JPH11317434A - 断面加工像観察方法 - Google Patents
断面加工像観察方法Info
- Publication number
- JPH11317434A JPH11317434A JP11029984A JP2998499A JPH11317434A JP H11317434 A JPH11317434 A JP H11317434A JP 11029984 A JP11029984 A JP 11029984A JP 2998499 A JP2998499 A JP 2998499A JP H11317434 A JPH11317434 A JP H11317434A
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- Japan
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- beam irradiation
- ion beam
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- irradiation system
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、試料不良の原因となる異物部分に
溝堀加工を施してその側面を観察する断面加工像観察方
法に関し、イオビームで照射した試料の二次電子の試料
表面像と、指定された異物部分をイオンビームで溝堀加
工してその側面の二次電子による断面加工像とを切換器
で切り換えて交互に即時に表示し異物断面を観察可能に
することを目的としている。 【解決手段】 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度または９０度よりも狭い角
度に配置され、試料不良の原因となる異物上の同一点に
イオンビームおよび電子ビームを走査照射できるように
同一試料室に装着され、イオンビームは異物を走査して
２次電子を放出または更に強度あるいは加速電圧を高め
てスパッタ溝堀加工を行い、ビーム切換器はイオンビー
ム照射系と電子ビーム照射系とを交互に切換えるもので
あり、像表示装置はビーム切換器の切換え動作に応じて
検出器の出力を試料表面像あるいは溝堀加工した異物側
面の断面加工像として表示する。
溝堀加工を施してその側面を観察する断面加工像観察方
法に関し、イオビームで照射した試料の二次電子の試料
表面像と、指定された異物部分をイオンビームで溝堀加
工してその側面の二次電子による断面加工像とを切換器
で切り換えて交互に即時に表示し異物断面を観察可能に
することを目的としている。 【解決手段】 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度または９０度よりも狭い角
度に配置され、試料不良の原因となる異物上の同一点に
イオンビームおよび電子ビームを走査照射できるように
同一試料室に装着され、イオンビームは異物を走査して
２次電子を放出または更に強度あるいは加速電圧を高め
てスパッタ溝堀加工を行い、ビーム切換器はイオンビー
ム照射系と電子ビーム照射系とを交互に切換えるもので
あり、像表示装置はビーム切換器の切換え動作に応じて
検出器の出力を試料表面像あるいは溝堀加工した異物側
面の断面加工像として表示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体、特に超微細
加工によりＳｉ等のウエハーに高密度に集積されたＬＳ
Ｉのプロセス評価に用いようとするもので、半導体製造
プロセスの問題点を発見するための断面加工像観察方法
に関する。
加工によりＳｉ等のウエハーに高密度に集積されたＬＳ
Ｉのプロセス評価に用いようとするもので、半導体製造
プロセスの問題点を発見するための断面加工像観察方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの集積度を向上させるには、各素
子を小さく作る事と同時に、多層配線やトレンチキャパ
シタのように三次元構造を持った集積回路が有力視され
ている。またこれに伴い、半導体製造プロセスはますま
す複雑になり、数十から数百の行程が必要となってい
る。これらの行程の評価には、従来走査電子顕微鏡によ
る表面観察が主に用いられていた。しかし三次元構造の
解析には、内部構造の評価が必要となり走査電子顕微鏡
による非破壊表面観察では限界があるので、試料を機械
的に割るか切断して、断面形状の観察を行っていた。こ
の機械的方法ではある特定の場所を観察することが大変
難しい。特に不良解析ではＬＳＩの特定の場所の断面を
見る必要がある。例えば多層配線の上下間を接続するコ
ンタクトホールは１チップ上に無数にあるが不良となっ
ている個所は１個か精々数か所で、これを従来の機械的
切断、研磨、エッチング等の方法では、位置の精度が出
ないからある特定の不良コンタクトホールの解析が難し
かった。
子を小さく作る事と同時に、多層配線やトレンチキャパ
シタのように三次元構造を持った集積回路が有力視され
ている。またこれに伴い、半導体製造プロセスはますま
す複雑になり、数十から数百の行程が必要となってい
る。これらの行程の評価には、従来走査電子顕微鏡によ
る表面観察が主に用いられていた。しかし三次元構造の
解析には、内部構造の評価が必要となり走査電子顕微鏡
による非破壊表面観察では限界があるので、試料を機械
的に割るか切断して、断面形状の観察を行っていた。こ
の機械的方法ではある特定の場所を観察することが大変
難しい。特に不良解析ではＬＳＩの特定の場所の断面を
見る必要がある。例えば多層配線の上下間を接続するコ
ンタクトホールは１チップ上に無数にあるが不良となっ
ている個所は１個か精々数か所で、これを従来の機械的
切断、研磨、エッチング等の方法では、位置の精度が出
ないからある特定の不良コンタクトホールの解析が難し
かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１はＬＳＩのコンタ
クトホール部を上面から観察した所で、２１はアルミ配
線、２２はポリシリコン配線、２３はコンタクトホール
部である。この様な部分の断面観察を行うには図１中の
１点破線の加工エリア２４の部分で切断する。図２は断
面図で、２１はアルミ配線、２２はポリシリコン配線、
２５は保護膜（窒化シリコン等）、２６はシリコン基板
である。
クトホール部を上面から観察した所で、２１はアルミ配
線、２２はポリシリコン配線、２３はコンタクトホール
部である。この様な部分の断面観察を行うには図１中の
１点破線の加工エリア２４の部分で切断する。図２は断
面図で、２１はアルミ配線、２２はポリシリコン配線、
２５は保護膜（窒化シリコン等）、２６はシリコン基板
である。
【０００４】走査イオン顕微鏡でイオンスパッタによ
り、図１の加工エリア２４のクレータを作り、試料ステ
ージを傾斜させ、図２の如き観察を行う方法が実用化さ
れつつあるが、この方法では断面形状を連続的に観察す
るにはステージを、加工角度（通常、水平）と観察角度
（４５度から６０度位）を何回か往復せねばならず、機
械的誤差や、煩わしい操作が必要となる。また加工中は
断面が見えないので、微小な異物や異常形状を見逃す危
険がある。
り、図１の加工エリア２４のクレータを作り、試料ステ
ージを傾斜させ、図２の如き観察を行う方法が実用化さ
れつつあるが、この方法では断面形状を連続的に観察す
るにはステージを、加工角度（通常、水平）と観察角度
（４５度から６０度位）を何回か往復せねばならず、機
械的誤差や、煩わしい操作が必要となる。また加工中は
断面が見えないので、微小な異物や異常形状を見逃す危
険がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、本発明が採用する主たる構成は、試料面を走査照
射するイオンビーム照射系と電子ビーム系、各ビーム照
射時に試料から放出される2 次電子を捕らえられる検出
器、上記検出器の出力を表示する像表示装置、および、
ビーム切替器とからなり、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度または90度より狭
い角度に配置され、試料上の同一点にイオンビームおよ
び電子ビームを走者照射できるように同一試料室に装着
されている。イオンビーム照射系より発生するイオンビ
ームは試料に走査照射されることにより像を形成するた
めの二次電子を放出、又は任意の領域をスパッタ加工を
行い、電子ビーム照射系より発生する電子ビームは試料
に走査照射されることにより像を形成するための二次電
子を放出する。ビーム切替器はイオンビーム照射系と前
記電子ビーム照射系とを交互に切替えるものであり、像
表示装置は前記ビーム切替器の切替動作に応じて前記検
出器の出力を前記イオンビーム照射による二次電子によ
る観察像と前記電子ビーム照射による二次電子観察像と
を切替える装置を用い、試料不良の原因となる異物を前
記イオンビームの走査照射により断面加工し、断面加工
された異物の断面形状を前記電子ビームの走査照射によ
り観察することを特徴とする。
めに、本発明が採用する主たる構成は、試料面を走査照
射するイオンビーム照射系と電子ビーム系、各ビーム照
射時に試料から放出される2 次電子を捕らえられる検出
器、上記検出器の出力を表示する像表示装置、および、
ビーム切替器とからなり、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度または90度より狭
い角度に配置され、試料上の同一点にイオンビームおよ
び電子ビームを走者照射できるように同一試料室に装着
されている。イオンビーム照射系より発生するイオンビ
ームは試料に走査照射されることにより像を形成するた
めの二次電子を放出、又は任意の領域をスパッタ加工を
行い、電子ビーム照射系より発生する電子ビームは試料
に走査照射されることにより像を形成するための二次電
子を放出する。ビーム切替器はイオンビーム照射系と前
記電子ビーム照射系とを交互に切替えるものであり、像
表示装置は前記ビーム切替器の切替動作に応じて前記検
出器の出力を前記イオンビーム照射による二次電子によ
る観察像と前記電子ビーム照射による二次電子観察像と
を切替える装置を用い、試料不良の原因となる異物を前
記イオンビームの走査照射により断面加工し、断面加工
された異物の断面形状を前記電子ビームの走査照射によ
り観察することを特徴とする。
【０００６】また、上記電子ビーム照射系をイオンビー
ム照射系に置換した断面加工像観察方法を提供するもの
である。試料を、イオンビーム軸に垂直、あるいは垂直
に近い角度に置き、イオンビーム照射系の走査イオン顕
微鏡機能により加工装置に固定する。
ム照射系に置換した断面加工像観察方法を提供するもの
である。試料を、イオンビーム軸に垂直、あるいは垂直
に近い角度に置き、イオンビーム照射系の走査イオン顕
微鏡機能により加工装置に固定する。
【０００７】次に加工位置にイオンビームを集中させス
パッタにより溝堀加工を行う。加工進行中、ビーム切換
器によりイオンビーム照射から電子ビーム照射に切換え
て、斜方向から電子ビームを照射し観察を行う。その
後、また、ビーム切換器をイオンビーム照射系に切換え
て溝堀加工を行う。この操作を適宜回数繰り返す。
パッタにより溝堀加工を行う。加工進行中、ビーム切換
器によりイオンビーム照射から電子ビーム照射に切換え
て、斜方向から電子ビームを照射し観察を行う。その
後、また、ビーム切換器をイオンビーム照射系に切換え
て溝堀加工を行う。この操作を適宜回数繰り返す。
【０００８】断面観察用の電子ビーム照射系に代えて、
イオンビーム照射系を用いた場合でも、断面加工部の観
察ができることは明らかである。このように、断面加工
と断面加工部の観察とは独立の照射系で行うので、リア
ルタイムで断面加工部の観察が可能である。
イオンビーム照射系を用いた場合でも、断面加工部の観
察ができることは明らかである。このように、断面加工
と断面加工部の観察とは独立の照射系で行うので、リア
ルタイムで断面加工部の観察が可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下図面を参照しつつ本発明の実
施例を詳細に説明する。図３は本発明の概念図である。
図中の１はイオン源、２はコンデンサレンズ、３はビー
ムブランキング、４は対物レンズ、５はＸＹ偏向電極、
６は試料７から発生する二次電子を捕らえる検出器で、
以上１から７までで走査イオン顕微鏡を構成する。８は
電子銃、９はコンデンサレンズ、１０はビームブランキ
ング、１１は対物レンズ、１２はＸＹ偏向電極で、以上
８から１２までで走査電子顕微鏡を構成し、試料７に細
くしぼった電子線を照射し試料から放出される二次電子
を検出器６で捕らえる。試料から出る二次電子はイオン
ビーム励起の時も電子ビーム励起の二次電子も区別が付
かないから走査像を得ようとする場合は、イオンビーム
と電子ビームを同時に照射することは出来ない。
施例を詳細に説明する。図３は本発明の概念図である。
図中の１はイオン源、２はコンデンサレンズ、３はビー
ムブランキング、４は対物レンズ、５はＸＹ偏向電極、
６は試料７から発生する二次電子を捕らえる検出器で、
以上１から７までで走査イオン顕微鏡を構成する。８は
電子銃、９はコンデンサレンズ、１０はビームブランキ
ング、１１は対物レンズ、１２はＸＹ偏向電極で、以上
８から１２までで走査電子顕微鏡を構成し、試料７に細
くしぼった電子線を照射し試料から放出される二次電子
を検出器６で捕らえる。試料から出る二次電子はイオン
ビーム励起の時も電子ビーム励起の二次電子も区別が付
かないから走査像を得ようとする場合は、イオンビーム
と電子ビームを同時に照射することは出来ない。
【００１０】このため１３に示すビーム切換器を用い、
走査像を表示するために、イオン照射系と電子照射系と
の切換を行う。また、１４は像表示用ディスプレイで、
この実施例では制御用コンピュータのＣＲＴ１５、１６
はディスプレイ中に設けられた夫々の像を表示するエリ
アである。
走査像を表示するために、イオン照射系と電子照射系と
の切換を行う。また、１４は像表示用ディスプレイで、
この実施例では制御用コンピュータのＣＲＴ１５、１６
はディスプレイ中に設けられた夫々の像を表示するエリ
アである。
【００１１】図１で示すコンタクトホール部を横切る直
線部（破線部で示す）の断面を観察する例について説明
する。このために、図１の破線で囲む矩形部をイオンビ
ーム照射により溝堀加工して、コンタクトホール部を切
る断面部を露出させ、これを斜め方向からの電子ビーム
照射に切換えて観察する。
線部（破線部で示す）の断面を観察する例について説明
する。このために、図１の破線で囲む矩形部をイオンビ
ーム照射により溝堀加工して、コンタクトホール部を切
る断面部を露出させ、これを斜め方向からの電子ビーム
照射に切換えて観察する。
【００１２】この場合、本発明装置では、溝堀加工用の
イオンビーム照射系と断面観察用の電子ビーム照射系と
が独立に設けられているので、加工作業中必要に応じ
て、リアルタイムにイオンビーム照射系の走査をビーム
切換器により電子ビーム照射系の走査に切換えて、夫々
の像表示エリア１５、１６に同期した二次電子強度の輝
度変調像として表示する。これにより、１５には試料７
の断面電子顕微鏡像が得られ、１６には加工中の試料表
面を示すイオン像が得られる。
イオンビーム照射系と断面観察用の電子ビーム照射系と
が独立に設けられているので、加工作業中必要に応じ
て、リアルタイムにイオンビーム照射系の走査をビーム
切換器により電子ビーム照射系の走査に切換えて、夫々
の像表示エリア１５、１６に同期した二次電子強度の輝
度変調像として表示する。これにより、１５には試料７
の断面電子顕微鏡像が得られ、１６には加工中の試料表
面を示すイオン像が得られる。
【００１３】この構成により目的とする場所の断面形状
の観察を連続的に行うことができる。また、試料を保持
する試料ステージにその傾斜角度が可変な構造のものを
使えば、イオンビーム加工が任意な角度で行うことがで
きるので、断面観察の自由度が増加する。
の観察を連続的に行うことができる。また、試料を保持
する試料ステージにその傾斜角度が可変な構造のものを
使えば、イオンビーム加工が任意な角度で行うことがで
きるので、断面観察の自由度が増加する。
【００１４】
【発明の効果】本発明は、上記の構成により目的とする
場所の断面形状を加工中でも、必要に応じて即時照射系
を切換えるだけで観察できるので、微小な異物や異常形
状を直ちに発見できる効果を有する。
場所の断面形状を加工中でも、必要に応じて即時照射系
を切換えるだけで観察できるので、微小な異物や異常形
状を直ちに発見できる効果を有する。
【００１５】また、加工時と観察時とで試料ステージの
傾斜角を切換える操作を必要とする従来の技術のような
煩わしい操作や操作に伴う機械的誤差が入る余地がない
など本発明の効果は多大である。
傾斜角を切換える操作を必要とする従来の技術のような
煩わしい操作や操作に伴う機械的誤差が入る余地がない
など本発明の効果は多大である。
【図１】ＬＳＩのコンタクトホール部の上面図である。
【図２】図１中の断面図である。
【図３】本発明の１実施例を示す図である。
１ イオン銃 ３ ビームブランキング電極 ６ 二次電子検出器 ７ 試料 ８ 電子銃 １０ ビームブランキングコイル １３ ビーム切換器 １４ 表示用ＣＲＴ １５ 電子線励起二次電子像表示エリア １６ イオン励起二次電子像表示エリア ２１ アルミ配線 ２２ ポリシリコン配線 ２３ コンタクトホール部 ２４ 加工エリア ２５ 保護膜 ２６ シコリン基板
Claims (4)
- 【請求項１】 試料面を走査照射するイオンビーム照射
系と電子ビーム系、各ビーム照射時に試料から放出され
る2 次電子を捕らえられる検出器、上記検出器の出力を
表示する像表示装置、および、ビーム切替器とからな
り、 前記イオンビーム照射系と前記電子ビーム照射系は互い
にその照射軸を90度または90度より狭い角度に配置さ
れ、試料上の同一点にイオンビームおよび電子ビームを
走者照射できるように同一試料室に装着されており、前
記イオンビーム照射系より発生するイオンビームは試料
に走査照射されることにより像を形成するための二次電
子を放出、又は任意の領域をスパッタ加工を行い、前記
電子ビーム照射系より発生する電子ビームは試料に走査
照射されることにより像を形成するための二次電子を放
出し、前記ビーム切替器は前記イオンビーム照射系と前
記電子ビーム照射系とを交互に切替えるものであり、前
記像表示装置は前記ビーム切替器の切替動作に応じて前
記検出器の出力を前記イオンビーム照射による二次電子
による観察像と前記電子ビーム照射による二次電子観察
像とを切替える装置を用いて、 試料不良の原因となる異物を前記イオンビームの走査照
射により断面加工し、断面加工された異物の断面形状を
前記電子ビームの走査照射により観察することを特徴と
する断面加工像観察方法。 - 【請求項２】 請求項1 における前記電子ビーム照射系
が第二のイオンビーム照射系であることを特徴とする断
面加工像観察方法。 - 【請求項３】 試料面を走査照射するイオンビーム照射
系と電子ビーム系、各ビーム照射時に試料から放出され
る2 次電子を捕らえられる検出器、上記検出器の出力を
表示する像表示装置、および、ビーム切替器とからな
り、 前記イオンビーム照射系と前記電子ビーム照射系は互い
にその照射軸を90度または90度より狭い角度に配置さ
れ、試料上の同一点にイオンビームおよび電子ビームを
走者照射できるように同一試料室に装着されており、前
記イオンビーム照射系より発生するイオンビームは試料
に走査照射されることにより像を形成するための二次電
子を放出、又は任意の領域をスパッタ加工を行い、前記
電子ビーム照射系より発生する電子ビームは試料に走査
照射されることにより像を形成するための二次電子を放
出し、前記ビーム切替器は前記イオンビーム照射系と前
記電子ビーム照射系とを交互に切替えるものであり、前
記像表示装置は前記ビーム切替器の切替動作に応じて前
記検出器の出力を前記イオンビーム照射による二次電子
による観察像と前記電子ビーム照射による二次電子観察
像とを切替える装置にを用い、 試料不良の原因となる異常形状部分を前記イオンビーム
の走査照射により断面加工し、断面加工された異常形状
部分の断面形状を前記電子ビームの走査照射により観察
することを特徴とする断面加工像観察方法。 - 【請求項４】 請求項2 における前記電子ビーム照射系
が第二のイオンビーム照射系であることを特徴とする断
面加工像観察方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11029984A JPH11317434A (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 断面加工像観察方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11029984A JPH11317434A (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 断面加工像観察方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9227645A Division JP2935180B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 断面加工像観察方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11317434A true JPH11317434A (ja) | 1999-11-16 |
Family
ID=12291235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11029984A Pending JPH11317434A (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 断面加工像観察方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11317434A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7173261B2 (en) * | 2004-02-25 | 2007-02-06 | Sii Nanotechnology Inc. | Image noise removing method in FIB/SEM complex apparatus |
-
1999
- 1999-02-08 JP JP11029984A patent/JPH11317434A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7173261B2 (en) * | 2004-02-25 | 2007-02-06 | Sii Nanotechnology Inc. | Image noise removing method in FIB/SEM complex apparatus |
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