JPH0729539A - 集束イオンビーム装置 - Google Patents
集束イオンビーム装置Info
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/252—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/08—Removing material, e.g. by cutting, by hole drilling
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
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- H01J37/3005—Observing the objects or the point of impact on the object
-
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- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/26—Electron or ion microscopes
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- H01J2237/2806—Secondary charged particle
-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電流密度や真空度を高くすること無くコント
ラストの良好なＳＩＭ像を得られるようにして、分解能
の良好なグレイン観察を低コストで提供できるようにす
る。 【構成】 観察対象領域を仮想的に複数の小領域に分割
（ステップＳ１０）し、小領域に対して時系列的に表面
加工用ビーム（ステップＳ１３）およびデータ収集用ビ
ーム（ステップＳ１４）を順次照射する。さらに、前記
時系列的照射（ステップＳ１３，Ｓ１４）を各小領域に
対して実行（ステップＳ１６〜Ｓ１９）し、データ収集
用ビームの照射に応答して試料から発生する二次信号を
検出して観察対象領域の走査像を形成する。
ラストの良好なＳＩＭ像を得られるようにして、分解能
の良好なグレイン観察を低コストで提供できるようにす
る。 【構成】 観察対象領域を仮想的に複数の小領域に分割
（ステップＳ１０）し、小領域に対して時系列的に表面
加工用ビーム（ステップＳ１３）およびデータ収集用ビ
ーム（ステップＳ１４）を順次照射する。さらに、前記
時系列的照射（ステップＳ１３，Ｓ１４）を各小領域に
対して実行（ステップＳ１６〜Ｓ１９）し、データ収集
用ビームの照射に応答して試料から発生する二次信号を
検出して観察対象領域の走査像を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集束イオンビームを試
料上で走査して高分解能の走査像を得る集束イオンビー
ム装置に係り、特に、アルミのように酸化しやすい試料
のグレイン観察に好適な集束イオンビーム装置に関す
る。
料上で走査して高分解能の走査像を得る集束イオンビー
ム装置に係り、特に、アルミのように酸化しやすい試料
のグレイン観察に好適な集束イオンビーム装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細化が進むに
つれ、配線材等のグレイン観察やサブミクロンオーダで
の加工手段として集束イオンビーム装置が注目されてい
る。グレイン観察を行う場合は、サブミクロンオーダに
絞られた集束イオンビーム（以下、ＦＩＢと表現する場
合もある）を試料表面で走査し、試料表面から放出され
る二次電子を検出して、試料断面や材質の拡大像をディ
スプレイ上にＳＩＭ（Scanning Ion Microscope ）像と
してとらえる。ＳＩＭ像は電子ビームによるＳＥＭ（Sc
anning Electron Microscope）像に比べて一般的に高い
コントラストが得られる。
つれ、配線材等のグレイン観察やサブミクロンオーダで
の加工手段として集束イオンビーム装置が注目されてい
る。グレイン観察を行う場合は、サブミクロンオーダに
絞られた集束イオンビーム（以下、ＦＩＢと表現する場
合もある）を試料表面で走査し、試料表面から放出され
る二次電子を検出して、試料断面や材質の拡大像をディ
スプレイ上にＳＩＭ（Scanning Ion Microscope ）像と
してとらえる。ＳＩＭ像は電子ビームによるＳＥＭ（Sc
anning Electron Microscope）像に比べて一般的に高い
コントラストが得られる。
【０００３】ＦＩＢを利用した試料の観察方法に関して
は、例えばアルミニウムのグレインを観察する方法が、
プロシーディングス オブ インターナショナル リラ
イアビリティー フィジィックス シンポジウム、（１
９８９年）第４３頁から第５２頁(Proceedings of Inte
rnational Reliability Physics Symposium,(1989)pp.4
3-52) で論じられている。
は、例えばアルミニウムのグレインを観察する方法が、
プロシーディングス オブ インターナショナル リラ
イアビリティー フィジィックス シンポジウム、（１
９８９年）第４３頁から第５２頁(Proceedings of Inte
rnational Reliability Physics Symposium,(1989)pp.4
3-52) で論じられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】観察対象がアルミのよ
うに酸化しやすい物質の場合、真空度の悪い状態で観察
を行うと試料表面に酸化膜が形成されてしまいグレイン
観察に支障をきたすことが知られている。試料表面に形
成された酸化膜はＦＩＢを照射するにより除去すること
ができるため、グレイン観察の可否はＦＩＢ照射による
酸化膜の除去速度と試料室雰囲気での試料表面の自然酸
化速度との兼ね合いで決まる。
うに酸化しやすい物質の場合、真空度の悪い状態で観察
を行うと試料表面に酸化膜が形成されてしまいグレイン
観察に支障をきたすことが知られている。試料表面に形
成された酸化膜はＦＩＢを照射するにより除去すること
ができるため、グレイン観察の可否はＦＩＢ照射による
酸化膜の除去速度と試料室雰囲気での試料表面の自然酸
化速度との兼ね合いで決まる。
【０００５】高倍率観察のように狭い範囲を短い周期で
繰り返し走査して観察する場合には、今回の走査によっ
て酸化膜（以下では、酸素吸着層も含めて酸化膜と呼
ぶ）が除去され後、新たに酸化膜が形成される前に次回
の走査が行われるために比較的良好なグレイン観察が可
能になる。ところが、低倍率観察のように広い範囲を繰
り返し走査して観察する場合には、単位面積あたりのビ
ーム滞在時間が高倍率の場合に比べて短くなり、酸化膜
除去効果が減少するので良好なグレイン観察が難しいと
いう問題があった。
繰り返し走査して観察する場合には、今回の走査によっ
て酸化膜（以下では、酸素吸着層も含めて酸化膜と呼
ぶ）が除去され後、新たに酸化膜が形成される前に次回
の走査が行われるために比較的良好なグレイン観察が可
能になる。ところが、低倍率観察のように広い範囲を繰
り返し走査して観察する場合には、単位面積あたりのビ
ーム滞在時間が高倍率の場合に比べて短くなり、酸化膜
除去効果が減少するので良好なグレイン観察が難しいと
いう問題があった。
【０００６】また、観察の観点からは微細な一次ビーム
を利用して分解能の高いＳＩＭ像を広範囲にわたって得
られるようにすることが望ましい。このためには(1) Ｆ
ＩＢ電流密度の増大させる、あるいは(2) 試料室の高真
空度化を図る、ことが望ましいが、(1) については微細
ビーム化と高電流密度化とが必ずしも両立しない点に難
しさがある。また、(2) については試料ステージの材質
や真空排気ポンプ等を超高真空用にする必要があり高価
なものとなってしまうばかりか、真空排気に時間がかか
って装置の稼働率が低下してしまう問題があった。
を利用して分解能の高いＳＩＭ像を広範囲にわたって得
られるようにすることが望ましい。このためには(1) Ｆ
ＩＢ電流密度の増大させる、あるいは(2) 試料室の高真
空度化を図る、ことが望ましいが、(1) については微細
ビーム化と高電流密度化とが必ずしも両立しない点に難
しさがある。また、(2) については試料ステージの材質
や真空排気ポンプ等を超高真空用にする必要があり高価
なものとなってしまうばかりか、真空排気に時間がかか
って装置の稼働率が低下してしまう問題があった。
【０００７】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、電流密度や真空度を高くすること無くコン
トラストの良好なＳＩＭ像を得られるようにして、分解
能の良好なグレイン観察を低コストで提供できるように
した集束イオンビーム装置を提供することにある。
点を解決し、電流密度や真空度を高くすること無くコン
トラストの良好なＳＩＭ像を得られるようにして、分解
能の良好なグレイン観察を低コストで提供できるように
した集束イオンビーム装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、観察対象領域を仮想的に複数の小
領域に分割する手段と、小領域に対して時系列的に第１
ビームおよび第２ビームを順次照射する手段と、前記時
系列的照射を各小領域に対して実行する手段と、前記第
２ビームの照射に応答して試料から発生する二次信号を
検出する手段と、各小領域に関する二次信号から観察対
象領域の走査像を形成する手段とを具備した点に特徴が
ある。
ために、本発明では、観察対象領域を仮想的に複数の小
領域に分割する手段と、小領域に対して時系列的に第１
ビームおよび第２ビームを順次照射する手段と、前記時
系列的照射を各小領域に対して実行する手段と、前記第
２ビームの照射に応答して試料から発生する二次信号を
検出する手段と、各小領域に関する二次信号から観察対
象領域の走査像を形成する手段とを具備した点に特徴が
ある。
【０００９】
【作用】上記した構成によれば、観察対象領域が仮想的
に複数の小領域に分割され、各小領域に対して時系列的
に第１ビームおよび第２ビームが照射されるので、小領
域内では第１ビームの照射が終了した直後に第２ビーム
が照射されることになる。すなわち、小領域内の各部で
は、第１ビームによって酸化膜が除去された後、新たな
酸化膜が形成される前に第２ビームが照射されるので、
第２ビームは酸化膜ではなく試料自身に直接照射される
ことになる。そして、走査像を形成するための二次信号
は第２ビームの照射タイミングで検出されるので、当該
走査像には酸化膜に関する二次信号が含まれない。
に複数の小領域に分割され、各小領域に対して時系列的
に第１ビームおよび第２ビームが照射されるので、小領
域内では第１ビームの照射が終了した直後に第２ビーム
が照射されることになる。すなわち、小領域内の各部で
は、第１ビームによって酸化膜が除去された後、新たな
酸化膜が形成される前に第２ビームが照射されるので、
第２ビームは酸化膜ではなく試料自身に直接照射される
ことになる。そして、走査像を形成するための二次信号
は第２ビームの照射タイミングで検出されるので、当該
走査像には酸化膜に関する二次信号が含まれない。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図５は、本発明を適用した集束イオンビーム装置の
光学系の主要部の構成を示した図である。
る。図５は、本発明を適用した集束イオンビーム装置の
光学系の主要部の構成を示した図である。
【００１１】液体金属イオン源１００から放出されたイ
オンはコンデンサーレンズ１０１および対物レンズ１０
７によって試料１１２上に集束される。ビーム加速電圧
は３０ｋＶである。前記レンズ１０１、１０７間には可
変アパーチャ１０２、アライナ・スティグマ１０３、ブ
ランカ１０４、ブランキング・アパーチャ１０５、およ
びデフレクタ１０６が配置されている。試料１１２は、
Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、チルト、および回転の５軸方
向に制御可能な試料ステージ１０８上に載置される。Ｆ
ＩＢの照射により試料１１２から発生した二次電子は二
次電子検出器１０９により検出される。
オンはコンデンサーレンズ１０１および対物レンズ１０
７によって試料１１２上に集束される。ビーム加速電圧
は３０ｋＶである。前記レンズ１０１、１０７間には可
変アパーチャ１０２、アライナ・スティグマ１０３、ブ
ランカ１０４、ブランキング・アパーチャ１０５、およ
びデフレクタ１０６が配置されている。試料１１２は、
Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、チルト、および回転の５軸方
向に制御可能な試料ステージ１０８上に載置される。Ｆ
ＩＢの照射により試料１１２から発生した二次電子は二
次電子検出器１０９により検出される。
【００１２】図６は、前記集束イオンビーム装置の制御
系の主要部の構成を示したブロック図である。
系の主要部の構成を示したブロック図である。
【００１３】集束イオンビーム装置の各部の制御は、制
御バス１７を介して制御コンピュータ１５により行われ
る。高圧電源２は光学系に高電圧を供給してビームの加
速及び集束を行う。イオン源制御電源３は、イオン源１
００の加熱及び引出し電流制御を行う。絞り制御電源４
は、絞りの中心位置及び大きさを制御する。ブランキン
グ制御電源５は、試料１１２への不要なビーム照射を禁
止する。アライナ／スティグマ制御電源６は、アライメ
ント及び非点補正を行う。偏向アンプ７は、デジタル・
スキャナ１０及びアナログ・スキャナ１１の信号を増幅
・演算してデフレクタ１０６を駆動する。
御バス１７を介して制御コンピュータ１５により行われ
る。高圧電源２は光学系に高電圧を供給してビームの加
速及び集束を行う。イオン源制御電源３は、イオン源１
００の加熱及び引出し電流制御を行う。絞り制御電源４
は、絞りの中心位置及び大きさを制御する。ブランキン
グ制御電源５は、試料１１２への不要なビーム照射を禁
止する。アライナ／スティグマ制御電源６は、アライメ
ント及び非点補正を行う。偏向アンプ７は、デジタル・
スキャナ１０及びアナログ・スキャナ１１の信号を増幅
・演算してデフレクタ１０６を駆動する。
【００１４】プリアンプ８は、二次電子検出器１０９の
出力信号を増幅及び電流／電圧変換する。画像メモリ１
２は、Ａ／Ｄ変換されたプリアンプ出力を記憶する。本
実施例では、画像メモリ１２が５１２×５１２画素で構
成され、各画素は８ビットの階調を有するものとして説
明する。画像メモリ１２に記憶された情報は制御バス１
７を介して制御コンピュータ１５に転送され、ＣＲＴ１
６上にＳＩＭ画像として表示される。また、プリアンプ
８の出力はＣＲＴブランキング制御回路１３を介して残
光性ＣＲＴ１４に輝度信号として送られ、アナログ・ス
キャナ１１の走査と同期させることにより残光性ＣＲＴ
１４上にＳＩＭ像を表示する。このＳＩＭ像は走査線数
を数千本に設定できるため写真撮影に利用する。ステー
ジ制御電源９は、試料１１２上の所望の観察場所をＦＩ
Ｂ偏向領域に移動させるために利用する。
出力信号を増幅及び電流／電圧変換する。画像メモリ１
２は、Ａ／Ｄ変換されたプリアンプ出力を記憶する。本
実施例では、画像メモリ１２が５１２×５１２画素で構
成され、各画素は８ビットの階調を有するものとして説
明する。画像メモリ１２に記憶された情報は制御バス１
７を介して制御コンピュータ１５に転送され、ＣＲＴ１
６上にＳＩＭ画像として表示される。また、プリアンプ
８の出力はＣＲＴブランキング制御回路１３を介して残
光性ＣＲＴ１４に輝度信号として送られ、アナログ・ス
キャナ１１の走査と同期させることにより残光性ＣＲＴ
１４上にＳＩＭ像を表示する。このＳＩＭ像は走査線数
を数千本に設定できるため写真撮影に利用する。ステー
ジ制御電源９は、試料１１２上の所望の観察場所をＦＩ
Ｂ偏向領域に移動させるために利用する。
【００１５】以下、フローチャートを参照して本発明に
よる観察方法の一例を説明する。図１は、デジタル・ス
キャナ１０を用いて観察する場合の動作を示したフロー
チャートである。
よる観察方法の一例を説明する。図１は、デジタル・ス
キャナ１０を用いて観察する場合の動作を示したフロー
チャートである。
【００１６】ステップＳ１１では、観察対象領域を仮想
的に縦横５１２×５１２の間隔で複数の小領域に分割
し、別途指定された拡大倍率に基づいて画像メモリ１２
の各アドレスと各小領域とを対応付ける。本実施例で
は、図７に示したように画像メモリ１２は５１２×５１
２画素に相当する記憶領域を有し、偏向領域は１６μｍ
×１６μｍに設定した。この結果、画像メモリ１２の各
アドレスに対応したビーム偏向点のピッチは１６μｍ／
５１２＝約０．０３μｍとなる。ステップＳ１２では、
画像メモリ１２のアドレスを指定する変数ｘ、ｙを初期
化して“０”にセットする。
的に縦横５１２×５１２の間隔で複数の小領域に分割
し、別途指定された拡大倍率に基づいて画像メモリ１２
の各アドレスと各小領域とを対応付ける。本実施例で
は、図７に示したように画像メモリ１２は５１２×５１
２画素に相当する記憶領域を有し、偏向領域は１６μｍ
×１６μｍに設定した。この結果、画像メモリ１２の各
アドレスに対応したビーム偏向点のピッチは１６μｍ／
５１２＝約０．０３μｍとなる。ステップＳ１２では、
画像メモリ１２のアドレスを指定する変数ｘ、ｙを初期
化して“０”にセットする。
【００１７】ステップＳ１３では、画像メモリ１２のア
ドレスに対応した小領域のビーム偏向点に予めＦＩＢ
（表面加工用）を照射して酸化膜を除去する。この場
合、試料上に投射されたＦＩＢはビーム径方向に強度分
布（ほぼガウス分布）を有しており、ビーム径は一定の
強度以上の幅で定義されている。従って、定義されたビ
ーム径の外側にも弱く分布しているビームが試料に照射
される。したがって、本実施例では、図２(a) に示した
ように、画像メモリ１２のアドレスに対応したビーム偏
向点（位置５）を中心にビームスポットが半分づつ重な
るように位置１（１st）〜９（９th）の９点の偏向点を
定義して順に照射する。このようにすると加工範囲内で
酸化膜が島状に残らない。本実施例で用いたＦＩＢのビ
ーム径は０．０２５μｍである。これにより、アドレス
に対応したビーム偏向点近傍の表面酸化膜を除去するこ
とができる。なお、表面加工用ＦＩＢを照射する順序は
前記１st〜９thに限らず、どのような順序であっても良
い。
ドレスに対応した小領域のビーム偏向点に予めＦＩＢ
（表面加工用）を照射して酸化膜を除去する。この場
合、試料上に投射されたＦＩＢはビーム径方向に強度分
布（ほぼガウス分布）を有しており、ビーム径は一定の
強度以上の幅で定義されている。従って、定義されたビ
ーム径の外側にも弱く分布しているビームが試料に照射
される。したがって、本実施例では、図２(a) に示した
ように、画像メモリ１２のアドレスに対応したビーム偏
向点（位置５）を中心にビームスポットが半分づつ重な
るように位置１（１st）〜９（９th）の９点の偏向点を
定義して順に照射する。このようにすると加工範囲内で
酸化膜が島状に残らない。本実施例で用いたＦＩＢのビ
ーム径は０．０２５μｍである。これにより、アドレス
に対応したビーム偏向点近傍の表面酸化膜を除去するこ
とができる。なお、表面加工用ＦＩＢを照射する順序は
前記１st〜９thに限らず、どのような順序であっても良
い。
【００１８】上記のようにして位置１〜９へのＦＩＢの
照射を完了すると、ステップＳ１４では、図２(b) に示
したように、アドレスに対応した偏向点｛前記表面加工
工程の位置５（５th）の偏向点｝にＦＩＢ（データ収集
用）を照射（１０th）し、これに伴って試料から発生し
た二次電子を２次電子検出器１０９で検出し、Ａ／Ｄ変
換して画像メモリ１２に書き込む。このようにすれば、
ビーム径外側に弱く分布しているビームが試料上の酸化
膜を照射して二次電子を放出することがないためＳＩＭ
像の質を低下させることが無い。なお、本実施例では、
ステップＳ１３で用いたＦＩＢとステップＳ１４で用い
たＦＩＢとは照射条件を同一にした。
照射を完了すると、ステップＳ１４では、図２(b) に示
したように、アドレスに対応した偏向点｛前記表面加工
工程の位置５（５th）の偏向点｝にＦＩＢ（データ収集
用）を照射（１０th）し、これに伴って試料から発生し
た二次電子を２次電子検出器１０９で検出し、Ａ／Ｄ変
換して画像メモリ１２に書き込む。このようにすれば、
ビーム径外側に弱く分布しているビームが試料上の酸化
膜を照射して二次電子を放出することがないためＳＩＭ
像の質を低下させることが無い。なお、本実施例では、
ステップＳ１３で用いたＦＩＢとステップＳ１４で用い
たＦＩＢとは照射条件を同一にした。
【００１９】以上のようにして画像メモリ１２の１画素
分のデータ収集が完了すると、ステップＳ１５では変数
ｘを１だけインクリメントする。ステップＳ１６では、
変数ｘが５１２に達したか否か、すなわち１ライン分の
データ収集が完了したか否かが判断され、１ライン分の
データ収集が完了するまで前記ステップＳ１３〜Ｓ１６
の処理が繰り返えされる。
分のデータ収集が完了すると、ステップＳ１５では変数
ｘを１だけインクリメントする。ステップＳ１６では、
変数ｘが５１２に達したか否か、すなわち１ライン分の
データ収集が完了したか否かが判断され、１ライン分の
データ収集が完了するまで前記ステップＳ１３〜Ｓ１６
の処理が繰り返えされる。
【００２０】１ライン分のデータ収集が完了すると、ス
テップＳ１７ではｘに再び“０”をセットする。ステッ
プＳ１８では変数ｙを１だけインクリメントする。ステ
ップＳ１９では、変数ｙが５１２に達したか否か、すな
わち１画像メモリ分のデータ収集が完了したか否かが判
断され、１画像メモリ分のデータ収集が完了するまで前
記ステップＳ１３〜Ｓ１８の処理が繰り返えされ、最終
的に１６μｍ角のＳＩＭ像が完成する。
テップＳ１７ではｘに再び“０”をセットする。ステッ
プＳ１８では変数ｙを１だけインクリメントする。ステ
ップＳ１９では、変数ｙが５１２に達したか否か、すな
わち１画像メモリ分のデータ収集が完了したか否かが判
断され、１画像メモリ分のデータ収集が完了するまで前
記ステップＳ１３〜Ｓ１８の処理が繰り返えされ、最終
的に１６μｍ角のＳＩＭ像が完成する。
【００２１】本実施例によれば、画素ごとに表面加工工
程とデータ収集工程とが時系列的に繰り返されるので、
表面加工工程を経て酸化膜を除去された試料表面に対し
て直ちにデータ収集を行うことができる。したがって、
酸化膜がない状態の試料表面に対する観察が可能となっ
て良好なグレイン観察が可能になる。
程とデータ収集工程とが時系列的に繰り返されるので、
表面加工工程を経て酸化膜を除去された試料表面に対し
て直ちにデータ収集を行うことができる。したがって、
酸化膜がない状態の試料表面に対する観察が可能となっ
て良好なグレイン観察が可能になる。
【００２２】図４は、アナログ・スキャナ１１を用いて
観察する場合の動作を示したフローチャートである。こ
こでは、二次電子信号が残光性ＣＲＴ１４の輝度信号と
して入力され、残光性ＣＲＴ１４上にＳＩＭ像を表示す
るものである。
観察する場合の動作を示したフローチャートである。こ
こでは、二次電子信号が残光性ＣＲＴ１４の輝度信号と
して入力され、残光性ＣＲＴ１４上にＳＩＭ像を表示す
るものである。
【００２３】ステップＳ２１では、観察対象領域を縦方
向に略等間隔で複数の小領域に分割し、別途指定された
拡大倍率に基づいて走査線の走査幅および走査ピッチを
決定する。アナログ・スキャナ１１は、前記走査幅およ
び走査ピッチに基づいて前記Ｘ軸方向の三角波とＹ軸方
向の階段波を発生させる。ステップＳ２２では、ｙ方向
の走査位置（走査ライン）を与える変数ｙに“０”をセ
ットする。
向に略等間隔で複数の小領域に分割し、別途指定された
拡大倍率に基づいて走査線の走査幅および走査ピッチを
決定する。アナログ・スキャナ１１は、前記走査幅およ
び走査ピッチに基づいて前記Ｘ軸方向の三角波とＹ軸方
向の階段波を発生させる。ステップＳ２２では、ｙ方向
の走査位置（走査ライン）を与える変数ｙに“０”をセ
ットする。
【００２４】ステップＳ２３では、変数ｙで指定される
走査ラインに予めＦＩＢを照射して酸化膜を除去する。
本実施例でも、ＦＩＢがビーム径方向に強度分布を有し
ていることに基づく酸化膜の未除去部分を残さない様に
するため、図３(a) に示したように、変数ｙに対応した
走査ライン（位置２）を中心にビームスポットが半分づ
つ重なるように位置１（１st）〜３（３rd）の３ライン
を順に走査する。このようにすると、前記同様加工範囲
内で酸化膜が線状に残らない。なお、当該処理での各位
置１〜３の走査時にはＣＲＴブランキング回路１３を制
御してＣＲＴの輝度を黒レベルに固定する。
走査ラインに予めＦＩＢを照射して酸化膜を除去する。
本実施例でも、ＦＩＢがビーム径方向に強度分布を有し
ていることに基づく酸化膜の未除去部分を残さない様に
するため、図３(a) に示したように、変数ｙに対応した
走査ライン（位置２）を中心にビームスポットが半分づ
つ重なるように位置１（１st）〜３（３rd）の３ライン
を順に走査する。このようにすると、前記同様加工範囲
内で酸化膜が線状に残らない。なお、当該処理での各位
置１〜３の走査時にはＣＲＴブランキング回路１３を制
御してＣＲＴの輝度を黒レベルに固定する。
【００２５】上記のようにして位置１〜３へのＦＩＢの
照射を完了すると、ステップＳ２４では、図３(b) に示
したように、変数ｙに対応した偏向点（前記表面加工工
程の位置２の偏向点）にＦＩＢを照射（４th）し、これ
に伴って試料から発生した二次電子を２次電子検出器１
０９で検出する。このとき、ＣＲＴブランキング回路１
３を通過状態にし、検出された二次電子信号を輝度信号
として残光性ＣＲＴ１４に与えて走査線を表示する。
照射を完了すると、ステップＳ２４では、図３(b) に示
したように、変数ｙに対応した偏向点（前記表面加工工
程の位置２の偏向点）にＦＩＢを照射（４th）し、これ
に伴って試料から発生した二次電子を２次電子検出器１
０９で検出する。このとき、ＣＲＴブランキング回路１
３を通過状態にし、検出された二次電子信号を輝度信号
として残光性ＣＲＴ１４に与えて走査線を表示する。
【００２６】ステップＳ２５では変数ｙを１だけインク
リメントする。ステップＳ２６では、変数ｙが“２００
０”に到達したか否か、すなわちＣＲＴ上の走査線が２
０００本になるまで繰り返されたか否かが判断され、２
０００本に達すると当該処理を終了する。このときのＳ
ＩＭ像を写真撮影すると高分解能写真が得られる。
リメントする。ステップＳ２６では、変数ｙが“２００
０”に到達したか否か、すなわちＣＲＴ上の走査線が２
０００本になるまで繰り返されたか否かが判断され、２
０００本に達すると当該処理を終了する。このときのＳ
ＩＭ像を写真撮影すると高分解能写真が得られる。
【００２７】本実施例によれば、走査ラインごとに表面
加工工程とデータ収集工程とが時系列的に繰り返される
ので、表面加工工程を経て酸化膜を除去された試料表面
に対して直ちにデータ収集を行うことができる。したが
って、酸化膜がない状態の試料表面に対する観察が可能
となって良好なグレイン観察が可能になる。
加工工程とデータ収集工程とが時系列的に繰り返される
ので、表面加工工程を経て酸化膜を除去された試料表面
に対して直ちにデータ収集を行うことができる。したが
って、酸化膜がない状態の試料表面に対する観察が可能
となって良好なグレイン観察が可能になる。
【００２８】なお、上記した各実施例では、表面加工時
およびデータ収集時のビーム条件を同一にするものと
し、目標位置の周囲を広い範囲に渡って予めＦＩＢを照
射するものとして説明したが、本発明はこれのみに限定
されず、ビームをぼかすことにとり実質的なスポット径
を大きくして照射部分を拡大するようにしても良いし、
あるいは、画質が多少低下しても良いのであれば、表面
加工時およびデータ収集時のビーム照射位置を同一にし
ても良い。
およびデータ収集時のビーム条件を同一にするものと
し、目標位置の周囲を広い範囲に渡って予めＦＩＢを照
射するものとして説明したが、本発明はこれのみに限定
されず、ビームをぼかすことにとり実質的なスポット径
を大きくして照射部分を拡大するようにしても良いし、
あるいは、画質が多少低下しても良いのであれば、表面
加工時およびデータ収集時のビーム照射位置を同一にし
ても良い。
【００２９】なお、試料表面の自然酸化膜の状態は試料
室の真空度に依存する。従って、試料室の真空度を計測
し、その情報をもとに該表面加工工程でのビームの照射
時間やエネルギ等の照射条件を適宜に設定することによ
り、試料損傷を最小にして清浄表面を出し、良好なグレ
イン観察ＳＩＭ像を得ることも可能である。
室の真空度に依存する。従って、試料室の真空度を計測
し、その情報をもとに該表面加工工程でのビームの照射
時間やエネルギ等の照射条件を適宜に設定することによ
り、試料損傷を最小にして清浄表面を出し、良好なグレ
イン観察ＳＩＭ像を得ることも可能である。
【００３０】
【発明の効果】上記したように、本発明によれば観察対
象領域が仮想的に複数の小領域に分割され、各小領域に
対して時系列的に表面加工用ビームおよび観察用ビーム
が照射されるので、小領域内の各部では、表面加工用ビ
ームによって酸化膜が除去された後、新たな酸化膜が形
成される前に観察用ビームが照射されるので、観察用ビ
ームの照射タイミングで二次信号を検出すれば、ＦＩＢ
の電流密度や試料室の真空度が必ずしも良好でなくて
も、コントラストの良いグレインが観察できるＳＩＭ像
が得られる。
象領域が仮想的に複数の小領域に分割され、各小領域に
対して時系列的に表面加工用ビームおよび観察用ビーム
が照射されるので、小領域内の各部では、表面加工用ビ
ームによって酸化膜が除去された後、新たな酸化膜が形
成される前に観察用ビームが照射されるので、観察用ビ
ームの照射タイミングで二次信号を検出すれば、ＦＩＢ
の電流密度や試料室の真空度が必ずしも良好でなくて
も、コントラストの良いグレインが観察できるＳＩＭ像
が得られる。
【図１】 本発明の第１実施例のフローチャートであ
る。
る。
【図２】 第１実施例における各小領域内での表面加工
用ビームおよび観察用ビームの相対的な照射位置を示し
た図である。
用ビームおよび観察用ビームの相対的な照射位置を示し
た図である。
【図３】 第２実施例における各小領域内での表面加工
用ビームおよび観察用ビームの相対的な照射位置を示し
た図である。
用ビームおよび観察用ビームの相対的な照射位置を示し
た図である。
【図４】 本発明の第２実施例のフローチャートであ
る。
る。
【図５】 本発明を適用した集束イオンビーム装置の光
学系の構成を示した図である。
学系の構成を示した図である。
【図６】 本発明を適用した集束イオンビーム装置の制
御系の構成を示した図である。
御系の構成を示した図である。
【図７】 画像メモリ上のアドレスと偏向領域との対応
関係を示した図である。
関係を示した図である。
１…ＦＩＢカラム、２…高圧電源、３…イオン源制御電
源、４…絞り制御電源、５…ブランキング制御電源、６
…アライナ／スティグマ制御電源、７…偏向アンプ、８
…プリアンプ、９…ステージ制御電源、１０…ディジタ
ル・スキャナ、１１…アナログ・スキャナ、１２…画像
メモリ、１３…ＣＲＴブランキング制御回路、１４…残
光性ＣＲＴ、１５…制御コンピュータ、１６…ＣＲＴ、
１００…液体金属イオン源、１０１…コンデンサ・レン
ズ、１０２…可変アパーチャー、１０３…アライナー・
スティグマー、１０４…ブランカー、１０５…ブランキ
ング・アパーチャー、１０６…デフレクター、１０７…
対物レンズ、１０８…ステージ、１０９…二次電子検出
器、１１２…試料
源、４…絞り制御電源、５…ブランキング制御電源、６
…アライナ／スティグマ制御電源、７…偏向アンプ、８
…プリアンプ、９…ステージ制御電源、１０…ディジタ
ル・スキャナ、１１…アナログ・スキャナ、１２…画像
メモリ、１３…ＣＲＴブランキング制御回路、１４…残
光性ＣＲＴ、１５…制御コンピュータ、１６…ＣＲＴ、
１００…液体金属イオン源、１０１…コンデンサ・レン
ズ、１０２…可変アパーチャー、１０３…アライナー・
スティグマー、１０４…ブランカー、１０５…ブランキ
ング・アパーチャー、１０６…デフレクター、１０７…
対物レンズ、１０８…ステージ、１０９…二次電子検出
器、１１２…試料
Claims (9)
- 【請求項１】 集束イオンビームを試料上で走査した際
に二次的に発生する信号を検出して走査像を得る集束イ
オンビーム装置において、 観察対象領域を仮想的に複数の小領域に分割する手段
と、 前記小領域に対して時系列的に第１ビームおよび第２ビ
ームを順次照射する手段と、 前記時系列的照射を各小領域に対して実行する手段と、 前記第１ビームの照射に続く第２ビームの照射に応答し
て試料から発生する二次信号を検出する手段と、 各小領域に関する二次信号に基づいて観察対象領域の走
査像を形成する手段とを具備したことを特徴とする集束
イオンビーム装置。 - 【請求項２】 前記第１ビームおよび第２ビームは同一
領域に照射されることを特徴とする請求項１記載の集束
イオンビーム装置 - 【請求項３】 前記第１ビームは、予め定められた第２
ビームの照射領域を中心にビームスポットの一部が重な
るように多重照射されることを特徴とする請求項１記載
の集束イオンビーム装置。 - 【請求項４】 前記第１ビームの試料面でのスポット径
は第２ビームのスポット径よりも大きいことを特徴とす
る請求項１ないし３のいずれかに記載の集束イオンビー
ム装置。 - 【請求項５】 前記第１ビームの焦点を、正規に調整さ
れた第２ビームの焦点からずらしたことを特徴とする請
求項４記載の集束イオンビーム装置。 - 【請求項６】 前記分割手段は、観察対象領域を縦方向
および横方向に略等間隔で分割するようにしたことを特
徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の集束イオ
ンビーム装置。 - 【請求項７】 前記分割手段は、観察対象領域を縦方向
に略等間隔で分割するようにしたことを特徴とする請求
項１ないし５のいずれかに記載の集束イオンビーム装
置。 - 【請求項８】 試料が支持されている領域の真空度を計
測する手段を具備し、計測された真空度に応じて第１ビ
ームの照射条件を制御するようにしたことを特徴とする
請求項１ないし７のいずれかに記載の集束イオンビーム
装置。 - 【請求項９】 前記第１および第２ビームは同一のビー
ム源から放出されることを特徴とする請求項１ないし８
のいずれかに記載の集束イオンビーム装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19187193A JP3153391B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 集束イオンビーム装置 |
| KR1019940012332A KR100377026B1 (ko) | 1993-07-07 | 1994-06-02 | 집속이온빔장치,집속이온빔관찰방법및집속이온빔가공방법 |
| US08/258,334 US5495110A (en) | 1993-07-07 | 1994-06-10 | Observation method and apparatus for removing an oxidation layer and forming an image from a sample |
| DE4423407A DE4423407C2 (de) | 1993-07-07 | 1994-07-04 | Vorrichtung zum Abtasten einer Probe mit fokussierten Ionenstrahlen sowie ein Beobachtungsverfahren und ein Bearbeitungsverfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19187193A JP3153391B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 集束イオンビーム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729539A true JPH0729539A (ja) | 1995-01-31 |
| JP3153391B2 JP3153391B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=16281869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19187193A Expired - Fee Related JP3153391B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 集束イオンビーム装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5495110A (ja) |
| JP (1) | JP3153391B2 (ja) |
| KR (1) | KR100377026B1 (ja) |
| DE (1) | DE4423407C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005243368A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Sii Nanotechnology Inc | Ｆｉｂ／ｓｅｍ複合装置の画像ノイズ除去 |
| JP2015096817A (ja) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 富士通株式会社 | 二次イオン質量分析方法及び二次イオン質量分析装置 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5958799A (en) * | 1995-04-13 | 1999-09-28 | North Carolina State University | Method for water vapor enhanced charged-particle-beam machining |
| US5689112A (en) * | 1996-04-12 | 1997-11-18 | Enge; Harald A. | Apparatus for detection of surface contaminations on silicon wafers |
| US5798529A (en) * | 1996-05-28 | 1998-08-25 | International Business Machines Corporation | Focused ion beam metrology |
| US6414307B1 (en) | 1999-07-09 | 2002-07-02 | Fei Company | Method and apparatus for enhancing yield of secondary ions |
| AU2001293294A1 (en) * | 2000-09-20 | 2002-04-02 | Fei Company | Real time monitoring for simultaneous imaging and exposure in charged particle beam systems |
| JP5448586B2 (ja) * | 2009-06-05 | 2014-03-19 | キヤノン株式会社 | 光学素子の製造方法 |
| US8278623B2 (en) * | 2011-01-14 | 2012-10-02 | Kla-Tencor Corporation | High-vacuum variable aperture mechanism and method of using same |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58106750A (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-25 | Toshiba Corp | フオ−カスイオンビ−ム加工方法 |
| DE3705361A1 (de) * | 1987-02-17 | 1988-08-25 | Fraunhofer Ges Forschung | Einrichtung zur zerstoerungsfreien bilderzeugung und ortsselektiven oberflaechenbearbeitung in fokussierten ionenstrahlsystemen |
| JP2569057B2 (ja) * | 1987-07-10 | 1997-01-08 | 株式会社日立製作所 | Ｘ線マスクの欠陥修正方法 |
| JP2607573B2 (ja) * | 1987-12-25 | 1997-05-07 | 株式会社日立製作所 | イオンマイクロアナライザ |
| JPH01243355A (ja) * | 1988-03-25 | 1989-09-28 | Hitachi Ltd | 集束イオンビーム処理装置 |
| JP2760802B2 (ja) * | 1988-06-01 | 1998-06-04 | 株式会社日立製作所 | 集束イオンビーム処理装置 |
| JPH0410345A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-14 | Hitachi Ltd | 集束イオンビーム加工方法 |
-
1993
- 1993-07-07 JP JP19187193A patent/JP3153391B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-06-02 KR KR1019940012332A patent/KR100377026B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1994-06-10 US US08/258,334 patent/US5495110A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-07-04 DE DE4423407A patent/DE4423407C2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005243368A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Sii Nanotechnology Inc | Ｆｉｂ／ｓｅｍ複合装置の画像ノイズ除去 |
| JP2015096817A (ja) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 富士通株式会社 | 二次イオン質量分析方法及び二次イオン質量分析装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3153391B2 (ja) | 2001-04-09 |
| KR950004361A (ko) | 1995-02-17 |
| US5495110A (en) | 1996-02-27 |
| DE4423407C2 (de) | 1998-07-30 |
| DE4423407A1 (de) | 1995-01-19 |
| KR100377026B1 (ko) | 2003-06-18 |
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