JPH11167894A - 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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- JPH11167894A JPH11167894A JP9334657A JP33465797A JPH11167894A JP H11167894 A JPH11167894 A JP H11167894A JP 9334657 A JP9334657 A JP 9334657A JP 33465797 A JP33465797 A JP 33465797A JP H11167894 A JPH11167894 A JP H11167894A
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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
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/3002—Details
- H01J37/3005—Observing the objects or the point of impact on the object
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- H01J2237/31755—Lithography using particular beams or near-field effects, e.g. STM-like techniques using ion beams
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Abstract
(57)【要約】
【課題】積層構造を構成する各層が極めて薄いとき、そ
の断面構造を観察することが困難になっている。 【解決手段】試料断面観察の前処理としての断面加工を
行う際、イオンビームの入射角に対し、試料を第一の角度
に傾斜して加工を行い、加工終了後、試料を第二の角度に
傾斜して観察する。
の断面構造を観察することが困難になっている。 【解決手段】試料断面観察の前処理としての断面加工を
行う際、イオンビームの入射角に対し、試料を第一の角度
に傾斜して加工を行い、加工終了後、試料を第二の角度に
傾斜して観察する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】集束イオンビーム装置を用い
て、試料の断面を求めるための加工方法に関する。
て、試料の断面を求めるための加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】集束イオンビーム装置を用いて試料の断
面を求める方法は、例えば、特閑昭６２−１７４９１８号
公報に開示されている。すなわち、断面作成箇所の試料表
面にイオンビームを垂直に当て、垂直の断面を形成し、そ
の断面を観察する。集束イオンビームを用いない方法と
しては、試料を璧かいしたり、研磨する方法が知られてい
るが、いずれも、加工目標位置を精密に決定することはで
きない。それに対して、集束イオンビームを用いた方法で
は、顕微鏡機能と加工機能を組み合わせることにより、加
工目標位置を正確に決定し、加工することができるとい
う特徴があった。
面を求める方法は、例えば、特閑昭６２−１７４９１８号
公報に開示されている。すなわち、断面作成箇所の試料表
面にイオンビームを垂直に当て、垂直の断面を形成し、そ
の断面を観察する。集束イオンビームを用いない方法と
しては、試料を璧かいしたり、研磨する方法が知られてい
るが、いずれも、加工目標位置を精密に決定することはで
きない。それに対して、集束イオンビームを用いた方法で
は、顕微鏡機能と加工機能を組み合わせることにより、加
工目標位置を正確に決定し、加工することができるとい
う特徴があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
製造技術などの長足の進歩に伴い、断面形状を観察する
試料の形状はますます微細になっている。近年開発が進
められている半導体素子に用いられている積層構造の最
も薄いものは1Oｎm以下となり、そのため、垂直な断面を
形成し、それを観察を走査照射して、露出した試料面を観
察する察する場合、観察装置の分解能にごく近くなって
いるため、観察が困難になっている。さらに、断面構造の
組成分析を行う場合、照射するエネルギービームは観察
装置のエネルギービームほど細く絞ることはできない。
したがって、従来の方法では分析を行うことができなく
なりつつある。
製造技術などの長足の進歩に伴い、断面形状を観察する
試料の形状はますます微細になっている。近年開発が進
められている半導体素子に用いられている積層構造の最
も薄いものは1Oｎm以下となり、そのため、垂直な断面を
形成し、それを観察を走査照射して、露出した試料面を観
察する察する場合、観察装置の分解能にごく近くなって
いるため、観察が困難になっている。さらに、断面構造の
組成分析を行う場合、照射するエネルギービームは観察
装置のエネルギービームほど細く絞ることはできない。
したがって、従来の方法では分析を行うことができなく
なりつつある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明では、イオンビームの入射角度を浅くし、試料
を斜めにエッチング加工し、露出した試料面に対し垂直
またはそれに近い角度からイオンビームを照射して、露
出した試料面を観察する。
に、本発明では、イオンビームの入射角度を浅くし、試料
を斜めにエッチング加工し、露出した試料面に対し垂直
またはそれに近い角度からイオンビームを照射して、露
出した試料面を観察する。
【０００５】
【発明の実施の形態】先ず初めに、図1を用いて集束イ
オンビーム装置に関して説明する。図1は、集束イオンビ
ーム装置の槻略構成を示す図である。図1に示すよう
に、イオン源部3は、例えば、Gａなどからなる液体金属
イオン源1および引き出し電極２を有する。そして、イ
オン源３は、ＸＹ方向移動装置４に搭載されて発生する
ビームに直交する２方向であるＸＹ方向に移動可能に設
けられている。イオン源部３のビーム照射側には、イオ
ン源部３から発生する高輝度イオンビームB１の電流密
度の高い中央部分のみを通過させる第１のアバーチヤ５
が配置されている。
オンビーム装置に関して説明する。図1は、集束イオンビ
ーム装置の槻略構成を示す図である。図1に示すよう
に、イオン源部3は、例えば、Gａなどからなる液体金属
イオン源1および引き出し電極２を有する。そして、イ
オン源３は、ＸＹ方向移動装置４に搭載されて発生する
ビームに直交する２方向であるＸＹ方向に移動可能に設
けられている。イオン源部３のビーム照射側には、イオ
ン源部３から発生する高輝度イオンビームB１の電流密
度の高い中央部分のみを通過させる第１のアバーチヤ５
が配置されている。
【０００６】また、第１のアバーチヤ５のビーム出射側
にはコンデンサレンズ6、第2のアバーチヤ7および対物
レンズ8からなる荷電粒子光学系9が配置されており、イ
オン源1から発生した高輝度イオンビームB１は荷電粒子
光学系9により集束されて集束イオンビームB２となる。
ここで、第2のアバーチヤ7は、径寸法の異なる複数の透孔
７ａを有し、透孔切替装置１０により切替可能となって
いる。なお、図には、１個の透孔７ａのみ示されてい
る。すなわち、第2のアバーチヤ7は、透孔切替装置１０に
より複数の寸法の異なる透孔７ａに変更可能となってい
る。なお、この例では、複数の径寸法の異なる透孔７ａを
有する部材をスライドさせることにより透孔７ａの径寸
法を変更可能としているが、単独の透孔７ａの径寸法を
連続的にまたは段階的に変更可能なようにしてもよい。
このように透孔切替装置１０の構成は特に限定されない
が、具体的な例としては、例えば、特閑昭６２−２２３７
５６号公報に開示された構成を挙げることができる。
にはコンデンサレンズ6、第2のアバーチヤ7および対物
レンズ8からなる荷電粒子光学系9が配置されており、イ
オン源1から発生した高輝度イオンビームB１は荷電粒子
光学系9により集束されて集束イオンビームB２となる。
ここで、第2のアバーチヤ7は、径寸法の異なる複数の透孔
７ａを有し、透孔切替装置１０により切替可能となって
いる。なお、図には、１個の透孔７ａのみ示されてい
る。すなわち、第2のアバーチヤ7は、透孔切替装置１０に
より複数の寸法の異なる透孔７ａに変更可能となってい
る。なお、この例では、複数の径寸法の異なる透孔７ａを
有する部材をスライドさせることにより透孔７ａの径寸
法を変更可能としているが、単独の透孔７ａの径寸法を
連続的にまたは段階的に変更可能なようにしてもよい。
このように透孔切替装置１０の構成は特に限定されない
が、具体的な例としては、例えば、特閑昭６２−２２３７
５６号公報に開示された構成を挙げることができる。
【０００７】また、第2のアバーチヤ7は、ＸＹ方向移動装
置１１により、各透孔７ａの径方向の位置をXY方向に移
動可能となっている。荷電粒子光学系9のビーム出射側に
は、プランキング電極１２およびプランキングアバーチ
ヤ１３からなるプランキング手段が設けられており、集
束イオンビームのオン・オフを行うようになっている。す
なわち、集束イオンビームＢ２をオフする場合にプラン
キング電極１２に電圧を印加して集束イオンビームＢ２
を偏向させることによりプランキングアバーチヤ１３で
遮断するようにする。なお、プランキング電極１２および
ブランキングアバーチヤ１３の配置は、これに限定され
ず、例えば、荷電粒子系9の上方に配置してもよい。
置１１により、各透孔７ａの径方向の位置をXY方向に移
動可能となっている。荷電粒子光学系9のビーム出射側に
は、プランキング電極１２およびプランキングアバーチ
ヤ１３からなるプランキング手段が設けられており、集
束イオンビームのオン・オフを行うようになっている。す
なわち、集束イオンビームＢ２をオフする場合にプラン
キング電極１２に電圧を印加して集束イオンビームＢ２
を偏向させることによりプランキングアバーチヤ１３で
遮断するようにする。なお、プランキング電極１２および
ブランキングアバーチヤ１３の配置は、これに限定され
ず、例えば、荷電粒子系9の上方に配置してもよい。
【０００８】また、プランキングアバーチヤ１３のビー
ム出射側には、ブランキングアバーチヤ１３を通過した
集束イオンビームＢ２を所望の位置に走査するための偏
向電極１６と配置されている。偏向電極１６により走査
される集束イオンビームＢ２は、試料ステージ１７上の
試料１８の所望の位置に照射されるようになっている。
そして、試料１８の表面の所定領域で集束イオンビーム
Ｂ２を繰り返し照射走査することができる。試料ステー
ジ１７には、試料１８をＸＹＺ方向に移動可能にするＸ
ＹＺ移動機能が備えられ、更に試料１８を傾斜させる傾
斜機能も備えている。
ム出射側には、ブランキングアバーチヤ１３を通過した
集束イオンビームＢ２を所望の位置に走査するための偏
向電極１６と配置されている。偏向電極１６により走査
される集束イオンビームＢ２は、試料ステージ１７上の
試料１８の所望の位置に照射されるようになっている。
そして、試料１８の表面の所定領域で集束イオンビーム
Ｂ２を繰り返し照射走査することができる。試料ステー
ジ１７には、試料１８をＸＹＺ方向に移動可能にするＸ
ＹＺ移動機能が備えられ、更に試料１８を傾斜させる傾
斜機能も備えている。
【０００９】試料ステージ１７の上方には、集束イオン
ビームＢ２が照射された試料１８の表面から放出される
二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出器１９が配置
されている。この二次荷電粒子検出器１９には、検出信
号を増幅すると共に二次荷電粒子の平面強度分布を求め
る画像制御部２０と、この画像制御部２０からの平面強
度分布信号に基づいて試料表面に形成されているパター
ンを表示する画像表示装置２１とが接続されている。
ビームＢ２が照射された試料１８の表面から放出される
二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出器１９が配置
されている。この二次荷電粒子検出器１９には、検出信
号を増幅すると共に二次荷電粒子の平面強度分布を求め
る画像制御部２０と、この画像制御部２０からの平面強
度分布信号に基づいて試料表面に形成されているパター
ンを表示する画像表示装置２１とが接続されている。
【００１０】さらに、試料ステージ１７の側方には、当該
試料ステージ１７と位置交換可能なフアラデーカップ１
５が設けられている。フアラデーカップ１５は、試料１８
の代わりに集束イオンビームB2の照射を受け、そのビー
ム電流を測定するものである。なお、上述した引き出し電
極2、プランキンング電極１２および偏向電極１６には、
それぞれに所望の電圧を印加する引き出し電源２２、ブ
ランキング電源２３および偏向電源２４がそれぞれ接続
されている。さらに、このような集束イオンビーム装置
全体を総合的に制御すると共に、XY方向移動装置4、透孔
切替装置１０、XY方向移動装置１１、および上述した各電
源２２〜２４等を個々に制御可能なコンピュータシステ
ムからなる制御部２５が設けられている。
試料ステージ１７と位置交換可能なフアラデーカップ１
５が設けられている。フアラデーカップ１５は、試料１８
の代わりに集束イオンビームB2の照射を受け、そのビー
ム電流を測定するものである。なお、上述した引き出し電
極2、プランキンング電極１２および偏向電極１６には、
それぞれに所望の電圧を印加する引き出し電源２２、ブ
ランキング電源２３および偏向電源２４がそれぞれ接続
されている。さらに、このような集束イオンビーム装置
全体を総合的に制御すると共に、XY方向移動装置4、透孔
切替装置１０、XY方向移動装置１１、および上述した各電
源２２〜２４等を個々に制御可能なコンピュータシステ
ムからなる制御部２５が設けられている。
【００１１】このような集束イオンビーム装置では、イ
オン源3より引き出されたイオンビームＢ１を荷電粒子
光学系9により集束し且つ偏向電極１６により走査して
試料１８に照射し、試料１８の加工を行うことができる。
また、この例では図示していないが、試料１８の近傍にガ
ス照射ノズルを設け、集束イオンビームＢ２の照射と同
時にガス照射ノズルからガスを供給することにより、局
所的にＣＤＶ成膜を行うことができる。
オン源3より引き出されたイオンビームＢ１を荷電粒子
光学系9により集束し且つ偏向電極１６により走査して
試料１８に照射し、試料１８の加工を行うことができる。
また、この例では図示していないが、試料１８の近傍にガ
ス照射ノズルを設け、集束イオンビームＢ２の照射と同
時にガス照射ノズルからガスを供給することにより、局
所的にＣＤＶ成膜を行うことができる。
【００１２】また、このような加工を行う際、加工状況
は、画像表示装置２１により観察することができる。な
お、この例では図示していないが、例えば一般の照明によ
り試料１８の表面を照射して、同時に光学顕微銘により
試料表面を観察できるようにしてもよい。以下、このよう
な集束イオンビーム装置を用いた試料加工方法を説明す
る。まず、試料１８の断面形成をする周辺画像を図２のよ
うに求める。なお、図２は、集束イオンビームＢ２を走
査させながら試料１８の表面を照射し、その照射により
試料１８表面から発生する二次荷電粒子を二次荷電粒子
検出器１９にて検出して、得られた画像である。
は、画像表示装置２１により観察することができる。な
お、この例では図示していないが、例えば一般の照明によ
り試料１８の表面を照射して、同時に光学顕微銘により
試料表面を観察できるようにしてもよい。以下、このよう
な集束イオンビーム装置を用いた試料加工方法を説明す
る。まず、試料１８の断面形成をする周辺画像を図２のよ
うに求める。なお、図２は、集束イオンビームＢ２を走
査させながら試料１８の表面を照射し、その照射により
試料１８表面から発生する二次荷電粒子を二次荷電粒子
検出器１９にて検出して、得られた画像である。
【００１３】初め、試料１８は、その表面が集束イオン
ビームＢ２の照射軸に対して、直角になるように配置さ
れている。そして、試料１８の加工観察位置を求める。
そして、試料ステージの１７の傾斜機能を用いて、試料
１８を図３ｂの様に、角度θだけ傾ける。この時、集束
イオンビームＢ２の所定光軸に対する試料１８の加工位
置がずれる。ここで再び、集束イオンビームＢ２を走査
照射し、試料表面の画像を観察する。
ビームＢ２の照射軸に対して、直角になるように配置さ
れている。そして、試料１８の加工観察位置を求める。
そして、試料ステージの１７の傾斜機能を用いて、試料
１８を図３ｂの様に、角度θだけ傾ける。この時、集束
イオンビームＢ２の所定光軸に対する試料１８の加工位
置がずれる。ここで再び、集束イオンビームＢ２を走査
照射し、試料表面の画像を観察する。
【００１４】つづいて、前記画像において観察したい構
造のある部分A-`Aを指定する。そして、観察したい構造の
ある大凡の深さdを指示する。加工を行う際の集束イオン
ビームＢ２の入射角度はθとなる。これらの関係から図
３ａのように試料を傾斜したときのイオンビーム照射領
域（加工枠３０）を決定する。 加工枠３０の領域を、偏
向電極１６により、集束イオンビームＢ２の走査領域に
設定し、走査照射する。つまり加工する。加工開始後一
定時間経過した後に、加工面を観察し、所望の箇所が求め
られていないか確認する。したがって、加工当初は探さd
を浅めに設定して加工領域を決定し、加工形状を確認し
ながら、順次、深さdを大きな値にすることにより所望の
箇所を求める。試料１８は、図３ｂの様に、断面加工さ
れる。例えば、試料１８は、基板３３上に絶縁膜３１が
形成され、その絶縁膜中に非常に薄い配線３２が形成さ
れている半導体装置である。そして、観察する断面を配
線３２である。前述のようにして、断面加工された配線
３２は、断面として、あたかも１／ＣＯＳθ倍される。
θ＝８０°とすると、５．８倍であり、θ＝８５°とす
ると、１１．５倍である。
造のある部分A-`Aを指定する。そして、観察したい構造の
ある大凡の深さdを指示する。加工を行う際の集束イオン
ビームＢ２の入射角度はθとなる。これらの関係から図
３ａのように試料を傾斜したときのイオンビーム照射領
域（加工枠３０）を決定する。 加工枠３０の領域を、偏
向電極１６により、集束イオンビームＢ２の走査領域に
設定し、走査照射する。つまり加工する。加工開始後一
定時間経過した後に、加工面を観察し、所望の箇所が求め
られていないか確認する。したがって、加工当初は探さd
を浅めに設定して加工領域を決定し、加工形状を確認し
ながら、順次、深さdを大きな値にすることにより所望の
箇所を求める。試料１８は、図３ｂの様に、断面加工さ
れる。例えば、試料１８は、基板３３上に絶縁膜３１が
形成され、その絶縁膜中に非常に薄い配線３２が形成さ
れている半導体装置である。そして、観察する断面を配
線３２である。前述のようにして、断面加工された配線
３２は、断面として、あたかも１／ＣＯＳθ倍される。
θ＝８０°とすると、５．８倍であり、θ＝８５°とす
ると、１１．５倍である。
【００１５】加工終了後、試料の加工面に対し、イオンビ
ームが垂直かそれに近い角度になるように傾斜し、加工
（断面）面を観察する。また、加工面に現れた物質の組成
を分析する。試料ステージ１７の傾斜機能を元に戻す
と、試料１８の表面とす右側イオンビームＢ２の光軸と
は、垂直をなす。従って、加工（断面）面は水平に対し
て９０−θ°傾斜することになる。加工（断面）面に対
して、垂直に観察する場合は、試料ステージ１７の傾斜
機能で試料ステージ１７を更に、９０−θ°傾斜させて
観察する。
ームが垂直かそれに近い角度になるように傾斜し、加工
（断面）面を観察する。また、加工面に現れた物質の組成
を分析する。試料ステージ１７の傾斜機能を元に戻す
と、試料１８の表面とす右側イオンビームＢ２の光軸と
は、垂直をなす。従って、加工（断面）面は水平に対し
て９０−θ°傾斜することになる。加工（断面）面に対
して、垂直に観察する場合は、試料ステージ１７の傾斜
機能で試料ステージ１７を更に、９０−θ°傾斜させて
観察する。
【００１６】このとき、加工領域の決定を前記コンピュ
ーターシステムが自動的にまたは対話形式で行うように
することもできる。さらに、図３ｂに示されているBB`線
より下側のエッチングされている部分は、観察に寄与し
ないことから、エッチングは不要である。従って、加工枠
をAA'側の小さなものから時間経過に従い広くするよう
にすることにより、不要なエッチング量をするなくでき
る。その結果、加工に要する時間を短縮することができ
る。
ーターシステムが自動的にまたは対話形式で行うように
することもできる。さらに、図３ｂに示されているBB`線
より下側のエッチングされている部分は、観察に寄与し
ないことから、エッチングは不要である。従って、加工枠
をAA'側の小さなものから時間経過に従い広くするよう
にすることにより、不要なエッチング量をするなくでき
る。その結果、加工に要する時間を短縮することができ
る。
【００１７】また、試料ステージは一般に断面の拡大効
果が顕著になるほど試料を傾斜することはできない。そ
こで、図４に示す試料傾斜機構３４の上に試料を設置す
る。さらに、任意に傾きを変えられる回転軸３５を備え
た試料傾斜冶具３４を試料ステージ１７に設置するよう
にして、試料表面に対する集束イオンビームＢ２の入射
角度をごく浅くするようにすることができる。また、試料
ステージ１７の代わりに、この試料傾斜機構を持つ試料
ホルダーを試料室に設置できるようにし、イオンビーム
加工をできるようにすることもできる。
果が顕著になるほど試料を傾斜することはできない。そ
こで、図４に示す試料傾斜機構３４の上に試料を設置す
る。さらに、任意に傾きを変えられる回転軸３５を備え
た試料傾斜冶具３４を試料ステージ１７に設置するよう
にして、試料表面に対する集束イオンビームＢ２の入射
角度をごく浅くするようにすることができる。また、試料
ステージ１７の代わりに、この試料傾斜機構を持つ試料
ホルダーを試料室に設置できるようにし、イオンビーム
加工をできるようにすることもできる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、従来観察や分析の
困難であった微細の縦横造を観察または分析できるとい
う効果を奏する。
困難であった微細の縦横造を観察または分析できるとい
う効果を奏する。
【図1】本発明に係る集積イオンビーム装置の槻略構成
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図２】水平に置いた試料の観察画像である。
【図３】本発明の加工状態を示し、図３ａは平面図であ
り、図３ｂは断面図である。
り、図３ｂは断面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す断面図である。
1 イオン源 2 引き出し電極 3 イオン源部 4 XY方向移動装置 5 第1のアバーチヤ 5a 透孔 6 コンデンサレンズ 7 アバーチヤ 7a 透孔 8 対物レンズ 9 荷電粒子光学系 10 透孔切替装置 11XY 方向移動装置 12 プランキング電極 13 プランキングアバーチヤ 14 プランキング手段 15 フアラデーカップ 16 偏向電極 17 試料ステージ
【手続補正書】
【提出日】平成１０年８月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】集束イオンビーム装置を用いて試料の断
面を求める方法は、 例えば、 特開昭６２−１７４９１８
号公報に開示されている。 すなわち、 断面作成箇所の試
料表面にイオンビームを垂直に当て、 垂直の断面を形成
し、 その断面を観察する。 集束イオンビームを用いない方法としては、 試料を璧か
いしたり、 研磨する方法が知られているが、 いずれも、
加工目標位置を精密に決定することはできない。 それに
対して、 集束イオンビームを用いた方法では、 顕微鏡機
能と加工機能を組み合わせることにより、 加工目標位置
を正確に決定し、 加工することができるという特徴があ
った。
面を求める方法は、 例えば、 特開昭６２−１７４９１８
号公報に開示されている。 すなわち、 断面作成箇所の試
料表面にイオンビームを垂直に当て、 垂直の断面を形成
し、 その断面を観察する。 集束イオンビームを用いない方法としては、 試料を璧か
いしたり、 研磨する方法が知られているが、 いずれも、
加工目標位置を精密に決定することはできない。 それに
対して、 集束イオンビームを用いた方法では、 顕微鏡機
能と加工機能を組み合わせることにより、 加工目標位置
を正確に決定し、 加工することができるという特徴があ
った。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、 半導体
製造技術などの長足の進歩に伴い、 断面形状を観察する
試料の形状はますます微細になっている。 近年開発が進
められている半導体素子に用いられている積層構造の最
も薄いものは1Oｎm 以下となり、 そのため、 垂直な断面
を形成し、 それを観察を走査照射して、 露出した試料面
を観察する場合、観察装置の分解能にごく近くなってい
るため、 観察が困難になっている。 さらに、 断面構造の
組成分析を行う場合、 照射するエネルギービームは観察
装置のエネルギービームほど細く絞ることはできない。
したがって、 従来の方法では分析を行うことができなく
なりつつある。
製造技術などの長足の進歩に伴い、 断面形状を観察する
試料の形状はますます微細になっている。 近年開発が進
められている半導体素子に用いられている積層構造の最
も薄いものは1Oｎm 以下となり、 そのため、 垂直な断面
を形成し、 それを観察を走査照射して、 露出した試料面
を観察する場合、観察装置の分解能にごく近くなってい
るため、 観察が困難になっている。 さらに、 断面構造の
組成分析を行う場合、 照射するエネルギービームは観察
装置のエネルギービームほど細く絞ることはできない。
したがって、 従来の方法では分析を行うことができなく
なりつつある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【発明の実施の形態】先ず初めに、図1 を用いて集束イ
オンビーム装置に関して説明する。図1 は、集束イオン
ビーム装置の槻略構成を示す図である。図1 に示すよう
に、イオン源部3 は、例えば、G ａなどからなる液体金
属イオン源1 および引き出し電極２を有する。そして、
イオン源３は、ＸＹ方向移動装置４に搭載されて発生す
るビームに直交する２方向であるＸＹ方向に移動可能に
設けられている。イオン源部３のビーム照射側には、イ
オン源部３から発生する高輝度イオンビームB１の電流
密度の高い中央部分のみを通過させる第１のアパーチャ
５が配置されている。
オンビーム装置に関して説明する。図1 は、集束イオン
ビーム装置の槻略構成を示す図である。図1 に示すよう
に、イオン源部3 は、例えば、G ａなどからなる液体金
属イオン源1 および引き出し電極２を有する。そして、
イオン源３は、ＸＹ方向移動装置４に搭載されて発生す
るビームに直交する２方向であるＸＹ方向に移動可能に
設けられている。イオン源部３のビーム照射側には、イ
オン源部３から発生する高輝度イオンビームB１の電流
密度の高い中央部分のみを通過させる第１のアパーチャ
５が配置されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】また、第１のアパーチャ５のビーム出射側
にはコンデンサレンズ6 、第2 のアパーチャ7 および対
物レンズ8 からなる荷電粒子光学系9 が配置されてお
り、 イオン源1 から発生した高輝度イオンビームB１は
荷電粒子光学系9 により集束されて集束イオンビームB
２となる。 ここで、 第2 のアパーチャ7 は、 径寸法の異なる複数の
透孔７ａを有し、 透孔切替装置１０により切替可能とな
っている。 なお、図には、１個の透孔７ａのみ示されて
いる。すなわち、 第2 のアパーチャ7 は、 透孔切替装置
１０により複数の寸法の異なる透孔７ａに変更可能とな
っている。 なお、 この例では、 複数の径寸法の異なる透
孔７ａを有する部材をスライドさせることにより透孔７
ａの径寸法を変更可能としているが、 単独の透孔７ａの
径寸法を連続的にまたは段階的に変更可能なようにして
もよい。 このように透孔切替装置１０の構成は特に限定
されないが、 具体的な例としては、 例えば、 特開昭６２
−２２３７５６号公報に開示された構成を挙げることが
できる。
にはコンデンサレンズ6 、第2 のアパーチャ7 および対
物レンズ8 からなる荷電粒子光学系9 が配置されてお
り、 イオン源1 から発生した高輝度イオンビームB１は
荷電粒子光学系9 により集束されて集束イオンビームB
２となる。 ここで、 第2 のアパーチャ7 は、 径寸法の異なる複数の
透孔７ａを有し、 透孔切替装置１０により切替可能とな
っている。 なお、図には、１個の透孔７ａのみ示されて
いる。すなわち、 第2 のアパーチャ7 は、 透孔切替装置
１０により複数の寸法の異なる透孔７ａに変更可能とな
っている。 なお、 この例では、 複数の径寸法の異なる透
孔７ａを有する部材をスライドさせることにより透孔７
ａの径寸法を変更可能としているが、 単独の透孔７ａの
径寸法を連続的にまたは段階的に変更可能なようにして
もよい。 このように透孔切替装置１０の構成は特に限定
されないが、 具体的な例としては、 例えば、 特開昭６２
−２２３７５６号公報に開示された構成を挙げることが
できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】また、 第2 のアパーチャ7 は、 ＸＹ方向移
動装置１１により、 各透孔７ａの径方向の位置をXY方向
に移動可能となっている。 荷電粒子光学系9 のビーム出射側には、 ブランキング電
極１２およびブランキングアパーチャ１３からなるブラ
ンキング手段が設けられており、 集束イオンビームのオ
ン・ オフを行うようになっている。 すなわち、 集束イオ
ンビームＢ２をオフする場合にブランキング電極１２に
電圧を印加して集束イオンビームＢ２を偏向させること
によりブランキングアパーチャ１３で遮断するようにす
る。 なお、 ブランキング電極１２およびブランキングア
パーチャ１３の配置は、 これに限定されず、 例えば、 荷
電粒子系9 の上方に配置してもよい。
動装置１１により、 各透孔７ａの径方向の位置をXY方向
に移動可能となっている。 荷電粒子光学系9 のビーム出射側には、 ブランキング電
極１２およびブランキングアパーチャ１３からなるブラ
ンキング手段が設けられており、 集束イオンビームのオ
ン・ オフを行うようになっている。 すなわち、 集束イオ
ンビームＢ２をオフする場合にブランキング電極１２に
電圧を印加して集束イオンビームＢ２を偏向させること
によりブランキングアパーチャ１３で遮断するようにす
る。 なお、 ブランキング電極１２およびブランキングア
パーチャ１３の配置は、 これに限定されず、 例えば、 荷
電粒子系9 の上方に配置してもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】また、 ブランキングアパーチャ１３のビー
ム出射側には、 ブランキングアパーチャ１３を通過した
集束イオンビームＢ２を所望の位置に走査するための偏
向電極１６と配置されている。偏向電極１６により走査
される集束イオンビームＢ２は、 試料ステージ１７上の
試料１８の所望の位置に照射されるようになっている。
そして、試料１８の表面の所定領域で集束イオンビーム
Ｂ２を繰り返し照射走査することができる。試料ステー
ジ１７には、試料１８をＸＹＺ方向に移動可能にするＸ
ＹＺ移動機能が備えられ、更に試料１８を傾斜させる傾
斜機能も備えている。
ム出射側には、 ブランキングアパーチャ１３を通過した
集束イオンビームＢ２を所望の位置に走査するための偏
向電極１６と配置されている。偏向電極１６により走査
される集束イオンビームＢ２は、 試料ステージ１７上の
試料１８の所望の位置に照射されるようになっている。
そして、試料１８の表面の所定領域で集束イオンビーム
Ｂ２を繰り返し照射走査することができる。試料ステー
ジ１７には、試料１８をＸＹＺ方向に移動可能にするＸ
ＹＺ移動機能が備えられ、更に試料１８を傾斜させる傾
斜機能も備えている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】さらに、 試料ステージ１７の側方には、 当
該試料ステージ１７と位置交換可能なフアラデーカップ
１５が設けられている。 フアラデーカップ１５は、 試料
１８の代わりに集束イオンビームB2の照射を受け、 その
ビーム電流を測定するものである。 なお、 上述した引き出し電極2、ブランキング電極１２お
よび偏向電極１６には、 それぞれに所望の電圧を印加す
る引き出し電源２２、 ブランキング電源２３および偏向
電源２４がそれぞれ接続されている。さらに、 このよう
な集束イオンビーム装置全体を総合的に制御すると共に
01Y 方向移動装置4、透孔切替装置１０、 XY方向移動装置
１１、 および上述した各電源２２〜２４等を個々に制御
可能なコンピュータシステムからなる制御部２５が設け
られている。
該試料ステージ１７と位置交換可能なフアラデーカップ
１５が設けられている。 フアラデーカップ１５は、 試料
１８の代わりに集束イオンビームB2の照射を受け、 その
ビーム電流を測定するものである。 なお、 上述した引き出し電極2、ブランキング電極１２お
よび偏向電極１６には、 それぞれに所望の電圧を印加す
る引き出し電源２２、 ブランキング電源２３および偏向
電源２４がそれぞれ接続されている。さらに、 このよう
な集束イオンビーム装置全体を総合的に制御すると共に
01Y 方向移動装置4、透孔切替装置１０、 XY方向移動装置
１１、 および上述した各電源２２〜２４等を個々に制御
可能なコンピュータシステムからなる制御部２５が設け
られている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】このような集束イオンビーム装置では、 イ
オン源3 より引き出されたイオンビームＢ１を荷電粒子
光学系9 により集束し且つ偏向電極１６により走査して
試料１８に照射し、 試料１８の加工を行うことができ
る。 また、 この例では図示していないが、 試料１８の近
傍にガス照射ノズルを設け、 集束イオンビームＢ２の照
射と同時にガス照射ノズルからガスを供給することによ
り、 局所的にＣＶＤ成膜を行うことができる。
オン源3 より引き出されたイオンビームＢ１を荷電粒子
光学系9 により集束し且つ偏向電極１６により走査して
試料１８に照射し、 試料１８の加工を行うことができ
る。 また、 この例では図示していないが、 試料１８の近
傍にガス照射ノズルを設け、 集束イオンビームＢ２の照
射と同時にガス照射ノズルからガスを供給することによ
り、 局所的にＣＶＤ成膜を行うことができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】また、 このような加工を行う際、 加工状況
は、 画像表示装置２１により観察することができる。 な
お、 この例では図示していないが、 例えば一般の照明に
より試料１８の表面を照射して、 同時に光学顕微鏡によ
り試料表面を観察できるようにしてもよい。 以下、 このような集束イオンビーム装置を用いた試料加
工方法を説明する。 まず、 試料１８の断面形成をする周
辺画像を図２のように求める。 なお、図２は、集束イオ
ンビームＢ２を走査させながら試料１８の表面を照射
し、その照射により試料１８表面から発生する二次荷電
粒子を二次荷電粒子検出器１９にて検出して、得られた
画像である。
は、 画像表示装置２１により観察することができる。 な
お、 この例では図示していないが、 例えば一般の照明に
より試料１８の表面を照射して、 同時に光学顕微鏡によ
り試料表面を観察できるようにしてもよい。 以下、 このような集束イオンビーム装置を用いた試料加
工方法を説明する。 まず、 試料１８の断面形成をする周
辺画像を図２のように求める。 なお、図２は、集束イオ
ンビームＢ２を走査させながら試料１８の表面を照射
し、その照射により試料１８表面から発生する二次荷電
粒子を二次荷電粒子検出器１９にて検出して、得られた
画像である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】加工終了後、 試料の加工面に対し、 イオン
ビームが垂直かそれに近い角度になるように傾斜し、 加
工（断面）面を観察する。 また、 加工面に現れた物質の
組成を分析する。 試料ステージ１７の傾斜機能を元に戻
すと、試料１８の表面と集束イオンビームＢ２の光軸と
は、垂直をなす。従って、加工（断面）面は水平に対し
て９０−θ°傾斜することになる。加工（断面）面に対
して、垂直に観察する場合は、試料ステージ１７の傾斜
機能で試料ステージ１７を更に、９０−θ°傾斜させて
観察する。
ビームが垂直かそれに近い角度になるように傾斜し、 加
工（断面）面を観察する。 また、 加工面に現れた物質の
組成を分析する。 試料ステージ１７の傾斜機能を元に戻
すと、試料１８の表面と集束イオンビームＢ２の光軸と
は、垂直をなす。従って、加工（断面）面は水平に対し
て９０−θ°傾斜することになる。加工（断面）面に対
して、垂直に観察する場合は、試料ステージ１７の傾斜
機能で試料ステージ１７を更に、９０−θ°傾斜させて
観察する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】このとき、 加工領域の決定を前記コンピュ
ーターシステムが自動的にまたは対話形式で行うように
することもできる。 さらに、 図３ｂに示されているBB´線より下側のエッチ
ングされている部分は、 観察に寄与しないことから、 エ
ッチングは不要である。 従って、 加工枠をAA'側の小さ
なものから時間経過に従い広くするようにすることによ
り、 不要なエッチング量を少なくできる。 その結果、 加
工に要する時間を短縮することができる。
ーターシステムが自動的にまたは対話形式で行うように
することもできる。 さらに、 図３ｂに示されているBB´線より下側のエッチ
ングされている部分は、 観察に寄与しないことから、 エ
ッチングは不要である。 従って、 加工枠をAA'側の小さ
なものから時間経過に従い広くするようにすることによ
り、 不要なエッチング量を少なくできる。 その結果、 加
工に要する時間を短縮することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 1 イオン源 2 引き出し電極 3 イオン源部 4 XY 方向移動装置 5 第1 のアパーチャ 5a 透孔 6 コンデンサレンズ 7 アパーチャ 7a 透孔 8 対物レンズ 9 荷電粒子光学系 10 透孔切替装置 11XY 方向移動装置 12 ブランキング電極 13 ブランキングアパーチャ 14 ブランキング手段 15 フアラデーカップ 16 偏向電極 17 試料ステージ
Claims (3)
- 【請求項1】 試料の所望の領域に集束イオンビームを
繰り返し走査照射することによって、試料表面をエッチ
ング加工し、試料の断面を加工観察する方法において、前
記集束イオンビームの入射角に対し、前記試料を第一の
角度にて傾斜させた状態で前記試料表面を加工し、前記
試料加工領域を前記試料を第二の角度にて傾斜させた状
態で観察することを特徴とする集束イオンビーム加工観
察方法。 - 【請求項2】 特許請求の範囲第1項記載の加工方法にお
いて、さらに、観察面を分析することを特徴とする集束イ
オンビーム加工観察方法。 - 【請求項3】 試料の所望の領域に集束イオンビームを
繰り返し走査照射することによって、試料表面をエッチ
ング加工し、試料の断面を求める方法において加工領域
内の走査を行うに当たり、求める断面の加工が最後に行
われるようにすることを特徴とする集束イオンビーム加
工方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9334657A JPH11167894A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 集束イオンビーム加工方法 |
| US09/204,894 US6146797A (en) | 1997-12-04 | 1998-12-03 | Focused ion beam lithography method with sample inspection through oblique angle tilt |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9334657A JPH11167894A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 集束イオンビーム加工方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002239396A Division JP3820427B2 (ja) | 2002-08-20 | 2002-08-20 | 集束イオンビーム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11167894A true JPH11167894A (ja) | 1999-06-22 |
Family
ID=18279813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9334657A Pending JPH11167894A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 集束イオンビーム加工方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6146797A (ja) |
| JP (1) | JPH11167894A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012252941A (ja) * | 2011-06-06 | 2012-12-20 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置及び試料作製方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6621081B2 (en) | 2001-01-10 | 2003-09-16 | International Business Machines Corporation | Method of pole tip sample preparation using FIB |
| JP5101845B2 (ja) * | 2006-08-21 | 2012-12-19 | エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 | 集束イオンビーム装置ならびにそれを用いた試料断面作製方法および薄片試料作製方法 |
| US8411270B2 (en) * | 2008-01-17 | 2013-04-02 | International Business Machines Corporation | Monitoring stage alignment and related stage and calibration target |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5271800A (en) * | 1991-07-12 | 1993-12-21 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration | Method for anisotropic etching in the manufacture of semiconductor devices |
-
1997
- 1997-12-04 JP JP9334657A patent/JPH11167894A/ja active Pending
-
1998
- 1998-12-03 US US09/204,894 patent/US6146797A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012252941A (ja) * | 2011-06-06 | 2012-12-20 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置及び試料作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6146797A (en) | 2000-11-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
| A521 | Request for written amendment filed |
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