JP2824340B2 - 断面加工観察方法 - Google Patents
断面加工観察方法Info
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- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 28
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 21
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- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 5
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、集束イオンビームで
加工した被加工物の断面を電子ビームで走査し、該断面
像を作成する様にした断面加工観察方法に関する
加工した被加工物の断面を電子ビームで走査し、該断面
像を作成する様にした断面加工観察方法に関する
【０００２】。
【従来の技術】 ＬＳＩ素子や超ＬＳＩ素子等の半導体
素子作成過程において、これらの素子の作成評価を行う
必要がある。例えば、この様な評価は、この様な素子の
特定箇所の断面を観察する事によって行われている。
素子作成過程において、これらの素子の作成評価を行う
必要がある。例えば、この様な評価は、この様な素子の
特定箇所の断面を観察する事によって行われている。
【０００３】これまでは、この様な素子の如き試料を機
械的に切断するか、又は光学顕微鏡で観察しながら試料
を研磨して特定箇所の断面を表出させ、該断面を走査電
子顕微鏡で観察していたが、前者の機械的切断では特定
箇所を表出させる事は極めて難しい。又、後者の研磨と
光学顕微鏡の併用では、その作業が極めて厄介で、特定
箇所を表出させる事は簡単ではない。しかも、この様に
して特定箇所の断面を表出させてから、該試料を走査電
子顕微鏡にセットするので観察までに極めて多くの時間
が取られる。
械的に切断するか、又は光学顕微鏡で観察しながら試料
を研磨して特定箇所の断面を表出させ、該断面を走査電
子顕微鏡で観察していたが、前者の機械的切断では特定
箇所を表出させる事は極めて難しい。又、後者の研磨と
光学顕微鏡の併用では、その作業が極めて厄介で、特定
箇所を表出させる事は簡単ではない。しかも、この様に
して特定箇所の断面を表出させてから、該試料を走査電
子顕微鏡にセットするので観察までに極めて多くの時間
が取られる。
【０００４】そこで、最近、集束イオンビームで試料を
加工し、該集束イオンビーム軸方向より傾いた軸方向か
ら電子ビームによって該加工部分を走査し、該走査によ
って該加工部分から放出された電子（例えば、二次電
子）に基づいて断面加工像を作成する方法が提案されて
いる。この様な方法においては、図７に示す様に、集束
イオンビームＦＩＢで試料の表面を紙面に垂直な方向に
走査しながら該イオンビーを観察すべき面ＯＣに向かっ
て移動させて直方体状の穴Ｈを加工している。そして、
電子ＥＢで該観察すべき面ＯＣを走査し、該走査により
該面から発生した電子に基づいて断面加工像を作成して
いる。
加工し、該集束イオンビーム軸方向より傾いた軸方向か
ら電子ビームによって該加工部分を走査し、該走査によ
って該加工部分から放出された電子（例えば、二次電
子）に基づいて断面加工像を作成する方法が提案されて
いる。この様な方法においては、図７に示す様に、集束
イオンビームＦＩＢで試料の表面を紙面に垂直な方向に
走査しながら該イオンビーを観察すべき面ＯＣに向かっ
て移動させて直方体状の穴Ｈを加工している。そして、
電子ＥＢで該観察すべき面ＯＣを走査し、該走査により
該面から発生した電子に基づいて断面加工像を作成して
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】 しかし乍ら、この様
な方法においては、観察すべき面の表出に極めて多くの
時間が掛る事から、断面観察までに多くの時間を要す
る。
な方法においては、観察すべき面の表出に極めて多くの
時間が掛る事から、断面観察までに多くの時間を要す
る。
【０００６】本発明は、この様な問題を解決し、短時間
に断面観察が出来る様にした新規な断面加工観察方法を
提供する事を目的としたものである。
に断面観察が出来る様にした新規な断面加工観察方法を
提供する事を目的としたものである。
【０００７】さて、本発明者は、前記提案された方法に
おいて、観察すべき面の断面加工像が作成される為に
は、試料を最低どの程度の加工が行われねばならないか
を考察した。その結果、電子ビーム光軸に平行な方向か
ら観察面の大略全面を見込める様に、加工されれば良い
ことが分かった。この様に加工されれれば、観察面の断
面加工像を得るのに最も最短の加工時間で済む事にな
る。
おいて、観察すべき面の断面加工像が作成される為に
は、試料を最低どの程度の加工が行われねばならないか
を考察した。その結果、電子ビーム光軸に平行な方向か
ら観察面の大略全面を見込める様に、加工されれば良い
ことが分かった。この様に加工されれれば、観察面の断
面加工像を得るのに最も最短の加工時間で済む事にな
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 本発明はこの様な原理
に基づいたもので、集束イオンビームにより被加工物を
加工する事により該イオンビーム光軸に平行な加工面を
表出させ、該集束イオンビーム光軸に対し傾いた光軸を
有する電子ビームにより、少なくとも前記集束イオンビ
ーム光軸に平行な加工面を走査し、該走査により該加工
面から放出された電子に基づいて該加工面像を作成する
様にした断面加工観察方法において、前記加工面を表出
させるために前記被加工物に形成される穴の底面が前記
電子ビーム光軸と大略平行になる様に被加工物を加工し
た。
に基づいたもので、集束イオンビームにより被加工物を
加工する事により該イオンビーム光軸に平行な加工面を
表出させ、該集束イオンビーム光軸に対し傾いた光軸を
有する電子ビームにより、少なくとも前記集束イオンビ
ーム光軸に平行な加工面を走査し、該走査により該加工
面から放出された電子に基づいて該加工面像を作成する
様にした断面加工観察方法において、前記加工面を表出
させるために前記被加工物に形成される穴の底面が前記
電子ビーム光軸と大略平行になる様に被加工物を加工し
た。
【０００９】
【実施例】 図１は本発明の一実施例を示したものであ
る。
る。
【００１０】図中１はイオン銃、２はコンデンサレン
ズ、３はブランキング電極、４はブランキング絞り、５
は対物レンズ、６Ｘ，６ＹはＸ，Ｙ偏向電極、７は電子
銃、８はブランキング電極、９はブランキング絞り、１
０はコンデンサレンズ、１１は対物レンズ、１２Ｘ，１
２ＹはＸ，Ｙ偏向レンズ、１３は試料、１４は二次電子
検出器、１５はアンプ、１６は陰極線管、１７は走査信
号発生回路、１８は走査領域指定装置、１９は走査信号
作成回路、２０は走査制御装置である。
ズ、３はブランキング電極、４はブランキング絞り、５
は対物レンズ、６Ｘ，６ＹはＸ，Ｙ偏向電極、７は電子
銃、８はブランキング電極、９はブランキング絞り、１
０はコンデンサレンズ、１１は対物レンズ、１２Ｘ，１
２ＹはＸ，Ｙ偏向レンズ、１３は試料、１４は二次電子
検出器、１５はアンプ、１６は陰極線管、１７は走査信
号発生回路、１８は走査領域指定装置、１９は走査信号
作成回路、２０は走査制御装置である。
【００１１】さて、半導体素子の如き試料の観察すべき
特定箇所は予め分かっており、該観察すべき面の加工深
さ（図２のＤＥ）及び観察すべき面の幅寸法Ｙが決まれ
ば、電子銃７からの電子ビーム光軸ＥＢＯの試料表面に
対する角度が決まっているので、加工される横方向の寸
法Ｘ及び加工すべき（エッチングすべき）量が決まる。
このエッチング量とイオンビームのドーズ量とは大略比
例するので、トータルイオンビームドーズ量ＤＴが決定
する。
特定箇所は予め分かっており、該観察すべき面の加工深
さ（図２のＤＥ）及び観察すべき面の幅寸法Ｙが決まれ
ば、電子銃７からの電子ビーム光軸ＥＢＯの試料表面に
対する角度が決まっているので、加工される横方向の寸
法Ｘ及び加工すべき（エッチングすべき）量が決まる。
このエッチング量とイオンビームのドーズ量とは大略比
例するので、トータルイオンビームドーズ量ＤＴが決定
する。
【００１２】又、加工すべき部分をイオンビーム光軸方
向から見た場合（図３）、該加工面を観察面ＯＣに平行
にＮ分割し、各々の区画Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，……，
ＳＫ，……ＳＮ−１，ＳＮの内、ＳＮが該観察面に最も
近い区画とする。この様に分割する事によって、各区画
へのイオンビームドーズ量を決定する。今、区画Ｓ１の
ドーズ量をＤ１とすれば、区画ＳＫのドーズ量ＤＫが、 ＤＫ＝Ｄ１・Ｋ （１） となり、且つ、 ＤＴ＝Ｄ１＋Ｄ１・２＋Ｄ１・３＋……＋Ｄ１・Ｋ＋…
…＋Ｄ１・Ｎ （２） となる様に各区画へのイオンビームドーズ量を決定す
る。尚、電子ビーム光軸ＥＢＯの試料面に対する角度に
対応してＤ１の値が決定される。
向から見た場合（図３）、該加工面を観察面ＯＣに平行
にＮ分割し、各々の区画Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，……，
ＳＫ，……ＳＮ−１，ＳＮの内、ＳＮが該観察面に最も
近い区画とする。この様に分割する事によって、各区画
へのイオンビームドーズ量を決定する。今、区画Ｓ１の
ドーズ量をＤ１とすれば、区画ＳＫのドーズ量ＤＫが、 ＤＫ＝Ｄ１・Ｋ （１） となり、且つ、 ＤＴ＝Ｄ１＋Ｄ１・２＋Ｄ１・３＋……＋Ｄ１・Ｋ＋…
…＋Ｄ１・Ｎ （２） となる様に各区画へのイオンビームドーズ量を決定す
る。尚、電子ビーム光軸ＥＢＯの試料面に対する角度に
対応してＤ１の値が決定される。
【００１３】この様にして決定されたイオンビームドー
ズ量で各区画をエッチングする場合、エッチングした際
に発生した粒子が観察面に再付着しない様に、区画１か
らＮへとラスタースキャンでエッチングする。この際、
各ドーズ量は各区画の走査時間でコントロールする。即
ち、今、Ｋ区画の走査時間をＴＫ、ビーム電流をＩとす
ると、 ＤＫ＝Ｉ・ＴＫ／ｅ・Ｓ （３） と表わす事が出来る。該式で、Ｓ＝Ｘ・Ｙ／Ｎ、ｅは電
気素量である。該式から、走査時間ＴＫは、 ＴＫ＝ＤＫ・ｅ・Ｘ・Ｙ／Ｉ・Ｎ （４） である。
ズ量で各区画をエッチングする場合、エッチングした際
に発生した粒子が観察面に再付着しない様に、区画１か
らＮへとラスタースキャンでエッチングする。この際、
各ドーズ量は各区画の走査時間でコントロールする。即
ち、今、Ｋ区画の走査時間をＴＫ、ビーム電流をＩとす
ると、 ＤＫ＝Ｉ・ＴＫ／ｅ・Ｓ （３） と表わす事が出来る。該式で、Ｓ＝Ｘ・Ｙ／Ｎ、ｅは電
気素量である。該式から、走査時間ＴＫは、 ＴＫ＝ＤＫ・ｅ・Ｘ・Ｙ／Ｉ・Ｎ （４） である。
【００１４】そこで、キーボードの如き入力装置（図示
せず）から、トータルイオンビームドーズ量と、観察す
べき特定位置、イオンビーム光軸方向から見たエッチン
グすべき面の縦方向の寸法Ｙ、横方向の寸法Ｘ、及び、
該エッチングすべき面の分割数を走査制御装置２０に入
力する。該走査制御装置では、前記（１）式及び（２）
式に従って各区画のイオンビームドーズ量を決定し、更
に、前記（４）式に従って各区画の走査時間を決定す
る。そして、走査信号作成回路１９は、該走査制御装置
の指令に従って、第３図に示す如き範囲の各分割領域Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３，……，ＳＫ，……ＳＮ−１，ＳＮをこ
の順序で各指定された走査時間でラスター走査する様な
走査信号を作成する。図４，図５は夫々、該走査信号作
成回路で作成されたＸ方向走査信号の波形例、Ｙ方向走
査信号の波形例である。
せず）から、トータルイオンビームドーズ量と、観察す
べき特定位置、イオンビーム光軸方向から見たエッチン
グすべき面の縦方向の寸法Ｙ、横方向の寸法Ｘ、及び、
該エッチングすべき面の分割数を走査制御装置２０に入
力する。該走査制御装置では、前記（１）式及び（２）
式に従って各区画のイオンビームドーズ量を決定し、更
に、前記（４）式に従って各区画の走査時間を決定す
る。そして、走査信号作成回路１９は、該走査制御装置
の指令に従って、第３図に示す如き範囲の各分割領域Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３，……，ＳＫ，……ＳＮ−１，ＳＮをこ
の順序で各指定された走査時間でラスター走査する様な
走査信号を作成する。図４，図５は夫々、該走査信号作
成回路で作成されたＸ方向走査信号の波形例、Ｙ方向走
査信号の波形例である。
【００１５】この様なＸ方向走査信号、Ｙ方向走査信号
が夫々Ｘ，Ｙ偏向電極６Ｘ，６Ｙに送られると、イオン
銃１からのイオンビームはコンデンサレンズ２と対物レ
ンズ５で試料上で集束されると共に、該各偏向電極によ
り試料１３上の所定加工領域をラスター走査する。尚、
この時、ブランキング電極３はオフの状態にあり、イオ
ンビームが試料上へ照射されるのを妨げないが、ブラン
キング電極８はオンの状態にあり、電子銃７からの電子
ビームはブランキング絞り９により試料上への照射が妨
げられる。この様にして、試料上の所定領域がイオンビ
ームでエッチングされると、図６に示す様に、観察すべ
き面ＯＣが表出し、集束イオンビームＦＩＢ光軸と交差
する加工面が電子ビームＥＢ光軸と大略平行になる様に
試料が直角三角柱状にエッチングされる。
が夫々Ｘ，Ｙ偏向電極６Ｘ，６Ｙに送られると、イオン
銃１からのイオンビームはコンデンサレンズ２と対物レ
ンズ５で試料上で集束されると共に、該各偏向電極によ
り試料１３上の所定加工領域をラスター走査する。尚、
この時、ブランキング電極３はオフの状態にあり、イオ
ンビームが試料上へ照射されるのを妨げないが、ブラン
キング電極８はオンの状態にあり、電子銃７からの電子
ビームはブランキング絞り９により試料上への照射が妨
げられる。この様にして、試料上の所定領域がイオンビ
ームでエッチングされると、図６に示す様に、観察すべ
き面ＯＣが表出し、集束イオンビームＦＩＢ光軸と交差
する加工面が電子ビームＥＢ光軸と大略平行になる様に
試料が直角三角柱状にエッチングされる。
【００１６】該所定のエッチングが終わると、ブランキ
ング電極３，８は夫々オン，オフの状態になり、イオン
ビームは試料上に達しないが、電子ビームは試料上に達
する。この時、走査領域指定装置１８は電子ビームが前
記観察すべき面ＯＣを走査する指令を走査信号作成回路
１７に送る。該走査信号作成回路で作成されたＸ，Ｙ走
査信号は夫々Ｘ，Ｙ偏向レンズ１２Ｘ，１２Ｙに送られ
るので、電子銃７からの電子ビームはコンデンサレンズ
１０と対物レンズ１１で試料上で集束されると共に、該
各偏向レンズにより試料１３上の観察面ＯＣを走査す
る。該走査により該観察面から放出された二次電子は二
次電子検出器１４に検出される。該検出された二次電子
に基づく信号はアンプ１５を介して陰極線管１６に送ら
れる。該陰極線管の偏向系には前記走査信号作成回路１
７からのＸ，Ｙ走査信号が同期して送られているので、
該陰極線管画面上には試料の観察面の像が表示される。
ング電極３，８は夫々オン，オフの状態になり、イオン
ビームは試料上に達しないが、電子ビームは試料上に達
する。この時、走査領域指定装置１８は電子ビームが前
記観察すべき面ＯＣを走査する指令を走査信号作成回路
１７に送る。該走査信号作成回路で作成されたＸ，Ｙ走
査信号は夫々Ｘ，Ｙ偏向レンズ１２Ｘ，１２Ｙに送られ
るので、電子銃７からの電子ビームはコンデンサレンズ
１０と対物レンズ１１で試料上で集束されると共に、該
各偏向レンズにより試料１３上の観察面ＯＣを走査す
る。該走査により該観察面から放出された二次電子は二
次電子検出器１４に検出される。該検出された二次電子
に基づく信号はアンプ１５を介して陰極線管１６に送ら
れる。該陰極線管の偏向系には前記走査信号作成回路１
７からのＸ，Ｙ走査信号が同期して送られているので、
該陰極線管画面上には試料の観察面の像が表示される。
【００１７】尚、前記実施例では各区画の各ドーズ量を
直接走査時間でコントロールしたが、各区画の走査時間
は全て同一にして、各区画の走査回数を各区画毎にリニ
アに変化させてコントロールしても良い。
直接走査時間でコントロールしたが、各区画の走査時間
は全て同一にして、各区画の走査回数を各区画毎にリニ
アに変化させてコントロールしても良い。
【００１８】又、観察面の像は、観察面からの反射電子
に基づいて作成しても良い。
に基づいて作成しても良い。
【００１９】
【発明の効果】 本発明では、集束イオンビーム光軸と
交差する加工底面が電子ビーム光軸と大略平行になる様
に被加工物を加工したので、観察面の断面加工像を得る
のに最短の加工時間で済む。
交差する加工底面が電子ビーム光軸と大略平行になる様
に被加工物を加工したので、観察面の断面加工像を得る
のに最短の加工時間で済む。
【図１】 本発明の一実施例を示したものである。
【図２】 本発明の動作の説明を補足する為に用いたも
のである。
のである。
【図３】 本発明の動作の説明を補足する為に用いたも
のである。
のである。
【図４】 本発明の動作の説明を補足する為に用いたも
のである。
のである。
【図５】 本発明の動作の説明を補足する為に用いたも
のである。
のである。
【図６】 本発明の動作の説明を補足する為に用いたも
のである。
のである。
【図７】 従来の方法による加工された穴の断面を示し
たものである。
たものである。
１：イオン銃 ２：コンデンサレンズ ３：ブラン
キング電極 ４：ブランキング絞り ５：対物レン
ズ ６Ｘ，６Ｙ：Ｘ，Ｙ偏向電極 ７：電子銃
８：ブランキング電極 ９：ブランキング絞り １
０：コンデンサレンズ １１：対物レンズ １２
Ｘ，１２Ｙ：Ｘ，Ｙ偏向レンズ １３：試料 １
４：二次電子検出器 １５：アンプ １６：陰極線
管 １７：走査信号発生回路 １８：走査領域指定
装置 １９：走査信号作成回路 ２０：走査制御装
置
キング電極 ４：ブランキング絞り ５：対物レン
ズ ６Ｘ，６Ｙ：Ｘ，Ｙ偏向電極 ７：電子銃
８：ブランキング電極 ９：ブランキング絞り １
０：コンデンサレンズ １１：対物レンズ １２
Ｘ，１２Ｙ：Ｘ，Ｙ偏向レンズ １３：試料 １
４：二次電子検出器 １５：アンプ １６：陰極線
管 １７：走査信号発生回路 １８：走査領域指定
装置 １９：走査信号作成回路 ２０：走査制御装
置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｄ
Claims (1)
- 【請求項１】 集束イオンビームにより被加工物を加工
する事により該イオンビーム光軸に平行な加工面を表出
させ、該集束イオンビーム光軸に対し傾いた光軸を有す
る電子ビームにより、少なくとも前記集束イオンビーム
光軸に平行な加工面を走査し、該走査により該加工面か
ら放出された電子に基づいて該加工面像を作成する様に
した断面加工観察方法において、前記加工面を表出させ
るために前記被加工物に形成される穴の底面が前記電子
ビーム光軸と大略平行になる様に被加工物を加工した断
面加工観察方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3061285A JP2824340B2 (ja) | 1991-03-01 | 1991-03-01 | 断面加工観察方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3061285A JP2824340B2 (ja) | 1991-03-01 | 1991-03-01 | 断面加工観察方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04274341A JPH04274341A (ja) | 1992-09-30 |
| JP2824340B2 true JP2824340B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=13166779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3061285A Expired - Fee Related JP2824340B2 (ja) | 1991-03-01 | 1991-03-01 | 断面加工観察方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2824340B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5033314B2 (ja) * | 2004-09-29 | 2012-09-26 | 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及び加工方法 |
| JP5099291B2 (ja) * | 2006-02-14 | 2012-12-19 | エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 | 集束イオンビーム装置及び試料の断面加工・観察方法 |
| DE102012022168A1 (de) * | 2012-11-12 | 2014-05-28 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Verfahren zum bearbeiten eines materialstücks |
| US20230245933A1 (en) * | 2022-02-02 | 2023-08-03 | Kla Corporation | Combining focused ion beam milling and scanning electron microscope imaging |
-
1991
- 1991-03-01 JP JP3061285A patent/JP2824340B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04274341A (ja) | 1992-09-30 |
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