JPH11258129A - 集束イオンビームによる試料作成法 - Google Patents
集束イオンビームによる試料作成法Info
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- JPH11258129A JPH11258129A JP7666098A JP7666098A JPH11258129A JP H11258129 A JPH11258129 A JP H11258129A JP 7666098 A JP7666098 A JP 7666098A JP 7666098 A JP7666098 A JP 7666098A JP H11258129 A JPH11258129 A JP H11258129A
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- Japan
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- thin film
- tem
- ion beam
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 透過型電子顕微鏡を用いて半導体素子などの
特定個所を観察するための試料作成方法に関し、特に集
束イオンビーム加工による試料作成方法を提供するこ
と。 【解決手段】 集束イオンビーム加工による電子顕微鏡
用薄膜試料の作成する方法であって、被加工物の表面と
平行な集束イオンビームを該被加工物の側面より照射
し、電子顕微鏡の薄膜試料を作成する。
特定個所を観察するための試料作成方法に関し、特に集
束イオンビーム加工による試料作成方法を提供するこ
と。 【解決手段】 集束イオンビーム加工による電子顕微鏡
用薄膜試料の作成する方法であって、被加工物の表面と
平行な集束イオンビームを該被加工物の側面より照射
し、電子顕微鏡の薄膜試料を作成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、透過型電子顕微鏡
を用いて半導体素子などの特定個所を観察するための試
料作成方法に関し、集束イオンビーム加工による試料作
成方法に関する。
を用いて半導体素子などの特定個所を観察するための試
料作成方法に関し、集束イオンビーム加工による試料作
成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子等のメモリーセルのゲート部
分や、コンタクトホール部の金属接合部など、特定個所
の透過電子顕微鏡（以下、ＴＥＭと称す）用試料の作成
には、近年集束イオンビーム（以下、ＦＩＢと称す）加
工が用いられるようになってきている。通常のＦＩＢ加
工により特定部のＴＥＭ試料としての薄膜化の作成方法
を図２を参照しながら、簡略して説明する。
分や、コンタクトホール部の金属接合部など、特定個所
の透過電子顕微鏡（以下、ＴＥＭと称す）用試料の作成
には、近年集束イオンビーム（以下、ＦＩＢと称す）加
工が用いられるようになってきている。通常のＦＩＢ加
工により特定部のＴＥＭ試料としての薄膜化の作成方法
を図２を参照しながら、簡略して説明する。
【０００３】図２中の２０は半導体、セラミックス等の
試料、２１はマーキング、５は試料２０を切断するダイ
シングソー、２２はダイシングソー５で加工された突起
部、２３はＴＥＭ観察面のＴＥＭ薄膜試料部、１０はＦ
ＩＢ、２５は電子ビームである。
試料、２１はマーキング、５は試料２０を切断するダイ
シングソー、２２はダイシングソー５で加工された突起
部、２３はＴＥＭ観察面のＴＥＭ薄膜試料部、１０はＦ
ＩＢ、２５は電子ビームである。
【０００４】ＦＩＢにより特定部を薄膜化する場合に
は、まず、故障部等の観察したい部分を発見すると、図
２（Ａ）に示すようにレーザーやイオンビーム等でマー
キング２１を付しておく。次に、図２（Ａ）に示すよう
に試料２０の両サイド２４をダイシングソー５によって
階段状に切り出して突起部２２を作成する。突起部２２
は、図２（Ｂ）に示すような、幅２０〜５０μｍ、高さ
２０〜１００μｍの形状とし、突起部２２の表面のほぼ
中央に観察したい領域（すなわちＴＥＭ薄膜試料部２
３）があるようにする。
は、まず、故障部等の観察したい部分を発見すると、図
２（Ａ）に示すようにレーザーやイオンビーム等でマー
キング２１を付しておく。次に、図２（Ａ）に示すよう
に試料２０の両サイド２４をダイシングソー５によって
階段状に切り出して突起部２２を作成する。突起部２２
は、図２（Ｂ）に示すような、幅２０〜５０μｍ、高さ
２０〜１００μｍの形状とし、突起部２２の表面のほぼ
中央に観察したい領域（すなわちＴＥＭ薄膜試料部２
３）があるようにする。
【０００５】次に、ＦＩＢ装置を用いて、試料２０をＦ
ＩＢ装置のステージ２７に搭載して、図２２（Ｃ）に示
すようにマーキング２１の位置を確認しながら、突起部
２２の両側の加工領域２６をＦＩＢ１０の走査によって
切削して行き、ＴＥＭ薄膜試料部２３を薄いＴＥＭ観察
面として残す。
ＩＢ装置のステージ２７に搭載して、図２２（Ｃ）に示
すようにマーキング２１の位置を確認しながら、突起部
２２の両側の加工領域２６をＦＩＢ１０の走査によって
切削して行き、ＴＥＭ薄膜試料部２３を薄いＴＥＭ観察
面として残す。
【０００６】このＴＥＭ薄膜試料部２３はＴＥＭ観察を
行うため、その厚さが１００ｎｍ程度以下である必要が
ある。そのため、このＴＥＭ薄膜試料部２３を得るに
は、２段階の加工が行われる。すなわち、初めＦＩＢ１
０のビーム径を０．５〜１μｍ程度にし、突起部２２の
中央部の厚さが約１μｍ程度となるように加工し、さら
に０．１μｍ程度に細いビームを用いて厚さを追い込ん
で行き、最終的に１００ｎｍ程度以下になるように加工
する。このように作成された試料２０は、ＴＥＭにおい
て図２（Ｄ）に示すようにＴＥＭ薄膜試料部２３に電子
ビーム２５を照射し、特定微少部の観察および分析とし
て用いられる。
行うため、その厚さが１００ｎｍ程度以下である必要が
ある。そのため、このＴＥＭ薄膜試料部２３を得るに
は、２段階の加工が行われる。すなわち、初めＦＩＢ１
０のビーム径を０．５〜１μｍ程度にし、突起部２２の
中央部の厚さが約１μｍ程度となるように加工し、さら
に０．１μｍ程度に細いビームを用いて厚さを追い込ん
で行き、最終的に１００ｎｍ程度以下になるように加工
する。このように作成された試料２０は、ＴＥＭにおい
て図２（Ｄ）に示すようにＴＥＭ薄膜試料部２３に電子
ビーム２５を照射し、特定微少部の観察および分析とし
て用いられる。
【０００７】このＦＩＢを用いた試料作成方法は、ＴＥ
Ｍ観察面としてのＴＥＭ薄膜試料部２３を極めて薄く形
成できるため、半導体デバイス分野への適用として特定
微少部の形状観察、および組成分析を高分解能で評価が
できるようになり、半導体デバイスの開発に大いに寄与
している。
Ｍ観察面としてのＴＥＭ薄膜試料部２３を極めて薄く形
成できるため、半導体デバイス分野への適用として特定
微少部の形状観察、および組成分析を高分解能で評価が
できるようになり、半導体デバイスの開発に大いに寄与
している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
述べたような試料作成方法において試料の加工する部分
の材質（質量）がほぼ同一の場合には問題がないが、材
質（質量）が大きく異なる物が混在している試料の場
合、下記の問題が生じる。
述べたような試料作成方法において試料の加工する部分
の材質（質量）がほぼ同一の場合には問題がないが、材
質（質量）が大きく異なる物が混在している試料の場
合、下記の問題が生じる。
【０００９】ＦＩＢでのビーム加工は、試料の材質よっ
て異なり、一般に質量が大きく重い元素ほど加工速度が
遅くなり、また、加工の長さが長くなるほど加工表面が
荒れて凹凸が大きく現れてくる。この顕著な例として、
重い元素の材質部の下側に軽い元素の材質がある場合、
軽い元素の材質部は、上部の材質による加工表面の凹凸
による影響で、表面に重い元素部分の凹凸の影ができ、
本来試料にない筋状の構造が現れて形状観察の解析に問
題が生じる。
て異なり、一般に質量が大きく重い元素ほど加工速度が
遅くなり、また、加工の長さが長くなるほど加工表面が
荒れて凹凸が大きく現れてくる。この顕著な例として、
重い元素の材質部の下側に軽い元素の材質がある場合、
軽い元素の材質部は、上部の材質による加工表面の凹凸
による影響で、表面に重い元素部分の凹凸の影ができ、
本来試料にない筋状の構造が現れて形状観察の解析に問
題が生じる。
【００１０】このような半導体試料の例として、シリコ
ンに重い元素としてタングステンプラグが構成されてい
る例として図３に示す。図３中の３０はダイシングソー
（図示せず）によって突起部３１の形状に加工された半
導体試料、１はシリコン、２はシリコン酸化膜、３はタ
ングステン、３４はＦＩＢ１０で切削する加工領域、３
２はＴＥＭ薄膜試料部、３５は試料３０の表面部、３６
はシリコン１とタングステン３およびシリコン酸化膜２
の境界部である。図３（Ｂ）は、半導体試料３０を、先
の従来技術で述べたのと同様な手順に従って、突起部３
１の加工領域３４をＦＩＢ１０により切削し、ＴＥＭ観
察試料として作成されたＴＥＭ薄膜試料部３２の拡大構
造図である。
ンに重い元素としてタングステンプラグが構成されてい
る例として図３に示す。図３中の３０はダイシングソー
（図示せず）によって突起部３１の形状に加工された半
導体試料、１はシリコン、２はシリコン酸化膜、３はタ
ングステン、３４はＦＩＢ１０で切削する加工領域、３
２はＴＥＭ薄膜試料部、３５は試料３０の表面部、３６
はシリコン１とタングステン３およびシリコン酸化膜２
の境界部である。図３（Ｂ）は、半導体試料３０を、先
の従来技術で述べたのと同様な手順に従って、突起部３
１の加工領域３４をＦＩＢ１０により切削し、ＴＥＭ観
察試料として作成されたＴＥＭ薄膜試料部３２の拡大構
造図である。
【００１１】この図３（Ｂ）で示すように、タングステ
ン３の底部のシリコン１には、本来試料の構造にはない
筋状の縦縞３７が現れている。この筋状の縦縞３７は、
タングステン３の加工表面の荒さ（凹凸）がシリコン１
の加工表面に投射されたための構造変化であり、タング
ステン３とシリコン１の接合部の形状を解析（ＴＥＭ観
察）するにおいて大きな問題となる。
ン３の底部のシリコン１には、本来試料の構造にはない
筋状の縦縞３７が現れている。この筋状の縦縞３７は、
タングステン３の加工表面の荒さ（凹凸）がシリコン１
の加工表面に投射されたための構造変化であり、タング
ステン３とシリコン１の接合部の形状を解析（ＴＥＭ観
察）するにおいて大きな問題となる。
【００１２】また、ＴＥＭ薄膜試料部３２の厚さは、表
面部３５は図３（Ｃ）に示すように均一に加工されてい
るが、境界部３６の厚さは図３（Ｄ）に示すようにタン
グステン３の部分が太鼓型に膨らみ均一が得られない。
この原因は、タングステン３がシリコン酸化膜２に比べ
て加工速度が遅いためであり、この太鼓型に膨らむ程度
はタングステン３の縦横比の形状に大きく左右される。
面部３５は図３（Ｃ）に示すように均一に加工されてい
るが、境界部３６の厚さは図３（Ｄ）に示すようにタン
グステン３の部分が太鼓型に膨らみ均一が得られない。
この原因は、タングステン３がシリコン酸化膜２に比べ
て加工速度が遅いためであり、この太鼓型に膨らむ程度
はタングステン３の縦横比の形状に大きく左右される。
【００１３】従って、本発明は、上記従来の問題を解決
するものであって、試料の一部に重い元素が構成されて
いても、ＴＥＭの薄膜試料として加工による構造の変化
が少なく、均一な加工面を持った試料作成方法を提供す
ることを目的とするものである。
するものであって、試料の一部に重い元素が構成されて
いても、ＴＥＭの薄膜試料として加工による構造の変化
が少なく、均一な加工面を持った試料作成方法を提供す
ることを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、集束イオンビーム加工による電子顕微鏡用薄
膜試料の作成方法であって、被加工物の表面と平行な前
記集束イオンビームを該被加工物の側面より照射し、電
子顕微鏡の薄膜試料を作成することを特徴とする。
本発明は、集束イオンビーム加工による電子顕微鏡用薄
膜試料の作成方法であって、被加工物の表面と平行な前
記集束イオンビームを該被加工物の側面より照射し、電
子顕微鏡の薄膜試料を作成することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
施の形態を詳細に説明する。
【００１６】図１は本発明によるＴＥＭの薄膜試料の作
成方法を説明する一実施例を示す。図１で図２、３の説
明図と同一番号は同一構成要素を示す。図１の構成で、
１５は半導体試料（図３と同一）、１６は突起部、１７
はＴＥＭ薄膜試料部、１８はＦＩＢ１０で切削する加工
領域を示す。図１（Ｂ）は図１（Ａ）によって作成され
たＴＥＭ薄膜試料部１７の拡大図を示す。まず、半導体
試料１５は、従来と同様に（図２（Ａ），（Ｂ））タイ
シングソー５によって階段状に突起部１６を作成する。
この突起部１６の頂部平面が、本来の試料表面である。
この突起部１６を図１（Ａ）に示すように、観察したい
部分より約数十μｍ離れたところより本来の試料表面に
直交する方向にダイシングソー５によって切断する。こ
れにより不要な半導体試料１５ａを切り落として、ＦＩ
Ｂ加工面１９を作成する。このＦＩＢ加工面１９に観察
部分すなわちＴＥＭ薄膜試料部１７が解るようにレーザ
ーやイオンビーム等でマーキング（図示せず）を行う。
このように加工した半導体試料１５をＦＩＢ加工面１９
にＦＩＢ１０が垂直に（本来の試料表面に沿う方向に）
照射されるようにＦＩＢ装置のステージ（図示せず）に
搭載する。
成方法を説明する一実施例を示す。図１で図２、３の説
明図と同一番号は同一構成要素を示す。図１の構成で、
１５は半導体試料（図３と同一）、１６は突起部、１７
はＴＥＭ薄膜試料部、１８はＦＩＢ１０で切削する加工
領域を示す。図１（Ｂ）は図１（Ａ）によって作成され
たＴＥＭ薄膜試料部１７の拡大図を示す。まず、半導体
試料１５は、従来と同様に（図２（Ａ），（Ｂ））タイ
シングソー５によって階段状に突起部１６を作成する。
この突起部１６の頂部平面が、本来の試料表面である。
この突起部１６を図１（Ａ）に示すように、観察したい
部分より約数十μｍ離れたところより本来の試料表面に
直交する方向にダイシングソー５によって切断する。こ
れにより不要な半導体試料１５ａを切り落として、ＦＩ
Ｂ加工面１９を作成する。このＦＩＢ加工面１９に観察
部分すなわちＴＥＭ薄膜試料部１７が解るようにレーザ
ーやイオンビーム等でマーキング（図示せず）を行う。
このように加工した半導体試料１５をＦＩＢ加工面１９
にＦＩＢ１０が垂直に（本来の試料表面に沿う方向に）
照射されるようにＦＩＢ装置のステージ（図示せず）に
搭載する。
【００１７】次に、半導体試料１５のＦＩＢ加工面１９
のマーキング（図示せず）を確認しながら、ＦＩＢ１０
によって加工領域１８を切削して行き、図１（Ｂ）に示
すような薄くかつ厚さの均一に形成されたＴＥＭ薄膜試
料部１７をＴＥＭ観察面として残す。
のマーキング（図示せず）を確認しながら、ＦＩＢ１０
によって加工領域１８を切削して行き、図１（Ｂ）に示
すような薄くかつ厚さの均一に形成されたＴＥＭ薄膜試
料部１７をＴＥＭ観察面として残す。
【００１８】この薄膜試料部１７をＴＥＭにより観察す
ることにより、図１（Ｂ）に示すタングステン３とシリ
コン１の接合付近の構造を正確に解析（ＴＥＭ観察）す
ることができる。
ることにより、図１（Ｂ）に示すタングステン３とシリ
コン１の接合付近の構造を正確に解析（ＴＥＭ観察）す
ることができる。
【００１９】従来は常に試料の表面よりすなわち表面に
直交する方向にＦＩＢ１０を照射して切削を行ってい
た。そのため、本半導体試料１５のように表面に質量の
大きいタングステン３がある場合、表面より加工するこ
とにより、このタングステン３の加工面の凹凸が観察個
所のタングステン３とシリコン１の接合部に筋状の模様
があらわれ、これを避けることができなかった。
直交する方向にＦＩＢ１０を照射して切削を行ってい
た。そのため、本半導体試料１５のように表面に質量の
大きいタングステン３がある場合、表面より加工するこ
とにより、このタングステン３の加工面の凹凸が観察個
所のタングステン３とシリコン１の接合部に筋状の模様
があらわれ、これを避けることができなかった。
【００２０】本発明の試料作成方法の特徴は、試料の材
質（質量）および、観察個所の構造等を考慮して、本半
導体試料１５のように表面に質量の大きいタングステン
３がある場合、それを避けて試料の側面（ＦＩＢ加工面
１９）より、すなわち本来の試料表面に平行な（沿う）
方向にＦＩＢ１０を照射して加工することにある。その
結果、ＴＥＭの観察領域は、従来のようなタングステン
３の材質の影響がなく、シリコン１の加工表面に筋状の
縞模様のない平滑な観察面が得られる。以上本発明の実
施の形態を説明したが、 本発明は上記形態に限定され
るものではない。例えば、ＦＩＢの加工を従来の試料表
面よりの切削方法と本発明の試料の側面より切削する方
法とを組み合わせても良い。
質（質量）および、観察個所の構造等を考慮して、本半
導体試料１５のように表面に質量の大きいタングステン
３がある場合、それを避けて試料の側面（ＦＩＢ加工面
１９）より、すなわち本来の試料表面に平行な（沿う）
方向にＦＩＢ１０を照射して加工することにある。その
結果、ＴＥＭの観察領域は、従来のようなタングステン
３の材質の影響がなく、シリコン１の加工表面に筋状の
縞模様のない平滑な観察面が得られる。以上本発明の実
施の形態を説明したが、 本発明は上記形態に限定され
るものではない。例えば、ＦＩＢの加工を従来の試料表
面よりの切削方法と本発明の試料の側面より切削する方
法とを組み合わせても良い。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、 本発明において
は、ＦＩＢの加工でＴＥＭ薄膜試料の作成方法におい
て、試料表面に重い元素の物質がある場合、この重い元
素物質のＦＩＢ加工表面への凹凸の影響を無くすため、
試料の側面にＦＩＢ加工面を作成し、側面よりＦＩＢ加
工する。
は、ＦＩＢの加工でＴＥＭ薄膜試料の作成方法におい
て、試料表面に重い元素の物質がある場合、この重い元
素物質のＦＩＢ加工表面への凹凸の影響を無くすため、
試料の側面にＦＩＢ加工面を作成し、側面よりＦＩＢ加
工する。
【００２２】その結果、ＴＥＭ薄膜試料として、加工面
の構造の変化が少なく、平滑な加工面を持った試料を作
成する方法を実現される。
の構造の変化が少なく、平滑な加工面を持った試料を作
成する方法を実現される。
【図１】本発明にかかる透過型電子顕微鏡の薄膜試料の
集束イオンビーム作成方法の一実施例の試料構造図であ
る。
集束イオンビーム作成方法の一実施例の試料構造図であ
る。
【図２】従来の透過型電子顕微鏡の薄膜試料の集束イオ
ンビーム作成方法の一実施例の試料構造図である。
ンビーム作成方法の一実施例の試料構造図である。
【図３】従来の半導体試料作成方法の一実施例の試料構
造図である。
造図である。
１…シリコン、２…シリコン酸化膜、３…タングステ
ン、５…ダイシングソー、１０…ＦＩＢ、１５…半導体
試料、１６…突起部、１７…ＴＥＭ薄膜試料部、１８…
加工領域、１９…ＦＩＢ加工面、２０…試料、２１…マ
ーキング、２５…電子ビーム、２７…ステージ、３５…
表面部、３６…境界部、
ン、５…ダイシングソー、１０…ＦＩＢ、１５…半導体
試料、１６…突起部、１７…ＴＥＭ薄膜試料部、１８…
加工領域、１９…ＦＩＢ加工面、２０…試料、２１…マ
ーキング、２５…電子ビーム、２７…ステージ、３５…
表面部、３６…境界部、
Claims (1)
- 【請求項１】集束イオンビーム加工による電子顕微鏡用
薄膜試料の作成方法であって、被加工物の表面と平行な
前記集束イオンビームを該被加工物の側面より照射し、
電子顕微鏡の薄膜試料を作成することを特徴とする試料
作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7666098A JPH11258129A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 集束イオンビームによる試料作成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7666098A JPH11258129A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 集束イオンビームによる試料作成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11258129A true JPH11258129A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=13611575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7666098A Withdrawn JPH11258129A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 集束イオンビームによる試料作成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11258129A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011103215A (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Sii Nanotechnology Inc | 試料加工方法及び装置 |
| US8222599B1 (en) | 2009-04-15 | 2012-07-17 | Western Digital (Fremont), Llc | Precise metrology with adaptive milling |
| US8490211B1 (en) | 2012-06-28 | 2013-07-16 | Western Digital Technologies, Inc. | Methods for referencing related magnetic head microscopy scans to reduce processing requirements for high resolution imaging |
| CN104155319A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-11-19 | 胜科纳米（苏州）有限公司 | 利用fib切割以实现纳米级样品立体观测的方法 |
| US8989511B1 (en) | 2012-06-28 | 2015-03-24 | Western Digital Technologies, Inc. | Methods for correcting for thermal drift in microscopy images |
| CN110967212A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体器件物性故障分析试片的取片方法 |
-
1998
- 1998-03-10 JP JP7666098A patent/JPH11258129A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8222599B1 (en) | 2009-04-15 | 2012-07-17 | Western Digital (Fremont), Llc | Precise metrology with adaptive milling |
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| CN110967212A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体器件物性故障分析试片的取片方法 |
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