KR20210118726A - 집속 이온 빔 가공 장치 - Google Patents

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야스히코 스기야마
요시토모 나카가와
고지 나가하라
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가부시키가이샤 히다치 하이테크 사이언스
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Abstract

(과제) 집속 이온 빔에 의한 단면 가공을 행할 때, 단면 형상을 개선시킴과 더불어, 작업 효율을 향상시킨 집속 이온 빔 가공 장치를 제공한다.
(해결 수단) 이온원(21)과, 시료(200)를 유지하는 시료 스테이지(50)와, 집속 렌즈(22)와, 한 변(24t)이 직선 형상의 슬릿(24s)을 갖는 애퍼처(24)와, 애퍼처와 시료대 사이의 빔 경로에 배치되는 투사 렌즈(28)를 갖고, 시료의 단면을 가공하는 집속 이온 빔 가공 장치(100)로서, 쾰러 조명법에 의해, 투사 렌즈의 주면에 집속 이온 빔(20A)이 초점 맞춤될 때의 집속 렌즈의 인가 전압을 100으로 했을 때, 당해 인가 전압이 100 미만, 80 이상으로 설정되고, 애퍼처의 한 변을, 집속 이온 빔의 중심으로부터 한 변이 0μm보다 크고, 500μm이하인 거리(S)에서 집속 이온 빔이 애퍼처에 마스크되도록, 애퍼처의 위치가 설정되고, 슬릿의 형상이 시료에 전사되는 전사 모드를 이룬다.

Description

집속 이온 빔 가공 장치{FOCUSED ION BEAM PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 시료의 단면 가공을 행하는 집속 이온 빔 가공 장치에 관한 것이다.
종래부터, 집속 이온 빔 가공 장치로 시료의 단면 가공을 행하고, 이 단면의 관찰이 행해지고 있다.
단면 가공은, 도 12에 나타내는 바와 같이 하여 행해진다. 우선, 시료(200)의 표면(200a)에 직교하도록 하여 집속 이온 빔(20A)을 조사한다. 그리고, 집속 이온 빔(20A)의 조사 위치를 주사하여, 시료(200)의 표면(200a)에 직교하는(집속 이온 빔(20A)의 조사 방향에 평행한) 단면(200c)을 파내려 간다.
단, 단면 가공 후에 단면(200c)을 관찰하는 SEM 경통의 전자 빔(10A)은, 집속 이온 빔(20A)과 각도를 갖고 있기 때문에, 단면(200c)에서 떨어진 곳은 단면 근방과 같이 깊게 구멍을 팔 필요는 없다. 그래서, 에칭에 걸리는 시간을 단축시켜서 작업 효율을 향상시키기 위해, 단면(200c)의 바닥면으로부터 소정 각도 θ(예를 들면 54도)로 표면(200a)측으로 상승하는 슬로프(경사)면 형상으로 가공한다. 종래의 기술에서는, 현실적인 가공 시간을 고려하면, 단면의 사이즈는 수십μm, 넓어도 100μm 이하이다.
그런데, 최근, 반도체 디바이스나 광물 등의 시료에 있어서, 100μm 이상의 단면 가공을 하고 싶다는 요망이 있어, 에칭 시간을 단축하는 관점에서는 집속 이온 빔을 가능한 한 대전류로 조사할 필요가 있다.
그래서, 집속 이온 빔으로서, Ga의 금속 이온 빔을 대신하여, 플라즈마로부터 Xe 이온을 인출하여 집속 이온 빔으로 함으로써, Ga 이온 빔보다 대전류로 빔을 시료에 조사할 수 있다.
그리고, 이러한 대전류의 집속 이온 빔을, 집속 모드에 의해 시료에 조사하여 가공한다. 구체적으로는, 집속 모드는, 집속 렌즈와 대물 렌즈 사이에서 빔이 크로스하지 않는 거의 평행한 궤도로 하고, 집속 렌즈와 대물 렌즈 사이에 설치한 둥근 구멍의 애퍼처로 빔의 각도 확대를 조정하여 최적의 빔 형상으로 한다. 이렇게 하여 얻어진 빔을 빔 편향기로 주사시킴으로써 원하는 위치의 단면을 제작할 수 있다.
그러나, 상기 집속 모드의 경우, 대전류에서는 빔 지름이 커지기 때문에, 단면의 샘플 상면 부근에 둥근 에지(rounded edge)가 발생하거나, 디바이스 등의 스퍼터링 일드가 상이한 물질이 포함되는 샘플에서는 가공 줄이나 스텝이 남는다는 문제가 있다. 또, 이 둥근 에지나 가공 줄을 저감하기 위해 소전류 빔으로 마무리 가공을 행하면, 결국 가공에 필요로 하는 총 시간이 길어져, 작업 효율이 저하되게 된다. 특히 대전류 빔이 요구되는 단면의 깊이(길이)가 큰 경우, 소전류 빔으로의 마무리 가공에는 보다 많은 시간을 필요로 한다.
한편, FIB 경통의 집속 렌즈와 대물 렌즈 사이의 빔 경로에 직사각형 등의 둥근 구멍 이외의 슬릿을 갖는 애퍼처를 배치하고, 그 슬릿으로 집속 이온 빔의 일부를 마스크함으로써, 슬릿 형상으로 성형한 빔을 조사하는 전사 모드가 있다. 여기서 전사 모드의 경우, 대물 렌즈를 투사 렌즈라고 부른다.
전사 모드는, 애퍼처에서 마스크된 집속 이온 빔을 이용하기 때문에, 집속 모드보다는 가공 후의 단면을 샤프하게 할 수 있다는 특징이 있다.
전사 모드를 이용하는 기술로서는, 애퍼처에서 슬릿 형상으로 성형한 빔을 이용하여 시료를 단면 가공하는 기술이 개발되고 있다(특허문헌 1).
특허문헌 1의 기술에서는, 도 13에 나타내는 바와 같이 하여 슬로프(200s)를 갖는 단면 시료를 제작한다. 즉, 폭이 좁은 길쭉한 형상의 슬릿(500s)을 갖는 애퍼처(500)를 이용하여, 단면(200c)측으로부터 가장 먼 위치에 대해, 슬릿(500s)을 통과시킨 집속 이온 빔(20A)의 조사를 행하여, 깊이 D1의 얕은 구멍을 에칭 가공한다. 다음에, 이온 빔의 조사 영역을 단면(200c)측으로 순차적으로 이동시켜, 에칭 시간을 길게 하여 보다 깊은 에칭 가공을 실행한다. 이렇게 하여, 서서히 깊은 구멍 가공을 실시하고, 마지막에 단면(200c)을 형성하기 위한 가장 깊은 깊이 D2의 에칭 가공을 행하여, 도 13의 최종 형태의 단면이 얻어진다.
또, 전사 모드에 있어서, 시료면에 도달하는 빔은 광학축 상이 가장 왜곡이 작고, 광학축에서 떨어짐에 따라 상(像) 분해능이 악화된다.
그래서, 시료의 단면을 형성하는 마스크의 한 변을, 이온 빔의 광학축에 맞춘 기술이 개발되고 있다(특허문헌 2).
이로 인해, 시료의 단면을 샤프하게 가공할 수 있다.
또한, 전사 모드와는 달리, 투사 렌즈를 이용하지 않으나, 마스크의 개구를 이용하여 정형한 빔 스폿을 시료의 단면 가공에 이용하는 기술도 개발되고 있다(특허문헌 3).
일본국 특허 제5247761호 공보(도 1, 도 9, 단락 0025) 일본국 특허 제3531323호 공보 일본국 특허 제5048919호 공보
그러나, 전사 모드를 이용하는 경우, 이온 빔의 일부가 애퍼처(500)에서 마스크되어 에칭에 이용되지 않기 때문에, 일반적으로 작업 효율이 낮다는 문제가 있다.
또, 특허문헌 1의 기술의 경우, 도 13에 나타낸 바와 같이, 애퍼처(500)에서 마스크한 길쭉한 형상의 이온 빔을 이용하여 복수회의 에칭 작업을 각각 에칭 시간을 변화시켜서 행할 필요가 있어, 이 점에서도 작업 효율이 낮아진다.
또, 특허문헌 2의 기술의 경우, 전사 모드로 마스크하여 얻어진 정형 빔의 전류 분포가 균일(도 6의 해칭 R1)하며, 시료 표면으로부터 균일한 깊이로 직사각형 형상으로 에칭되어 버린다. 한편, 도 12에 나타낸 바와 같이, 필요로 하는 단면은, 단면(200c)에 연결되는 슬로프(200s) 형상이며, 슬로프(200s)보다 깊게 쓸데없이 파기 때문에 작업 효율이 저하된다.
또한, 쓸데없이 에칭한 부위의 스퍼터 생성물이 단면에 부착되기 때문에, 샤프한 단면을 얻기 위한 마무리 가공의 양이 증가하는 것에 의해서도 작업 효율이 저하된다.
또, 특허문헌 3의 기술의 경우, 마스크와 시료 사이에, 마스크의 개구의 형상을 시료를 향해 투영하는 투사 렌즈가 이용되지 않았기 때문에, 빔 형상은 최대 수μm로 작고, 일괄로 단면 가공할 수 있는 크기의 정형 빔을 생성할 수 없다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 집속 이온 빔에 의한 단면 가공을 행할 때, 단면 형상을 개선시킴과 더불어, 작업 효율을 향상시킨 집속 이온 빔 가공 장치의 제공을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 집속 이온 빔 가공 장치는, 이온원과, 시료를 유지하는 시료 스테이지와, 이온원으로부터 방출되는 이온을 집속 이온 빔으로 집속하는 집속 렌즈와, 상기 집속 렌즈로 집속된 상기 집속 이온 빔의 일부를 마스크하여, 상기 시료를 원하는 형상으로 가공하기 위한 적어도 한 변이 직선 형상의 슬릿을 갖는 애퍼처와, 상기 애퍼처와 상기 시료대 사이의 빔 경로에 배치되며, 상기 애퍼처를 통과한 상기 집속 이온 빔을, 상기 애퍼처를 광원으로 하여 상기 시료의 소정 위치에 초점 맞춤시키는 투사 렌즈를 갖고, 상기 시료에 대해 상기 집속 이온 빔의 조사 방향에 평행한 단면을 가공하는 집속 이온 빔 가공 장치로서, 쾰러 조명법에 의해, 상기 투사 렌즈의 주면(主面)에 상기 집속 이온 빔이 초점 맞춤될 때의 상기 집속 렌즈의 인가 전압을 100으로 했을 때, 상기 집속 렌즈의 상기 인가 전압이 100 미만, 80 이상으로 설정되고, 상기 애퍼처의 상기 한 변을, 상기 집속 이온 빔의 중심으로부터 상기 한 변이 0μm보다 크고, 500μm 이하인 거리에서 당해 집속 이온 빔이 상기 애퍼처에 마스크되도록, 상기 애퍼처의 위치가 설정되고, 상기 투사 렌즈의 인가 전압은 상기 애퍼처의 상기 슬릿에 의한 상(像)을 상기 시료 표면에 초점 맞춤시키는 인가 전압으로 설정되고, 상기 집속 이온 빔은 주사되지 않고, 상기 슬릿의 형상으로 성형된 상기 집속 이온 빔이 상기 시료 표면에 한 번에 조사되어, 상기 슬릿의 형상이 상기 시료에 전사되는 전사 모드를 이루는 것을 특징으로 한다.
이 집속 이온 빔 가공 장치에 의하면, 집속 렌즈에 인가하는 전압의 절대값을 작게 하기 때문에, 시료의 중심 근방에 프로브 전류가 집중된다. 이로 인해, 집속 이온 빔의 중심에 피크를 갖고, 중심에서 떨어짐에 따라 점감하는 전류 밀도 분포의 프로브 전류로 시료를 에칭하기 때문에, 전류 밀도가 높은 중심이 가장 깊은 형상으로 파진다.
한편, 필요로 하는 시료 단면은, 시료 표면으로부터 수직으로 파진 단면과, 단면에 연결되는 슬로프를 갖는 대략 V자 형상이다. 그래서, 상술한 전류 밀도 분포의 프로브 전류로 시료를 에칭하면, 단면과 단면에 연결되는 슬로프에 의한 대략 V자 형상에 가까운 윤곽으로 시료가 에칭되기 때문에, 단면 가공에 있어서 이온 빔을 낭비 없이 에칭에 이용할 수 있다. 또한, 가장 깊게 에칭이 필요한 단면 부분에 프로브 전류의 피크를 맞추면, 추가 에칭을 하지 않아도 단면을 깊게 에칭할 수 있다. 이들에 의해, 작업 효율이 향상된다.
또, 에칭에 의해 발생한 스퍼터 생성물은 관찰 대상이 되는 단면에 부착되는데, 불필요한 영역의 에칭을 적게 할 수 있기 때문에, 단면에 대한 스퍼터 생성물의 부착을 저감하고, 작업 효율을 보다 한층 향상시킬 수 있다.
또, 적어도 한 변이 직선 형상의 슬릿을 갖는 애퍼처를 이용하여, 이 한 변을 집속 이온 빔의 중심에서 약간 어긋나게 배치한다.
이와 같이 하면, 상술한 프로브 전류 분포 중에서, 중심으로부터 대략 절반이 마스크되고, 중심으로부터 반대측의 대략 절반만이 프로브 전류로서 작용한다.
그 결과, 상술한 바와 같이 대략 V자 형상의 단면의 윤곽에 가까운 프로브 전류 분포가 되기 때문에, 이온 빔을 낭비 없이 에칭에 이용할 수 있다.
또, 이와 같이, 애퍼처를 통과한 프로브 전류는, 대략 V자 형상의 단면의 윤곽에 가까운 에칭을 행하기 때문에, 집속 이온 빔을 주사하지 않고, 애퍼처를 이용하여 한 번에 시료의 단면 가공의 형상을 만들 수 있어, 작업 효율이 더욱 향상된다.
또한, 단면은, 애퍼처의 슬릿 중 직선 형상의 한 변에서 이온 빔을 마스크하여 에칭하기 때문에, 단면에 둥근 에지(스텝)가 생기기 어려워, 단면 형상을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 집속 이온 빔 가공 장치에 있어서, 상기 투사 렌즈의 인가 전압을 조정함으로써 상기 집속 이온 빔의 빔 사이즈를 조정 가능하게 해도 된다.
전사 모드는 집속 이온 빔의 형상이 슬릿의 형상을 반영하고, 슬릿 형상을 전사하는 투영 배율은 애퍼처, 투사 렌즈, 및 시료의 지오메트리에 의해 일의(一意)로 정해진다. 따라서, 시료의 단면 가공으로 단면의 길이를 바꾸려면, 애퍼처의 형상을 바꿀 필요가 있다. 그러나, 예를 들면 현재 상태의 슬릿보다 큰(예를 들면 10% 큰) 단면을 만들고 싶은 경우에, 슬릿 치수가 큰 다른 애퍼처나, 하나의 애퍼처에 추가로 다른 슬릿을 형성하면 작업 효율이나 장치 공간 상 문제가 있다.
그래서, 투사 렌즈의 인가 전압을 바꾸면, 투영 배율이 변화하기 때문에, 단면의 길이를 용이하게 변경할 수 있다.
또한, 투사 렌즈의 인가 전압을 바꾸면 빔이 왜곡되므로, 슬릿 형상을 정확하게 전사하는 목적에는 어려움이 있지만, 단면을 형성할 때에는 빔의 엣지가 곧으면 문제가 없다.
또, 「단면의 길이」란, 시료의 표면과 단면의 교선(능선)의 길이이다.
본 발명의 집속 이온 빔 가공 장치에 있어서, 상기 애퍼처의 상기 슬릿은 직사각형 형상이어도 된다.
이 집속 이온 빔 가공 장치에 의하면, 시료에 직사각형 형상의 에칭을 실시하여, 적절한 단면을 얻을 수 있다.
본 발명의 집속 이온 빔 가공 장치에 있어서, 상기 이온원은 플라즈마 이온원이어도 된다.
이 집속 이온 빔 가공 장치에 의하면, Ga 등의 이온원에 비해 대전류의 이온 빔이 얻어지기 때문에, 작업 효율이 향상된다.
본 발명에 의하면, 집속 이온 빔에 의한 단면 가공을 행할 때, 단면 형상을 개선시킴과 더불어, 작업 효율을 향상시킨 집속 이온 빔 가공 장치가 얻어진다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 집속 이온 빔 가공 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, FIB 경통의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은, FIB 경통에 있어서의 집속 렌즈, 애퍼처 및 투사 렌즈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는, 집속 렌즈(22)의 인가 전압과, 집속 이온 빔의 궤도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는, 도 4의 각 궤도에 있어서의 프로브 전류의 시료의 평면 방향의 분포를 나타내는 도면이다.
도 6은, 도 4의 각 프로브 전류에 의한 시료의 에칭 깊이를 나타내는 도면이다.
도 7은, 한 변이 직선 형상의 슬릿을 갖는 애퍼처를 나타내는 도면이다.
도 8은, 애퍼처의 한 변을 집속 이온 빔의 중심에 일치시켰을 때의 프로브 전류와, 그에 의한 시료의 에칭 깊이를 나타내는 도면이다.
도 9는, 애퍼처의 한 변의 위치의 변화에 따른, 집속 이온 빔의 궤도를 나타내는 도면이다.
도 10은, 도 9의 각 궤도에 있어서의 프로브 전류의 시료의 평면 방향의 분포를 나타내는 도면이다.
도 11은, 도 9의 각 궤도에 있어서의, 시료의 단면 에칭 후의 최종 형태의 평면 윤곽을 나타내는 도면이다.
도 12는, 집속 이온 빔에 의해 단면 가공되는 시료의 형상을 나타내는 도면이다.
도 13은, 애퍼처를 이용하여 도 12의 시료를 단면 가공하는 종래의 방법을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 집속 이온 빔 가공 장치(100)의 전체 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에 있어서, 집속 이온 빔 가공 장치(100)는, 전자 빔 경통(SEM 경통)(10)과, 집속 이온 빔 경통(FIB 경통)(20)과, 2차 전자 검출기(4, 5)와, 제어 수단(6)과, 표시부(7)와, 입력 수단(8)과, 시료 스테이지(50)를 구비하고, 시료 스테이지(50) 상에 배치한 시료(200)를 집속 이온 빔에 의해 가공하여, SEM에 의해 관찰할 수 있다.
또한, 도 1에 있어서, FIB 경통(20)이 수직이 되도록 배치되고, SEM 경통(10)은 수직에서 소정 각도로 비스듬하게 배치되어 있는데, 이에 한정되지 않는다.
집속 이온 빔 가공 장치(100)의 각 구성 부분의 일부 또는 전부는 진공실(40) 내에 배치되고, 진공실(40) 내는 소정의 진공도까지 감압되어 있다
상술한 바와 같이, 시료 스테이지(50) 상에는 시료(200)가 재치(載置)되어 있다. 그리고, 시료 스테이지(50)는, 시료(200)를 5축으로 변위시킬 수 있는 이동 기구를 갖고 있다.
제어 수단(6)은, 중앙 연산 처리 장치로서의 CPU와, 데이터나 프로그램 등을 저장하는 기억부(RAM 및 ROM)와, 외부 기기 사이에서 신호의 입출력을 행하는 입력 포트 및 출력 포트를 구비하는 컴퓨터로 구성할 수 있다. 제어 수단(6)은, 기억부에 저장된 프로그램에 의거하여 CPU가 각종 연산 처리를 실행하고, 집속 이온 빔 가공 장치(100)의 각 구성 부분을 제어한다. 그리고, 제어 수단(6)은, 전자 빔 경통(10), 집속 이온 빔 경통(20), 2차 전자 검출기(4, 5), 및 시료 스테이지(50)의 제어 배선 등과 전기적으로 접속되어 있다.
또 제어 수단(6)은, 소프트웨어의 지령이나 오퍼레이터의 입력에 의거하여 시료 스테이지(50)를 구동하고, 시료(200)의 위치나 자세를 조정하여 시료(200) 표면에 대한 전자 빔(10A), 이온 빔(20A)의 조사 위치나 조사 각도를 조정할 수 있도록 되어 있다.
또한, 제어 수단(6)에는, 오퍼레이터의 입력 지시를 취득하는 키보드 등의 입력 수단(8)과, 시료의 화상 등을 표시하는 표시부(7)가 접속되어 있다.
SEM 경통(10)은, 도시는 하지 않으나, 전자를 방출하는 전자원과, 전자원으로부터 방출된 전자를 빔 형상으로 성형함과 더불어 주사하는 전자 광학계를 구비하고 있다. 전자 빔 경통(10)으로부터 사출되는 전자 빔(10A)을 시료(200)에 조사함으로써, 시료(200)로부터는 2차 전자가 발생한다. 이 발생한 2차 전자를, 경통 내의 2차 전자 검출기(5), 또는 경통 외의 2차 전자 검출기(4)로 검출하여 시료(200)의 상을 취득할 수 있다. 또, 경통 내의 반사 전자 검출기로 반사 전자를 검출하여 시료(200)의 상을 취득할 수 있다.
전자 광학계는, 예를 들면, 전자 빔(10A)을 집속하는 콘덴서 렌즈와, 전자 빔(10A)을 좁히는 조리개와, 전자 빔(10A)의 광축을 조정하는 얼라이너와, 전자 빔(10A)을 시료(200)에 대해 집속하는 대물 렌즈와, 시료(200) 상에서 전자 빔(10A)을 주사하는 편향기를 구비하여 구성된다.
FIB 경통(20)은, 후술하는 바와 같이, 이온을 발생시키는 이온원과, 이온원으로부터 방출된 이온을 집속 이온 빔으로 성형함과 더불어 주사시키는 이온 광학계를 구비하고 있다. FIB 경통(20)으로부터 하전 입자 빔인 집속 이온 빔(20A)을, 시료(200)에 조사하여 에칭 가공함으로써, 시료(200)의 단면(200c)(도 12 참조)을 가공한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, FIB 경통(20)은, 이온원(21)측으로부터 대물 렌즈(28)를 향해 이하의 순서로, 이온을 발생시키는 이온원(21)과, 이온원으로부터 방출된 이온을 집속 이온 빔(20A)으로 집속하는 집속 렌즈(22)와, 이온 빔을 온/오프 하는 블랭커(23)와, 애퍼처(가동 조리개)(24)와, 얼라이먼트(25)와, 스티그메이터(26)와, 주사 전극(27)과, 집속 이온 빔(20A)을 시료(200)의 소정 위치에 초점 맞춤시키는 대물 렌즈(28)를 구비한다. 또, 대물 렌즈(28)의 주위에는, 2차 전자 검출기(29a)와, 가스 총(29b)이 배치되어 있다.
얼라이먼트(25)는, 이온 빔이 대물 렌즈(28)의 중심축을 통과하도록 빔의 궤도를 조정한다. 스티그메이터(26), 주사 전극(27)은, 각각 비점 수차 보정하는 기능, 빔을 시료 상에서 주사하는 기능을 갖는다.
블랭커(23)와 주사 전극(27)은 편향기를 이룬다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 애퍼처(24)는, 집속 렌즈(22)로 집속된 집속 이온 빔(20A)의 일부를 마스크하여, 시료(200)를 원하는 형상으로 가공하기 위한 적어도 한 변(24t)이 직선 형상의 슬릿(24s)을 갖는다. 본원 발명은, 슬릿(24s)에 의해 이온 빔의 일부를 마스크하여 슬릿 형상으로 성형한 빔을 조사하는 전사 모드를 채용한다.
또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 집속 모드에 의해 이온 빔을 주사하는 것에 의해서도, 시료의 관찰, 가공을 할 수 있도록, 애퍼처(24)는 집속 모드용인 둥근 구멍(24h)도 갖는다. 둥근 구멍(24h)은, 이온 빔의 각도 확대를 조정하는 것이며, 애퍼처(24)를 도시하지 않은 구동부로 애퍼처 평면 내를 이동시킴으로써 원하는 슬릿(24s) 또는 둥근 구멍(24h)을 선택하여, 전사 모드와 집속 모드를 전환할 수 있다.
도 3은, FIB 경통(20)에 있어서의 집속 렌즈(22), 애퍼처(24) 및 투사(대물) 렌즈(28)를 나타낸다.
집속 렌즈(22)는, 2개의 렌즈(22a, 22b)로 이루어지며, 이로 인해, 애퍼처(24)의 슬릿(24s)을 통과하는 프로브 전류를 조정하는 것이 가능하다. 프로브 전류를 늘리면 애퍼처(24)를 통과하는 빔의 개구각이 커지기 때문에 수차가 커져, 날카로운 빔 형상을 얻을 수 없는 경우가 있다. 그래서, 원하는 빔 형상에 따라 최적의 슬릿(24s)의 치수가 설정된다.
또한, 도 3에서는 집속 렌즈는 22a, 22b의 2단으로 이루어지는데, 이에 한정하지 않고 1단이어도 상관없다.
집속 렌즈(22) 및 투사 렌즈(28)는 정전 렌즈로 이루어진다.
또한, 전사 모드를 채용하는 경우, 애퍼처(24)의 투영 배율은 애퍼처(24)와 투사 렌즈(28)와 시료(200)의 거리의 관계로 정해진다.
그리고, 본 발명에서 이용하는 전사 모드에서는, 집속 렌즈(22)에 의해 투사 렌즈(28) 주면에 빔이 집속(초점 맞춤)되도록 집속 렌즈(22)의 전압을 설정한다. 집속 렌즈(22)와 투사 렌즈(28) 사이에 상술한 애퍼처(24)가 설치되고, 애퍼처(24)의 슬릿(24s)의 개구 형상이 시료(200) 상에 전사되도록 투사 렌즈(28)의 전압이 결정된다.
이로 인해, 도 3의 애퍼처(20)로부터 시료(200)를 향하는 궤도(굵은 실선으로 도시)와 같이, 개구형으로 성형된 빔이 시료 상에 조사되어, 애퍼처 형상이 시료에 전사된다.
여기서, 전사 모드에서는, 애퍼처(24)의 개구 형상을 시료(200)에 투사하기 위해, 애퍼처(24)의 슬릿(24s)을 광원으로 하여 투사 렌즈(28)로 시료(200)에 광원을 결상할 필요가 있다. 따라서, 투사 렌즈(28)의 인가 전압은 기하적으로 일의로 정해진다.
다음에, 도 4~도 11을 참조하여, 본 발명의 특징 부분에 대해서 설명한다.
여기서, 집속 렌즈(22)에 인가하는 전압의 절대값을 작게 하는 정도로서, 쾰러 조명법에 의해, 투사 렌즈(28)의 주면에 집속 이온 빔(20A)이 초점 맞춤될 때의 집속 렌즈(22)에 인가하는 전압을 100으로 했을 때, 집속 렌즈(22)의 인가 전압이 100 미만, 80 이상으로 설정된다. 또한, 애퍼처(24)는, 쾰러 조명법에 있어서의 「시야 조리개」에 상당한다.
그리고, 도 4에 있어서, 쾰러 조명법에 의한 상기 조건으로, 집속 렌즈(22)의 인가 전압이 100일 때의 이온 빔의 궤도 LA에 대해, 각각 인가 전압이 89, 85일 때의 이온 빔의 궤도 LB, LC는, LA보다 시료(200)의 중심에 보다 집중되어 있다.
또, 도 5에 있어서, 궤도 LA에 있어서의 프로브 전류는 시료(200)의 표면의 중심(O)으로부터 반경 방향(면방향 외측)을 향하며, 균일하다(직사각형).
한편, 궤도 LB, LC에 있어서의 프로브 전류는 시료(200)의 표면의 중심(O)이 가장 강하고, 반경 방향(면방향 외측)을 향해 저하되고 있다.
이상으로부터, 집속 렌즈(22)의 인가 전압을 100 미만, 80 이상으로 설정했다.
이상과 같이, 집속 렌즈(22)에 인가하는 전압의 절대값을 작게 하여 시료(200)의 중심 근방에 프로브 전류를 집중시킴으로써, 단면 시료를 제작할 때, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 집속 렌즈(22)의 인가 전압이 100인 궤도 LA에 있어서의 프로브 전류는 균일하므로(직사각형), 이 궤도 LA의 프로브 전류로 시료(200)를 에칭하면, 직사각형 형상을 반전시킨 균일한 깊이로 파진다.
이에 비해, 도 12에 나타낸 바와 같이, 필요로 하는 단면 시료는, 시료 표면으로부터 수직으로 파진 단면(200c)과, 단면(200c)에 연결되는 슬로프(200s)를 갖는 형상이며, 균일한 깊이로 에칭하면, 도 6의 해칭 R1로 나타낸 바와 같이 슬로프(200s)보다 깊게 파게 되어, R1 부위의 에칭이 쓸모 없게 되어 작업 효율이 저하된다. 한편, 균일한 깊이로 에칭하면, 단면(200c) 부분에서는 에칭이 부족하여 추가 에칭 시간을 필요로 하기 때문에, 이 점에서도 작업 효율이 저하된다.
그래서, 궤도 LB의 중심(O)에 피크를 갖고, 중심에서 떨어짐에 따라 점감하는 전류 밀도 분포의 프로브 전류로 시료(200)를 에칭하면, 전류 밀도가 높은 중심(O)이 가장 깊은 형상으로 파진다.
그 결과, 단면(200c)과 단면(200c)에 연결되는 대략 V자 형상에 가까운 윤곽으로 시료(200)가 에칭되기 때문에, 이온 빔을 낭비 없이 에칭에 이용할 수 있다. 또한, 가장 깊게 에칭이 필요한 단면(200c) 부분에 프로브 전류의 피크를 맞추면, 추가 에칭을 하지 않아도 단면(200c)을 깊게 에칭할 수 있다.
이에 의해, 작업 효율이 향상된다.
또, 에칭에 의해 발생한 스퍼터 생성물은 관찰 대상이 되는 단면에 부착되는데, 불필요한 영역의 에칭을 적게 할 수 있기 때문에, 단면에 대한 스퍼터 생성물의 부착을 저감하여, 작업 효율을 보다 한층 향상시킬 수 있다.
또, 도 7에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 적어도 한 변(24t)이 직선 형상(도 6에서는 전체적으로 직사각형 형상)의 슬릿(24s)을 갖는 애퍼처(24)를 이용한다. 그리고, 도 8에 나타내는 바와 같이, 애퍼처(24)의 한 변을 집속 이온 빔(20A)의 중심(O)과 대략 일치시킨다.
즉, 도 8에 있어서, 이온 빔의 궤도 LB에 있어서의 프로브 전류는, 중심(O)에서 전류 밀도가 크고, 중심에서 떨어짐에 따라 점감하는 분포이기 때문에, 이 궤도 LB의 프로브 전류로 시료(200)를 에칭하면, 전류 밀도 분포를 반전시킨 중심(O)이 가장 깊은 형상으로 파진다.
이에 비해, 도 12에 나타낸 것처럼, 필요로 하는 시료 단면은, 시료 표면으로부터 수직으로 파진 단면(200c)과, 단면(200c)에 연결되는 슬로프(200s)를 갖는 형상이다. 그래서, 애퍼처(24)의 한 변(24t)을 집속 이온 빔(20A)의 중심(O)과 일치시키면, 궤도 LB에 있어서의 프로브 전류 분포 중에서, 중심(O)으로부터 절반(도 8의 좌측)이 마스크되고, 중심(O)으로부터 반대측의 절반만이 프로브 전류(LM)로서 작용한다.
그 결과, 단면(200c)과 단면(200c)에 연결되는 대략 V자 형상의 시료(200)가 에칭되고, 이는 단면(200c) 및 슬로프(200s)의 윤곽에 가깝기 때문에, 이온 빔을 낭비 없이 에칭에 이용할 수 있다.
또, 이와 같이, 애퍼처(24)를 통과한 프로브 전류는, 단면(200c) 및 슬로프(200s)의 윤곽에 가까운 에칭을 행하기 때문에, 집속 이온 빔을 주사하지 않고, 애퍼처(24)를 이용하여 일괄로 시료(200)의 단면 가공의 형상을 만들 수 있어, 작업 효율이 더욱 향상된다.
또한, 단면(200c)은, 애퍼처(24)의 슬릿(24s) 중 직선 형상의 한 변(24t)에서 이온 빔을 마스크하여 에칭하기 때문에, 단면에 둥근 에지(스텝)가 발생하기 어려워, 단면 형상을 개선시킬 수 있다.
도 9는, 애퍼처(24)의 한 변(24t)의 위치의 변화에 따른, 집속 이온 빔(20A)의 궤도 LD~LF를 나타낸다.
애퍼처(24)의 슬릿(24s)의 중심을 집속 이온 빔(20A)의 중심(O)에 맞춘 궤도를 LD로 하고, 애퍼처(24)의 한 변(24t)을 집속 이온 빔(20A)의 중심(O)에 맞춘 궤도를 LE로 한다. 또, 애퍼처(24)의 한 변(24t)을 집속 이온 빔(20A)의 중심(O)보다 내측으로 맞춘(즉, 집속 이온 빔(20A)의 중심(O)이 한 변(24t)보다 애퍼처(24)에 마스크되는 위치로 한) 궤도를 LF로 한다.
여기서, 궤도 LF에 있어서, 집속 이온 빔(20A)의 중심(O)이 한 변(24t)보다 애퍼처(24)에 마스크되는 폭(거리)을 S로 한다
도 10에 나타내는 바와 같이, 애퍼처(24)의 한 변(24t)이 집속 이온 빔(20A)의 중심(O)에서 떨어진 궤도 LD에 있어서의 프로브 전류는, 중심(O)이 가장 높은 피크로 되어 있다.
이에 비해, 애퍼처(24)의 한 변을 집속 이온 빔(20A)의 중심(O)과 대략 일치시킨 궤도 LE, LF에 있어서의 프로브 전류는, 모식도 8에서 나타낸 바와 같이, 중심(O)으로부터 오른쪽 절반뿐인 형상으로 되어 있음과 더불어, 중심(O)보다 오른쪽 절반에서 반경 방향 외측으로 궤도 LD보다 확대되고 있다.
이로 인해, 애퍼처(24)의 한 변(24t)을 집속 이온 빔(20A)의 중심(O)과 대략 일치시킴으로써, 단면에 둥근 에지(스텝)가 발생하기 어려워, 단면 형상을 개선시킴과 더불어, 프로브 전류가 슬로프(200s)의 윤곽에 가깝게 되어, 이온 빔을 낭비 없이 에칭에 이용할 수 있음을 알 수 있다.
도 11은, 각 궤도 LD~LF에 있어서의, 시료(200)의 단면 에칭 후의 최종 형태의 평면 윤곽(집속 이온 빔의 조사 방향에서 본 시료(200)의 에칭 오목부의 평면 형상)이다.
이상적인 광학계에서는, 애퍼처(24)의 한 변(24t)을 집속 이온 빔(20A)의 중심(O)과 일치시킨 궤도 LE에서는, 한 변(24t)을 따라 단면(200c)의 조사 부위에 직선 빔 형상이 얻어진다. 그러나, 통상은 이상적인 조건은 되지 않고, 도 11에 나타내는 바와 같이 집속 이온 빔(20A)의 중심(O)이 한 변(24t)보다 애퍼처(24)에 마스크되도록 설정하는 궤도 LF 쪽이, 한 변(24t)을 따른 단면(200c)의 조사 부위(도 11의 파선 LF의 X방향을 따른 직선 부분)에 있어서 직선 빔 형상이 얻어지는 경향이 있다.
그래서, 집속 이온 빔(20A)의 중심(O)이 한 변(24t)보다 500μm 이하의 거리에서 애퍼처(24)에 마스크되도록(즉, 도 9의 거리(S)＜500μm가 되도록), 애퍼처(24)의 위치를 설정하면 된다.
여기서, 도 12에 나타내는 바와 같이, 시료(200)의 표면(200a)과 단면(200c)의 교선(능선)(200d)의 길이는 10μm 이상 1mm 이하이면 바람직하다. 이 능선(200d)의 길이를 작성하기 위해, 애퍼처(24)의 한 변(24t)의 길이는, 애퍼처(24)의 투영 배율에 따라서도 변하는데, 통상 1μm 이상, 1mm이다.
본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 사상과 범위에 포함되는 다양한 변형 및 균등물에 이르는 것은 말할 것도 없다.
본 발명의 집속 이온 빔 가공 장치는, 적어도 집속 이온 빔 경통을 구비하고 있으면 되고, 전자 빔 경통은 필수의 구성은 아니다.
본 발명의 집속 이온 빔 가공 장치에 있어서, 투사 렌즈의 인가 전압을 조정함으로써 집속 이온 빔의 빔 사이즈를 조정 가능하게 해도 된다.
전사 모드는 집속 이온 빔의 형상이 슬릿의 형상을 반영하고, 슬릿 형상을 전사하는 투영 배율은 애퍼처, 투사 렌즈, 및 시료의 지오메트리에 의해 일의로 정해진다. 따라서, 시료의 단면 가공으로 단면의 길이를 바꾸려면, 애퍼처의 형상을 바꿀 필요가 있다. 그러나, 예를 들면 현재 상태의 슬릿보다 큰(예를 들면 10% 큰) 단면을 만들고 싶은 경우에, 슬릿 치수가 큰 다른 애퍼처나, 하나의 애퍼처에 추가로 다른 슬릿을 형성하면 작업 효율이나 장치 공간 상 문제가 있다.
그래서, 투사 렌즈의 인가 전압을 바꾸면, 투영 배율이 변화하기 때문에, 단면의 길이를 용이하게 변경할 수 있다.
또한, 투사 렌즈의 인가 전압을 바꾸면 빔이 왜곡되기 때문에, 슬릿 형상을 정확하게 전사하는 목적에는 어려움이 있지만, 단면을 형성할 때에는 빔의 엣지가 곧으면 문제가 없다.
또, 이온원이 플라즈마 이온원이면, Ga 등의 이온원에 비해 대전류의 이온 빔이 얻어지기 때문에 작업 효율이 향상된다.
20: 집속 이온 빔 경통 20A: 집속 이온 빔
21: 이온원 22: 집속 렌즈
24: 애퍼처 24s: 슬릿을 가짐
24t: 슬릿의 직선 형상의 한 변 28: 투사 렌즈
50: 시료 스테이지 100: 집속 이온 빔 가공 장치
200: 시료 200c: 시료의 단면
S: 집속 이온 빔의 중심이 한 변보다 애퍼처에 마스크되는 거리

Claims (4)

  1. 이온원과,
    시료를 유지하는 시료 스테이지와,
    이온원으로부터 방출되는 이온을 집속 이온 빔으로 집속하는 집속 렌즈와,
    상기 집속 렌즈로 집속된 상기 집속 이온 빔의 일부를 마스크하여, 상기 시료를 원하는 형상으로 가공하기 위한 적어도 한 변이 직선 형상의 슬릿을 갖는 애퍼처와,
    상기 애퍼처와 상기 시료대 사이의 빔 경로에 배치되며, 상기 애퍼처를 통과한 상기 집속 이온 빔을, 당해 애퍼처를 광원으로 하여 상기 시료의 소정 위치에 초점 맞춤시키는 투사 렌즈를 갖고,
    상기 시료에 대해 상기 집속 이온 빔의 조사 방향에 평행한 단면을 가공하는 집속 이온 빔 가공 장치로서,
    쾰러 조명법에 의해, 상기 투사 렌즈의 주면(主面)에 상기 집속 이온 빔이 초점 맞춤될 때의 상기 집속 렌즈의 인가 전압을 100으로 했을 때, 상기 집속 렌즈의 상기 인가 전압이 100 미만, 80 이상으로 설정되고,
    상기 애퍼처의 상기 한 변을, 상기 집속 이온 빔의 중심으로부터 상기 한 변이 0μm보다 크고, 500μm 이하인 거리에서 당해 집속 이온 빔이 상기 애퍼처에 마스크되도록, 상기 애퍼처의 위치가 설정되고,
    상기 투사 렌즈의 인가 전압은 상기 애퍼처의 상기 슬릿에 의한 상(像)을 상기 시료 표면에 초점 맞춤시키는 인가 전압으로 설정되고,
    상기 집속 이온 빔은 주사되지 않고, 상기 슬릿의 형상으로 성형된 상기 집속 이온 빔이 상기 시료 표면에 한 번에 조사되어, 당해 슬릿의 형상이 상기 시료에 전사되는 전사 모드를 이루는 것을 특징으로 하는 집속 이온 빔 가공 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 투사 렌즈의 인가 전압을 조정함으로써 상기 집속 이온 빔의 빔 사이즈를 조정 가능한, 집속 이온 빔 가공 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 애퍼처의 상기 슬릿은 직사각형 형상인, 집속 이온 빔 가공 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이온원은 플라즈마 이온원인, 집속 이온 빔 가공 장치.
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TW (1) TW202201458A (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05247761A (ja) 1991-11-14 1993-09-24 Basf Ag ポリアミド繊維と補強繊維から成るハイブリッドヤーン
JP3531323B2 (ja) 1995-12-06 2004-05-31 株式会社日立製作所 イオンビーム加工方法および装置
JP5048919B2 (ja) 2003-10-17 2012-10-17 エフ・イ−・アイ・カンパニー 開口角整形ビーム・システムおよび方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001189257A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Nikon Corp 荷電粒子線照明光学系の調整方法
DE10136190A1 (de) * 2001-07-25 2003-02-06 Ceos Gmbh Schlitzlinsenanordnung für Teilchenstrahlen
JP2003077814A (ja) * 2001-09-05 2003-03-14 Nikon Corp 荷電粒子線露光装置の結像性能の計測方法及びその計測装置、荷電粒子線露光装置
DE102004019835B4 (de) * 2004-04-23 2007-08-02 Vistec Electron Beam Gmbh Beleuchtungskondensor für ein Partikeloptik-Projektionssystem
JP2006120331A (ja) * 2004-10-19 2006-05-11 Jeol Ltd 集束イオンビーム装置および収差補正集束イオンビーム装置
JP4789260B2 (ja) * 2006-08-23 2011-10-12 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 荷電粒子ビーム装置及びアパーチャの軸調整方法
DE102008020145B4 (de) * 2007-04-23 2012-11-08 Hitachi High-Technologies Corporation Ionenstrahlbearbeitungs- und Betrachtungsvorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten und Betrachten einer Probe
JP5247761B2 (ja) 2010-05-21 2013-07-24 株式会社日立ハイテクサイエンス Ｆｉｂ−ｓｅｍ複合装置
US9275817B2 (en) * 2012-04-09 2016-03-01 Frederick Wight Martin Particle-beam column corrected for both chromatic and spherical aberration
US20150146179A1 (en) * 2013-11-25 2015-05-28 Takao Utsumi Low energy electron beam lithography
EP3010031B1 (en) * 2014-10-16 2017-03-22 Fei Company Charged Particle Microscope with special aperture plate
DE102019005362A1 (de) * 2019-07-31 2021-02-04 Carl Zeiss Multisem Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystems unter Veränderung der numerischen Apertur, zugehöriges Computerprogrammprodukt und Vielzahl-Teilchenstrahlsystem

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05247761A (ja) 1991-11-14 1993-09-24 Basf Ag ポリアミド繊維と補強繊維から成るハイブリッドヤーン
JP3531323B2 (ja) 1995-12-06 2004-05-31 株式会社日立製作所 イオンビーム加工方法および装置
JP5048919B2 (ja) 2003-10-17 2012-10-17 エフ・イ−・アイ・カンパニー 開口角整形ビーム・システムおよび方法

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