JPH11250851A - 集束イオンビーム加工方法及び装置 - Google Patents
集束イオンビーム加工方法及び装置Info
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- JPH11250851A JPH11250851A JP10346157A JP34615798A JPH11250851A JP H11250851 A JPH11250851 A JP H11250851A JP 10346157 A JP10346157 A JP 10346157A JP 34615798 A JP34615798 A JP 34615798A JP H11250851 A JPH11250851 A JP H11250851A
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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
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching
- H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching for evaporating or etching
- H01J37/3056—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching for evaporating or etching for microworking, e.g. etching of gratings, trimming of electrical components
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工時間が短く、エッチングされた物質の再
付着が少ない断面加工方法を実現する集束イオンビーム
加工方法を提供する。 【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、エッチングする時間が経過するに従い、加工
領域を広げることを特徴とする集束イオンビーム加工方
法。
付着が少ない断面加工方法を実現する集束イオンビーム
加工方法を提供する。 【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、エッチングする時間が経過するに従い、加工
領域を広げることを特徴とする集束イオンビーム加工方
法。
Description
【発明の詳細な説明】
【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集束イオンビーム加工方
法およびその加工装置に関する。通常、試料の断面は観
察や分析に供される。 【０００２】 【従来の技術】集束イオンビーム装置を用いて試料の断
面を求める集束イオンビーム加工方法は、例えば、特開
昭62-174918 号公報に知られている。すなわち、まず、
断面形成箇所がイオンビーム走査照射領域の一辺になる
よう矩形の加工領域を決定する。そして加工領域へのイ
オンビーム照射を開始し、時間の経過とともに、副走査
方向の加工領域が狭くなるようにしている。このとき、
断面形成箇所の一辺に関しては変化させないようにする
ことにより、断面形成箇所が最も深くエッチングできる
ことを特徴としている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、断面形
成を行う場合、エッチングされた物質が加工領域を含む
加工領域周辺に再付着し、求める断面が汚損されてしま
うことがある。上記方法では、加工領域をだんだん小さ
くすることから、先に加工した領域に再付着物質が堆積
してしまうという問題があった。また、その結果とし
て、断面の観察や分析を正確に行えないという問題もあ
った。本願発明は、上記問題を解決し、再付着の少ない
試料加工を短時間で行いうることを目的とする。 【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、本発明の第一の手段は、断面形成箇所をイオンビー
ム走査領域の一辺になるように加工領域を決定するが、
加工の進行とともに加工領域を広げていくことを特徴と
する。そして、本発明の第二の手段は、イオンビームを
加工領域において走査するとき、断面形成箇所の走査が
最後になるようにすることを特徴とする。 【０００５】 【発明の実施の形態】以下、本発明を説明する前に、図
2 を用いて集束イオンビーム加工装置に関して説明す
る。図2 は、集束イオンビーム装置の概略構成を示す図
である。図2 に示すように、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 を有するイオン
源部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。引き出し電極2 により印加される引き出し電圧
により、液体金属イオン源1 からイオンビームB1は引き
出される。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。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は荷電子
光学系9(特に各レンズ6、8)により集束されて集束イオ
ンビームB2となる。 【０００６】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。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。 【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14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。 【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と配置されており、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。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が配置されており、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。 【０００９】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ァラデーカップ15が
設けられている。ファラデーカップ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お
り、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。 【００１０】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CV
D 成膜を行うことができる。 【００１１】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。ここで、本願
発明の第1 の実施例として図6 に、制御部25のブロック
図を示す図6 に示すように、制御部25には、画像表示装
置21の試料18表面の画像に基づいて、集束イオンビーム
B2の照射領域30a を設定する第一の照射領域設定器40が
備えられている。第一の照射領域設定器40の入力は、キ
ーボード42にて行われる。第一の照射領域設定器40は、
細長い矩形形状の走査領域30a を設定するものである。
この細長い矩形の走査領域は、集束イオンビームB2の主
走査方向が長い辺となっている。第一の照射領域設定器
40は、第一の照射領域拡張器41に接続されている。第一
の走査領域拡張器41は、第一の照射領域設定器40にて設
定された細長い矩形形状の走査領域を広くするものであ
る。第一の走査領域拡張器41による走査領域の広げ方
は、図4b、c 、d に示されるように、集束イオンビーム
2Bの主走査方向を一定にし、副走査方向を広げるもので
ある。図4a〜図4dにおいて、集束イオンビーム2Bは、左
上から右方向( 主走査方向) に走査し、それを順々に、
下方向( 副走査方向) に走査する。そして、1 フレーム
の始点をずらすように照射領域30a を広げる。つまり、
Ａ−Ａ´を固定し、照射領域30を図4bの走査領域30b か
ら図4dの走査領域30d のように広げる。第一の走査領域
拡張器41からの信号は、偏向電源24を介して、偏向電極
16に入力される。なお、第一の走査領域拡張器41による
走査領域の拡張は、ある走査範囲を所定回数繰り返し走
査した後、所定の量で領域を拡張するものでも、各フレ
ームの走査毎に、所定の量で領域を拡張するものでも良
い。 【００１２】ここで、本願発明の第2 の実施例として図
7 に、制御部25のブロック図を示す。図4dに示すよう
に、制御部25には、画像表示装置21の試料18表面の画像
に基づいて、集束イオンビームB2の照射領域30d を設定
する第二の照射領域設定器43が備えられている。第二の
照射領域設定器43の入力は、キーボード42にて行われ
る。第二の照射領域設定器43は、矩形形状の走査領域30
d を設定するものである。 【００１３】この矩形の走査領域30d は、集束イオンビ
ームB2の主走査方向が一辺となっている。第二の照射領
域設定器43は、第二の走査領域拡張器44に接続されてい
る。第二の走査領域拡張器44は、まず、走査領域30d の
主走査方向と平行で、副走査方向の終端部の辺を共通に
し、副走査方向を短くした走査領域30a を設定する。そ
して、その細長い矩形の走査領域30a を集束イオンビー
ム2Bにて走査照射する。 【００１４】次に、走査照射にしたがって、順次、第二
の走査領域拡張器44にて始めに設定された矩形形状30a
の走査領域を広くするものである。第二の走査領域拡張
器44による走査領域の広げ方は、図4b、c 、d に示され
るように、集束イオンビーム2Bの主走査方向を一定に
し、副走査方向を広げるものである。図4a〜図4dにおい
て、集束イオンビーム2Bは、左上から右方向( 主走査方
向) に走査し、それを順々に、下方向（副走査方向）に
走査する。そして、1 フレームの始点をずらすように照
射領域30a を広げる。つまり、Ａ−Ａ´を固定し、照射
領域30を図4bの走査領域30b から図4dの走査領域30d の
ように広げる。第二の走査領域拡張器44からの信号は、
偏向電源24を介して、偏向電極16に入力される。なお、
第一の走査領域拡張器41による走査領域の拡張は、ある
走査範囲を所定回数繰り返し走査した後で、所定の量で
領域を拡張するものでも、各フレームの走査毎に、所定
の量で領域を拡張するものでも良い。 【００１５】次に、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として、
半導体装置を用いた。試料の断面形成をする周辺画像を
図３a のように求める。十字の配線３1 が観察されてい
る。つづいて、前記画像において断面形成箇所Ａ−Ａ´
とその観察方向を指定する。指定方法の例としては断面
形成箇所の2 点（始点A および終点‘A ）を直線で結
ぶ。そして、図3bに示したＢ−Ｂ´断面図のように、直
線上始点A に向かって右側( 図3 あのＡ−Ａ´線の上
側) をエッチング加工することとし、左側に残った部分
の露出する側面を断面とする。そして、加工する深さd
と断面を観察するときの観察角度θを指定する。この
時、加工速度によって決まる比例係数をk はあらかじめ
求められているとすると、加工開始後t 経過後の加工領
域の長さl は l ＝k ×t ×tan θ (1) と求められ、加工の終了時間は t ＝d ／k (2) と求められる。 【００１６】加工開始と同時に加工領域を(1) 式に従い
広げ、加工時間が(2) 式で与えられる時間になったとこ
ろで終了する。このとき、加工領域内のイオンビーム走
査は断面形成面に対し平行に行い、断面から最も遠いと
ころから走査開始し、断面形成部分で終わり、再び走査
開始部分に戻るようにする。 【００１７】つまり、断面形成する位置Ａ−Ａ´を求
め、始めの集束イオンビームB2の走査領域30を以下のよ
うに決める。図4 において、右方向は、主走査方向であ
り、上方向は、副走査方向である。図4aの様に、集束イ
オンビームB2の主走査方向をＡ−Ａ´と平行にすると同
時に、走査領域30の長辺をＡ−Ａ´とほぼ重ねる。集束
イオンビームB2の副走査方向は、狭くしてある。次に、
走査領域で、Ａ−Ａ´線と向かい合った辺を始めの主走
査とし、徐々に、Ａ−Ａ´線と重なるように、順次集束
イオンビームB2を走査する。図4aの様に、集束イオンビ
ームB2主走査を上から下に移動する。 【００１８】そして、走査領域30を順次図4b、図4c、図
4dの様に、副走査方向に広げる。なお、常に、走査領域
30の一辺はＡ−Ａ´とほぼ重ねる。そして、集束イオン
ビームB2の副走査方向は、常にＡ−Ａ´側に向かってい
る。つまり、図4 では、副走査方向は、下方向になって
いる。試料18のＢ−Ｂ´断面図を図5 に示すと、時間を
経過するに従って、図5a、図5b、図5cのように、走査領
域30が広くなっている。そして、集束イオンビームB2の
最終照射・ 走査はＡ−Ａ´線となる。 【００１９】さらに、この断面加工を行うに当たり、よ
り深いところにある構造を観察しようとすると、それだ
け多くの試料をエッチング加工する必要がある。そのた
め、実用的な時間で加工を終了するため、加工速度の早
い大きなビーム電流のイオンビームによって加工を行う
ことがある。この場合、エッチングが早く行われるた
め、断面の仕上がりが劣化することがある。結果とし
て、断面の観察や分析が困難になる。このような場合、
図8 に示す通り、上述した加工を大きなビーム電流のイ
オンビームで行う第1 のエッチング工程と、ビーム電流
の小さなイオンビームによる第2 のエッチング工程から
なる加工を行う。この時、第1 のエッチング工程におい
ては、その加工領域51を求める断面Ａ−Ａ´線から離し
た位置に設ける。そして、第2 のエッチング工程におい
ては、その加工領域52を求める断面Ａ−Ａ´に合せて設
ける。第1 のエッチング工程は加工のためのイオンビー
ム照射領域を副走査方向に対し拡張しながら行う。第2
のエッチング工程は、定められた加工領域内を均一にイ
オンビーム照射することによって行う。ただし、加工領
域内のイオンビーム走査は断面形成面に対し平行に行
い、断面から最も遠いところから走査を開始し、断面形
成部分で終わり、再び走査開始部分に戻るようにする。
第2 のエッチング加工を行うことにより、仕上がりの良
い断面を形成することができる。 【００２０】また、深いところにある構造を観察するた
めの加工を行うことにより、加工量が増加する場合、照
射するイオンビームの広がりを無視することができなく
なる。その結果、図9aのＢ−Ｂ´断面図のように、断面
側の角部は直角になることが理想であるが、エッチング
され削れてしまうことがある。そこで、図9bに示すよう
に、Ａ−Ａ´線に沿って領域61にCVD 膜を成膜する。こ
のCVD 膜がマスクとして機能し、角部がエッチングされ
ることを回避することができる。なお、このCVD 膜の成
膜は、図2 に示されていないガス照射ノズルによりガス
を供給しながら行う。また、領域61は、マスクとなるCV
D 膜がイオンビームによりエッチングされることを考慮
し、Ａ−Ａ´線を越えて設定しても良い。 【００２１】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下のような効果を奏する。本発明の第一の手段によるな
らば、加工によって露出される部分は最後のイオンビー
ム走査照射によりその表面をエッチング加工されるた
め、再付着物質が除去されその汚損を防止することがで
きる。 【００２２】また、本発明第二の手段によるならば、求
める断面加工面が最後のイオンビーム走査にあたるた
め、断面への再付着物質を最小にすることができる。さ
らに、集束イオンビームによる試料へのエッチング加工
においてその加工速度は、加工領域が図1aに示すように
平坦である部分より、図1bに示す段差のある角部の方が
早いことが知られている。その結果、本発明の方法によ
るならば、本願発明では、徐々に加工領域を広げている
ため、常にこの角部をエッチングするように加工が進行
する。このため、従来例に示された方法より短い時間で
多くの加工が行えることがわかる。 【００２３】以上説明したように、本発明によると、再
付着の少ない試料加工を短時間で行いうるという効果を
奏する。
て、試料の断面を求めるための集束イオンビーム加工方
法およびその加工装置に関する。通常、試料の断面は観
察や分析に供される。 【０００２】 【従来の技術】集束イオンビーム装置を用いて試料の断
面を求める集束イオンビーム加工方法は、例えば、特開
昭62-174918 号公報に知られている。すなわち、まず、
断面形成箇所がイオンビーム走査照射領域の一辺になる
よう矩形の加工領域を決定する。そして加工領域へのイ
オンビーム照射を開始し、時間の経過とともに、副走査
方向の加工領域が狭くなるようにしている。このとき、
断面形成箇所の一辺に関しては変化させないようにする
ことにより、断面形成箇所が最も深くエッチングできる
ことを特徴としている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、断面形
成を行う場合、エッチングされた物質が加工領域を含む
加工領域周辺に再付着し、求める断面が汚損されてしま
うことがある。上記方法では、加工領域をだんだん小さ
くすることから、先に加工した領域に再付着物質が堆積
してしまうという問題があった。また、その結果とし
て、断面の観察や分析を正確に行えないという問題もあ
った。本願発明は、上記問題を解決し、再付着の少ない
試料加工を短時間で行いうることを目的とする。 【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、本発明の第一の手段は、断面形成箇所をイオンビー
ム走査領域の一辺になるように加工領域を決定するが、
加工の進行とともに加工領域を広げていくことを特徴と
する。そして、本発明の第二の手段は、イオンビームを
加工領域において走査するとき、断面形成箇所の走査が
最後になるようにすることを特徴とする。 【０００５】 【発明の実施の形態】以下、本発明を説明する前に、図
2 を用いて集束イオンビーム加工装置に関して説明す
る。図2 は、集束イオンビーム装置の概略構成を示す図
である。図2 に示すように、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 を有するイオン
源部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。引き出し電極2 により印加される引き出し電圧
により、液体金属イオン源1 からイオンビームB1は引き
出される。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。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は荷電子
光学系9(特に各レンズ6、8)により集束されて集束イオ
ンビームB2となる。 【０００６】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。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。 【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14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。 【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と配置されており、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。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が配置されており、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。 【０００９】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ァラデーカップ15が
設けられている。ファラデーカップ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お
り、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。 【００１０】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CV
D 成膜を行うことができる。 【００１１】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。ここで、本願
発明の第1 の実施例として図6 に、制御部25のブロック
図を示す図6 に示すように、制御部25には、画像表示装
置21の試料18表面の画像に基づいて、集束イオンビーム
B2の照射領域30a を設定する第一の照射領域設定器40が
備えられている。第一の照射領域設定器40の入力は、キ
ーボード42にて行われる。第一の照射領域設定器40は、
細長い矩形形状の走査領域30a を設定するものである。
この細長い矩形の走査領域は、集束イオンビームB2の主
走査方向が長い辺となっている。第一の照射領域設定器
40は、第一の照射領域拡張器41に接続されている。第一
の走査領域拡張器41は、第一の照射領域設定器40にて設
定された細長い矩形形状の走査領域を広くするものであ
る。第一の走査領域拡張器41による走査領域の広げ方
は、図4b、c 、d に示されるように、集束イオンビーム
2Bの主走査方向を一定にし、副走査方向を広げるもので
ある。図4a〜図4dにおいて、集束イオンビーム2Bは、左
上から右方向( 主走査方向) に走査し、それを順々に、
下方向( 副走査方向) に走査する。そして、1 フレーム
の始点をずらすように照射領域30a を広げる。つまり、
Ａ−Ａ´を固定し、照射領域30を図4bの走査領域30b か
ら図4dの走査領域30d のように広げる。第一の走査領域
拡張器41からの信号は、偏向電源24を介して、偏向電極
16に入力される。なお、第一の走査領域拡張器41による
走査領域の拡張は、ある走査範囲を所定回数繰り返し走
査した後、所定の量で領域を拡張するものでも、各フレ
ームの走査毎に、所定の量で領域を拡張するものでも良
い。 【００１２】ここで、本願発明の第2 の実施例として図
7 に、制御部25のブロック図を示す。図4dに示すよう
に、制御部25には、画像表示装置21の試料18表面の画像
に基づいて、集束イオンビームB2の照射領域30d を設定
する第二の照射領域設定器43が備えられている。第二の
照射領域設定器43の入力は、キーボード42にて行われ
る。第二の照射領域設定器43は、矩形形状の走査領域30
d を設定するものである。 【００１３】この矩形の走査領域30d は、集束イオンビ
ームB2の主走査方向が一辺となっている。第二の照射領
域設定器43は、第二の走査領域拡張器44に接続されてい
る。第二の走査領域拡張器44は、まず、走査領域30d の
主走査方向と平行で、副走査方向の終端部の辺を共通に
し、副走査方向を短くした走査領域30a を設定する。そ
して、その細長い矩形の走査領域30a を集束イオンビー
ム2Bにて走査照射する。 【００１４】次に、走査照射にしたがって、順次、第二
の走査領域拡張器44にて始めに設定された矩形形状30a
の走査領域を広くするものである。第二の走査領域拡張
器44による走査領域の広げ方は、図4b、c 、d に示され
るように、集束イオンビーム2Bの主走査方向を一定に
し、副走査方向を広げるものである。図4a〜図4dにおい
て、集束イオンビーム2Bは、左上から右方向( 主走査方
向) に走査し、それを順々に、下方向（副走査方向）に
走査する。そして、1 フレームの始点をずらすように照
射領域30a を広げる。つまり、Ａ−Ａ´を固定し、照射
領域30を図4bの走査領域30b から図4dの走査領域30d の
ように広げる。第二の走査領域拡張器44からの信号は、
偏向電源24を介して、偏向電極16に入力される。なお、
第一の走査領域拡張器41による走査領域の拡張は、ある
走査範囲を所定回数繰り返し走査した後で、所定の量で
領域を拡張するものでも、各フレームの走査毎に、所定
の量で領域を拡張するものでも良い。 【００１５】次に、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として、
半導体装置を用いた。試料の断面形成をする周辺画像を
図３a のように求める。十字の配線３1 が観察されてい
る。つづいて、前記画像において断面形成箇所Ａ−Ａ´
とその観察方向を指定する。指定方法の例としては断面
形成箇所の2 点（始点A および終点‘A ）を直線で結
ぶ。そして、図3bに示したＢ−Ｂ´断面図のように、直
線上始点A に向かって右側( 図3 あのＡ−Ａ´線の上
側) をエッチング加工することとし、左側に残った部分
の露出する側面を断面とする。そして、加工する深さd
と断面を観察するときの観察角度θを指定する。この
時、加工速度によって決まる比例係数をk はあらかじめ
求められているとすると、加工開始後t 経過後の加工領
域の長さl は l ＝k ×t ×tan θ (1) と求められ、加工の終了時間は t ＝d ／k (2) と求められる。 【００１６】加工開始と同時に加工領域を(1) 式に従い
広げ、加工時間が(2) 式で与えられる時間になったとこ
ろで終了する。このとき、加工領域内のイオンビーム走
査は断面形成面に対し平行に行い、断面から最も遠いと
ころから走査開始し、断面形成部分で終わり、再び走査
開始部分に戻るようにする。 【００１７】つまり、断面形成する位置Ａ−Ａ´を求
め、始めの集束イオンビームB2の走査領域30を以下のよ
うに決める。図4 において、右方向は、主走査方向であ
り、上方向は、副走査方向である。図4aの様に、集束イ
オンビームB2の主走査方向をＡ−Ａ´と平行にすると同
時に、走査領域30の長辺をＡ−Ａ´とほぼ重ねる。集束
イオンビームB2の副走査方向は、狭くしてある。次に、
走査領域で、Ａ−Ａ´線と向かい合った辺を始めの主走
査とし、徐々に、Ａ−Ａ´線と重なるように、順次集束
イオンビームB2を走査する。図4aの様に、集束イオンビ
ームB2主走査を上から下に移動する。 【００１８】そして、走査領域30を順次図4b、図4c、図
4dの様に、副走査方向に広げる。なお、常に、走査領域
30の一辺はＡ−Ａ´とほぼ重ねる。そして、集束イオン
ビームB2の副走査方向は、常にＡ−Ａ´側に向かってい
る。つまり、図4 では、副走査方向は、下方向になって
いる。試料18のＢ−Ｂ´断面図を図5 に示すと、時間を
経過するに従って、図5a、図5b、図5cのように、走査領
域30が広くなっている。そして、集束イオンビームB2の
最終照射・ 走査はＡ−Ａ´線となる。 【００１９】さらに、この断面加工を行うに当たり、よ
り深いところにある構造を観察しようとすると、それだ
け多くの試料をエッチング加工する必要がある。そのた
め、実用的な時間で加工を終了するため、加工速度の早
い大きなビーム電流のイオンビームによって加工を行う
ことがある。この場合、エッチングが早く行われるた
め、断面の仕上がりが劣化することがある。結果とし
て、断面の観察や分析が困難になる。このような場合、
図8 に示す通り、上述した加工を大きなビーム電流のイ
オンビームで行う第1 のエッチング工程と、ビーム電流
の小さなイオンビームによる第2 のエッチング工程から
なる加工を行う。この時、第1 のエッチング工程におい
ては、その加工領域51を求める断面Ａ−Ａ´線から離し
た位置に設ける。そして、第2 のエッチング工程におい
ては、その加工領域52を求める断面Ａ−Ａ´に合せて設
ける。第1 のエッチング工程は加工のためのイオンビー
ム照射領域を副走査方向に対し拡張しながら行う。第2
のエッチング工程は、定められた加工領域内を均一にイ
オンビーム照射することによって行う。ただし、加工領
域内のイオンビーム走査は断面形成面に対し平行に行
い、断面から最も遠いところから走査を開始し、断面形
成部分で終わり、再び走査開始部分に戻るようにする。
第2 のエッチング加工を行うことにより、仕上がりの良
い断面を形成することができる。 【００２０】また、深いところにある構造を観察するた
めの加工を行うことにより、加工量が増加する場合、照
射するイオンビームの広がりを無視することができなく
なる。その結果、図9aのＢ−Ｂ´断面図のように、断面
側の角部は直角になることが理想であるが、エッチング
され削れてしまうことがある。そこで、図9bに示すよう
に、Ａ−Ａ´線に沿って領域61にCVD 膜を成膜する。こ
のCVD 膜がマスクとして機能し、角部がエッチングされ
ることを回避することができる。なお、このCVD 膜の成
膜は、図2 に示されていないガス照射ノズルによりガス
を供給しながら行う。また、領域61は、マスクとなるCV
D 膜がイオンビームによりエッチングされることを考慮
し、Ａ−Ａ´線を越えて設定しても良い。 【００２１】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下のような効果を奏する。本発明の第一の手段によるな
らば、加工によって露出される部分は最後のイオンビー
ム走査照射によりその表面をエッチング加工されるた
め、再付着物質が除去されその汚損を防止することがで
きる。 【００２２】また、本発明第二の手段によるならば、求
める断面加工面が最後のイオンビーム走査にあたるた
め、断面への再付着物質を最小にすることができる。さ
らに、集束イオンビームによる試料へのエッチング加工
においてその加工速度は、加工領域が図1aに示すように
平坦である部分より、図1bに示す段差のある角部の方が
早いことが知られている。その結果、本発明の方法によ
るならば、本願発明では、徐々に加工領域を広げている
ため、常にこの角部をエッチングするように加工が進行
する。このため、従来例に示された方法より短い時間で
多くの加工が行えることがわかる。 【００２３】以上説明したように、本発明によると、再
付着の少ない試料加工を短時間で行いうるという効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1 】イオンビームによる加工の性質に関する説明を
示す図である。 【図2 】本発明に係る集積イオンビーム装置の概略構成
を示す構成図である。 【図3 】本発明の一実施例を示す図である。 【図４】集束イオンビームＢ２の平面的走査領域３０を
示し、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の様に、時間と
ともに変化していることを示す。 【図５】集束イオンビームＢ２の断面的走査領域３０を
示し、（ａ），（ｂ），（ｃ）の様に、時間とともに変
化していることを示す。 【図６】第一の実施例の制御部２５のブロック図であ
る。 【図７】第二の実施例の制御部２５のブロック図であ
る。 【図８】本発明による集束イオンビーム加工方法を示す
平面図である。 【図９】（ａ）は本発明による集束イオンビーム加工方
法を示すための断面図、（ｂ）は本発明による集束イオ
ンビーム加工方法を示す平面図である。 【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 １１ XY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 ファラデーカップ １６ 偏向電極 １７ 試料ステージ １８ 試料 １９ 検出器 ２０ 画像制御部 ２１ 画像表示装置 ２２ 引き出し電源 ２３ ブランキング電源 ２４ 偏向電源 ２５ 制御部
示す図である。 【図2 】本発明に係る集積イオンビーム装置の概略構成
を示す構成図である。 【図3 】本発明の一実施例を示す図である。 【図４】集束イオンビームＢ２の平面的走査領域３０を
示し、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の様に、時間と
ともに変化していることを示す。 【図５】集束イオンビームＢ２の断面的走査領域３０を
示し、（ａ），（ｂ），（ｃ）の様に、時間とともに変
化していることを示す。 【図６】第一の実施例の制御部２５のブロック図であ
る。 【図７】第二の実施例の制御部２５のブロック図であ
る。 【図８】本発明による集束イオンビーム加工方法を示す
平面図である。 【図９】（ａ）は本発明による集束イオンビーム加工方
法を示すための断面図、（ｂ）は本発明による集束イオ
ンビーム加工方法を示す平面図である。 【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 １１ XY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 ファラデーカップ １６ 偏向電極 １７ 試料ステージ １８ 試料 １９ 検出器 ２０ 画像制御部 ２１ 画像表示装置 ２２ 引き出し電源 ２３ ブランキング電源 ２４ 偏向電源 ２５ 制御部
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【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、試料の断面を求める集束イオンビーム加工
方法において、前記試料をエッチングする時間が経過す
るに従って前記繰り返し走査する領域を大きくすること
を特徴とする集束イオンビーム加工方法。 【請求項2 】 加工領域内の走査を行うに当たり、前記
断面に平行に走査を行い、前記走査は前記断面部分が最
後に行われるようにすることを特徴とする請求項１記載
の集束イオンビーム加工方法。 【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集束イオンビーム加工
方法において、加工領域内の走査照射を行うに当たり、
前記断面部分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。 【請求項4 】 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、前記試
料をエッチングする時間が経過するに従って前記繰り返
し走査する領域を大きくすることを特徴とする第1 のエ
ッチング工程と、加工領域内の走査照射を行うに当た
り、前記断面部分の加工が最後に行われるようにするこ
とを特徴とする第2 のエッチング工程とからなる集束イ
オンビーム加工方法。 【請求項5 】 第1 のエッチング工程に用いられる集束
イオンビームの電流値が第2 のエッチング工程に用いら
れる集束イオンビームの電流値と比較して大きいことを
特徴とする請求項４記載の集束イオンビーム加工方法。 【請求項6 】 液体金属のイオンを発生する液体金属イ
オン源と、前記液体金属イオン源から前記液体金属のイ
オンを引き出し、イオンビームとする引き出し電極と、
前記イオンビームを集束して集束イオンビームとするレ
ンズと、前記集束イオンビームを走査する偏向電極と、
前記集束イオンビームの試料への照射により試料表面か
ら発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、前記検出
器により検出された二次荷電粒子強度に基づいて前記試
料表面の画像を表示する画像表示装置と、前記走査領域
を拡張するために、前記矩形の一辺の位置のみを遠くに
する走査領域拡張器と、を備え、前記走査領域拡張器か
らの信号に基づいて前記偏向電極を操作し、前記集束イ
オンビームを前記試料に照射し、前記試料を加工するこ
とを特徴とする集束イオンビーム加工装置。 【請求項7 】 前記走査領域の前記一辺は、前記集束イ
オンビームの主走査方向と平行である請求項6 記載の集
束イオンビーム加工装置。 【請求項8 】 前記矩形形状の走査領域を拡張する前記
走査領域拡張器は、前記集束イオンビームの副走査方向
と反対方向の辺の位置を移動させる請求項7記載の集束
イオンビーム加工装置。 【請求項9 】 液体金属のイオンを発生する液体金属イ
オン源と、前記液体金属イオン源から前記液体金属のイ
オンを引き出し、イオンビームとする引き出し電極と、
前記イオンビームを集束して集束イオンビームとするレ
ンズと、前記集束イオンビームを走査する偏向電極と、
前記集束イオンビームの試料への照射により試料表面か
ら発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、前記検出
器により検出された二次荷電粒子強度に基づいて前記試
料表面の画像を表示する画像表示装置と、前記集束イオ
ンビームの走査領域を矩形形状に設定する走査領域設定
器と、前記走査領域内で、初めに、前記集束イオンビー
ムの初期走査領域を前記走査領域の一辺のみをずらし
て、前記走査領域より狭い領域として設定し、前記試料
への繰り返しの走査照射に従って、順次、前記初期走査
領域を前記走査領域まで拡張する走査領域拡張器と、を
備え、前記走査領域拡張器からの信号に基づいて前記偏
向電極を操作し、前記集束イオンビームを前記試料に照
射し、前記試料を加工することを特徴とする集束イオン
ビーム加工装置。 【請求項10】 前記走査領域の前記一辺は、前記集束イ
オンビームの主走査方向と平行である請求項9 記載の集
束イオンビーム加工装置。 【請求項11】 前記矩形形状の走査領域を拡張する前記
走査領域拡張器は、前記集束イオンビームの副走査方向
と反対方向の辺の位置を移動させる請求項9記載の集束
イオンビーム加工装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10346157A JP3117960B2 (ja) | 1997-12-11 | 1998-12-04 | 集束イオンビーム加工方法及び装置 |
| US09/207,823 US6300628B1 (en) | 1997-12-11 | 1998-12-09 | Focused ion beam machining method and device thereof |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| JP34540197 | 1997-12-15 | ||
| JP9-345401 | 1997-12-15 | ||
| JP9-341754 | 1997-12-15 | ||
| JP10346157A JP3117960B2 (ja) | 1997-12-11 | 1998-12-04 | 集束イオンビーム加工方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11250851A true JPH11250851A (ja) | 1999-09-17 |
| JP3117960B2 JP3117960B2 (ja) | 2000-12-18 |
Family
ID=27341018
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6300628B1 (ja) |
| JP (1) | JP3117960B2 (ja) |
Cited By (6)
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| WO2017056171A1 (ja) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
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-
1998
- 1998-12-04 JP JP10346157A patent/JP3117960B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1998-12-09 US US09/207,823 patent/US6300628B1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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| US6300628B1 (en) | 2001-10-09 |
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