て利用しようとしても不可能であった。
この発明の目的は、集束イオンビーム加工時の側壁の勾
配を任意に制御しうる加工方法を提供することである。
配を任意に制御しうる加工方法を提供することである。
上記課題を解決するために、この発明においては、イオ
ン源と、該イオン源から引き出されたイオンビームを集
束、偏向するビーム光学系とを備えてなる集束イオンビ
ーム装置を用い、試料台に乗せた被加工試料の表面に該
表面に向けて集束されるイオンビームを照射して試料面
を加工する際の加工方法として、試料面上のイオンビー
ム照射点を集束イオンビーム装置のほぼ軸線上に設定す
るとともに該照射点を中心として集束イオンビーム装置
の軸線を傾斜させ、あるいは、試料面を傾斜させること
によりイオンビームと試料面との成す角度を制御しつつ
試料面の加工を行う加工方法をとるものとする。
ン源と、該イオン源から引き出されたイオンビームを集
束、偏向するビーム光学系とを備えてなる集束イオンビ
ーム装置を用い、試料台に乗せた被加工試料の表面に該
表面に向けて集束されるイオンビームを照射して試料面
を加工する際の加工方法として、試料面上のイオンビー
ム照射点を集束イオンビーム装置のほぼ軸線上に設定す
るとともに該照射点を中心として集束イオンビーム装置
の軸線を傾斜させ、あるいは、試料面を傾斜させること
によりイオンビームと試料面との成す角度を制御しつつ
試料面の加工を行う加工方法をとるものとする。
このように、最初にイオンビーム照射を受けた試料面上
の一点を常にイオンビームが通過するように装置の運転
条件を保持してイオンビームと試料面との成す角度を徐
々に変化させることにより、側壁へ向かうイオンビーム
電流密度が側壁の高さ方向の位置により変化するので、
この角度を制御することにより、側壁を所望の勾配に形
成することができる。
の一点を常にイオンビームが通過するように装置の運転
条件を保持してイオンビームと試料面との成す角度を徐
々に変化させることにより、側壁へ向かうイオンビーム
電流密度が側壁の高さ方向の位置により変化するので、
この角度を制御することにより、側壁を所望の勾配に形
成することができる。
第１図に本発明の一実施例を示す、この実施例は、試料
の面に任意の側壁勾配を有する溝を形成しようとする場
合の本発明による加工方法の一例を示すものであり、ま
ず、図示されない試料台上に試料２をセットし、集束イ
オンビーム１が溝幅の中央位置を試料面に垂直に照射す
るように試料台を移動させる。しかる後、集束イオンビ
ーム１を試料２の表面に照射し、紙面に垂直の方向にビ
ームを走査して溝を掘る。ビームの走査は、例えば第３
図に示す円筒電極１８．１９に供給する電圧を徐々に変
化させて行う、集束イオンビームの電流密度は、ビーム
の断面内で半径方向にガウス分布を呈しており、従って
溝３はこの電流密度分布を反映した形状を呈する。
の面に任意の側壁勾配を有する溝を形成しようとする場
合の本発明による加工方法の一例を示すものであり、ま
ず、図示されない試料台上に試料２をセットし、集束イ
オンビーム１が溝幅の中央位置を試料面に垂直に照射す
るように試料台を移動させる。しかる後、集束イオンビ
ーム１を試料２の表面に照射し、紙面に垂直の方向にビ
ームを走査して溝を掘る。ビームの走査は、例えば第３
図に示す円筒電極１８．１９に供給する電圧を徐々に変
化させて行う、集束イオンビームの電流密度は、ビーム
の断面内で半径方向にガウス分布を呈しており、従って
溝３はこの電流密度分布を反映した形状を呈する。
次に、集束イオンビーム装置の軸線を、試料面上の照射
点６を中心として角度θまで傾はイオンビーム加工を継
続すると、同図価）に示すような溝形状４が形成される
。このとき、集束イオンビーム装置のイオン源５は一定
半径ｒの周面上を移動するから、装置の運転条件を一定
に保持したままイオンビーム加工が可能である。また、
形成された溝の一方の側壁は、この例では試料面に対し
て垂直な勾配を有し、対向する他方の側壁は勾配が緩や
かとなる。
点６を中心として角度θまで傾はイオンビーム加工を継
続すると、同図価）に示すような溝形状４が形成される
。このとき、集束イオンビーム装置のイオン源５は一定
半径ｒの周面上を移動するから、装置の運転条件を一定
に保持したままイオンビーム加工が可能である。また、
形成された溝の一方の側壁は、この例では試料面に対し
て垂直な勾配を有し、対向する他方の側壁は勾配が緩や
かとなる。
なお、第１図において、イオン源５すなわち集束イオン
ビーム装置を固定し、試料２をイオンビーム１の照射点
６を中心に傾斜させても同様な溝形状を得ることができ
る。
ビーム装置を固定し、試料２をイオンビーム１の照射点
６を中心に傾斜させても同様な溝形状を得ることができ
る。
以上に述べたように、本発明においては、集束イオンビ
ームを被加工試料の表面に照射して試料面を加工する際
の加工方法として、試料面上のイオンビーム照射点を集
束イオンビーム装置のほぼ軸線上に設定するとともに該
照射点を中心として集束イオンビーム装置の軸線を傾斜
させるか、あるいは試料面を傾斜させることにより、イ
オンビームと試料面との成す角度を制御しつつ試料面の
加工を行う加工方法をとることとしたので、イオンビー
ムの周面側に形成される側壁の勾配を任意に制御するこ
とが可能になり、例えば、第２図に示すように、基板７
および薄ｌｌ１８，９．１０からなる多層薄膜デバイス
の透過型電子顕微鏡用断面薄膜化試料を得たい場合には
、多層薄膜デバイスに■−■−■−■の順にイオンビー
ムを照射して１μまたはそれ以下の壁を残し、ａ−ａお
よびｂ−ｂで切断して目的の試料を得ることができる。
ームを被加工試料の表面に照射して試料面を加工する際
の加工方法として、試料面上のイオンビーム照射点を集
束イオンビーム装置のほぼ軸線上に設定するとともに該
照射点を中心として集束イオンビーム装置の軸線を傾斜
させるか、あるいは試料面を傾斜させることにより、イ
オンビームと試料面との成す角度を制御しつつ試料面の
加工を行う加工方法をとることとしたので、イオンビー
ムの周面側に形成される側壁の勾配を任意に制御するこ
とが可能になり、例えば、第２図に示すように、基板７
および薄ｌｌ１８，９．１０からなる多層薄膜デバイス
の透過型電子顕微鏡用断面薄膜化試料を得たい場合には
、多層薄膜デバイスに■−■−■−■の順にイオンビー
ムを照射して１μまたはそれ以下の壁を残し、ａ−ａお
よびｂ−ｂで切断して目的の試料を得ることができる。
また、例えば、半導体チップの厚さ方向にＰ−Ｎ層が形
成されたダーイオードのＰ−Ｎ接合面の絶縁劣化防止の
ためにレジンが塗布されるチップ周面のＰ−Ｎ接合面位
置の接合方向沿面耐圧は、接合面と周面との成す角度に
より異なり、また、同様に、チップの厚さ方向にＰ層と
Ｎ層とが交互に形成されたサイリスタにおいても、接合
面と周面との成す角度により、チップ周面のＰ−Ｎ接合
面位置の接合方向沿面耐圧が異なるため、周面と底面と
の成す角度が所要沿面耐圧に応じて設計時に設定される
が、本発明の方法により、この角度を精度よく形成する
ことができるため、設計の自由度が束縛されない、また
、互いに接合する一方の層が他方の層よりオーバハング
している場合には接合部に段差が存在し、この部分を例
えば窒化シリコン絶縁膜で被覆する場合にクランクが生
じゃすくなるが、この部分を本発明の方法で適宜の形状
に修正することにより、クランクを生じな゛い、安定し
た絶縁膜が得られ、半導体素子の信絃性が向上する、な
どの効果が得られる。そして、この加工方法はあらゆる
材料のサブミクロンオーダの微細加工に適用できる特長
を有する。
成されたダーイオードのＰ−Ｎ接合面の絶縁劣化防止の
ためにレジンが塗布されるチップ周面のＰ−Ｎ接合面位
置の接合方向沿面耐圧は、接合面と周面との成す角度に
より異なり、また、同様に、チップの厚さ方向にＰ層と
Ｎ層とが交互に形成されたサイリスタにおいても、接合
面と周面との成す角度により、チップ周面のＰ−Ｎ接合
面位置の接合方向沿面耐圧が異なるため、周面と底面と
の成す角度が所要沿面耐圧に応じて設計時に設定される
が、本発明の方法により、この角度を精度よく形成する
ことができるため、設計の自由度が束縛されない、また
、互いに接合する一方の層が他方の層よりオーバハング
している場合には接合部に段差が存在し、この部分を例
えば窒化シリコン絶縁膜で被覆する場合にクランクが生
じゃすくなるが、この部分を本発明の方法で適宜の形状
に修正することにより、クランクを生じな゛い、安定し
た絶縁膜が得られ、半導体素子の信絃性が向上する、な
どの効果が得られる。そして、この加工方法はあらゆる
材料のサブミクロンオーダの微細加工に適用できる特長
を有する。
第１図は本発明による集束イオンビーム加工方法の一実
施例を示す説明図、第２図は本発明による集束イオンビ
ーム加工方法の一効果を示す説明図、第３図は集束イオ
ンビーム装置の一構成例を示す断面斜視図である。 １：集束イオンビーム、２：試料、５：イオン源、６：
照射点。 （α）
施例を示す説明図、第２図は本発明による集束イオンビ
ーム加工方法の一効果を示す説明図、第３図は集束イオ
ンビーム装置の一構成例を示す断面斜視図である。 １：集束イオンビーム、２：試料、５：イオン源、６：
照射点。 （α）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）イオン源と、該イオン源から引き出されたイオンビ
ームを集束、偏向するビーム光学系とを備えてなる集束
イオンビーム装置を用い、試料台に乗せた被加工試料の
表面に該表面に向けて集束されるイオンビームを照射し
て試料面を加工する際の加工方法であって、試料面上の
イオンビーム照射点を集束イオンビーム装置のほぼ軸線
上に設定するとともに該照射点を中心として集束イオン
ビーム装置の軸線を傾斜させることによりイオンビーム
と試料面との成す角度を制御しつつ試料面の加工を行う
ことを特徴とする集束イオンビーム加工方法。 ２）イオン源と、該イオン源から引き出されたイオンビ
ームを集束、偏向するビーム光学系とを備えてなる集束
イオンビーム装置を用い、試料台に乗せた被加工試料の
表面に該表面に向けて集束されるイオンビームを照射し
て試料面を加工する際の加工方法であって、試料面上の
イオンビーム照射点を集束イオンビーム装置のほぼ軸線
上に設定するとともに該照射点を中心として試料面を傾
斜させることによりイオンビームと試料面との成す角度
を制御しつつ試料面の加工を行う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 |
|---|---|---|---|
| JP17891290A JPH0465825A (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 集束イオンビーム加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17891290A JPH0465825A (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 集束イオンビーム加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0465825A true JPH0465825A (ja) | 1992-03-02 |
Family
ID=16056842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17891290A Pending JPH0465825A (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 集束イオンビーム加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0465825A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003022776A (ja) * | 2001-07-05 | 2003-01-24 | Hitachi Ltd | 試料作製装置および試料作製方法 |
| JP2003523052A (ja) * | 2000-02-09 | 2003-07-29 | フェイ カンパニ | 微小二次加工処理用マルチカラムｆｉｂ |
| JP2008298797A (ja) * | 2008-09-01 | 2008-12-11 | Hitachi Ltd | 試料作製装置 |
| EP4199029A1 (en) * | 2021-12-20 | 2023-06-21 | Jeol Ltd. | Apparatus and method for ion milling sample |
-
1990
- 1990-07-06 JP JP17891290A patent/JPH0465825A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003523052A (ja) * | 2000-02-09 | 2003-07-29 | フェイ カンパニ | 微小二次加工処理用マルチカラムｆｉｂ |
| JP2003022776A (ja) * | 2001-07-05 | 2003-01-24 | Hitachi Ltd | 試料作製装置および試料作製方法 |
| JP2008298797A (ja) * | 2008-09-01 | 2008-12-11 | Hitachi Ltd | 試料作製装置 |
| EP4199029A1 (en) * | 2021-12-20 | 2023-06-21 | Jeol Ltd. | Apparatus and method for ion milling sample |
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