KR20010053095A - 막 두께 측정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 집속 이온 빔 장치를 이용하여 Ga + 이온을 조사함으로써, 시료(160) 표면에 에칭 구멍(205)을 형성한다. 이 때, 시료(160)의 피 에칭 영역에서 이차 전자나 이차 이온이 방출된다. 이 이차 전자 혹은 이차 이온의 경시적인 강도변화를 관찰함으로써, 박막(202∼204)의 에칭 시간이 측정된다. 그리고, 이 에칭 시간으로부터 막 두께가 산출된다.
Description
종래, 반도체 제조 프로세스 등으로 형성된 박막의 막 두께를 측정하는 방법으로는 이하와 같은 방법이 알려져 있었다.
(1) 도5(A)에 도시한 방법에서는 박막의 막 두께를 엘립소미터를 이용하여 측정한다. 이 측정방법에서는 기판(511)상의 투명 박막(512)에 입사광(I0)을 조사하여, 반사광(I1)의 강도를 측정한다. 이 때, 반사광(I1)은 투명 박막의 상면에서 반사한 광(I11)과 하면에서 반사한 광(I12)의 간섭광이다. 이 때문에, 광(I11, I12)의 광학적 노정차(路程差)가 조사광 파장(λ)의 정수배일 때에 반사광의 강도는 극대로 된다. 여기서, 광학적 노정차(L)는 광(I0)의 입사각을 θ, 막 두께를 d로 하면, L= 2d/cosθ로 주어진다. 따라서, λ= L이 될 때의 입사각 θ을 검출함으로써, 투명 박막의 막 두께(d)를 알 수 있다.
(2) 도5(B)에 도시한 방법에서는 박막의 표면에 침을 닿게 해 막 두께를 측정한다. 이 측정방법에서는 우선 에칭 기술을 이용하여 적층막을 구성하는 각 박막(521, 521, …)의 단차를 형성한다. 그리고, 각각 박막(521, 521, …)의 표면에 침(522)을 닿게 했을 때의 침끝의 위치를 검출함으로써, 각 박막(521, 521, …)의 막 두께를 측정한다.
(3) 도5(C)에 도시한 방법에서는 박막에 형성된 에칭 단면(531)을 관찰함으로써, 막 두께를 측정한다. 이 방법에서는 우선 예컨대 집속 이온 빔 장치 등을 이용하여 적층막에 에칭 단면(531)을 형성한다. 그리고, 주사 전자 현미경이나 투과 전자 현미경 등에 의해 단면을 관찰하여, 막 두께를 측정한다.
(4) 도5(D)에 도시한 방법에서는 적층막의 에칭을 하면서, 이차 이온의 조성분석을 행한다. 도5(D)에 도시한 예에서는 실리콘 박막(541)이 에칭되어 있을 때는 Si 이온이 방출되고, 알루미늄 박막(542)이 에칭되어 있을 때는 Aℓ이온이 방출된다. 따라서, 에칭과 병행하여 이차 이온의 조성분석을 행함으로써, 박막(541, 542)의 에칭시간을 알 수 있다. 또한, 다른 방법을 이용하여 박막(541, 542)의 에칭 레이트를 각각 측정해 놓는다. 그리고, 에칭시간과 에칭 레이트를 이용하여 박막(541, 542)의 막 두께를 산출한다.
상술의 박막 측정방법에는 이하와 같은 결점이 있다.
(1)의 방법에서는 광을 투과하지 않는 박막의 막 두께 측정을 행할 수 없다는 결점에 더하여, 광의 파장보다 얇은 막의 막 두께 측정을 행할 수 없다는 결점이 있다. 예컨대, 최근의 반도체 디바이스로 실용화되고 있는 1Onm 정도의 산화막에 대해서는 이 방법으로 막 두께를 측정할 수 없다.
(2)의 방법에서는 에칭처리가 매우 복잡하므로, 샘플의 제작에 요하는 부담이 커져 버린다는 결점이 있다. 이 때문에, 적층구조가 복잡한 박막에 적용하는 것은 실질적으로 불가능하다고 말할 수 있다.
(3)의 방법에서는 주사 전자 현미경이나 투과전자 현미경의 분해능보다 얇은 막의 막 두께를 측정할 수 없다는 결점이 있다. 예컨대, 주사 전자 현미경의 분해능은 1∼3nm가 한계이므로, 이보다 얇은 막의 막 두께 측정을 행할 수 없다. 추가하여, 투과전자 현미경을 사용하는 경우에는 측정장치가 고가로 되어 버린다는 결점이 있다.
(4)의 방법에서는 조성분석을 행할 필요가 있으므로, 측정장치가 고가로 되어버리는 결점이 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 과제에 비추어 이루어진 것으로, 매우 얇은 막의 막 두께를 측정할 수 있고 또한 측정장치가 싼 막 두께 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 집속 이온 빔 장치를 이용한 막 두께 측정방법에 있어서, 박막의 표면에 하전 입자를 조사함으로써, 박막을 에칭하는 에칭 과정과, 이 에칭과정에서 박막으로부터 방출되는 이차 하전 입자 강도의 변화를 측정하는 측정과정과, 강도가 급격히 변화하는 점을 이용하여 박막의 에칭시간을 산출하는 연산과정과, 에칭시간을 이용하여 박막의 막 두께를 판단하는 판단과정을 가지는 것을 특징으로 한다.
이 발명에 관한 측정방법에서는 이차 하전 입자를 관측함으로써 에칭시간을 검출하므로, 조성분석에 의해 에칭시간을 검출하는 경우에 비해 매우 낮은 가격의 장치로 실현할 수 있다. 또한, 에칭시간을 이용하여 막 두께를 판단하므로, 분해능을 높일 수 있다.
본 발명은 예컨대 반도체 제조 프로세스 등으로 형성된 박막의 막 두께를 측정하는 방법에 관한 것이다.
도1은 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치의 구성을 도시하는 개념도,
도2는 실시 형태에서 사용하는 시료의 적층구조를 도시하는 단면도,
도3은 제1 실시 형태에서 관찰한 이차 전자 강도의 경시 변화를 표시하는 그래프,
도4는 제2 실시의 형태에서 관찰한 이차 이온 강도의 경시 변화를 표시하는 그래프,
도5는 (A)∼(D)와 함께 종래의 막 두께 측정방법을 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관해서, 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 도면 중, 각 구성성분의 크기, 형상 및 배치관계는 본 발명을 이해할 수 있는 정도로 개략적으로 나타낸 것에 불과하고, 또한, 이하에 설명하는 수치적 조건은 단순한 예시에 지나지 않는다.
제1 실시 형태
우선, 본 발명의 제1 실시의 형태에 관한 박막 측정방법에 관해 도1∼도3을 이용하여 설명한다.
도1은 이 실시의 형태에서 사용하는 집속 이온 빔 장치(100)의 구성을 나타내는 도면이다.
액체 금속 이온원(110)은 선단부에서 예컨대 갈륨 이온 등의 금속 이온을 방출한다.
이온 광학계(120)의 콘덴서 렌즈(121)는 전계를 발생시켜 이온 빔(150)을 굴절시킴으로써, 평행 빔을 형성한다.
빔 블랭커(122)는 이온 빔(150)을 시료(160)에 조사하고 싶지 않은 경우에 전계를 발생시켜 이온 빔(150)을 굴절시킨다.
얼라이너(123)는 전계를 발생시킴으로써, 이온 빔(150)의 축을 조절한다.
가동 조리개(124)는 직경이 다른 다수의 관통구멍을 가지고 있고, 이들 관통구멍의 어느 하나를 이용하여 이온 빔(150)의 직경을 조절한다. 사용하는 관통구멍은 도시하지 않은 구동기구(324a)를 이용하여 선택된다.
스티그미터(125)는 전계를 발생시킴으로써, 이온 빔(150)의 조사면이 원형이 되도록 빔 형상을 조정한다.
대물렌즈(126)는 전계의 강도에 따라 초점거리를 조절하고, 이온 빔(150)을 시료(160)의 표면에 집속시킨다.
디플랙터(127)는 전계에 의해 이온 빔(150)의 조사위치를 주사한다.
이차 전자 검출기(130)는 시료(160)의 표면에 이온 빔(150)을 조사했을 시에 발생하는 이차 전자를 검출한다.
가스총(140)은 가스 공급기구(340)로부터 공급된 퇴적 가스나 에칭 가스를 시료(160)의 표면에 내뿜는다.
도2는 본 실시 형태에 관한 박막 측정방법에 사용하는 시료의 일예를 나타내는 단면도이다.
도2에 도시한 바와같이, 이 시료(160)는 기판(201)상에 SiO2박막(202), Aℓ 박막(203) 및 SiO2박막(204)을 순차 적층함으로써 형성되어 있다.
다음에, 집속 이온 빔 장치(100)를 이용하여 시료(160)의 막 두께 측정을 행하는 방법에 대해 설명한다.
① 우선, 시료(160)의 피에칭 영역을 결정하고, 이 영역이 에칭되도록 시료(160)의 위치를 설정한다. 피 에칭영역으로서는 집적회로 등이 형성되어 있지 않은 영역을 선택하는 것이 바람직하다. 예컨대, 시료(160)의 얼라이먼트 마크 근방을 피 에칭 영역으로 하면 좋다.
② 다음에, 액체 금속 이온원(110)에 의한 Ga ＋ 이온의 방출을 개시하고, 또한 가스총(140)에 의한 에칭 가스의 분무를 개시함으로써, 에칭처리가 개시된다. 이 에칭처리에 의해 소정의 에칭 레이트로 시료(160)에 에칭 구멍(205)이 형성된다(도2 참조).
여기서, 금속 이온의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 시료(160)에 대한 영향이 적은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, Ga ＋ 이온을 사용하는 것이 가능하다.
이온 빔(150)의 전류는 연속적이거나 단속적이어도 되지만, 단위시간당 도즈량이 일정하게 되도록 설정된다.
이온 빔(150)의 전류치 및 가속 전압은 미리 정해진 에칭 레이트로 가공이 행해지도록 설정된다. 이 실시 형태의 측정에서 채용하는 에칭 레이트는 특별히 한정되지 않는다. 에칭 레이트가 큰 경우는 박막(202∼204)의 막 두께가 두꺼울 때라도 단시간에 박막 측정을 행할 수 있다. 한편, 에칭 레이트가 작은 경우는 박막(202∼204)의 막 두께가 매우 얇은 때라도 이차 전자 방출량의 경시 변화(후술)를 상세히 관찰할 수 있으므로, 막 두께 측정의 정밀도를 높일 수 있다.
시료(160)에 대한 이온 빔(150)의 입사각도는 특별히 한정되지 않고, 통상은 수직이면 좋다.
이온 빔(150)의 빔 직경은 특별히 한정되지 않는다. 단, 빔 직경이 지나치게 크면, 시료(160)의 집적회로 형성 영역 등을 파괴할 염려가 있으므로, 집적회로 등의 패턴 치수에 대해 충분히 작게 하는 것이 바람직하다.
에칭 구멍(205)의 직경도, 이 실시 형태에서는 특별히 한정되지 않는다. 단, 빔 직경이 큰 쪽이 에칭 구멍(205) 안에서 발생한 이차 전자가 구멍외로 방출되기 쉬우므로, 측정 정밀도를 높일 수 있다. 따라서, 이온 빔(150)을 조작함으로써, 에칭 구멍(205)의 직경을 조정해도 된다.
(3) 상술의 에칭처리(공정(2))와 병행하여, 이차 전자의 검출이 행해진다. 집적 이온 빔 장치(100)를 이용하여 에칭 처리를 행할 경우, 피 에칭영역에서는 이차 전자가 발생한다. 이러한 이차 전자의 일부는 에칭 구멍(205)으로부터 방출되어, 이차 전자 검출기(130)에 도달한다. 이차 전자 검출기(130)는 이차 전자 강도의 경시 변화를 관측한다.
도3은 이차 전자 강도의 경시 변화를 표시하는 그래프로, 횡축이 경과 시간, 종축이 이차 전자 강도(규격치)이다.
도3에서, 시각 t1은 에칭 구멍(205)(도2 참조)이 A1 박막(203)의 표면에 도달한 시각이다. 즉, 시각 t1에 SiO2박막(204)의 에칭이 종료하고, A1 박막(203)의 에칭이 개시된다. 도3에서 알 수 있듯이, A1 박막(203)이 에칭되어 있을 때의 이차 전자 강도는 SiO2박막(204)이 에칭되어 있을 때의 이차 전자 강도와 비교해 매우 크다. 따라서, 이차 전자 강도가 급격하게 증대함에 따라, SiO2박막(204)에 대한 에칭 종료시각 t1을 알 수 있다.
또한 도3에서, 시간 t2는 에칭 구멍(205)이 SiO2박막(202)의 표면에 도달한 시각이다. 즉, 시각(t2)에 Aℓ박막(203)의 에칭이 종료하고, SiO2박막(202)의 에칭이 개시된다. 상술과 같이, SiO2박막(204)이 에칭되어 있을 때의 이차 전자 강도는 Aℓ박막(203)이 에칭되어 있을 때의 이차 전자 강도와 비교해 매우 작으므로, 이차 전자 강도가 급격히 감소함에 의해, Aℓ박막(203)에 대한 에칭 종료시각(t2)을 알 수 있다.
시각(t1, t2)은 예컨대 이차 전자 검출기(130)의 출력 데이터에 수치 연산처리를 실시함으로써, 검출할 수 있다. 즉, 이 연산처리에 의해 이차 전자 강도의 변화점을 검출함으로써, 시각(t1, t2)을 검출하는 것이 가능하다.
또한, 시각(t1, t2)은 광역 통과형 필터를 이용해 검출하는 것도 가능하다. 즉, 이차 전자 검출기(130)의 출력신호를 광역 통과형 필터에 입력시키고, 이 필터로부터 피크 파형이 출력된 시각을 시각(t1, t2)으로 판단해도 된다.
④ 다음에 시각(t1, t2)을 이용하여 SiO2박막(204)의 에칭에 요한 시간과, A1 박막(203)의 에칭에 요한 시간을 산출한다. 도3에서 알 수 있듯이, SiO2박막(204)의 에칭 시간은 에칭 개시시각과 시각(t1)의 차, 즉 t1이다. 또한, Aℓ박막(203)의 에칭 시간은 시각(t1)과 시각(t2)의 차, 즉 t2- t1이다.
그리고, 이들 에칭시간과 에칭 레이트의 곱에 의해 박막(204, 203)의 막 두께를 산출한다.
여기서, 에칭 레이트는 예컨대, 이미 막 두께가 판명되어 있는 시료의 에칭 시간을 상술의 공정(1)∼(3)과 동일하게 하여 측정함으로써, 얻을 수 있다.
또한, 막 두께의 값을 산출하는 것이 아니라, 에칭시간을 이용하여 박막(203, 204)의 양/불량을 판단해도 된다. 즉, 양품(즉 정상동작이 보증되는 반도체 디바이스)에 있어서의 박막(203, 204)의 에칭 시간을 미리 측정하여 비교치로 하고, 이 비교치를 상기 공정(4)에서 얻어진 에칭 시간과 비교함으로써, 막 두께가 허용범위내인지 여부를 판단하는 것도 가능하다.
⑤ 그 후, 필요하면 에칭 구멍(205)을 다시 메워 막 두께 측정을 종료한다.
이와 같이, 이 실시의 형태에 의하면, 이차 전자를 관측함으로써 에칭 시간을 검출하므로, 조성 분석에 의해 에칭 시간을 검출하는 경우(종래 기술의 (4)참조)와 비교해 매우 낮은 가격의 장치로 실시할 수 있다. 더불어, 기존의 집적 이온 빔 장치를 그대로 사용하여 막 두께 측정을 행할 수 있어, 이 점에서도 낮은 가격이다.
또한, 이 실시 형태에 관한 막 두께 측정방법에서는 광을 투과하지 않은 박막의 막 두께 측정을 행하는 것이 가능함과 동시에, 광의 파장이나 주사 전자 현미경 혹은 투과 전자현미경의 분해능보다 얇은 막의 막 두께를 측정하는 것도 가능하다.
또한, 시료에 단차를 형성할 필요가 없으므로, 에칭처리가 매우 간단하고, 단시간에 박막의 막 두께를 측정할 수 있다.
제2 실시 형태
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 박막 측정방법에 대해 도4를 이용하여 설명한다.
이 실시 형태에서 사용하는 집속 이온 빔 장치의 구성은 제1 실시 형태에서 사용한 장치(100)(도1 참조)와 거의 동일하다. 단, 이차 전자 검출기(130)에 대신해 이차 이온 검출기(도시하지 않음)를 사용하는 점에서 제1 실시 형태와 다르다.
또한, 막 두께를 측정하는 시료로는 제1 실시 형태에서 사용한 시료(160)(도2 참조)와 동일한 것을 사용하기로 한다.
이하에, 이 실시 형태에 관한 막 두께 측정방법에 대해 설명한다.
① 우선, 제1 실시 형태의 경우와 동일하게 시료(160)의 피 에칭 영역을 결정하고, 이 영역이 에칭되도록 시료(160)의 위치를 설정한다.
② 또한, 제1 실시 형태의 경우와 동일하게 하여 Ga + 이온의 방출과 에칭 가스의 분무를 개시함으로써, 에칭 구멍(205)(도2 참조)의 형성을 개시한다.
또한, 사용할 수 있는 금속 이온의 종류, 이온 빔(150)의 전류치 및 가속전압, 입사각도 및 빔 직경은 제1 실시 형태와 동일하게 하여 결정할 수 있다.
③ 상술의 에칭 처리(공정②)와 병행하여, 이차 이온의 검출을 행한다. 집적 이온 빔 장치(100)를 이용하여 에칭처리를 행하는 경우, 피 에칭 영역에서는 이차 이온이 발생한다. 이러한 이차 이온의 일부는 에칭 구멍(205)으로부터 방출되어, 이차 이온 검출기에 도달한다. 이차 이온 검출기는 이차 이온 강도의 경시 변화를 관측한다.
도4는 이차 이온 강도의 경시 변화를 표시하는 그래프이고, 횡축이 경과 시간, 종축이 이차 이온 강도(규격치)이다.
도4에서, 시각(t1)은 에칭 구멍(205)이 Aℓ박막(203)의 표면에 도달한 시각이다. 즉, 시각(t1)에 SiO2박막(204)의 에칭이 종료하고, Aℓ박막(203)의 에칭이 개시된다. 또한, 도4에서, 시각(t2)은 에칭 구멍(205)이 SiO2박막(202)의 표면에 도달한 시각이다. 즉, 시각(t2)에 Aℓ박막(203)의 에칭이 종료하고, SiO2박막(202)의 에칭이 개시된다.
도4에서 알 수 있는 바와 같이, 이차 이온 강도는 SiO2박막(204)과 A1 박막(203)의 경계 근방이 에칭될 때 및 A1 박막(203)과 SiO2박막(202)의 경계근방이 에칭될 때에 증가한다. 따라서, 이차 이온 강도의 일시적인 증가를 검출함으로써, 시각(t1, t2)을 알 수 있다.
시각(t1, t2)은 제1 실시 형태와 동일하게, 예컨대, 이차 이온 검출기의 출력신호에 수치연산처리를 실시하거나, 이러한 신호에 광역 통과형 필터를 통과시킴으로써 검출하는 것이 가능하다.
④ 다음에 제1 실시 형태와 동일하게 시각(t1, t2)을 이용하여 SiO2박막(204)의 에칭 시간 및 Aℓ박막(203)의 에칭 시간을 산출하고, 또한 이들 에칭 시간과 에칭 레이트로부터 박막(204, 203)의 막 두께를 산출한다.
에칭 레이트는 제1 실시 형태와 동일한 방법에 의해 얻을 수 있다. 또한, 막 두께의 값을 산출하지 않고 박막(203, 204)의 양/불량을 판단할 수 있는 점도 제1 실시 형태와 동일하다.
⑤ 그 후, 필요하면 에칭 구멍(205)을 다시 메워 막 두께 측정을 종료한다.
이와 같이, 이 실시 형태에 의하면, 이차 이온을 관측함으로써 에칭 시간을 검출할 수 있다.
이에 따라 제1 실시 형태와 동일하게 조성분석에 의해 에칭시간을 검출하는 경우와 비교해 매우 낮은 가격의 장치로 실현할 수 있다.
추가하여, 기존의 집적 이온 빔 장치를 그대로 사용할 수 있는 점, 광을 투과하지 않는 박막의 막 두께 측정을 행할 수 있는 점, 광의 파장이나 주사 전자 현미경 혹은 투과 전자 현미경의 분해능보다 얇은 막의 막 두께를 측정할 수 있는 점, 에칭처리가 매우 간단한 점도 제1 실시 형태와 마찬가지다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 이 발명에 의하면, 매우 얇은 막의 막 두께를 측정할 수 있고 또한 측정장치의 가격이 낮은 막 두께 측정방법을 제공할 수 있다.
Claims (6)
- 집속 이온 빔 장치를 이용한 막 두께 측정방법에 있어서,상기 박막의 표면에 하전 입자를 조사함으로써, 상기 박막을 에칭하는 에칭 과정과,이 에칭과정에서 상기 박막으로부터 방출되는 이차 하전 입자 강도의 경시 변화를 측정하는 측정과정과,강도가 급격히 변화하는 점을 이용하여 상기 박막의 에칭시간을 산출하는 연산과정과,상기 에칭시간을 이용하여 상기 박막의 막 두께를 판단하는 판단과정을 가지는 것을 특징으로 하는 막 두께 측정방법.
- 제1항에 있어서, 상기 에칭과정은 적층막을 구성하는 2층 이상의 박막을 연속적으로 에칭하는 공정인 것을 특징으로 하는 막 두께 측정방법.
- 제2항에 있어서, 상기 연산과정이 상기 에칭이 개시되고 나서 상기 강도가 최초에 급격히 변화하기까지의 시간부터 상기 적층막의 최상층의 에칭시간을 판단하여, 상기 강도가 전회 급격히 변화하고 나서 차회 급격히 변화하기까지의 시간부터 상기 적층막의 2번째 이후의 층의 에칭 시간을 판단하는 과정인 것을 특징으로 하는 막 두께 측정방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판단과정은 상기 에칭 시간과 에칭 레이트를 이용하여 상기 막 두께를 산출하는 과정인 것을 특징으로 하는 막 두께 측정방법.
- 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판단 과정은 상기 에칭 시간을 비교치와 비교함으로써 상기 박막이 양호한지 여부를 판단하는 과정인 것을 특징으로 하는 막 두께 측정방법.
- 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 과정은 상기 이차 하전 입자의 강도로서 이차 전자 또는 이차 이온의 강도를 측정하는 과정인 것을 특징으로 하는 막 두께 측정방법.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR100687074B1 (ko) * | 2005-08-25 | 2007-02-26 | 한국표준과학연구원 | 집속 이온빔 산란을 이용한 박막분석 시스템 |
| KR100724374B1 (ko) * | 2003-03-18 | 2007-06-04 | 테크노스 가부시키가이샤 | 막 두께 취득 방법 |
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JPS58106750A (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-25 | Toshiba Corp | フオ−カスイオンビ−ム加工方法 |
| JPS58202038A (ja) * | 1982-05-21 | 1983-11-25 | Hitachi Ltd | イオンビ−ム加工装置 |
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| JPH07107518B2 (ja) * | 1987-07-01 | 1995-11-15 | 日本電気株式会社 | 一次イオン照射方法 |
| DE3879321T2 (de) * | 1987-08-14 | 1993-09-16 | Fairchild Semiconductor | Bestimmung des aetzungsendpunktes. |
| JPH0624108B2 (ja) * | 1987-11-06 | 1994-03-30 | 日本電子株式会社 | 試料分析装置 |
| JP2815148B2 (ja) * | 1988-07-13 | 1998-10-27 | 株式会社日立製作所 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
| JPH0262039A (ja) * | 1988-08-29 | 1990-03-01 | Hitachi Ltd | 多層素子の微細加工方法およびその装置 |
| US5425839A (en) * | 1992-05-14 | 1995-06-20 | Texas Instruments Incorporated | Method for rapidly etching material on a semiconductor device |
| JP3119959B2 (ja) * | 1993-02-05 | 2000-12-25 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 集束イオンビーム装置および加工観察装置 |
-
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100724374B1 (ko) * | 2003-03-18 | 2007-06-04 | 테크노스 가부시키가이샤 | 막 두께 취득 방법 |
| KR100687074B1 (ko) * | 2005-08-25 | 2007-02-26 | 한국표준과학연구원 | 집속 이온빔 산란을 이용한 박막분석 시스템 |
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