JPWO2006073063A1 - 薄膜試料測定方法および装置ならびに薄膜試料作製方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
2a 電子
2b 電子ビーム
3 電子光学系
4 二次電子
5 試料
6 試料台
7 試料台制御手段
8 二次電子検出器
9 制御手段
10 表示体
11 第1の計算手段
12 第2の計算手段
13 薄膜部分
14a 膜厚測定領域
14b 膜厚測定領域
14c 膜厚測定領域
15a 参照領域
15b 参照領域
15c 参照領域
16 ウエハ
17 イオン発生源
18a イオン
18b イオンビーム
19 イオン光学系
20 薄膜化領域
21 加工溝
22 加工溝
23 加工溝
24 第3の計算手段
25 配線材料
26 絶縁材料
27 観察領域
28 入射電子の拡散領域
29 TEM試料
30 TEM試料ホルダ
31 反射電子
P = I / I′
と表すことができる。薄膜部分13が薄いほど、照射した電子ビーム2bが膜厚測定領域14aを透過する確率が増加する。ここでは図示していないが透過した電子ビーム2bは薄膜部分13の裏側にある試料の一部に衝突して二次電子が発生する。従って薄膜部分13の膜厚が薄くなると膜厚測定領域14aで発生する二次電子が増加する。一方、試料5の厚い部分にある参照領域15aでは照射した電子ビーム2bが透過する確率は変化しないので発生する二次電子量は変化しない。従って計算値Pは膜厚測定領域14aの膜厚が薄くなるほど増加する。膜厚測定領域14aの輝度と参照領域15aの輝度から構成される計算値についても同様のことが起こり、輝度比と膜厚測定領域14aの膜厚には相関関係がある。図12は発明者らが実験で取得した輝度比と膜厚の関係のデータである。ここで、二次電子量の比について説明したが、二次電子量の代わりに輝度を用いても良い。
Claims (20)
- 標準薄膜試料の膜厚測定領域と参照領域を含む領域に荷電粒子ビームを照射して発生する荷電粒子を検出する工程と、
前記膜厚測定領域で検出した荷電粒子量と前記参照領域で検出した荷電粒子量から構成される前記標準薄膜試料の計算値を算出する工程と、
算出した前記計算値と前記標準薄膜試料の膜厚との関係を示す検量データを作成する工程と、
所望の薄膜試料の膜厚測定領域と参照領域を含む領域に荷電粒子ビームを照射して発生する荷電粒子を検出する工程と、
前記膜厚測定領域で検出した荷電粒子量と前記参照領域で検出した荷電粒子量から構成される前記薄膜試料の計算値を算出する工程と、
前記検量データと前記薄膜試料の計算値から前記薄膜試料の膜厚測定領域の膜厚を算出する工程を含むことを特徴とする薄膜試料測定方法。 - 標準薄膜試料の膜厚測定領域と参照領域を含む領域に荷電粒子ビームを照射して発生する荷電粒子を検出する工程と、
検出した荷電粒子を輝度信号に変換し表示体に荷電粒子像を表示する工程と、
表示した前記荷電粒子像から膜厚測定領域と参照領域を指定する工程と、
前記膜厚測定領域の輝度と前記参照領域の輝度から構成される前記標準薄膜試料の計算値を算出する工程と、
算出した前記計算値と前記標準薄膜試料の膜厚との関係を示す検量データを作成する工程と、
所望の薄膜試料の膜厚測定領域と参照領域を含む領域に荷電粒子ビームを照射して発生する荷電粒子を検出する工程と、
検出した荷電粒子を輝度信号に変換し表示体に荷電粒子像を表示する工程と、
表示した前記荷電粒子像から膜厚測定領域と参照領域を指定する工程と、
前記膜厚測定領域の輝度と前記参照領域の輝度から構成される前記薄膜試料の計算値を算出する工程と、
前記検量データと前記薄膜試料の計算値から前記薄膜試料の膜厚測定領域の膜厚を算出する工程を含むことを特徴とする薄膜試料測定方法。 - 前記膜厚測定領域で検出した荷電粒子量と前記参照領域で検出した荷電粒子量から構成される前記標準薄膜試料および前記薄膜試料の計算値は、前記膜厚測定領域で検出した荷電粒子量と前記参照領域で検出した荷電粒子量の比であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜試料測定方法。
- 前記膜厚測定領域の輝度と前記参照領域の輝度から構成される前記標準薄膜試料および前記薄膜試料の計算値は、前記膜厚測定領域の輝度と前記参照領域の輝度の比であることを特徴とする請求項2に記載の薄膜試料測定方法。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の薄膜試料測定方法で、前記膜厚測定領域内の荷電粒子量の平均値と前記参照領域内の荷電粒子量の平均値または、前記膜厚測定領域の輝度の平均値と前記参照領域の輝度の平均値を用いて前記薄膜試料の計算値を算出することを特徴とする薄膜試料測定方法。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の薄膜試料測定方法で、複数の参照領域の荷電粒子量または輝度から平均値を算出し、前記平均値を用いて前記薄膜試料の計算値を算出することを特徴とする薄膜試料測定方法。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の薄膜試料測定方法で、複数の膜厚測定領域の荷電粒子量または輝度から平均値を算出し、前記平均値を用いて前記薄膜試料の計算値を算出することを特徴とする薄膜試料測定方法。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の薄膜試料測定方法で、複数の膜厚測定領域の膜厚を算出することを特徴とする薄膜試料測定方法。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の薄膜試料測定方法で、前記膜厚測定領域内部と前記参照領域内部が単一の材質であることを特徴とする薄膜試料測定方法。
- 前記荷電粒子ビームを照射して発生する荷電粒子は二次電子であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の薄膜試料測定方法。
- 前記荷電粒子ビームを照射して発生する荷電粒子は反射電子であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の薄膜試料測定方法。
- 前記荷電粒子ビームを照射して発生する荷電粒子は二次電子と反射電子を足し合わせたものであることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の薄膜試料測定方法。
- 所望の試料の薄膜化領域近傍の片側試料表面に集束イオンビームを走査照射しエッチング加工する工程と、
前記片側試料表面に対して前記薄膜化領域を挟んで反対側試料表面に集束イオンビームを走査照射しエッチング加工する工程と、
前記薄膜化領域近傍に集束イオンビームを走査照射し、エッチング加工することで薄膜化領域を薄膜化する工程と、
薄膜化した前記薄膜化領域の膜厚を請求項1から12のいずれか1項に記載の薄膜試料測定方法で算出する工程と、
算出した膜厚が所望の膜厚に達するまで前記薄膜化領域をエッチング加工し、薄膜化する工程を含むことを特徴とする薄膜試料作製方法。 - 集束イオンビームを標準薄膜試料の表面に走査照射してエッチング加工を行い、前記集束イオンビームの照射量と前記標準薄膜試料がエッチングされる膜厚との関係を示す検量データを作成する工程と、
所望の試料の薄膜化領域近傍の片側試料表面に集束イオンビームを走査照射しエッチング加工する工程と、
前記片側試料表面に対して前記薄膜化領域を挟んで反対側試料表面に集束イオンビームを走査照射しエッチング加工する工程と、
前記薄膜化領域近傍に集束イオンビームを走査照射し、エッチング加工することで薄膜化領域を薄膜化する工程と、
薄膜化した薄膜化領域の膜厚を請求項1から12のいずれか1項に記載の薄膜試料測定方法で算出する工程と、
算出した膜厚が所望の膜厚に達するまでに必要な集束イオンビームの照射量を前記検量データから算出する工程と、
算出した照射量の集束イオンビームで前記薄膜化領域をエッチング加工し、薄膜化する工程を含むことを特徴とする薄膜試料作製方法。 - 荷電粒子を発生するための荷電粒子発生源と、
前記荷電粒子を細く絞って荷電粒子ビームにして該荷電粒子ビームを走査させながら試料表面に照射するための荷電粒子光学系と、
前記荷電粒子ビーム照射により発生する荷電粒子を検出する荷電粒子検出器と、
前記荷電粒子検出器で検出した前記荷電粒子を輝度信号に変換し荷電粒子像を表示する表示体と、
複数の領域の荷電粒子量または輝度から構成される計算値を算出する第1の計算手段と、
標準薄膜試料の複数の領域の荷電粒子量または輝度から構成される前記標準薄膜試料の計算値と前記標準薄膜試料の膜厚との関数である検量データと、前記第1の計算手段により算出した計算値から前記膜厚測定領域の膜厚を算出する第2の計算手段を備えたことを特徴とする薄膜試料測定装置。 - 前記荷電粒子ビームを照射して発生する荷電粒子は二次電子であることを特徴とする請求項15項に記載の薄膜試料測定装置。
- 前記荷電粒子ビームを照射して発生する荷電粒子は反射電子であることを特徴とする請求項15項に記載の薄膜試料測定装置。
- 前記荷電粒子ビームを照射して発生する荷電粒子は二次電子と反射電子を足し合わせたものであることを特徴とする請求項15項に記載の薄膜試料測定装置。
- 請求項15から18のいずれか1項に記載の薄膜試料測定装置に、イオンを発生するためのイオン発生源と、
前記イオンを細く絞ってイオンビームにし該イオンビームを走査させながら試料表面に照射するためのイオン光学系を備えたことを特徴とする薄膜試料作製装置。 - 請求項19に記載の薄膜試料作製装置に、第2の計算手段で算出した膜厚が所望の膜厚に達するまでに必要な集束イオンビームの照射量を算出する第3の計算機構を備えたことを特徴とする薄膜試料作製装置。
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