TW201514463A - 帶電粒子束裝置 - Google Patents

帶電粒子束裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201514463A
TW201514463A TW103128094A TW103128094A TW201514463A TW 201514463 A TW201514463 A TW 201514463A TW 103128094 A TW103128094 A TW 103128094A TW 103128094 A TW103128094 A TW 103128094A TW 201514463 A TW201514463 A TW 201514463A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
sample
ion beam
irradiation
charged particle
electron
Prior art date
Application number
TW103128094A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI638988B (zh
Inventor
Xin Man
Tatsuya Asahata
Atsushi Uemoto
Original Assignee
Hitachi High Tech Science Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Tech Science Corp filed Critical Hitachi High Tech Science Corp
Publication of TW201514463A publication Critical patent/TW201514463A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI638988B publication Critical patent/TWI638988B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/20—Means for supporting or positioning the object or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/252—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
    • H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching
    • H01J37/3056—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching for microworking, e. g. etching of gratings or trimming of electrical components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202—Movement
    • H01J2237/20214—Rotation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/206—Modifying objects while observing
    • H01J2237/2067—Surface alteration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
    • H01J2237/2445—Photon detectors for X-rays, light, e.g. photomultipliers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24571—Measurements of non-electric or non-magnetic variables
    • H01J2237/24585—Other variables, e.g. energy, mass, velocity, time, temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/25—Tubes for localised analysis using electron or ion beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/25—Tubes for localised analysis using electron or ion beams
    • H01J2237/2505—Tubes for localised analysis using electron or ion beams characterised by their application
    • H01J2237/2555—Microprobes, i.e. particle-induced X-ray spectrometry
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/25—Tubes for localised analysis using electron or ion beams
    • H01J2237/2505—Tubes for localised analysis using electron or ion beams characterised by their application
    • H01J2237/2555—Microprobes, i.e. particle-induced X-ray spectrometry
    • H01J2237/2561—Microprobes, i.e. particle-induced X-ray spectrometry electron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

[課題]提供可抑制試料的表面中的破壞層的形成的帶電粒子束裝置。 [技術內容]具備：將具有第一照射軸的電子束朝試料照射的電子束照射部、及可保持前述試料且在對於前述第一照射軸垂直交叉的方向具有旋轉軸的旋轉載台、及將具有與前述旋轉軸平行的第二照射軸的離子束朝前述試料照射的離子束照射部、及藉由前述離子束及前述電子束的照射檢出透過前述試料發生的帶電粒子及光之中至少一方的檢出部、及朝前述試料將氣體離子束照射的氣體離子束照射部。

Description

帶電粒子束裝置
本發明，是有關於帶電粒子束裝置。
原子探針分析法，是從金屬和半導體等的試料表面使離子電場蒸發，藉由測量此離子入射至規定的質量分析器為止的時間及入射時的電壓來識別離子的分析法。在原子探針分析法中，可以將試料表面的各原子直接觀察，並且可以每次觀察1層試料表面的原子層，將組成識別。
另一方面，在由原子探針分析法所產生的分析中，要求製作先端的直徑為100nm程度的針狀試料。因此，以往藉由各式各樣的手法進行了針狀試料的測量。近年來已知，使用聚焦離子束(FIB：Focused Ion Beam)從薄膜將針狀的試料作成的技術(例如專利文獻1參照)。
進一步，近年來已知，將離子束及電子束對於試料垂直交叉照射，藉由離子束將試料加工成針狀，且藉由將藉由電子束的照射發生的二次帶電粒子檢出，就可以即時地將試料觀察且將試料加工成針狀的技術。此情 況，離子源，已使用例如液體金屬離子源。
[習知技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-294235號公報
但是在上述構成中，藉由離子束的照射，在試料的先端部的表面使離子被注入，藉由此注入離子具有會形成破壞層的問題。
鑑於如以上的狀況，本發明的目的是提供一種可抑制試料的表面中的破壞層的形成的帶電粒子束裝置。
本發明的帶電粒子束裝置，是具備：將具有第一照射軸的電子束朝試料照射的電子束照射部、及可保持前述試料且在對於前述第一照射軸垂直交叉的方向具有旋轉軸的旋轉載台、及將具有與前述旋轉軸平行的第二照射軸的離子束朝前述試料照射的離子束照射部、及藉由前述離子束及前述電子束的照射檢出透過前述試料發生的帶電粒子及光之中至少一方的檢出部、及朝前述試料將氣體 離子束照射的氣體離子束照射部。
依據本發明的話，藉由使用氣體離子束照射部朝試料將氣體離子束照射，藉由離子束的照射就可以將被注入試料的表面的注入離子除去。且，在本發明中，因為藉由旋轉載台可以將試料旋轉，所以可以橫跨試料的全面進行注入離子的除去。由此，成為可抑制破壞層的形成。
上述的帶電粒子束裝置，是進一步具備控制部，其是交互地進行：將前述旋轉載台規定角度轉動的轉動動作、及從前述氣體離子束照射部照射前述氣體離子束的照射動作。
依據本發明的話，藉由交互地進行：將旋轉載台規定角度轉動的轉動動作、及從氣體離子束照射部將氣體離子束照射的照射動作，就可以有效率地從試料將注入離子除去。
對於上述的帶電粒子束裝置，前述檢出部，是可將從前述試料發生的二次電子、二次離子、後方散亂電子、透過前述試料的透過電子之中至少1個檢出作為X線或是前述帶電粒子。
依據本發明的話，檢出部，因為是可將各式各樣的種類的帶電粒子檢出作為帶電粒子，所以成為可多面地觀察試料。
對於上述的帶電粒子束裝置，前述試料，是例如使用半導體材料。
包含半導體材料的試料，已知容易受到由離子束的照射所產生的離子注入的影響。依據本發明的話，在包含半導體材料的試料的表面，因為成為可抑制由注入離子所產生的破壞層的形成，所以可以製作高品質的試料。
對於上述的帶電粒子束裝置，前述離子束照射部的離子源，是使用液體鎵離子源，前述半導體材料，是例如，包含Si。
依據本發明的話，離子束照射部的離子源，因為是使用液體鎵離子源，所以在包含Si的試料被注入Ga離子。此情況，藉由Ga離子的破壞層，半導體試料的特性是具有變化的情況。依據本發明的話，因為成為可將被注入的Ga離子除去，所以可以減少朝半導體試料的影響。
對於上述的帶電粒子束裝置，前述試料的先端部是形成針狀。
依據本發明的話，即使先端部是形成針狀的試料，藉由將氣體離子束照射，也可以將注入離子除去。由此，先端部中的破壞層的形成被抑制。
對於上述的帶電粒子束裝置，前述試料，是使用原子探針分析。
依據本發明的話，即使先端部是形成針狀的試料，因為先端部中的破壞層的形成被抑制，所以也可以容易地製作使用於原子探針分析之先端的直徑為100nm程度的針狀試料。
依據本發明的話，因為藉由旋轉載台將試料旋轉，可以橫跨試料的全面進行注入離子的除去，所以成為可抑制試料的表面中的破壞層的形成。
AX‧‧‧旋轉軸
CB‧‧‧真空室
CBa‧‧‧內部
CR‧‧‧控制部
DP‧‧‧顯示部
E‧‧‧帶電粒子
EB‧‧‧電子束
Ed‧‧‧繞射電子
Er‧‧‧反射電子
Es‧‧‧二次電子
Et‧‧‧透過電子
FB‧‧‧集束離子束
GB‧‧‧氣體離子束
IP‧‧‧輸入部
S‧‧‧試料
Sa‧‧‧先端部
ST‧‧‧試料載台
10‧‧‧離子束照射部
11‧‧‧離子束鏡筒
11a‧‧‧射出口
12‧‧‧離子束發生源
13‧‧‧離子束光學系
15‧‧‧氣體離子束照射部
20‧‧‧電子束照射部
21‧‧‧電子束鏡筒
21a‧‧‧射出口
22‧‧‧電子束發生源
23‧‧‧電子束光學系
24‧‧‧二次電子檢出部
30‧‧‧二次帶電粒子檢出部
40‧‧‧EBSD檢出部
40a‧‧‧檢出面
50‧‧‧EDS檢出部
60‧‧‧STEM檢出部
100‧‧‧帶電粒子束裝置
[第1圖]顯示實施例的帶電粒子束裝置100的構成的意示圖。
[第2圖]帶電粒子束裝置100的概略剖面圖。
[第3圖]顯示藉由離子束照射部10將先端部Sa加工的樣子的圖。
[第4圖]試料S的先端部Sa中的原子地圖，(a)是顯示全原子的圖，(b)是顯示矽原子的圖，(c)是顯示鎵原子的圖。
[第5圖]顯示藉由氣體離子束照射部15進行先端部Sa的最終精加工的樣子的圖。
[第6圖]試料S的先端部Sa中的原子地圖，(a)是顯示全原子的圖，(b)是顯示矽原子的圖，(c)是顯示鎵原子的圖。
以下，說明本發明的實施例。
第1圖，是顯示本實施例的帶電粒子束裝置100的構 成的意示圖。
第1圖所示的帶電粒子束裝置100，是製作原子探針分析法所使用的針狀的試料S。試料S的構成材料，是可舉例例如金屬和半導體等。試料S，是藉由帶電粒子束裝置100，使先端部Sa的直徑成為100nm程度的方式被先銳化。
如第1圖所示，帶電粒子束裝置100，是具有：將集束離子束FB照射的離子束照射部10、及將電子束EB照射的電子束照射部20、及二次帶電粒子檢出部30、及EBSD檢出部40、及EDS檢出部50、及STEM檢出部60、及將試料S保持的試料載台ST、及真空室CB、及控制部CR、及顯示部DP。
帶電粒子束裝置100之中，對於離子束照射部10、氣體離子束照射部15、電子束照射部20、二次帶電粒子檢出部30、EBSD檢出部40、EDS檢出部50、STEM檢出部60及試料載台ST，是一部分或是全部被配置於真空室CB的內部。在真空室CB中，設有未圖示的真空泵，可將內部CBa排氣至高真空氣氛為止。
第2圖，是帶電粒子束裝置100的概略剖面圖。第2圖，是只有顯示對於離子束照射部10、電子束照射部20及真空室CB的剖面構成，對於其他的構成是示意地顯示。又，在第2圖中使用XYZ座標系說明圖中的方向。在此XYZ座標系中，將從離子束照射部10被照射的集束離子束FB的照射方向作為X方向，將從電子束 照射部20被照射的電子束EB的照射方向作為Y方向，將與X方向及Y方向垂直的方向作為Z方向。對於X方向、Y方向及Z方向，圖中的箭頭的方向是表記為+方向，與箭頭的方向相反的方向是表記為-方向。且，對於繞X軸周圍的方向是表記為θ X方向。
如第2圖所示，離子束照射部10，是具備：離子束鏡筒11、及離子束發生源12、及離子束光學系13。離子束鏡筒11，是形成圓筒狀，中心軸是與X方向平行配置。離子束發生源12，是可以使用例如液體鎵離子源等。離子束發生源12及離子束光學系13，是被配置於離子束鏡筒11的內部。
離子束照射部10，是將由離子束發生源12發生的離子的束由離子束光學系13細縮徑成為集束離子束FB，將該集束離子束FB從被配置於離子束鏡筒11的+X側端部的射出口11a朝+X方向射出的構成。如此，從離子束照射部10被照射的集束離子束FB的照射軸，是與X軸平行。
氣體離子束照射部15，是將例如氬離子束等的氣體離子束GB照射。由氣體離子束照射部15所產生的氣體離子束GB的照射角度，無特別限定。氣體離子束GB，與集束離子束FB相比因為集束性較低，所以試料表面中的蝕刻率也較低。
電子束照射部20，是具備電子束鏡筒21、及電子束發生源22、及電子束光學系23。電子束鏡筒21， 是形成圓筒狀，中心軸是與Y方向平行配置。電子束發生源22及電子束光學系23，是被配置於鏡筒21的內部。電子束照射部20，是將由電子束發生源22發生的電子的束由電子束光學系23細縮徑而成為電子束EB，將該電子束EB從被配置於電子束鏡筒21的+Y側端部的射出口21a朝+Y方向射出的構成。如此，從電子束照射部20被照射的電子束EB的照射軸，是與Y軸平行。且，如上述，電子束EB的照射軸，是與集束離子束FB的照射軸垂直。又，在電子束鏡筒21的內部中，設有檢出到達由試料S的先端部Sa發生該電子束鏡筒21內部的反射電子Er用的二次電子檢出部24。
如此，離子束照射部10及電子束照射部20，是朝與集束離子束FB及電子束EB垂直交叉的方向被照射地配置。試料載台ST，是使在集束離子束FB及電子束EB的交叉的位置或是其附近配置有試料S的先端部Sa的方式將試料S保持。
在本實施例中，試料載台ST，是使試料S的先端部Sa朝向-X方向的方式將試料S保持。因此，集束離子束FB，是成為從試料S的先端側朝先端部Sa被照射。且，電子束EB，因為是朝與集束離子束FB垂直的方向被照射，所以可以對於集束離子束FB被照射的先端部Sa將電子束EB照射。因此，成為可觀察由集束離子束FB所產生的加工中的先端部Sa。進一步，試料載台ST，是以與X軸平行的旋轉軸AX為中心可旋轉地設置。
離子束照射部10，是可以將集束離子束FB的照射位置對於試料S的先端部Sa移動。
在試料S的先端部Sa集束離子束FB和電子束EB被照射的話，二次電子Es和後方散亂電子Ed、二次離子等的帶電粒子會從先端部Sa發生。且，X線R是從先端部Sa被放出。另一方面，透過先端部Sa的透過電子Et也發生。
二次帶電粒子檢出部30，是檢出由試料S的先端部Sa發生的二次電子Es和二次離子。二次帶電粒子檢出部30，是檢出二次電子Es之中與二次電子檢出部24不同的角度的電子。藉由使用由二次帶電粒子檢出部30所產生的檢出結果，就可以觀察先端部Sa的凹凸形狀等。
EBSD檢出部40，是檢出由試料S的先端部Sa發生的繞射電子Ed。EBSD檢出部40，是進行依據電子線後方散亂繞射法的原理的檢出。電子線後方散亂繞射法，是將藉由電子束EB的照射發生的繞射電子的繞射圖型解析的手法。對於具有結晶性的試料將電子束照射的話，如上述繞射電子會發生。此繞射電子，是藉由試料的結晶格子面被繞射。被繞射的繞射電子，是在規定的面上形成帶狀的繞射圖型。藉由檢出此繞射圖型，就可以求得結晶構造和結晶方位。
EBSD檢出部40，是具有形成繞射圖型用的檢出面40a。
EBSD檢出部40，是可檢出形成於檢出面40a的繞射電子的繞射圖型。檢出面40a，是形成平面狀，朝向-Z側。檢出面40a，是Z方向視為圓形。檢出面40a，是從試料S的先端部Sa所見被配置於+Z方向上。
EDS檢出部50，是檢出由試料S的先端部Sa發生的X線R。X線R，是各元素不同的特性X線。在EDS檢出部50中，因為可檢出這種特性X線，所以成為可檢出被包含於先端部Sa的元素。又，EDS檢出部50，因為檢出結果的方位依存性較低，所以檢出面是朝向試料S側即可。藉由使用EDS檢出部50，就可以觀察將先端部Sa之中組成不同的界面加工的情況中的加工的樣子。
STEM檢出部60，是檢出透過了試料S的先端部Sa的透過電子Et。在STEM檢出部60中，可將先端部Sa的結晶狀態和組成資訊等檢出。且，在控制部CR中，依據STEM檢出部60的檢出結果，可獲得先端部Sa的三次元的資訊。在先端部Sa未被充分地加工的階段中，先端部Sa的徑因為大，所以透過電子Et減少，檢出精度不會很高。另一方面，先端部Sa的加工進行的話，先端部Sa的徑因為變小(接近100nm)，所以透過電子Et變多，檢出精度變高。因此，在本實施例中，使用於先端部Sa的加工的途中之後(例如最終階段)最佳。
控制部CR，是可以將上述的各構成部總合地控制，並且可以使離子束照射部10的鏡筒11及電子束照射部20的電子束鏡筒21的加速電壓和束電流變化。控制 部CR，是藉由使離子束照射部10的加速電壓和束量變化，就可以將集束離子束FB的束徑自由地調整。由此，不是只有取得觀察畫像，也可以將試料S局部地蝕刻加工。且，蝕刻加工時，藉由調整束徑就可從粗加工至精加工加工為止使加工精度自由地被改變。
且控制部CR，可調整：從氣體離子束照射部15被照射的氣體離子束GB的照射時間、照射的時間點、照射能量等。且，控制部CR，可調整：試料載台ST的XYZ方向中的位置、旋轉角度、旋轉的時間點、旋轉速度、旋轉方向等。
且控制部CR，可以將由二次電子檢出部24、二次帶電粒子檢出部30、EBSD檢出部40、EDS檢出部50及STEM檢出部60的各部被檢出的檢出結果轉換成訊號，生成觀察畫像資料。控制部CR，是生成觀察畫像資料之後，可以依據此觀察畫像資料朝顯示部DP將觀察畫像輸出。
且在控制部CR中，連接有操作者可輸入的輸入部IP。控制部CR，可依據藉由輸入部IP被輸入的訊號將各構成品控制。例如，操作者，可透過輸入部IP，調整集束離子束FB及電子束EB的照射位置和束徑。此情況，操作者，可以在先端部Sa之中所期的領域將集束離子束FB照射地進行蝕刻加工，或在所期的領域將電子束EB照射地觀察。且，操作者，是可以透過輸入部IP，進行氣體離子束GB的照射。
接著說明，使用如此構成的帶電粒子束裝置100，將試料S加工成針狀的試料作成方法。在開始，將試料S保持在試料載台ST，並且進行將真空室CB內設定成真空狀態的初期設定。此初期設定終了之後，進行朝試料S將集束離子束FB照射將試料S的先端部Sa加工成針狀的過程。
控制部CR，是將試料載台ST動作來調整試料S的先端部Sa的位置。其後，控制部CR，是從離子束照射部10朝向試料S將集束離子束FB照射。
第3圖，是顯示藉由離子束照射部10將先端部Sa加工的樣子的圖。
如第3圖所示，離子束照射部10，是對於先端部Sa朝+X方向將集束離子束FB照射。此時，集束離子束FB，是在X方向視朝從先端部Sa的中心部偏離的位置被照射。先端部Sa之中集束離子束FB被照射的部分，是藉由集束離子束FB選擇性地被蝕刻。
在先端部Sa的一部分集束離子束FB被照射之後，控制部CR，是將集束離子束FB的照射位置朝θ X方向錯開地照射集束離子束FB。如此，將集束離子束FB的照射領域一邊朝θ X方向徧離一邊進行上述的蝕刻。藉由將此處理反覆進行，試料S的先端部Sa，是漸漸地被先銳化，形成針狀。
對於試料S的旋轉角度和集束離子束FB的束徑、照射時間等，是藉由操作者設定也可以，使預先規定 的值被設定，使用該規定值也可以。規定值被設定的情況，將規定值變更也可以。
且將試料S加工時，欲確認觀察畫像的情況時，可適宜從電子束照射部20將電子束EB照射即可。在第3圖中，顯示由電子束EB發生的帶電粒子E是藉由各種檢出部(二次電子檢出部24、二次帶電粒子檢出部30、EBSD檢出部40、EDS檢出部50及STEM檢出部60)被檢出的樣子。
控制部CR，是生成依據此各檢出部中的檢出結果的觀察畫像資料，將觀察畫像顯示在顯示部DP。操作者，是藉由被顯示在顯示部DP的觀察畫像，就可以觀察試料S的先端部Sa的狀態。且，操作者，可以選擇是否將那感測器的觀察畫像顯示在顯示部DP。
且在本實施例中集束離子束FB的照射軸及試料載台ST的旋轉軸因為是平行，所以可以觀察(SIM觀察)試料載台ST的旋轉中心。
依據此觀察結果，控制部CR或是操作者，是將試料S配置在試料載台ST的旋轉軸上(中心位置算出功能)。由此，因為可以防止軸偏離，所以可以將試料S一邊旋轉一邊加工觀察。且，藉由交互地實施加工及觀察，檢出加工終點也可以。
將試料S的先端部Sa形成針狀之後，進行最終精加工。藉由上述的集束離子束FB的照射，在先端部Sa的表面中使鎵離子成為被注入的狀態。第4圖(a)、第4 圖(b)及第4圖(c)，是顯示試料S的先端部Sa的狀態的原子地圖。又，試料S是使用Si，第4圖(a)~第4圖(c)所示的原子地圖，是觀察此Si的先端的樣子者。第4圖(a)是顯示全部的原子者，第4圖(b)是顯示矽原子者，第4圖(c)是顯示鎵原子者。如第4圖(a)~第4圖(c)，特別是第4圖(c)所示，先端部Sa的表面是成為鎵原子(鎵離子)被多數注入的狀態。藉由這種鎵原子(鎵離子)，會在先端部Sa的表面形成破壞層。在最終精加工中，將被注入先端部Sa的表面的鎵原子(鎵離子)除去。
第5圖，是顯示將被注入先端部Sa的表面的鎵離子除去的樣子的立體圖。
如第5圖所示，將鎵離子除去的情況，從氣體離子束照射部15對於先端部Sa將氣體離子束GB照射。氣體離子束GB的蝕刻率，因為比集束離子束FB更低，所以先端部Sa的形狀不會變化，只有先端部Sa的表面被蝕刻。由此，被注入先端部Sa的表面的鎵原子(鎵離子)是藉由蝕刻被除去。
第6圖(a)、第6圖(b)及第6圖(c)，是顯示試料S的先端部Sa的狀態的原子地圖。第6圖(a)是顯示全部的原子者，第6圖(b)是顯示矽原子者，第6圖(c)是顯示鎵原子者。如第6圖(a)~第6圖(c)，特別是第6圖(c)所示，在先端部Sa的表面中鎵原子(鎵離子)是成為不存在狀態。如此，藉由最終精加工使被注入先端部Sa的表面的鎵原子(鎵離子)被除去。
在此最終精加工過程中，控制部CR，是交互地進行：氣體離子束GB的照射動作、及將試料載台ST朝θ X方向規定角度轉動的轉動動作。例如，將氣體離子束GB照射1次之後，將試料載台ST朝θ X方向轉動30°。將試料載台ST轉動之後，將氣體離子束GB照射1次。
如此，每將氣體離子束GB照射1次，就將試料載台ST朝θ X方向轉動30°。將此動作反覆進行，試料載台ST朝θ X方向旋轉了360°之後就終了最終精加工。此時，藉由預先設定從最終精加工開始至終了為止的時間，氣體離子束GB的各照射動作的期間、及試料載台ST的各回轉動作的期間各別每次均等的方式自動地被設定。如此，藉由調整旋轉角度、回轉動作的時間、氣體離子束GB的照射時間，成為可橫跨先端部Sa的圓周方向的整體均一地進行清潔。又，如第5圖所示，進行最終精加工過程時，從電子束照射部20將電子束EB照射，由各種檢出部觀察先端部Sa的狀態也可以。
如以上，在本實施例中，藉由使用氣體離子束照射部15朝試料S將氣體離子束GB照射，藉由集束離子束FB的照射就可以將被注入試料S的表面的鎵離子除去。且，在本實施例中，因為藉由試料載台ST可以將試料S旋轉，所以可以橫跨試料S的全面進行鎵離子的除去。由此，成為可抑制試料S的表面中的破壞層的形成。
且在本實施例中，藉由交互地進行：將試料載台ST規定角度轉動的轉動動作、及從氣體離子束照射 部15將氣體離子束GB照射的照射動作，就可以有效率地從試料S將鎵離子除去。又，即使不是交互進行，也可以將回轉動作及照射動作同時實施。
且在本實施例中，因為可將從試料發生的二次電子、二次離子、後方散亂電子、透過試料S的透過電子之中至少1個檢出，且，可將X線檢出，所以試料S的多面的觀察成為可能。
且在本實施例中，試料S的材料，雖舉例說明了Si等的半導體材料的例，但是這種半導體材料包含的試料S，容易受到由離子束的照射所產生的離子注入的影響。依據本實施例，因為在包含半導體材料的試料S的表面，成為可抑制由離子所產生的破壞層的形成，所以可以製作高品質的試料S。
且離子束照射部10的離子源，因為是使用液體鎵離子源，即使成為鎵離子被注入包含Si的試料的情況，也成為可將被注入的鎵離子除去。由此，因為可以抑制由鎵離子所產生的破壞層的形成，所以可以防止試料S的特性變化。
尤其是，因為進行試料載台ST的旋轉中對位，實施將集束離子束FB加工，所以破壞層是形成均等，進一步，因為藉由氣體離子束GB，可以橫跨先端部Sa的圓周方向的整體均一地進行清潔，所以即使微細的先端也可以製作破壞層被抑制的高品質的試料。
且在本實施例中，先端部Sa是形成針狀的試 料S，藉由將氣體離子束GB照射，也可以將表面的鎵離子除去。由此，先端部Sa是形成針狀的試料，先端部Sa中的破壞層的形成也被抑制。因此，也可以容易地製作使用於原子探針分析之先端的直徑為100nm程度的針狀試料。
本發明的技術範圍不限定於上述實施例，在未脫離本發明的範圍內可以適宜地加上變更。
例如，在上述實施例中，構成氣體離子束GB的氣體，雖舉例說明了氬的例，但是不限定於此。例如，這種氣體，氬以外，使用氖或氙等的稀有氣體、或氮等的惰性氣體等也可以。
CB‧‧‧真空室
CBa‧‧‧內部
EB‧‧‧電子束
FB‧‧‧集束離子束
GB‧‧‧氣體離子束
S‧‧‧試料
Sa‧‧‧先端部
ST‧‧‧試料載台
10‧‧‧離子束照射部
15‧‧‧氣體離子束照射部
20‧‧‧電子束照射部
24‧‧‧二次電子檢出部
30‧‧‧二次帶電粒子檢出部
40‧‧‧EBSD檢出部
50‧‧‧EDS檢出部
60‧‧‧STEM檢出部
100‧‧‧帶電粒子束裝置

Claims (7)

  1. 一種帶電粒子束裝置，具備：將具有第一照射軸的電子束朝試料照射的電子束照射部、及可保持前述試料且在對於前述第一照射軸垂直交叉的方向具有旋轉軸的旋轉載台、及將具有與前述旋轉軸大致平行的第二照射軸的離子束朝前述試料照射的離子束照射部、及藉由前述離子束及前述電子束的照射檢出透過前述試料發生的帶電粒子及X線之中至少一方的檢出部、及將氣體離子束照射在前述試料的氣體離子束照射部。
  2. 如申請專利範圍第1項的帶電粒子束裝置，其中，進一步具備控制部，其是交互地進行：將前述旋轉載台規定角度轉動的轉動動作、及從前述氣體離子束照射部照射前述氣體離子束的照射動作。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的帶電粒子束裝置，其中，前述檢出部，是可將從前述試料發生的二次電子、二次離子、後方散亂電子、透過前述試料的透過電子之中至少1個檢出作為前述帶電粒子。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的帶電粒子束裝置，其中，前述試料，是使用半導體材料。
  5. 如申請專利範圍第4項的帶電粒子束裝置，其中，前述離子束照射部的離子源，是使用液體鎵離子源，前述半導體材料，是包含Si。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項的帶電粒子束裝置，其中，前述試料的先端部是形成針狀。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項的帶電粒子束裝置，其中，前述試料，是使用於原子探針分析。
TW103128094A 2013-09-02 2014-08-15 Charged particle beam device TWI638988B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-181523 2013-09-02
JP2013181523A JP6382495B2 (ja) 2013-09-02 2013-09-02 荷電粒子ビーム装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201514463A true TW201514463A (zh) 2015-04-16
TWI638988B TWI638988B (zh) 2018-10-21

Family

ID=52581816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103128094A TWI638988B (zh) 2013-09-02 2014-08-15 Charged particle beam device

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9318303B2 (zh)
JP (1) JP6382495B2 (zh)
KR (1) KR102183078B1 (zh)
TW (1) TWI638988B (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6261178B2 (ja) * 2013-03-27 2018-01-17 株式会社日立ハイテクサイエンス 荷電粒子ビーム装置、荷電粒子ビーム装置を用いた試料の加工方法、及び荷電粒子ビーム装置を用いた試料の加工コンピュータプログラム
EP2916342A1 (en) * 2014-03-05 2015-09-09 Fei Company Fabrication of a lamella for correlative atomic-resolution tomographic analyses
JP7031859B2 (ja) * 2018-02-20 2022-03-08 株式会社日立ハイテクサイエンス 荷電粒子ビーム装置、試料加工観察方法
EP3531438B1 (en) * 2018-02-21 2020-10-21 IMEC vzw A method and apparatus for atomic probe tomography
JP2019145443A (ja) * 2018-02-23 2019-08-29 株式会社日立ハイテクサイエンス エミッターの作製方法
JP7171010B2 (ja) * 2018-03-07 2022-11-15 株式会社日立ハイテクサイエンス 断面加工観察装置、断面加工観察方法及びプログラム
JP2019158521A (ja) 2018-03-12 2019-09-19 東芝メモリ株式会社 試料解析装置および試料解析方法
JP7109051B2 (ja) * 2018-03-30 2022-07-29 株式会社日立ハイテクサイエンス 荷電粒子ビーム装置
US11139143B2 (en) 2018-05-22 2021-10-05 Hitachi High-Tech Corporation Spin polarimeter
US20190378690A1 (en) * 2018-06-08 2019-12-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Ion implantation apparatus and ion implantation method
JP7059402B2 (ja) * 2019-01-11 2022-04-25 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置及びその制御方法
KR102576105B1 (ko) * 2021-10-12 2023-09-11 에이치비솔루션(주) 시료 분석 시스템

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3260356B2 (ja) * 1990-03-28 2002-02-25 株式会社日立製作所 集束イオンビーム加工方法
JP3117836B2 (ja) * 1993-03-02 2000-12-18 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
JP4335497B2 (ja) * 2002-07-12 2009-09-30 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 イオンビーム装置およびイオンビーム加工方法
JP2005310757A (ja) * 2004-03-23 2005-11-04 Sii Nanotechnology Inc 微細３次元構造物作製装置及び方法
JP4555714B2 (ja) * 2005-03-18 2010-10-06 富士通株式会社 ナノレベル構造組成観察用試料の作製方法
US20090138995A1 (en) * 2005-06-16 2009-05-28 Kelly Thomas F Atom probe component treatments
JP4878135B2 (ja) * 2005-08-31 2012-02-15 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試料加工方法
JP2007164992A (ja) * 2005-12-09 2007-06-28 Sii Nanotechnology Inc 複合荷電粒子ビーム装置
JP5127148B2 (ja) * 2006-03-16 2013-01-23 株式会社日立ハイテクノロジーズ イオンビーム加工装置
JP5009126B2 (ja) * 2007-10-26 2012-08-22 真則 尾張 アトムプローブ用針状試料の加工方法及び集束イオンビーム装置
JP4902712B2 (ja) * 2009-09-25 2012-03-21 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 アトムプローブ分析方法
JP5564299B2 (ja) * 2010-03-18 2014-07-30 株式会社日立ハイテクサイエンス 試料加工観察方法
JP2011222426A (ja) * 2010-04-13 2011-11-04 Sii Nanotechnology Inc 複合荷電粒子ビーム装置
US8740209B2 (en) * 2012-02-22 2014-06-03 Expresslo Llc Method and apparatus for ex-situ lift-out specimen preparation

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150026971A (ko) 2015-03-11
KR102183078B1 (ko) 2020-11-25
TWI638988B (zh) 2018-10-21
US9318303B2 (en) 2016-04-19
US20150060695A1 (en) 2015-03-05
JP6382495B2 (ja) 2018-08-29
JP2015050069A (ja) 2015-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI638988B (zh) Charged particle beam device
US10663414B2 (en) Method of performing electron diffraction pattern analysis upon a sample
TWI442440B (zh) Composite focusing ion beam device and the use of this processing observation method, processing methods
US8274063B2 (en) Composite focused ion beam device, process observation method using the same, and processing method
EP2916343A1 (en) Fabrication of a Lamella for Correlative Atomic-Resolution Tomographic Analyses
TWI638987B (zh) Charged particle beam device
TWI768001B (zh) 帶電粒子束裝置以及試樣加工方法
US10254419B2 (en) Acquisition and processing of data in a tomographic imaging apparatus
JP2015109263A (ja) 断面加工方法、断面加工装置
CN109841534B (zh) 截面加工观察方法、带电粒子束装置
US9287087B2 (en) Sample observation method, sample preparation method, and charged particle beam apparatus
CN102779713B (zh) 带检测器装置的粒子束仪
JP2009109236A (ja) アトムプローブ用針状試料の加工方法及び集束イオンビーム装置
JP2012018163A (ja) 試料を作製するための方法およびシステム
JP2009037910A (ja) 複合荷電粒子ビーム装置及び加工観察方法
JPWO2008069110A1 (ja) スピン偏極イオンビーム発生装置及びそのスピン偏極イオンビームを用いた散乱分光装置並びに試料加工装置
US9734985B2 (en) Analytical apparatus, sample holder and analytical method
US20190279855A1 (en) Sample analyzer and sample analysis method
JP7214262B2 (ja) 荷電粒子ビーム装置、試料加工方法
US20120103938A1 (en) Method and system for milling and imaging an object
JP7330679B2 (ja) 深度制御可能なイオン切削
JP2023076412A (ja) 試料を画像化及びミリングする方法
JP2011029077A (ja) 偏極イオンビーム発生装置と偏極イオンビーム発生方法
CN114324420A (zh) 使用断层成像设备研究样品的方法
JP2009216387A (ja) 磁気構造解析方法とそれに使用するスピン偏極イオン散乱分光装置