JPH0476437A - 集束荷電ビーム加工方法 - Google Patents
集束荷電ビーム加工方法Info
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- JPH0476437A JPH0476437A JP2192641A JP19264190A JPH0476437A JP H0476437 A JPH0476437 A JP H0476437A JP 2192641 A JP2192641 A JP 2192641A JP 19264190 A JP19264190 A JP 19264190A JP H0476437 A JPH0476437 A JP H0476437A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/3174—Etching microareas
- H01J2237/31745—Etching microareas for preparing specimen to be viewed in microscopes or analyzed in microanalysers
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、集束荷電ビーム加工装置を用い、被加工試料
の薄壁を作成する加工方法に係り、被加工試料として特
に断面ＴＥＭ （透過電子顕微鏡）用試料を、簡単でよ
り最適な形状に加工する、集束荷電ビーム加工方法に関
する。
の薄壁を作成する加工方法に係り、被加工試料として特
に断面ＴＥＭ （透過電子顕微鏡）用試料を、簡単でよ
り最適な形状に加工する、集束荷電ビーム加工方法に関
する。
本発明は、集束荷電ビーム加工装置を用いて、被加工試
料の薄壁加工、特に断面ＴＥＭ用試料の作成において、
加工位置、加工形状、断面等の確認が難しいという問題
点を斜め照射電子ビーム励起の二次荷電粒子像を得るこ
とにより、加工作業中必要番こ応じて加工状態を確認し
、最適な薄壁を作成するようにした方法である。
料の薄壁加工、特に断面ＴＥＭ用試料の作成において、
加工位置、加工形状、断面等の確認が難しいという問題
点を斜め照射電子ビーム励起の二次荷電粒子像を得るこ
とにより、加工作業中必要番こ応じて加工状態を確認し
、最適な薄壁を作成するようにした方法である。
最近、断面ＴＥＭ用試料の作成を、集束イオンビーム加
工装置で行い、試料の特定の場所の断面ＴＥＭ観察結果
が報告されている。（第３７回応用物理学会 １９９０
．３ ｒ集束イオンビームを用いた断面ＴＥＭ試料作
成法」）この方法は、従来のイオンミリングによる方法
に比べると、短時間に試料の特定の場所の断面ＴＥＭ試
料作成ができる。
工装置で行い、試料の特定の場所の断面ＴＥＭ観察結果
が報告されている。（第３７回応用物理学会 １９９０
．３ ｒ集束イオンビームを用いた断面ＴＥＭ試料作
成法」）この方法は、従来のイオンミリングによる方法
に比べると、短時間に試料の特定の場所の断面ＴＥＭ試
料作成ができる。
従来装置の一実施例である、集束イオンビーム加工装置
を、第２図に示す。イオン源ｌにガリウム等の液体金属
イオン源を用い、イオン源から弓き出したイオンビーム
２は、コンデンサレンズ３、ビームブランキング電極４
、可動絞り５、ステイグメーク電極６、対物レンズ７、
ＸＹ偏向電極８を含むイオン光学系３〜８により集束・
走査され、試ネ４９表面を照射する。イオンビーム２は
、試料９表面をエツチング加工するとともに、試料９表
面よりイオンビーム２励起の二次荷電粒子１９を放出す
る。この二次荷電粒子１９を二次荷電粒子検出器２０で
検出し、Ｓ Ｉ Ｍ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｊｏｎ Ｍｉ
ｃｒｏｓｃｏｐｌ：走査イオン顕微鏡）像を、観察用Ｃ
ＲＴ２９に表示する。
を、第２図に示す。イオン源ｌにガリウム等の液体金属
イオン源を用い、イオン源から弓き出したイオンビーム
２は、コンデンサレンズ３、ビームブランキング電極４
、可動絞り５、ステイグメーク電極６、対物レンズ７、
ＸＹ偏向電極８を含むイオン光学系３〜８により集束・
走査され、試ネ４９表面を照射する。イオンビーム２は
、試料９表面をエツチング加工するとともに、試料９表
面よりイオンビーム２励起の二次荷電粒子１９を放出す
る。この二次荷電粒子１９を二次荷電粒子検出器２０で
検出し、Ｓ Ｉ Ｍ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｊｏｎ Ｍｉ
ｃｒｏｓｃｏｐｌ：走査イオン顕微鏡）像を、観察用Ｃ
ＲＴ２９に表示する。
上記従来のイオンビーム加工装置を用いて、試料の薄壁
加工、特に断面ＴＥＭ用試作の作成を行う場合、機械研
磨で数１０ｐｍ程度に削り込んだ試料の観察場所の前後
を、イオンビームエツチング加工で除去し、１−以下の
薄い壁を残す。そして、ＳＩＭ像観察時の、イオンビー
ム照射によるダメージを避けるために、試料の加工位置
、加工形状、断面等の確認はＳ Ｅ Ｍ （Ｓｃａｎｎ
ｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒ。
加工、特に断面ＴＥＭ用試作の作成を行う場合、機械研
磨で数１０ｐｍ程度に削り込んだ試料の観察場所の前後
を、イオンビームエツチング加工で除去し、１−以下の
薄い壁を残す。そして、ＳＩＭ像観察時の、イオンビー
ム照射によるダメージを避けるために、試料の加工位置
、加工形状、断面等の確認はＳ Ｅ Ｍ （Ｓｃａｎｎ
ｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒ。
５ｃｏｐｅ ：走査電子顕微鏡）像観察で行い、必要に
応じて再加工を行っていた。
応じて再加工を行っていた。
この方法では、試料の加工と加工後の観察を別々に真空
装置で行うため、真空排気、試料の位置出し等に時間が
かかった。また、試料の薄壁の表面層が、イオンビーム
照射によりエツチングされたり、薄型のすそが広がり場
所（深さ）によって厚さが異なる形状に加工され、広範
囲の断面７２Ｍ観察ができないなどの問題点があった。
装置で行うため、真空排気、試料の位置出し等に時間が
かかった。また、試料の薄壁の表面層が、イオンビーム
照射によりエツチングされたり、薄型のすそが広がり場
所（深さ）によって厚さが異なる形状に加工され、広範
囲の断面７２Ｍ観察ができないなどの問題点があった。
本発明は、上記問題点を解決するために、イオンビーム
加工装置に、電子ビーム照射系を装着した集束荷電ビー
ム加工装置を用い、電子ビーム励起の二次荷電粒子像観
察と局所成膜、それに試料の傾斜を行うことにより、被
加工試料、特に断面ＴＥＭ用試料に最適な薄壁を作成す
ることを特徴とする。
加工装置に、電子ビーム照射系を装着した集束荷電ビー
ム加工装置を用い、電子ビーム励起の二次荷電粒子像観
察と局所成膜、それに試料の傾斜を行うことにより、被
加工試料、特に断面ＴＥＭ用試料に最適な薄壁を作成す
ることを特徴とする。
イオンビーム照射系と電子ビーム照射系が、互いにその
照射軸を９０度より狭い角度で、被加工試料上の同一点
を照射できるように、同一試料室に装着した集束（Ｔｊ
電ビーム加工装置を用いることにより、被加工試料のイ
オンビームエツチング加工中、必要に応して、イオンビ
ームを電子ビームに切換え、ＳＥＭ像による加工状態観
察ができる。
照射軸を９０度より狭い角度で、被加工試料上の同一点
を照射できるように、同一試料室に装着した集束（Ｔｊ
電ビーム加工装置を用いることにより、被加工試料のイ
オンビームエツチング加工中、必要に応して、イオンビ
ームを電子ビームに切換え、ＳＥＭ像による加工状態観
察ができる。
また、イオンビームエツチング前に、被加工試料表面に
局所成膜することで、試料表面の保護と平坦化を行い、
加工仕上がりを良好にする。さらに、イオンビームエツ
チング時に、被加工試料を数度傾斜することで、薄壁を
垂直にすることができる。
局所成膜することで、試料表面の保護と平坦化を行い、
加工仕上がりを良好にする。さらに、イオンビームエツ
チング時に、被加工試料を数度傾斜することで、薄壁を
垂直にすることができる。
従って、本発明は被加工試料、特に断面ＴＥＭ用試料を
、最適な形状に加工することが可能である。
、最適な形状に加工することが可能である。
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明に適用した装置の実施例の構成を示す概
略図である。イオン源１にガリウム液体金属イオン源を
用い、イオン＃ｌより引き出したイオンビーム２は、イ
オン光学系で加速・集束され、ＸＹ偏向電極８と試料ス
テージ１０により、試料９上の任意の場所を走査する。
略図である。イオン源１にガリウム液体金属イオン源を
用い、イオン＃ｌより引き出したイオンビーム２は、イ
オン光学系で加速・集束され、ＸＹ偏向電極８と試料ス
テージ１０により、試料９上の任意の場所を走査する。
試料９から放出する二次荷電粒子１９は、二次荷電粒子
検出器２０で検出され、表示用ＣＲＴ２５のＳＩＭ用表
示エリア２６に、二次荷電粒子像が表示される。以上が
ＳＩＭの装置構成である。
検出器２０で検出され、表示用ＣＲＴ２５のＳＩＭ用表
示エリア２６に、二次荷電粒子像が表示される。以上が
ＳＩＭの装置構成である。
また、電子源１１より発生した電子ビーム１２は、電子
光学系で加速・集束され、ＸＹ偏向コイル１７と試料ス
テージ１０により、試料９上の任意の場所を走査する。
光学系で加速・集束され、ＸＹ偏向コイル１７と試料ス
テージ１０により、試料９上の任意の場所を走査する。
試料９から放出する二次荷電粒子１９は、二次荷電粒子
検出器２０で検出され、表示用ＣＲＴ２５のＳＥＭ用表
示エリア２７に、二次荷電粒子像が表示される。以上が
、ＳＥＭの装置構成である。
検出器２０で検出され、表示用ＣＲＴ２５のＳＥＭ用表
示エリア２７に、二次荷電粒子像が表示される。以上が
、ＳＥＭの装置構成である。
イオンビーム励起による二次荷電粒子１９には、二次電
子と二次イオンがあり、また、電子ビーム励起による二
次荷電粒子１９には、二次電子とオージェ電子があり、
二次荷電粒子検出器２０は、それぞれの二次荷電粒子に
最適な検出器を用いる。特に、二次電子は放出効率が高
く、明るい二次電子像が得られる。しかし、イオンビー
ム励起による二次電子と、電子ビームによる二次電子は
、区別がつかないため、二次電子像観察を行う場合、ビ
ーム切換器２２を用い、イオン照射系と電子照射系との
切換えを行い、３１Ｍ像とＳＥＭ像を切換えて、表示用
ＣＲＴ２５の各エリアに表示する。
子と二次イオンがあり、また、電子ビーム励起による二
次荷電粒子１９には、二次電子とオージェ電子があり、
二次荷電粒子検出器２０は、それぞれの二次荷電粒子に
最適な検出器を用いる。特に、二次電子は放出効率が高
く、明るい二次電子像が得られる。しかし、イオンビー
ム励起による二次電子と、電子ビームによる二次電子は
、区別がつかないため、二次電子像観察を行う場合、ビ
ーム切換器２２を用い、イオン照射系と電子照射系との
切換えを行い、３１Ｍ像とＳＥＭ像を切換えて、表示用
ＣＲＴ２５の各エリアに表示する。
第３図＋ａｌ〜（ｆｌは、本発明を説明するための一実
施例を示す図である。断面ＴＥＭ用試料３８であるＩＣ
試料の観察予定範囲を含む表面Ｎ（デバイス形成領域）
を機械研磨で第３図（ａｌのような形状に削り込み、第
３図４８１の断面ＴＥＭ観察場所であるコンタクトホー
ル部４１を含む広範囲に局所成膜エリア４２を指定し、
ＣＶＤガス吹きつけとイオンビーム照射により、金属膜
４３を成膜し、イオンビームによる試料表面のダメージ
を軽減する。次に第３図４８１のようにコンタクトホー
ル部４１の中心部をＩｇｏ、ＩＩ！ｍ〜０．５ρ残し、
左右のエツチングエリア４４を、深さ１０μｍ位イオン
ビーム２エツチング加工で除去する。このとき第３図４
８１のように試料を数層（≦５”ＨＩＪけることにより
、エツチング壁の傾きを補正し、第３図４８１のように
垂直な薄壁を作成することができる。そしてイオンビー
ム２照射を、斜め方向からの電子ビーム１２照射に切換
えて、この薄壁の５８Ｍ像観察を行う。この５８Ｍ像観
察は、イオンビーム加工作業中必要に応じて、イオンビ
ーム２を電子ビーム１２に切換えて行えるので、加工位
置、加工形状、断面等の確認ができる。
施例を示す図である。断面ＴＥＭ用試料３８であるＩＣ
試料の観察予定範囲を含む表面Ｎ（デバイス形成領域）
を機械研磨で第３図（ａｌのような形状に削り込み、第
３図４８１の断面ＴＥＭ観察場所であるコンタクトホー
ル部４１を含む広範囲に局所成膜エリア４２を指定し、
ＣＶＤガス吹きつけとイオンビーム照射により、金属膜
４３を成膜し、イオンビームによる試料表面のダメージ
を軽減する。次に第３図４８１のようにコンタクトホー
ル部４１の中心部をＩｇｏ、ＩＩ！ｍ〜０．５ρ残し、
左右のエツチングエリア４４を、深さ１０μｍ位イオン
ビーム２エツチング加工で除去する。このとき第３図４
８１のように試料を数層（≦５”ＨＩＪけることにより
、エツチング壁の傾きを補正し、第３図４８１のように
垂直な薄壁を作成することができる。そしてイオンビー
ム２照射を、斜め方向からの電子ビーム１２照射に切換
えて、この薄壁の５８Ｍ像観察を行う。この５８Ｍ像観
察は、イオンビーム加工作業中必要に応じて、イオンビ
ーム２を電子ビーム１２に切換えて行えるので、加工位
置、加工形状、断面等の確認ができる。
特に試料を回転させ、薄壁の両側■、■方向から電子ビ
ーム１２照射を行い、第３図（ｆｌの（１）、（２）の
ように対称な断面ＳＥＭ像観察をすることにより、最適
な断面ＴＥＭ用試料が作成できる。
ーム１２照射を行い、第３図（ｆｌの（１）、（２）の
ように対称な断面ＳＥＭ像観察をすることにより、最適
な断面ＴＥＭ用試料が作成できる。
本発明は、上記説明のように、被加工試料の加工作業中
必要に応じてイオンビームをＮ子ビームに切換え、５８
Ｍ像観察が行えるため、加工位置、加工形状、断面等の
ｉｔ＝が容易にでき、また、局所成膜を被加工試料の傾
斜により、被加工試料表面を保護し、垂直な薄壁が作成
できるので、特定場所の断面ＴＥＭ用試料作成に最適で
あり、これを用いたＩＣ試料断面ＴＥＭ観察は、サブミ
クロンデバイスの形状、膜質や微小欠陥などの内部構成
観察に有効である。
必要に応じてイオンビームをＮ子ビームに切換え、５８
Ｍ像観察が行えるため、加工位置、加工形状、断面等の
ｉｔ＝が容易にでき、また、局所成膜を被加工試料の傾
斜により、被加工試料表面を保護し、垂直な薄壁が作成
できるので、特定場所の断面ＴＥＭ用試料作成に最適で
あり、これを用いたＩＣ試料断面ＴＥＭ観察は、サブミ
クロンデバイスの形状、膜質や微小欠陥などの内部構成
観察に有効である。
第１図は本発明に適用した装置の一実施例の構成図、第
２図は従来装置の一実施例の構成図、第３図Ｆａｌ〜ｆ
ｆｌは本発明を説明するための一実施例を示す工程図で
ある。 １・・・イオン源 ２・・・イオンビーム ３・・・コンデンサレンズ（静電型） ４・・・ビームブランキング電極 ５・・・可動絞り ６・・・ステイグメータ電極 ７・・・対物レンズ（静電型） ８・・・ＸＹ偏向電極 ９・・・試料 ｌＯ・・・試料ステージ １１・ ・ １２・ ・ １３・ ・ １４・ ・ １５・ ・ １６・ ・ １７・ ・ １８・ ・ １９・ ・ ２０・ ・ ２１・ ・ ２２・ ・ ２３・ ・ ２４・ ・ ２５・ ・ ２６・ ・ ２７・ ・ ２８・ ・ ２９・ ・ ３０・ ・ ・電子源 ・電子ビーム ・コンデンサレンズ（電磁型） ・ビームブランキングコイル ・ステイグメータコイル ・対物レンズ（電磁型） ・ＸＹ偏向コイル ・ガス銃 ・二次荷電粒子 ・二次荷電粒子検出器 ・前置増幅器 ・ビーム切換器 ・ＳＩＭ用主増幅器 ・ＳＥＭ用主増幅器 ・表示用ＣＲＴ ・ＳＩＭ用表示エリア ・ＳＥＭ用表示エリア ・増幅器 ・観察用ＱＲＴ ・高圧電源 ￥１図 第２図 ３１ ・ ３２・ ３３・ ３４・ ３５・ ３６・ ３７・ ３Ｂ・ ３９・ ４０・ ４１・ ４２・ ４３・ ４４・ ４５・ ４６・ ・・イオン光学系コントローラ ・ブランキングアンプ ・スキャンコントローラ ・ガス銃コントローラ ・ステージドライバ ・ステージコントローラ ・制御用コンピュータシステム ・断面ＴＥＭ用試料（Ｎ械研磨後のＩ Ｃ試料） ・アルミ配線 ・ポリシリコン配線 ・コンタクトホール部 ・局所成膜エリア ・金属膜 ・エツチングエリア ・保護膜 ・シリコン基板 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助 （ａ） （ｄ） 第３図
２図は従来装置の一実施例の構成図、第３図Ｆａｌ〜ｆ
ｆｌは本発明を説明するための一実施例を示す工程図で
ある。 １・・・イオン源 ２・・・イオンビーム ３・・・コンデンサレンズ（静電型） ４・・・ビームブランキング電極 ５・・・可動絞り ６・・・ステイグメータ電極 ７・・・対物レンズ（静電型） ８・・・ＸＹ偏向電極 ９・・・試料 ｌＯ・・・試料ステージ １１・ ・ １２・ ・ １３・ ・ １４・ ・ １５・ ・ １６・ ・ １７・ ・ １８・ ・ １９・ ・ ２０・ ・ ２１・ ・ ２２・ ・ ２３・ ・ ２４・ ・ ２５・ ・ ２６・ ・ ２７・ ・ ２８・ ・ ２９・ ・ ３０・ ・ ・電子源 ・電子ビーム ・コンデンサレンズ（電磁型） ・ビームブランキングコイル ・ステイグメータコイル ・対物レンズ（電磁型） ・ＸＹ偏向コイル ・ガス銃 ・二次荷電粒子 ・二次荷電粒子検出器 ・前置増幅器 ・ビーム切換器 ・ＳＩＭ用主増幅器 ・ＳＥＭ用主増幅器 ・表示用ＣＲＴ ・ＳＩＭ用表示エリア ・ＳＥＭ用表示エリア ・増幅器 ・観察用ＱＲＴ ・高圧電源 ￥１図 第２図 ３１ ・ ３２・ ３３・ ３４・ ３５・ ３６・ ３７・ ３Ｂ・ ３９・ ４０・ ４１・ ４２・ ４３・ ４４・ ４５・ ４６・ ・・イオン光学系コントローラ ・ブランキングアンプ ・スキャンコントローラ ・ガス銃コントローラ ・ステージドライバ ・ステージコントローラ ・制御用コンピュータシステム ・断面ＴＥＭ用試料（Ｎ械研磨後のＩ Ｃ試料） ・アルミ配線 ・ポリシリコン配線 ・コンタクトホール部 ・局所成膜エリア ・金属膜 ・エツチングエリア ・保護膜 ・シリコン基板 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助 （ａ） （ｄ） 第３図
Claims (3)
- （１）被加工試料面を走査照射するイオンビーム照射系
を電子ビーム照射系、試料を移動するステージ、ビーム
照射時に試料から放出される二次荷電粒子を捕える二次
荷電粒子検出器、前記検出器の出力を表示する画像表示
装置、荷電ビーム照射位置にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学的気相堆積
）ガスを供給し局所成膜を行うためのガス供給装置およ
び、それらを制御する制御系からなり、前記イオンビー
ム照射系と電子ビーム照射系は互いにその照射軸を９０
度より狭い角度で、試料上の同一点を走査照射できるよ
うに同一試料室に装着した集束荷電ビーム加工装置を用
いて、被加工試料の特定場所を、前記集束イオンビーム
照射によるエッチング加工を用いて薄壁加工する際に、
加工作業中必要に応じてイオンビームを前記電子ビーム
照射系に切換え、電子ビーム励起の二次荷電粒子像で、
加工位置、加工形状、断面等を確認し、被加工試料とし
て特に断面ＴＥＭ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：透過電子顕微鏡）用
試料に最適な薄壁を作成することを特徴とする集束荷電
ビーム加工方法。 - （２）上記集束イオンビーム照射による薄壁加工前に、
薄壁加工位置の両端に前記集束イオンビームエッチング
による穴あけ加工で目印を付け、加工位置への前記ＣＶ
Ｄガス供給と荷電ビーム照射で局所成膜を行うことを特
徴とする請求項１に記載の集束荷電ビーム加工方法。 - （３）上記集束イオンビーム照射による薄壁加工時に、
被加工試料を数度傾けて加工することを特徴とする請求
項１記載に記載の集束荷電ビーム加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2192641A JPH087121B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 集束荷電ビーム加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2192641A JPH087121B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 集束荷電ビーム加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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