JP4302933B2 - イオンビームによる穴埋め方法及びイオンビーム装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の検査技術に係り、特に、イオンビームを用いて、半導体デバイスなどの電子部品を加工、観察する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）に代表される半導体メモリやマイクロプロセッサ、半導体レーザなど半導体デバイス、および磁気ヘッドなど電子部品の製造においては、高歩留まり製造が求められる。
【０００３】
すなわち、不良発生による製品歩留りの低下は、採算の悪化を招く。このため、不良の原因となる欠陥や異物、加工不良の早期発見および早期対策が大きな課題となる。例えば、半導体デバイスの製造現場では、入念な検査による不良発見、およびその発生原因の解析に注力されている。基板を用いた実際の電子部品製造工程では、完成後の基板を検査して、回路パターンの欠陥や異物など異常箇所の原因を追及して対策方法が検討される。
【０００４】
通常、試料の微細構造観察には高分解能の走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭと略記）が用いられるが、半導体の高集積化に伴い、対象物がＳＥＭの分解能では観察できなくなっており、ＳＥＭに代って観察分解能が高い透過型電子顕微鏡（以下、ＴＥＭと略記）が用いられる。
【０００５】
従来のＴＥＭ用試料の作製には、劈開や切断などで試料を小片にする作業が伴い、試料が基板の場合は、ほとんどの場合には基板を割断せざるを得なかった。
【０００６】
最近では、イオンビームを試料に照射し、スパッタ作用によって試料を構成する粒子が、試料から放出される作用を応用した加工方法、すなわち集束イオンビーム（以下、ＦＩＢと略す。）加工を利用する例がある。
【０００７】
これは、まずダイシング装置等を用いて基板等の試料から観察すべき領域を含むサブミリメートルの短冊状ペレットを切り出す。次に、この短冊状ペレットの一部を薄壁状にＦＩＢ加工してＴＥＭ試料とする。ここでＦＩＢ加工されたＴＥＭ観察用の試料の特徴は、試験片の一部がＴＥＭ観察用に、厚さが約１００ｎｍの薄膜に加工してあることにある。この方法によって、所望の観察部をマイクロメートルレベルの精度で位置出しして観察することが可能になったが、やはり基板を割断しなければならない。
【０００８】
このように、半導体デバイス等の製造途中で、ある工程の結果を監視することは、歩留まり管理上、その利点は大きいが、既に述べたような試料作製では基板は割断され、基板の破片は次のプロセスに進むことなく廃棄される。特に近年では、基板は半導体デバイスの製造単価を下げるため大口径化が進んでいる。すなわち、１枚の基板で製造できる半導体デバイスの個数を増やして、単価を低減する。しかし、逆にウェーハは高価となり、さらにウェーハの廃棄によって失われる半導体デバイスの個数も増大する。したがって、従来のウェーハの分断を含むような検査方法は非常に不経済であった。
【０００９】
これに対して、ウェーハを分断することなく試料作製できる方法がある。この方法は、特開平０５−５２７２１号公報に開示されている。この方法は、図２の（ａ）に示すように、まず、試料２の表面に対しＦＩＢ１が直角に照射するように試料２の姿勢を保ち、試料上でＦＩＢ１を矩形に走査させ、試料表面に所要の深さの角穴１０１を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、試料２を傾斜させ、底穴１０２を形成する。試料２の傾斜角の変更は、試料ステージ（図示せず）によって行われる。次に、試料２の姿勢を変更し、図２（ｃ）に示すように、試料２の表面がＦＩＢ１に対して再び垂直になるように試料２を設置し、切り欠き溝１０３を形成する。マニピュレータ（図示せず）を駆動し、図２（ｄ）に示すように、マニピュレータ先端のプローブ３の先端を、試料２を分離する部分に接触させる。
【００１０】
次に、図２（ｅ）に示すように、ガスノズル１０４から堆積性ガス５を供給し、 ＦＩＢ１をプローブ３の先端部を含む領域に局所的に照射し、イオンビームガスアシストデポジション膜（以下、デポ膜４と略す。）を形成する。接触状態にある試料２の分離部分とプローブ３の先端はデポ膜４で接続される。図２（ｆ）に示すように、ＦＩＢ１で残りの部分を切り欠き加工し、試料２から分離試料であるマイクロサンプル６を切り出す。切り出された分離試料６は、図２（ｇ）に示すように、接続されたプローブ３で支持された状態になる。このマイクロサンプル６を、ＦＩＢ１で加工し、観察しようとする領域をウォール加工するとＴＥＭ試料（図示せず）となる。
【００１１】
以上のように、本方法はウェーハなどの試料から所望の解析領域を含む微小試料片を、ＦＩＢ加工と微小試料の搬送手段を駆使して分離する方法である。この方法で分離した微小試料を各種解析装置に導入することで解析することができる。
【００１２】
この試料の分離方法を用いてウェーハを分断することなく、試料から検査用の微小試料を取り出し、ウェーハは次のプロセスに戻す手法については、特開２０００−１５６３９３号公報に開示されている。この手法によれば、ウェーハの分断によって失われる半導体デバイスはなくなり、トータルの半導体デバイスの製造コストを低減することができる。
【００１３】
上述のような電子部品の製造に関しては、ウェーハを次のプロセスに戻す場合に、マイクロサンプルを取り出した後の加工穴の処理が必要となる。すなわち、加工穴を処理しなかった場合には、以下のような問題が生じる。
【００１４】
（１）加工穴の端が欠けて汚染源になる。（２）スピンコート、研磨時等にウェーハ不均一形状を誘発する。（３）穴がゴミの溜まり場となる。例えば、マイクロサンプルを取り出した後にＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ＆Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）プロセスを行う場合、ＣＭＰ砥粒が加工穴に入り洗浄しても取りきれず、ＣＭＰ以降の工程のプロセスでＣＭＰ砥粒が穴から飛び出して異物になったり、デバイス特性を変動させるような不純物汚染となったりする。
【００１５】
ＦＩＢ加工した後でウェーハをプロセスラインに戻すという技術の関連では、特開平６−２６０１２９号公報に開示されている。この方法では、イオン源としてガリウムを用いた集束イオンビームを照射した試料をプロセスに戻すために、試料の特性に顕著な影響を及ぼさない気体元素のイオンビームを用いて、ガリウムの打ち込まれた部分を除去するか、前記気体イオンビーム、もしくはエネルギビームを用いてガリウムの打ち込まれた部分を被覆するように有機金属膜を析出する方法が開示されている。すなわち、アルゴン、酸素イオン、酸素ラジカルのいずれかを用いて加工観察領域をクリーン化し化合物を堆積させた後再び製造工程に戻すことが開示されている。
【００１６】
しかし、この装置では、Ｇａ汚染に関しては考慮されているものの、加工後の穴の処理については考慮されていなかった。
【００１７】
また、断面検査後にウェーハをプロセスラインに戻すという技術の関連では、特開平１０−１１６８７２号公報に開示されている。この方法では、半導体デバイスのプロセス途中で、ウェーハを断面検査した後に、断面加工穴をエネルギビーム誘起ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、なお、従来例ではＣＶＤという技術語を用いているが、ここでは、ガスアシストデポジションを同義語として用いる。）により絶縁体や導電膜を埋めこんだり、あるいは液体材料を塗布し、エネルギビームを照射することによって所望の膜質で穴埋めして、再び製造プロセスラインにウェーハを戻して製造を続行する方法が開示されている。特に、ウエーハを抜き取って断面検査を行い、ウエーハの検査部分をイオンビームで平坦化することが開示されている。
【００１８】
また、国際公表特許ＷＯ９９／１７１０３号公報には、ＦＩＢ加工後の穴の処理として、イオンビームで開口部を誘電体で覆うことのみが開示されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＦＩＢ加工後の従来の穴埋め方法では、次のような課題が残されていた。
【００２０】
まず、エネルギビーム誘起ガスアシストデポジションにより穴埋めを実施する場合には、ビーム種により各々次のような問題があった。
【００２１】
すなわち、（１）液体材料を塗布し、エネルギビームを照射することによって膜を形成する場合には、膜が厚くなるとエネルギビームを照射する工程で膜にクラックが生じ、ウェーハを次のプロセスに戻すと、プロセス中にクラックのかけらが飛散し、不良原因となる懸念があった。これは、一般にマイクロサンプルを取り出した加工穴の深さは、浅くとも３から５マイクロメートルあり、一方、液体材料で一般に用いられる酸化膜材料がクラックなしで形成できる膜厚はせいぜい１から２マイクロメートルまでで、それ以上に厚く塗布された酸化膜は加熱の過程でクラックが生じるからである。（２）レーザビーム誘起ガスアシストデポジションでは、等方的に膜成長するため平坦に穴埋めすることが困難である。（３）アルゴンイオンビーム誘起ガスアシストデポジションでは、廉価なイオン照射系では、ビームサイズは５０から５００マイクロメートルが一般的であり、一方、加工穴の大きさは大きくとも２０マイクロメートル程度であるため、加工穴のみに膜形成することが難しく加工穴周辺にも膜を形成し平坦な穴埋めが困難である。（４）電子ビーム誘起ガスアシストデポジションでは、一般にデポ速度が遅いため、実用的な時間、例えば１０分以内に穴埋めすることが困難である。
【００２２】
次に、（５）ガリウムＦＩＢ誘起ガスアシストデポジションでは、加工穴を狙ってデポ膜形成が可能であるが、デポ膜中にガリウムが取り込まれるという問題がある。さらに、ＦＩＢ照射によるスパッタ作用によりＦＩＢ加工領域以外にも、ガリウムや試料の一部の破片が飛散する。これらのガリウム汚染が半導体デバイス製造にとっては不良発生原因となる可能性が高い。すなわち、これらの汚染をそのままにして、ウェーハを次のプロセスに戻すと、ガリウムが拡散し、正常に製造プロセスを経ていた半導体素子に侵入し、電気的特性不良やコンタクト不良を発生させるという問題がある。また、高速に穴を埋めるという観点では、電子ビーム誘起ガスアシストデポジションに比較すれば早いものの、やはり実用的な時間、例えば１０分以内に穴埋めすることが困難である。これは、デポ膜の絶対量はＦＩＢ電流に比例して大きくすることができるため、穴埋め速度をより大きくするためには、ＦＩＢ電流を大きくする。しかし、ＦＩＢ電流を大きくすると、すなわち約１ｎＡ以上の高電流にすると、デポ膜形成効率が低下して、デポ量とスパッタ量が同程度になり、デポ膜の成長が止まってしまい高速の穴埋めはできなかった。
【００２３】
このようなことから、半導体デバイス等の歩留向上のために、ウェーハを割断することなく途中の検査を実施するために、次のような技術が望まれていた。すなわち、マイクロサンプルを取り出した加工穴、あるいは、断面検査した後の加工穴を、平坦性良く、高速に埋め戻す技術。また、後のプロセスで問題が生じ無いように、異物が発生せず、またガリウム汚染が半導体デバイスの不良発生原因とならないような埋め戻し手法の確立や、それを、実現できる装置の開発が望まれていた。
【００２４】
特に、検査後のウェーハを製造ラインに戻すという観点では、製造ラインに戻すまでの時間短縮が重要であり、すなわち穴埋めの高速化技術が望まれており、従来の方法はこの課題を解決できていなかった。例えば、ＦＩＢ電流を大きくしても、すなわち約１ｎＡ以上の高電流にしても、デポ膜形成効率が低下することなく、デポ量が増大し高速の穴埋めが可能な技術が望まれていた。
【００２５】
そこで、本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める技術を提供し、上記ウェーハを評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法や電子部品製造方法、また、そのための加工・観察装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、以下のようにすることによって達成される。
【００２７】
（１）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備える荷電粒子線装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、荷電粒子を走査する領域を、穴の側壁の一部にイオンビームが照射され、一部には照射されないように制御して穴の中に荷電粒子ガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法とする。
【００２８】
本手法によると、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が提供される。
【００２９】
（２）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビームを走査する領域を、穴の開口領域と概略同じく設定して、穴の位置に対して移動を伴うように走査領域を制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法とする。
【００３０】
本手法によると、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が提供され、特に、イオンビーム走査領域の設定が容易な穴埋め方法が提供される。
【００３１】
（３）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビームを走査する領域を、少なくとも穴の側壁の一部から遠ざかるように移動させるように制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法とする。
【００３２】
本手法によると、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が提供される。
【００３３】
（４）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビームを走査する領域を、穴の側壁の一部にイオンビームが照射され、一部には照射されないように制御し、かつ穴埋め時間経過と共に走査する領域を継続的に縮小するように制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【００３４】
本手法によると、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が提供され、特に、イオンビームが穴以外の領域を照射することがないため平坦性が良い穴埋め方法が提供される。
【００３５】
（５）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、穴の開口部の径もしくは長辺に対して穴の深さが深い穴の中に、イオンビーム電流を１ｎＡ以上照射して、イオンビームを走査する領域を、穴の開口領域と概略同じく設定して、穴の位置に対して移動を伴うように走査領域を制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【００３６】
本手法によると、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が提供され、特に、イオンビーム電流が多いことから高速で、かつイオンビーム走査領域の設定が容易な穴埋め方法が提供される。
【００３７】
（６）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビーム照射による二次電子像の輝度変化をモニタして走査領域を移動量および移動時間を管理して、穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法とする。
【００３８】
本手法によると、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が提供され、特に、イオンビーム走査領域の移動が効率的な穴埋め方法が提供される。
【００３９】
（７）基板に、イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくはイオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴をエネルギ誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次にガスアシストデポジション膜上に液体材料を塗布することを特徴とする基板の検査・解析方法とする。
【００４０】
本手法によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できる。
【００４１】
（８）基板に、ガリウム集束イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくはガリウム集束イオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でガリウム集束イオンビーム照射によって形成された加工穴にガリウム集束イオンビーム誘起ガスアシストデポジションにより埋めこみ、次にガスアシストデポジション膜上に液体材料を塗布し、次に液体材料を個化した後、基板表面をガリウム除去洗浄することを特徴とする基板の検査・解析方法とする。
【００４２】
本手法によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、加工穴周辺も含めて、イオン種による汚染の影響が低減できる。
【００４３】
（９）基板に、イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくはイオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴にブロック状の部材を挿入することを特徴とする基板の検査・解析方法とする。
【００４４】
本手法によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が提供され、特に、加工穴を、スループット高く埋め戻すことができる。
【００４５】
（１０）基板に、集束イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくは集束イオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴を集束イオンビーム誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次に該ガスアシストデポジション膜上を気体元素種イオンビーム誘起ガスアシストデポジション膜で覆うことを特徴とする基板の検査・解析方法とする。
【００４６】
本手法によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できる。
【００４７】
（１１）基板に、集束イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくは集束イオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴を集束イオンビーム誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次に該ガスアシストデポジション膜上をレーザビーム誘起ガスアシストデポジション膜で覆うことを特徴とする基板の検査・解析方法とする。
【００４８】
本手法によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く、スループット高く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できる。
【００４９】
（１２）基板に回路パターンを製造するプロセスの任意の加工工程後に、前記基板にイオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する工程、もしくは前記加工工程の後に、少なくともイオンビーム照射を用いて前記基板の一部を分離する工程を有し、その後、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴をエネルギ誘起ガスアシストデポジションにより埋めこみ、次にガスアシストデポジション膜上に液体材料を塗布する工程を経た後、回路パターンを製造する前記プロセスに前記基板を戻して第二の加工をすることを特徴とする電子部品製造方法とする。
【００５０】
本手法によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな電子部品製造方法が提供される。
【００５１】
（１３）基板に回路パターンを製造するプロセスの任意の加工工程後に、前記基板にイオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する工程、もしくは前記加工工程の後に、少なくともイオンビーム照射を用いて前記基板の一部を分離する工程を有し、その後、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴をエネルギ誘起ガスアシストデポジションにより埋めこみ、次に該ガスアシストデポジション膜上を気体元素種イオンビームもしくはレーザビーム誘起ガスアシストデポジション膜で覆う工程を経た後、回路パターンを製造する前記プロセスに前記基板を戻して第二の加工をすることを特徴とする電子部品製造方法とする。
【００５２】
本手法によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな電子部品製造方法が提供される。
【００５３】
（１４）基板に、集束イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を観察する、もしくは集束イオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して検査・解析用のマイクロサンプルを作製する基板の加工・観察装置において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴を集束イオンビーム誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次に該ガスアシストデポジション膜上を気体元素種イオンビームもしくはレーザビーム誘起ガスアシストデポジション膜で覆う機能を有することを特徴とする基板の加工・観察装置とする。
【００５４】
本装置によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法のための試料作製が可能な基板の加工・観察装置が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く、スループット高く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できる基板の加工・観察装置が提供される。
【００５５】
（１５）基板に、集束イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を観察する、もしくは集束イオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して検査・解析用のマイクロサンプルを作製する基板の加工・観察装置において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴を集束イオンビーム誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次に該ガスアシストデポジション膜上を気体元素種イオンビームもしくはレーザビーム誘起ガスアシストデポジション膜で覆う機能を有し、集束イオンビーム照射軸と、気体元素種イオンビーム照射軸もしくはレーザビーム照射軸がオフセットされていることを特徴とする基板の加工・観察装置とする。
【００５６】
本装置によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法のための試料作製が可能な基板の加工・観察装置が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く、スループット高く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できる基板の加工・観察装置が提供される。
【００５７】
また、上記（１）から（１５）のいずれかにおいて、上記試料はシリコン半導体ウェーハ、エピタキシャル成長シリコンウェーハ、基板に形成されたシリン薄膜を有するウェーハ、化合物半導体ウェーハ、磁気ヘッド集積ウェーハのうちのいずれかである。また、上記電子部品は、シリコン半導体デバイス、化合物半導体デバイス、磁気記録再生用ヘッド、光磁気記録再生用ヘッドのうちのいずれかである。また、上記検査は、透過型電子顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡もしくは走査型プローブ顕微鏡のうちの少なくともいずれかを用いる。また、上記解析は、電子ビーム、イオンビーム、Ｘ線の少なくともいずれかを用いて元素分析し、予め定めた基準の元素分布または元素濃度、不純物分布、不純物濃度のうち少なくともいずれと比較して良不良を判断する。また、上記解析は、予め定めた箇所について予め定めた基準の形状、寸法、元素分布、元素濃度、不純物分布、不純物濃度のうち少なくともいずれかを外れた原因を解明する。また、上記モニタまたは検査または解析のうちの少なくともいずれかを行なう工程において得たデータは、少なくとも計算処理機に保存する。
【００５８】
【発明の実施の形態】
本発明によるＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法の実施例は、ある加工プロセス後において試料の基板表面を含む一部をＦＩＢにより摘出し、または断面を形成し、上記基板表面を含む一部または断面に対して上記加工プロセスでの加工の進捗を検査または解析のうちの少なくともいずれかの方法、および上記摘出もしくは断面形成後の加工穴を高速に埋め戻す方法にある。
【００５９】
また、さらに本発明による電子部品製造方法の実施例は、試料に複数の加工プロセスを施して電子部品を形成する電子部品製造方法において、上記基板表面を含む一部または断面に対して上記加工プロセスでの加工の進捗を検査または解析のうちの少なくともいずれかを行なう工程と、上記摘出または断面形成後の加工穴を埋め戻す工程とを含み、基板を更に加工プロセスへ戻し回路パターンを製造する方法にある。
【００６０】
（実施例１）
本発明による検査・解析方法を含む電子部品製造方法の基本的な流れをウェーハの流れを、図１を用いて説明する。
【００６１】
まず複数のウェーハからなるロット１３が任意のＮ番目のプロセス１１に投入される。次に、複数のウェーハのうち検査用ウェーハ１４を選別し、残されたウェーハは待機する。選別した検査用ウェーハ１４は、まず検査電子顕微鏡１５に導入される。ここで異常が発見された場合には、その位置がアドレスとして記録され、その情報が試料加工・観察装置１７に送られる。この試料加工・観察装置１７で検査用ウェーハ１４から検査すべき箇所を含むマイクロサンプル６を、ガリウムＦＩＢ１とマニピュレータ先端に取り付けたプローブ３、およびデポガスＷ（ＣＯ）６によって作製したデポ膜等を用いて摘出する。
【００６２】
マイクロサンプル６を摘出された検査用ウェーハ１４は、再び上記残されたロット１３に組み込まれ、次のＮ＋１番目のプロセス１２に投入される。ここで、マイクロサンプル６は解析装置１８に送り、予め定められた検査項目について解析する。このように、Ｎ番目のプロセスからＮ＋１番目プロセスに至る間に、解析用のマイクロサンプル６が摘出されることが大きな特徴である。
【００６３】
また、検査によってマイクロサンプル６を摘出した加工領域を含む半導体デバイスは、Ｎ＋１番目以降のプロセスは無効となり製品となることはないが、ウェーハ枚数は減少することはない。すなわち、Ｎ番目のプロセスに投入するウェーハとＮ＋１番目のプロセスに投入するウェーハ数は同じであり、マイクロサンプル６が取り出された領域以外で製造された半導体デバイスは良品であれば製品として製造数に貢献する。
【００６４】
しかし、これだけでは、マイクロサンプルを取り出した後の加工穴がウェーハを次のプロセスに戻す場合の問題となる。そこで、上記マイクロサンプルを取り出した後の加工穴を埋め戻す。
【００６５】
まず、加工・観察装置１７で、ウェーハ上でイオンビーム照射によって形成された加工穴をＦＩＢ誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次にガスアシストデポジション膜上に液体材料を塗布する方法について説明する。
【００６６】
本手法のフローを図３に示す。図３（ａ）に示すように、ガリウムＦＩＢ１を用いたマイクロサンプル６作製のための加工動作については従来の方法と同じであるが後で詳しく説明する。次に、図３（ｂ）に示すように、試料ウェーハ３８は、次のプロセスに投入されるが、ウェーハ上でＦＩＢ照射によって形成された加工穴をＦＩＢガスアシストデポジションで埋める。この詳しい動作についても、図６を用いて後述する。
【００６７】
次に、図３（ｃ）に示すように、かかるウェーハは加工・観察装置１７から取りだされ、液体材料塗布装置１９に導入され、ＦＩＢ照射加工領域を覆うように、例えば直径１ｍｍ領域に液体材料３０２をピペット３０１から射出して塗布する。次に塗布した液体材料からの保護膜形成は、加熱手段により焼成される。この方法についても後で詳しく説明する。次に、図３（ｄ）に示すように、洗浄装置２０により、例えばブラシ３０４と薬液を用いたいわゆるブラシ洗浄により、ウェーハを洗浄し液体塗布領域外のガリウム汚染を除去する。
【００６８】
次に、本発明による一実施例である手法に使用する加工・観察装置の概略構成図を、図４に示す。
【００６９】
加工・観察装置１７は、真空容器４１を有しており、真空容器内には、ガリウムを放出する液体金属イオン源３２、ビーム制限アパーチャ３３、イオンビーム走査電極３４、およびイオンビームレンズ３１などから構成されるＦＩＢ照射光学系３５、ＦＩＢ照射によって試料から放出する二次電子や二次イオンを検出する二次粒子検出器３６、イオンビーム照射領域にデポ膜を形成するための元材料ガスを供給するデポガス源３７、マニピュレータ４３先端に取り付けたプローブ３、半導体ウェーハや半導体チップなどの試料ウェーハ３８を載置する試料ステージ３９、試料ウェーハの一部を摘出した微小な摘出試料を固定する試料ホルダ４０などが配置されている。そして、主に電気回路や演算装置からなるステージ制御装置６１、マニピュレータ制御装置６２、二次電子検出器の増幅器６３、デポガス源制御装置６４、ＦＩＢ制御装置６５、および計算処理装置７４、などが配置される。
【００７０】
次に、本加工・観察装置の動作について説明する。まず、液体金属イオン源３２から放出したイオンをビーム制限アパーチャ３３、イオンビームレンズ３１を通して試料ウェーハ３８に照射する。ＦＩＢ１は試料上で直径数ナノメートルから１マイクロメートル程度に細束化される。ＦＩＢ１を試料ウェーハ３８に照射するとスパッタリング現象により試料表面の構成原子が真空中に放出される。したがってイオンビーム走査電極３４を用いてＦＩＢ１を走査させることで、マイクロメートルからサブマイクロメートルレベルの加工ができることになる。
【００７１】
また、デポジションガスを試料室中に導入しながらＦＩＢ１を試料ウェーハ３８に照射することによって、デポ膜を形成することができる。このように、ＦＩＢ１によるスパッタリングあるいはデポジションを巧みにつかって試料ウェーハ３８を加工することができる。ＦＩＢ１照射によって形成するデポ膜は、プローブ３の先端にある接触部と試料を接続したり、摘出試料を試料ホルダ４０に固定するために使用する。また、ＦＩＢ１を走査して、試料から放出される二次電子や二次イオンを二次粒子検出器３６で検出して、その強度を画像の輝度に変換することによって試料ウェーハ３８やプローブ３などを観察することができる。
【００７２】
次に、ガリウムＦＩＢ１を用いたマイクロサンプル６作製のための加工動作については従来の方法と同じであるが、図５を用いて説明する。
【００７３】
この方法は、図５の（ａ）〜（ｊ）に示すように、まず始めに、ＦＩＢ１を照射し目標位置識別のためのマーク４０３、４０４を形成し、その後その両外側に矩形穴４０１、４０２を試料２に形成する（図５（ａ））。次に、ＦＩＢ１により矩形溝４０６を形成する（図５（ｂ））。次に、試料ステージを傾けてＦＩＢ１を試料表面に斜めから照射することにより、斜溝４０８を形成し、試料４と一部の支持部４０５のみで接続された摘出試料４０７を形成する（図５（ｃ））。試料台傾斜を戻し、プローブ３を、プローブ制御装置により制御し、摘出試料４０７の一部に接触させる。この摘出試料の支持部４０５は、後程、ＦＩＢにより切断するわけであるが、プローブドリフト等を考慮した場合、短時間で切断することが望ましいため、支持部体積は小さくする必要がある。このため、プローブ３の接触により支持部４０５が破壊される恐れがあるため、上記プローブ制御法を使用して損傷をできるだけ抑えて接触させる。接触させたプローブ７と摘出試料４０７を、デポ膜４０９を用いて固定する（図５（ｄ））。
【００７４】
次に、支持部４０５をＦＩＢ１で切断する（図５（ｅ））。こうして、摘出試料４０７を切り出し、プローブ３をプローブ駆動装置によって上昇させ摘出する（図５（ｆ））。次に、この切り出された摘出試料４０７を摘出試料ホルダに形成された溝４１１への接触を行う（図５（ｇ））。このときの接触は摘出試料４０７が破壊されたりデポ膜４０９部で摘出試料４０７が外れて消滅してしまわないように充分小さな速度で接触させる必要がある。こうして接触させた後、デポ膜４１２を用いて両者を固定する（図５（ｈ））。固定後、プローブ３接続部にＦＩＢを照射し、スパッタ加工を行い、プローブを摘出試料４０７から分離する（図５（ｉ））。ＴＥＭ試料とする場合には最後に、再度、ＦＩＢ１を照射して、最終的に観察領域４１０を厚さ１００ｎｍ以下程度に薄く仕上げ加工を施す（図５（ｊ））。
【００７５】
次に、マイクロサンプル６摘出よって形成された加工穴をＦＩＢガスアシストデポジションで埋める動作について、図６を用いて説明する。
【００７６】
まず、ガスノズル１０４から堆積性ガス５を供給し、ＦＩＢ１の走査領域１００２を、穴の開口領域と同じく設定して、ＦＩＢ１を加工穴１００１内のみに照射する。すると加工穴１００１内の側壁、底面にはデポ膜が形成される。次に、走査領域１００２は、図６（ａ）の矢印が示すように、４つの壁の内、２つの壁から遠ざかる方向にＦＩＢを移動させて、走査領域の一部が加工穴と重なるようにする。すなわち、穴の側壁の一部にＦＩＢが照射され、一部には照射されない状態にする。具体的には、４つの側壁の内、２つの壁にはＦＩＢが照射され、他の２つの壁に形成ざれた側壁すなわちデポ膜にはＦＩＢが照射されなくなる。ここではＦＩＢが照射されている側壁から放出されるスパッタ粒子が、ＦＩＢが照射されなくなった２つの側壁に再付着して、側壁方向のデポジションが加速されることになる。
【００７７】
次に、走査領域１００２は順次移動させて、最後には走査領域が加工穴と重ならない状態で終了する。すなわち、穴埋めは、図６（ｂ）に模式的に示したように、主に穴の側壁方向からのデポ膜成長によって行われる。ここで、実際には底面にもデポ膜は形成されるが、わかりやすくするため、図６（ｂ）では省略した。なお、デポ膜４が堆積してほぼ加工穴が満たされたら堆積性ガス５供給を停止する。
【００７８】
従来は、ＦＩＢ１の走査領域は、穴の開口領域と同じく設定して、移動させることなくＦＩＢ１は加工穴１００１内を照射し続け、デポ膜の成長は、図７（ｂ）に模式的に示したように、主に底面からのデポ膜成長によって行われた。ここで、高速に穴を埋めるためには、デポ膜の絶対量がＦＩＢ電流に比例して大きくなるため、穴埋め速度をより大きくするためには、ＦＩＢ電流を大きくする方が有利である。しかし、従来の方法ではＦＩＢ電流を大きくすると、すなわち約１ｎＡ以上の高電流にすると、デポ効率が低下しデポ量とスパッタ量が同程度になり、デポ膜の成長が止まってしまい高速の穴埋めはできなかった。しかし本願の手法では、イオンビーム電流を１ｎＡ以上照射しても、一旦成長した側壁にはＦＩＢが照射されず、反対側壁からのスパッタ粒子の再付着により、高速の穴埋めが実現する。
【００７９】
また、本実施例では、走査領域１００２は穴を横切るように移動させたが、走査領域を図８に示すような方法で移動する方法も良い。図８では、○印がＦＩＢの照射点を示しており、図８の（ａ）から（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）にしたがって、走査領域を１００３から、１００４、１００５、１００６に順次示したように、４つの壁の内２つの壁から遠ざけるように移動させる。このようにすると、走査領域１００３の時に壁に成長したデポ膜に、走査領域を１００４にした時にはＦＩＢが照射されず、反対側壁からのスパッタ粒子の再付着が加わり、２つの壁からのデポ膜成長が継続することになり、高速の穴埋めが実現する。
【００８０】
また、図９に示すような、次のような方法も良い。すなわち、ＦＩＢを走査する領域を、ＦＩＢ照射密度を概略一定にして、穴の位置に対して継続的に縮小するように制御して穴の中にデポ膜を形成する。図９では、○印がＦＩＢの照射点を示しており、図９の（ａ）に示す１００３が最初の走査領域を示し、（ｂ）に示す１００４は縮小された走査領域を示しているが、１００４に示す照射領域は、仮想の照射領域を１００３として他の条件は概略一定にする。そして１００４の外側にＦＩＢが走査される時間にはＦＩＢは試料に照射されないようにする。次に、（ｃ）に示す走査領域が１００５、および（ｄ）に示す１００６と縮小された場合にも同様である。こうすれば、デポ膜の成長は２つの壁から進み、より効率的に、すなわち高速に穴埋めができる。
【００８１】
ただし、単純に走査領域を縮小すると、ＦＩＢの照射電流密度が実行的に増大し、穴埋め条件が変化するため、穴埋め制御が困難になる。したがって、走査領域を縮小するときには、設定する仮想の走査領域は一定にして、縮小で照射しない領域ではＦＩＢが試料に照射されないように制御すれば、実効的な照射電流密度は一定にして走査領域を縮小でき穴埋め制御が可能になる。このようにすると、各々の走査領域で実行されるＦＩＢ照射時間を同じくすることができる。
【００８２】
以上のような穴埋め方法が、特に活用できるのは、穴の開口部の径もしくは長辺に対して穴の深さが深い穴、いわゆる深い穴である。これは穴の底面に比較して、側面の面積が大きくなり、主に側壁からデポ膜を成長させる本手法がより効率的になるためである。
【００８３】
また、この穴埋め方法では、ＦＩＢ１の走査によって発生した二次電子の強度によって形成される二次電子像において、穴埋め開始後に壁周辺にデポ膜の成長に合わせて二次電子像の輝度が変化していく。この変化は側壁からのデポ膜の成長が平衡状態になった時点でほぼ停止する。したがって、効率良く走査領域を移動させるためには、この輝度変化が終了するタイミングで、かつ輝度変化する領域分を走査領域の移動させれば、ロスが無く効率良く穴埋めができることになる。このような設定を予めプログラミングしておけば、自動的に穴埋めが終了する。これはイオンビーム照射密度を概略一定にして、穴の位置に対して継続的に縮小するように制御する手法についても有効である。
【００８４】
次に、ウェーハを加工・観察装置１７から取りだし、液体材料塗布装置１９に導入してＦＩＢ照射加工領域を覆うように液体材料を塗布する手法について述べる。
【００８５】
液体材料としては、各種錯体溶液（例えば、スピンオングラス（略してＳＯＧ）と称される酸化ケイ素系被膜形成用塗布液、エポキシ系樹脂溶液、あるいはポリイミド前駆体溶液等が適用可能である。塗布は、微細ピペットを用いて行うことができる。塗布した液体材料から固体の保護膜への形成は、各種雰囲気炉、ホットプレート、レーザ、等の加熱手段を用いた焼成、紫外線ランプや紫外線レーザを照射する紫外線照射手段を用いた光硬化などで行う。焼成後は、洗浄装置２０により、ウェーハを洗浄し液体塗布領域外のガリウム汚染を除去する。
【００８６】
なお、本実施例では、加熱して形成した膜厚は約０.５マイクロメートル以下とした。これにより、従来、少なくとも数マイクロメートルの深さである穴の埋めもどしを液体材料のみで行っていたときに生じていたクラックの発生は大幅に低減できる。また、穴埋めの大半はＦＩＢによって悪くても１μｍ以下の位置精度で行っているので、従来のアルゴンイオンビーム照射デポによる穴埋めのように加工穴から少なくとも数マイクロメートル周辺まで盛りあがるという問題も生じない。
【００８７】
また、ＦＩＢ照射した領域が酸化膜で覆われているので、ガリウムが後のプロセスで真空中に蒸発し、これが他の半導体素子に侵入し、電気的特性不良やコンタクト不良を発生させるという可能性も大幅に下がる。また、ＦＩＢ照射のみによる穴埋めでは、ウェーハ表面と同じ高さに平坦に埋めることが難しく、約１マイクロメートル以下で凹凸が生じる場合が多い。しかし、この方法ではさらに液体材料を塗布するため凹凸が緩和され、より平坦な穴埋めが達成される。
【００８８】
以上の本実施例によると、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が提供され、さらに、ウェーハを評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法のための試料作製が可能なウェーハの加工・観察装置が提供され、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できるウェーハの加工・観察装置が提供される。
【００８９】
（実施例２）
本発明の他の実施例に用いる、第２のイオンビーム照射装置を備えた加工・観察装置の概略構成を、図１０に示す。
【００９０】
本加工・観察装置１７は、真空容器４１を有しており、真空容器内には、ＦＩＢ照射光学系３５、二次粒子検出器３６、デポガス源３７、プローブ３、試料ステージ３９等の構成は、実施例１の加工・観察装置と同様である。本装置では、アルゴン、酸素、窒素等の気体元素種のガスイオンを放出するデュオプラズマトロン８１、イオンビームレンズ８２、ビーム制限アパーチャ８３、イオンビーム走査電極８４などから構成される第二のイオンビーム照射系を設置している。
【００９１】
また、本装置を制御する装置として、ステージ制御装置６１、マニピュレータ制御装置６２、二次電子検出器の増幅器６３、デポガス源制御装置６４、ＦＩＢ制御装置６５の他にデュオプラズマトロン制御装置９１、光学系制御装置９２、イオン走査制御装置９３、および計算処理装置７４、などが配置される。なお、本装置では、ＦＩＢ照射軸とアルゴンイオンビーム照射軸は、図１０に示すようにオフセットされている。これにより、ＦＩＢ照射系の付近の装置設計が容易になるという特長を持つ。
【００９２】
ＦＩＢ照射光学系３５の動作は実施例１と同様で、ガリウムＦＩＢ１を用いたマイクロサンプル作製のための加工動作についても従来の方法と同じである。そして、本装置から摘出したマイクロサンプル６は検査装置によって解析される。
【００９３】
しかし、これだけでは、マイクロサンプル６を取り出した後の加工穴がウェーハを次のプロセスに戻す場合の問題となる。そこで、上記マイクロサンプルを取り出した後の加工穴を埋め戻す。
【００９４】
本実施例では、ウェーハ上でガリウムＦＩＢ１照射によって形成された加工穴をガリウムＦＩＢ１誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次に、ビーム径が１ミリメートルオーダのブロードなアルゴンイオンビーム照射によるデポ膜により前記ガリウムＦＩＢ１誘起ガスアシストデポジション膜を覆う方法について説明する。
【００９５】
本手法のフローを、図１１（ａ）〜（ｄ）に示す。（ａ）に示すように、ガリウムＦＩＢ１を用いたマイクロサンプル６作製のための加工動作については従来の方法と同じである。次に、（ｂ）に示すように、試料ウェーハ３８は、次のプロセスに投入されるが、ウェーハ上でイオンビーム照射によって形成された加工穴をガリウムＦＩＢ１誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこむ。この動作については、実施例１で説明した方法と同じである。
【００９６】
次に、（ｃ）に示すように、かかるウェーハは加工・観察装置１７から取りだされる。本装置では、ＦＩＢ照射軸とアルゴンイオンビーム照射軸はオフセットされているため、ＦＩＢ誘起ガスアシストデポジション領域をアルゴンイオンビーム照射軸の直下にするように、試料台を移動する。ここで、別のガスノズル１０５からシリコン酸化膜用の堆積性ガス１０６を供給し、ＦＩＢ穴埋め領域をほぼ中心に含むように、ビーム径が１ミリメートルオーダのブロードなアルゴンイオンビーム８５を照射し、厚さ約０.５マイクロメートルの膜を形成する。また、ここでは、ＦＩＢ照射軸とアルゴンイオンビーム照射軸はオフセットされているため、シリコン酸化膜用の堆積性ガス１０６を供給動作で、堆積性ガス５が混入する危険性が少ないと言う特長をもつ。
次に、（ｄ）に示すように、洗浄装置２０により、例えばブラシ３０４と薬液を用いたいわゆるブラシ洗浄により、ウェーハを洗浄し液体塗布領域外のガリウム汚染を除去する。
【００９７】
ここで、ＦＩＢデポ膜形成後のアルゴンイオンビーム照射誘起デポ膜形成動作を説明する。アルゴンイオビーム照射装置のイオン源はデュオプラズマトロン８１で、ここではアルゴンイオンを照射する。イオンビーム８５の加速電圧は５ｋＶで、イオン電流は２マイクロアンペア、ビーム径は約１ミリメートルに調整した。またビーム偏向電極８４によってウェーハ試料３８の任意の場所を狙うことが可能で、ガリウムが照射されたＦＩＢ穴埋め領域を狙って照射することも可能となる。
【００９８】
このためには、あらかじめ次の準備しておく。まず、アルゴンイオンビーム８５をスポット状に集束して試料に照射する。次に、試料台移動の後、そのスポット状の照射痕をＦＩＢ１で走査して、二次電子を検出して、スポット状の照射痕を観察することで、アルゴンイオンビーム照射位置とＦＩＢ1照射位置関係を明らかにしておく。そして、この装置のイオンビーム走査制御装置９３にはマイクロサンプル６の加工位置とガリウムＦＩＢ照射条件情報を記憶しており、この記憶情報から加工位置を呼び出し、アルゴンイオンビーム照射系を制御し、加工位置にアルゴンイオンビーム８５を自動照射する。なお、これらの制御は、計算処理装置７４によって統一して行われる。
【００９９】
なお、本実施例では、アルゴンイオンビームを用いたが酸素や窒素でも良い。また、イオンビームの替わりにレーザビームを照射しても良い。レーザビームでは短時間にデポ膜を形成できるため、スループットを上げたり、広領域を一度に処理するのに適している。一方、イオンビームはレーザ装置に比べて、目標位置に精度よく照射することができる。
【０１００】
なお、本装置では、アルゴンイオンビーム装置をＦＩＢイオンビーム装置に組み込んでいるが上記のアルゴンイオンビーム照射装置と同等の性能を持つ第二のイオンビーム照射装置で除去作業を行ってもよい。この場合には、加工位置情報を、ＦＩＢイオンビーム装置からアルゴンイオンビーム照射装置に転送し、加工位置を自動的にアルゴンイオンビーム照射できるようにする。ただしこの場合には２台の装置のコストが必要であり、作業時間も長くなり、結果的にはデバイス製造にかかる経済的なコストが高くなる。
【０１０１】
以上に述べた手法では、穴埋めの大半はＦＩＢによって位置精度良く行っているので、従来のアルゴンイオンビーム照射デポのみによる穴埋めのように加工穴周辺が盛りあがるという問題が生じない。また、ＦＩＢ照射した領域が広く酸化膜で覆われているので、ガリウムが後のプロセスで拡散し、半導体素子に侵入し、電気的特性不良やコンタクト不良を発生させるという可能性も大幅に下がる。また、ＦＩＢ照射のみによる穴埋めでは、ウェーハ表面と同じ高さに平坦に埋めることが難しく、約１マイクロメートル以下で凹凸が生じる場合が多い。しかし、この方法ではさらにデポ膜を広く薄く形成するるため,局所的な凹凸が緩和され、より平坦な穴埋めが達成される。
【０１０２】
本実施例によると、ウェーハを評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法のための試料作製が可能なウェーハの加工・観察装置が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く、スループット高く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できるウェーハの加工・観察装置が提供される。
【０１０３】
（実施例３）
本発明の更に他の実施例に用いる加工・観察装置の概略構成図を、図１２に示す。
【０１０４】
加工・観察装置１７は、真空容器４１を有しており、真空容器内には、ガリウムを放出する液体金属イオン源３２、ビーム制限アパーチャ３３、イオンビーム走査電極３４、およびイオンビームレンズ３１などから構成されるＦＩＢ照射光学系３５、ＦＩＢ照射によって試料から放出する二次電子や二次イオンを検出する二次粒子検出器３６、イオンビーム照射領域にデポ膜を形成するための元材料ガスを供給するデポガス源３７、マニピュレータ４２先端に取り付けたプローブ３、半導体ウェーハや半導体チップなどの試料ウェーハ３８を載置する試料ステージ３９、試料ウェーハの一部を摘出した微小な摘出試料を固定する試料ホルダ４０などが配置されている。
【０１０５】
また、レーザ発生オシレータ５１等から構成されるレーザ装置５６、また、レーザ用光学レンズ５５等が装着されている。これらのレーザ装置５６、レーザ用光学レンズ５５等は一つのコンポーネントとしてまとめられ真空容器に固定されている。
【０１０６】
その他に本装置を制御する装置として、主に電気回路や演算装置からなるステージ制御装置６１、マニピュレータ制御装置６２、二次電子検出器の増幅器６３、デポガス源制御装置６４、ＦＩＢ制御装置６５、レーザ反射鏡位置制御装置７１、レーザ用光学レンズ制御装置７２、レーザ制御装置７３、および計算処理装置７４、などが配置される。なお、本装置では、ＦＩＢ照射軸とレーザビーム照射軸は、図１２に示すようにオフセットされている。ＦＩＢ照射位置からレーザビーム照射位置へはステージ移動により数マイクロメートルの精度で移動可能である。このオフセット機能により、ＦＩＢ照射系の付近の装置設計が容易になるという特長を持つ。
【０１０７】
ＦＩＢ照射光学系３５の動作は、実施例１と同様で、ガリウムＦＩＢ１を用いたマイクロサンプル作製のための加工動作についても従来の方法と同じである。そして、本装置から摘出したマイクロサンプル６は検査装置によって解析される。
【０１０８】
次に、試料ウェーハ３８は、次のプロセスに投入されるが、ウェーハ上でイオンビーム照射によって形成された加工穴をガリウムＦＩＢ１誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみむ動作についても実施例１と同様である。
【０１０９】
次に、本実施例では、レーザビーム照射によるデポ膜により前記ガリウムＦＩＢ１誘起ガスアシストデポジション膜を覆う。まず、本装置では、ＦＩＢ照射軸とレーザビーム照射軸はオフセットされているため、ＦＩＢ誘起ガスアシストデポジション領域をレーザビーム照射軸の直下にするように、試料台を移動する。
【０１１０】
ここで、ＦＩＢデポ膜形成後のレーザビーム照射誘起デポ膜形成動作を説明する。ここではレーザ発生装置としてＹＡＧレーザを用いる。まず、レーザ発生装置５６から放出されたレーザ光５７は、レーザ用光学レンズ５５を通してガリウムＦＩＢ１誘起ガスアシストデポジション膜にむけて、真空容器内に導かれる。ここで、別のガスノズル１０５からシリコン酸化膜用の堆積性ガス１０６を供給し、ＦＩＢ穴埋め領域をほぼ中心に含むように、レーザビームを照射し、厚さ約０.２マイクロメートルの膜を形成する。
【０１１１】
また、あらかじめレーザビーム照射痕をＦＩＢ１で走査して、試料から放出される二次電子を二次粒子検出器３６で検出して、レーザビーム照射痕を観察することで、レーザビーム照射領域とイオンビーム照射領域の位置関係を明らかにしておくと、例えば、シリコンウェーハに製造している微細半導体デバイスに対し、加工位置情報を元に、ＦＩＢ穴埋め領域４２にレーザ光５７を自動照射することができる。なお、これらの制御は計算処理装置７４によって統一して行われる。また、ここでは、ＦＩＢ照射軸とレーザビーム照射軸はオフセットされているため、シリコン酸化膜用の堆積性ガス１０６を供給動作で、堆積性ガス５が混入する危険性が少ないと言う特長をもつ。
【０１１２】
本実施例によると、ウェーハを評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法のための試料作製が可能なウェーハの加工・観察装置が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く、スループット高く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できるウェーハの加工・観察装置が提供される。
【０１１３】
本発明による他の実施例として、イオンビーム照射によって形成された加工穴にブロック状の部材を挿入して穴埋めする手法について説明する。なお、本実施例で用いる装置は、図４に示す加工・観察装置１７と同じである。
【０１１４】
ＦＩＢ照射光学系３５の動作は実施例１と同様で、ガリウムＦＩＢ１を用いたマイクロサンプル作製のための加工動作についても従来の方法と同じである。そして、本装置から摘出したマイクロサンプル６は検査装置によって解析される。
【０１１５】
次に、マイクロサンプル作製後のウェーハ上でイオンビーム照射によって形成された加工穴にブロック状の部材を挿入する方法について説明する。
【０１１６】
まず、加工穴を埋めるのに好適な寸法に加工されたブロックの部材を真空容器４１内に予め導入しておき、マニピュレータ先端のプローブ３の稼動範囲内に設置しておく。このブッロクの部材としては、シリコンあるいは、シリコン酸化物などを微細に加工したものあるいは、アルミニウムあるいは銅などの金属を微細に加工したものでも良い。
【０１１７】
次に、マニピュレータを駆動し、マニピュレータ先端のプローブ３の先端を、ブロック状の部材の表面部分に接触させる。ガスノズル１０４から堆積性ガス５を供給し、 ＦＩＢ１をプローブ３の先端部を含む領域に局所的に照射し、デポ膜４を形成する。接触状態にあるブロック状の部材とプローブ３の先端はデポ膜４で接続される。ブロック状の部材が設置台などに固定されている場合には ＦＩＢ１で接続部分を切り欠き加工し、ブロック状の部材を切り出す。切り出されたブロック状の部材は、接続されたプローブ３で支持された状態になる。次に、マニピュレータを駆動しブロック状の部材を加工穴上方に移動させ、さらに下降移動させてブロック状の部材を加工穴に挿入する。
【０１１８】
次に、ガスノズル１０４から堆積性ガス５を供給し、 ＦＩＢ１をブロック状の部材と加工穴との隙間を含む領域に局所的に照射し、デポ膜４を形成する。ブロック状の部材と加工穴との隙間の全てもしくはその一部ははデポ膜４で埋められる。次に、プローブ３にＦＩＢを照射することによってプローブ３を切断する。ブロック状の部材接続されるウェーハなど試料から所望の解析領域を含む微小試料片を、ＦＩＢ加工と微小試料の搬送手段を駆使して分離する方法である。この方法で分離した微小試料を各種解析装置に導入することで解析することができる。
【０１１９】
以上、本手法によると、ウェーハを評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が提供され、特に、加工穴を、スループット高く埋め戻すことができる。
【０１２０】
以上に述べた実施例では、加工・観察装置でマイクロサンプルを取り出す方法を採用した例を述べたが、加工・観察装置で、マイクロサンプルの形状を加工し、加工・観察装置からウェーハを取り出して、別の機構でマイクロサンプルを取り出してもよい。
【０１２１】
例えば、図１３（ａ）に示すように、ウェーハ上に薄膜２０７を形成し目標位置の両側を階段状にＦＩＢ１で加工して断面試料薄膜２０７を作製し、図１３（ｂ）に示すようにＦＩＢ１で試料薄膜周辺を切り取り、試料薄膜２０７をウェーハから切断する。そして、加工・観察装置からウェーハを取りだし、大気中でガラス棒の静電気を利用して、試料薄膜２０７をウェーハからＴＥＭ試料ホルダ２０９に移動させる。
【０１２２】
このように、マイクロサンプルを装置内で取り出さなくとも、マイクロサンプルの外形のほとんどをイオンビームによって加工する装置も、本発明に示す加工・観察装置に含む。また、以上のようにウェーハから解析用のマイクロサンプルを取り出す加工・観察装置ばかりでなく、ウェーハにＦＩＢにより穴加工して、ＦＩＢもしくは同装置に取りつられた電子ビーム照射装置から放出された電子ビームにより断面部などデバイス内部を観察して、デバイス解析をする加工・観察装置も、本発明に示す加工・観察装置に含む。
【０１２３】
以上詳述したように、本発明によれば、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が実現でき、さらに、ウェーハを評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が実現され、特に、加工穴を、平坦性良く、スループット高く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できる。
【０１２４】
また、本発明による電子部品製造方法を用いることで、ウェーハを割断することなく評価でき、新たな不良を発生させず、高価なウェーハを無駄にすることはない。ひいては、電子部品の製造歩留りが向上する。さらに、これらの検査・解析方法や電子部品製造方法を実現できる加工・観察装置が実現される。
【０１２５】
以下、本発明を代表的な構成例として整理すると、次のようになる。
【０１２６】
（１）試料面に形成された穴部にイオンビームを照射し走査して、前記穴部の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成する工程を有し、かつ、前記イオンビームを走査する領域で、前記イオンビームが前記穴部の側壁の一部に照射され、他一部には照射されないように制御して、前記穴部の中に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成するよう構成したことを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１２７】
（２）イオンビームを照射して試料面の一部を加工する工程と、前記加工により前記試料面に形成された穴部に前記イオンビームを照射し走査して、イオンビームガスアシストデポジション膜を形成する工程とを有し、かつ、前記イオンビームを走査する領域の範囲を、前記試料面の穴部の開口領域と略同じく設定して、前記穴部の位置に対して移動を伴うように前記走査領域を制御し、前記穴部の中に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成するよう構成したことを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１２８】
（３）イオンビームを照射して試料面の一部を加工する工程と、前記加工により前記試料面に形成された穴部に前記イオンビームを照射し走査して、イオンビームガスアシストデポジション膜を形成する工程とを有し、前記イオンビームが、前記イオンビームを走査する領域で、前記穴部の側壁の一部に照射され、一部には照射されないように制御し、かつ、穴埋め時間経過と共に前記走査する領域を継続的に縮小するように制御して、前記穴部の中に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１２９】
（４）前記構成において、前記穴部が、その底面に比較して側面の面積が大きい構造を有し、かつ、前記構造の穴部に１ｎＡ以上のイオンビーム電流を照射し、前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１３０】
（５）前記構成において、前記試料面に形成された穴部に前記イオンビームを照射して検出される二次電子像の輝度変化をモニタして、前記走査領域の移動量および移動時間を管理し、前記穴部の中に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１３１】
（６）前記構成において、前記穴部に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成した後、前記イオンビームガスアシストデポジション膜上に液体材料を塗布して保護膜を形成する工程を有してなることを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１３２】
（７）前記構成において、前記穴部に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成した後、前記イオンビームガスアシストデポジション膜上を気体元素種イオンビームガスアシストデポジション膜で覆う工程を有してなることを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１３３】
（８）前記構成において、前記穴部に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成した後、前記イオンビームガスアシストデポジション膜上をレーザビームガスアシストデポジション膜で覆う工程を有してなることを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１３４】
（９）イオン銃と、前記イオン銃から放出されるイオンビームを集束し偏向するための光学系と、前記イオンビームを照射し走査して試料を加工する手段と、前記イオンビームの照射によって前記試料から放出される２次粒子を検出するための検出器と、前記検出された２次粒子による像を形成するため手段と、前記試料面に形成された穴部に前記イオンビームを照射し走査して、前記穴部の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成する手段とを有し、前記イオンビームガスアシストデポジション膜を、前記イオンビームを走査する領域で、前記イオンビームが前記穴部の側壁の一部に照射され他一部には照射されないように制御して形成するよう構成したことを特徴とするイオンビーム加工・観察装置。
【０１３５】
（１０）試料を加工して電子部品を形成する製造プロセスにおける任意の工程後に、前記試料の検査のため、イオンビームを照射して前記試料面の一部を加工する工程と、前記加工により前記試料面に形成された穴部に前記イオンビームを走査する領域を、前記試料面の穴部の開口領域と略同じく設定して、前記穴部の位置に対して移動を伴うように制御して、前記穴部の中に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成する工程とを有し、前記試料を検査した後、前記試料を前記任意の工程の次の工程に戻して前記製造プロセスを継続するよう構成したことを特徴とする電子部品の製造方法。
【０１３６】
（１１）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備える荷電粒子線装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、荷電粒子を走査する領域を、穴の側壁の一部にイオンビームが照射され、一部には照射されないように制御して穴の中に荷電粒子ガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【０１３７】
（１２）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビームを走査する領域を、穴の開口領域と概略同じく設定して、穴の位置に対して移動を伴うように走査領域を制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【０１３８】
（１３）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビームを走査する領域を、少なくとも穴の側壁の一部から遠ざかるように移動させるように制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【０１３９】
（１４）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビームを走査する領域を、穴の側壁の一部にイオンビームが照射され、一部には照射されないように制御し、かつ穴埋め時間経過と共に走査する領域を継続的に縮小するように制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【０１４０】
（１５）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、穴の開口部の径もしくは長辺に対して穴の深さが深い穴の中に、イオンビーム電流を１ｎＡ以上照射して、イオンビームを走査する領域を、穴の開口領域と概略同じく設定して、穴の位置に対して移動を伴うように走査領域を制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【０１４１】
（１６）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビーム照射による二次電子像の輝度変化をモニタして走査領域を移動量および移動時間を管理して、穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【０１４２】
（１７）基板に、イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくはイオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴をイオンビームガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次にイオンビームガスアシストデポジション膜上に液体材料を塗布することを特徴とする基板の検査・解析方法。
【０１４３】
（１８）基板に、イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくはイオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴にブロック状の部材を挿入することを特徴とする基板の検査・解析方法。
【０１４４】
（１９）基板に、集束イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくは集束イオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴を集束イオンビームガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次に該イオンビームガスアシストデポジション膜上を気体元素種イオンビームガスアシストデポジション膜で覆うことを特徴とする基板の検査・解析方法。
【０１４５】
（２０）基板に、集束イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくは集束イオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴を集束イオンビームガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次に該イオンビームガスアシストデポジション膜上をレーザビームガスアシストデポジション膜で覆うことを特徴とする基板の検査・解析方法。
【０１４６】
【発明の効果】
本発明によれば、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める技術実現し、ウェーハ等の試料の評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法や電子部品製造方法、また、そのための加工・観察装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子部品製造方法にかかわるプロセスにおけるウェーハの流れの一例を説明する図。
【図２】従来の試料から微小試料を分離するフローを説明する図。
【図３】本発明の一実施例のフローを示す図。
【図４】本発明の一実施例に用いる加工・観察装置を示す図。
【図５】試料から微小試料を分離するフローを説明する図。
【図６】本発明の一実施例による、加工穴を高速に埋める方法の基本的構成を説明する模式図。
【図７】従来の加工穴を埋める方法を示す模式図。
【図８】本発明による、加工穴を高速に埋める方法の他の例を示す模式図。
【図９】本発明による、加工穴を高速に埋める方法のさらに他の例を示す模式図。
【図１０】本発明に用いる加工・観察装置の他の実施例を説明する図。
【図１１】図１０に示す本発明の実施例のフローを示す図。
【図１２】本発明に用いる加工・観察装置の更に他の実施例を説明する図。
【図１３】本発明による電子部品製造方法に係る試料作製方法の他の例を説明する図。
【符号の説明】
１…ＦＩＢ、２…試料、３…プローブ、４…デポ膜、５…マデポガス、６…マイクロサンプル、１１…Ｎ番目のプロセス、１２…Ｎ＋１番目のプロセス、１３…ロット、１４…検査用ウェーハ、１５…検査電子顕微鏡、１７…加工・観察装置、１８…解析装置、１９…液体材料塗布装置、２０…洗浄装置、３１…イオンビームレンズ、３２…液体金属イオン源、３３…ビーム制限アパーチャ、３４…イオンビーム走査電極、３５…ＦＩＢ照射光学系、３６…二次粒子検出器、３７…デポ源、３８…試料ウェーハ、３９…試料ステージ、４０…試料ホルダ、４１…真空容器、４２…加工穴、４３…マニピュレータ、５１…レーザ発生オシレータ、00５５…レーザ光学レンズ、５６…レーザ発生装置、６１…ステージ制御装置、６２…マニピュレータ制御装置、６３…増幅器、６４…デポガス源制御装置、６５…ＦＩＢ制御装置、７１…レーザ反射鏡制御装置、７２…レーザ光学源制御装置、７３…レーザ装置制御装置、７４…計算処理装置、８１…デュオプラズマトロン、８２…イオンビームレンズ、８３…ビーム制限アパーチャ、８４…イオンビーム走査電極、８５…アルゴンイオンビーム、９１…デュオプラズマトロン制御装置、９２…イオンビームレンズ制御装置、９３…イオンビーム走査制御装置、１０１…角穴、１０２…底穴、１０３…切り欠き溝、１０４…ガスノズル、１０５…ガスノズル、１０６…シリコン酸化膜用堆積ガス、２０１…シリコンウェーハ、２０２…薄膜、７６…試料ホルダ、７７…ホルダカセット、７８…移送手段、８０…ステージ制御装置、２０３…シリコン酸化膜、２０４…Ｃｕの配線、２０５…円、２０６…堆積物、２０７…試料薄膜、２０８…薄膜、２０９…ＴＥＭ試料ホルダ、３０１…ピペット、３０２…ＳＯＧ、３０３…シリコン酸化膜、３０４…ブラシ。１００１…加工穴、１００２…走査領域、１００３…走査領域、１００４…走査領域、１００５…走査領域、１００６…走査領域。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の検査技術に係り、特に、イオンビームを用いて、半導体デバイスなどの電子部品を加工、観察する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）に代表される半導体メモリやマイクロプロセッサ、半導体レーザなど半導体デバイス、および磁気ヘッドなど電子部品の製造においては、高歩留まり製造が求められる。
【０００３】
すなわち、不良発生による製品歩留りの低下は、採算の悪化を招く。このため、不良の原因となる欠陥や異物、加工不良の早期発見および早期対策が大きな課題となる。例えば、半導体デバイスの製造現場では、入念な検査による不良発見、およびその発生原因の解析に注力されている。基板を用いた実際の電子部品製造工程では、完成後の基板を検査して、回路パターンの欠陥や異物など異常箇所の原因を追及して対策方法が検討される。
【０００４】
通常、試料の微細構造観察には高分解能の走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭと略記）が用いられるが、半導体の高集積化に伴い、対象物がＳＥＭの分解能では観察できなくなっており、ＳＥＭに代って観察分解能が高い透過型電子顕微鏡（以下、ＴＥＭと略記）が用いられる。
【０００５】
従来のＴＥＭ用試料の作製には、劈開や切断などで試料を小片にする作業が伴い、試料が基板の場合は、ほとんどの場合には基板を割断せざるを得なかった。
【０００６】
最近では、イオンビームを試料に照射し、スパッタ作用によって試料を構成する粒子が、試料から放出される作用を応用した加工方法、すなわち集束イオンビーム（以下、ＦＩＢと略す。）加工を利用する例がある。
【０００７】
これは、まずダイシング装置等を用いて基板等の試料から観察すべき領域を含むサブミリメートルの短冊状ペレットを切り出す。次に、この短冊状ペレットの一部を薄壁状にＦＩＢ加工してＴＥＭ試料とする。ここでＦＩＢ加工されたＴＥＭ観察用の試料の特徴は、試験片の一部がＴＥＭ観察用に、厚さが約１００ｎｍの薄膜に加工してあることにある。この方法によって、所望の観察部をマイクロメートルレベルの精度で位置出しして観察することが可能になったが、やはり基板を割断しなければならない。
【０００８】
このように、半導体デバイス等の製造途中で、ある工程の結果を監視することは、歩留まり管理上、その利点は大きいが、既に述べたような試料作製では基板は割断され、基板の破片は次のプロセスに進むことなく廃棄される。特に近年では、基板は半導体デバイスの製造単価を下げるため大口径化が進んでいる。すなわち、１枚の基板で製造できる半導体デバイスの個数を増やして、単価を低減する。しかし、逆にウェーハは高価となり、さらにウェーハの廃棄によって失われる半導体デバイスの個数も増大する。したがって、従来のウェーハの分断を含むような検査方法は非常に不経済であった。
【０００９】
これに対して、ウェーハを分断することなく試料作製できる方法がある。この方法は、特開平０５−５２７２１号公報に開示されている。この方法は、図２の（ａ）に示すように、まず、試料２の表面に対しＦＩＢ１が直角に照射するように試料２の姿勢を保ち、試料上でＦＩＢ１を矩形に走査させ、試料表面に所要の深さの角穴１０１を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、試料２を傾斜させ、底穴１０２を形成する。試料２の傾斜角の変更は、試料ステージ（図示せず）によって行われる。次に、試料２の姿勢を変更し、図２（ｃ）に示すように、試料２の表面がＦＩＢ１に対して再び垂直になるように試料２を設置し、切り欠き溝１０３を形成する。マニピュレータ（図示せず）を駆動し、図２（ｄ）に示すように、マニピュレータ先端のプローブ３の先端を、試料２を分離する部分に接触させる。
【００１０】
次に、図２（ｅ）に示すように、ガスノズル１０４から堆積性ガス５を供給し、 ＦＩＢ１をプローブ３の先端部を含む領域に局所的に照射し、イオンビームガスアシストデポジション膜（以下、デポ膜４と略す。）を形成する。接触状態にある試料２の分離部分とプローブ３の先端はデポ膜４で接続される。図２（ｆ）に示すように、ＦＩＢ１で残りの部分を切り欠き加工し、試料２から分離試料であるマイクロサンプル６を切り出す。切り出された分離試料６は、図２（ｇ）に示すように、接続されたプローブ３で支持された状態になる。このマイクロサンプル６を、ＦＩＢ１で加工し、観察しようとする領域をウォール加工するとＴＥＭ試料（図示せず）となる。
【００１１】
以上のように、本方法はウェーハなどの試料から所望の解析領域を含む微小試料片を、ＦＩＢ加工と微小試料の搬送手段を駆使して分離する方法である。この方法で分離した微小試料を各種解析装置に導入することで解析することができる。
【００１２】
この試料の分離方法を用いてウェーハを分断することなく、試料から検査用の微小試料を取り出し、ウェーハは次のプロセスに戻す手法については、特開２０００−１５６３９３号公報に開示されている。この手法によれば、ウェーハの分断によって失われる半導体デバイスはなくなり、トータルの半導体デバイスの製造コストを低減することができる。
【００１３】
上述のような電子部品の製造に関しては、ウェーハを次のプロセスに戻す場合に、マイクロサンプルを取り出した後の加工穴の処理が必要となる。すなわち、加工穴を処理しなかった場合には、以下のような問題が生じる。
【００１４】
（１）加工穴の端が欠けて汚染源になる。（２）スピンコート、研磨時等にウェーハ不均一形状を誘発する。（３）穴がゴミの溜まり場となる。例えば、マイクロサンプルを取り出した後にＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ＆Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）プロセスを行う場合、ＣＭＰ砥粒が加工穴に入り洗浄しても取りきれず、ＣＭＰ以降の工程のプロセスでＣＭＰ砥粒が穴から飛び出して異物になったり、デバイス特性を変動させるような不純物汚染となったりする。
【００１５】
ＦＩＢ加工した後でウェーハをプロセスラインに戻すという技術の関連では、特開平６−２６０１２９号公報に開示されている。この方法では、イオン源としてガリウムを用いた集束イオンビームを照射した試料をプロセスに戻すために、試料の特性に顕著な影響を及ぼさない気体元素のイオンビームを用いて、ガリウムの打ち込まれた部分を除去するか、前記気体イオンビーム、もしくはエネルギビームを用いてガリウムの打ち込まれた部分を被覆するように有機金属膜を析出する方法が開示されている。すなわち、アルゴン、酸素イオン、酸素ラジカルのいずれかを用いて加工観察領域をクリーン化し化合物を堆積させた後再び製造工程に戻すことが開示されている。
【００１６】
しかし、この装置では、Ｇａ汚染に関しては考慮されているものの、加工後の穴の処理については考慮されていなかった。
【００１７】
また、断面検査後にウェーハをプロセスラインに戻すという技術の関連では、特開平１０−１１６８７２号公報に開示されている。この方法では、半導体デバイスのプロセス途中で、ウェーハを断面検査した後に、断面加工穴をエネルギビーム誘起ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、なお、従来例ではＣＶＤという技術語を用いているが、ここでは、ガスアシストデポジションを同義語として用いる。）により絶縁体や導電膜を埋めこんだり、あるいは液体材料を塗布し、エネルギビームを照射することによって所望の膜質で穴埋めして、再び製造プロセスラインにウェーハを戻して製造を続行する方法が開示されている。特に、ウエーハを抜き取って断面検査を行い、ウエーハの検査部分をイオンビームで平坦化することが開示されている。
【００１８】
また、国際公表特許ＷＯ９９／１７１０３号公報には、ＦＩＢ加工後の穴の処理として、イオンビームで開口部を誘電体で覆うことのみが開示されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＦＩＢ加工後の従来の穴埋め方法では、次のような課題が残されていた。
【００２０】
まず、エネルギビーム誘起ガスアシストデポジションにより穴埋めを実施する場合には、ビーム種により各々次のような問題があった。
【００２１】
すなわち、（１）液体材料を塗布し、エネルギビームを照射することによって膜を形成する場合には、膜が厚くなるとエネルギビームを照射する工程で膜にクラックが生じ、ウェーハを次のプロセスに戻すと、プロセス中にクラックのかけらが飛散し、不良原因となる懸念があった。これは、一般にマイクロサンプルを取り出した加工穴の深さは、浅くとも３から５マイクロメートルあり、一方、液体材料で一般に用いられる酸化膜材料がクラックなしで形成できる膜厚はせいぜい１から２マイクロメートルまでで、それ以上に厚く塗布された酸化膜は加熱の過程でクラックが生じるからである。（２）レーザビーム誘起ガスアシストデポジションでは、等方的に膜成長するため平坦に穴埋めすることが困難である。（３）アルゴンイオンビーム誘起ガスアシストデポジションでは、廉価なイオン照射系では、ビームサイズは５０から５００マイクロメートルが一般的であり、一方、加工穴の大きさは大きくとも２０マイクロメートル程度であるため、加工穴のみに膜形成することが難しく加工穴周辺にも膜を形成し平坦な穴埋めが困難である。（４）電子ビーム誘起ガスアシストデポジションでは、一般にデポ速度が遅いため、実用的な時間、例えば１０分以内に穴埋めすることが困難である。
【００２２】
次に、（５）ガリウムＦＩＢ誘起ガスアシストデポジションでは、加工穴を狙ってデポ膜形成が可能であるが、デポ膜中にガリウムが取り込まれるという問題がある。さらに、ＦＩＢ照射によるスパッタ作用によりＦＩＢ加工領域以外にも、ガリウムや試料の一部の破片が飛散する。これらのガリウム汚染が半導体デバイス製造にとっては不良発生原因となる可能性が高い。すなわち、これらの汚染をそのままにして、ウェーハを次のプロセスに戻すと、ガリウムが拡散し、正常に製造プロセスを経ていた半導体素子に侵入し、電気的特性不良やコンタクト不良を発生させるという問題がある。また、高速に穴を埋めるという観点では、電子ビーム誘起ガスアシストデポジションに比較すれば早いものの、やはり実用的な時間、例えば１０分以内に穴埋めすることが困難である。これは、デポ膜の絶対量はＦＩＢ電流に比例して大きくすることができるため、穴埋め速度をより大きくするためには、ＦＩＢ電流を大きくする。しかし、ＦＩＢ電流を大きくすると、すなわち約１ｎＡ以上の高電流にすると、デポ膜形成効率が低下して、デポ量とスパッタ量が同程度になり、デポ膜の成長が止まってしまい高速の穴埋めはできなかった。
【００２３】
このようなことから、半導体デバイス等の歩留向上のために、ウェーハを割断することなく途中の検査を実施するために、次のような技術が望まれていた。すなわち、マイクロサンプルを取り出した加工穴、あるいは、断面検査した後の加工穴を、平坦性良く、高速に埋め戻す技術。また、後のプロセスで問題が生じ無いように、異物が発生せず、またガリウム汚染が半導体デバイスの不良発生原因とならないような埋め戻し手法の確立や、それを、実現できる装置の開発が望まれていた。
【００２４】
特に、検査後のウェーハを製造ラインに戻すという観点では、製造ラインに戻すまでの時間短縮が重要であり、すなわち穴埋めの高速化技術が望まれており、従来の方法はこの課題を解決できていなかった。例えば、ＦＩＢ電流を大きくしても、すなわち約１ｎＡ以上の高電流にしても、デポ膜形成効率が低下することなく、デポ量が増大し高速の穴埋めが可能な技術が望まれていた。
【００２５】
そこで、本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める技術を提供し、上記ウェーハを評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法や電子部品製造方法、また、そのための加工・観察装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、以下のようにすることによって達成される。
【００２７】
（１）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備える荷電粒子線装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、荷電粒子を走査する領域を、穴の側壁の一部にイオンビームが照射され、一部には照射されないように制御して穴の中に荷電粒子ガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法とする。
【００２８】
本手法によると、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が提供される。
【００２９】
（２）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビームを走査する領域を、穴の開口領域と概略同じく設定して、穴の位置に対して移動を伴うように走査領域を制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法とする。
【００３０】
本手法によると、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が提供され、特に、イオンビーム走査領域の設定が容易な穴埋め方法が提供される。
【００３１】
（３）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビームを走査する領域を、少なくとも穴の側壁の一部から遠ざかるように移動させるように制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法とする。
【００３２】
本手法によると、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が提供される。
【００３３】
（４）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビームを走査する領域を、穴の側壁の一部にイオンビームが照射され、一部には照射されないように制御し、かつ穴埋め時間経過と共に走査する領域を継続的に縮小するように制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【００３４】
本手法によると、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が提供され、特に、イオンビームが穴以外の領域を照射することがないため平坦性が良い穴埋め方法が提供される。
【００３５】
（５）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、穴の開口部の径もしくは長辺に対して穴の深さが深い穴の中に、イオンビーム電流を１ｎＡ以上照射して、イオンビームを走査する領域を、穴の開口領域と概略同じく設定して、穴の位置に対して移動を伴うように走査領域を制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【００３６】
本手法によると、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が提供され、特に、イオンビーム電流が多いことから高速で、かつイオンビーム走査領域の設定が容易な穴埋め方法が提供される。
【００３７】
（６）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビーム照射による二次電子像の輝度変化をモニタして走査領域を移動量および移動時間を管理して、穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法とする。
【００３８】
本手法によると、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が提供され、特に、イオンビーム走査領域の移動が効率的な穴埋め方法が提供される。
【００３９】
（７）基板に、イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくはイオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴をエネルギ誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次にガスアシストデポジション膜上に液体材料を塗布することを特徴とする基板の検査・解析方法とする。
【００４０】
本手法によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できる。
【００４１】
（８）基板に、ガリウム集束イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくはガリウム集束イオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でガリウム集束イオンビーム照射によって形成された加工穴にガリウム集束イオンビーム誘起ガスアシストデポジションにより埋めこみ、次にガスアシストデポジション膜上に液体材料を塗布し、次に液体材料を個化した後、基板表面をガリウム除去洗浄することを特徴とする基板の検査・解析方法とする。
【００４２】
本手法によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、加工穴周辺も含めて、イオン種による汚染の影響が低減できる。
【００４３】
（９）基板に、イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくはイオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴にブロック状の部材を挿入することを特徴とする基板の検査・解析方法とする。
【００４４】
本手法によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が提供され、特に、加工穴を、スループット高く埋め戻すことができる。
【００４５】
（１０）基板に、集束イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくは集束イオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴を集束イオンビーム誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次に該ガスアシストデポジション膜上を気体元素種イオンビーム誘起ガスアシストデポジション膜で覆うことを特徴とする基板の検査・解析方法とする。
【００４６】
本手法によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できる。
【００４７】
（１１）基板に、集束イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくは集束イオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴を集束イオンビーム誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次に該ガスアシストデポジション膜上をレーザビーム誘起ガスアシストデポジション膜で覆うことを特徴とする基板の検査・解析方法とする。
【００４８】
本手法によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く、スループット高く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できる。
【００４９】
（１２）基板に回路パターンを製造するプロセスの任意の加工工程後に、前記基板にイオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する工程、もしくは前記加工工程の後に、少なくともイオンビーム照射を用いて前記基板の一部を分離する工程を有し、その後、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴をエネルギ誘起ガスアシストデポジションにより埋めこみ、次にガスアシストデポジション膜上に液体材料を塗布する工程を経た後、回路パターンを製造する前記プロセスに前記基板を戻して第二の加工をすることを特徴とする電子部品製造方法とする。
【００５０】
本手法によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな電子部品製造方法が提供される。
【００５１】
（１３）基板に回路パターンを製造するプロセスの任意の加工工程後に、前記基板にイオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する工程、もしくは前記加工工程の後に、少なくともイオンビーム照射を用いて前記基板の一部を分離する工程を有し、その後、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴をエネルギ誘起ガスアシストデポジションにより埋めこみ、次に該ガスアシストデポジション膜上を気体元素種イオンビームもしくはレーザビーム誘起ガスアシストデポジション膜で覆う工程を経た後、回路パターンを製造する前記プロセスに前記基板を戻して第二の加工をすることを特徴とする電子部品製造方法とする。
【００５２】
本手法によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな電子部品製造方法が提供される。
【００５３】
（１４）基板に、集束イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を観察する、もしくは集束イオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して検査・解析用のマイクロサンプルを作製する基板の加工・観察装置において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴を集束イオンビーム誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次に該ガスアシストデポジション膜上を気体元素種イオンビームもしくはレーザビーム誘起ガスアシストデポジション膜で覆う機能を有することを特徴とする基板の加工・観察装置とする。
【００５４】
本装置によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法のための試料作製が可能な基板の加工・観察装置が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く、スループット高く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できる基板の加工・観察装置が提供される。
【００５５】
（１５）基板に、集束イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を観察する、もしくは集束イオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して検査・解析用のマイクロサンプルを作製する基板の加工・観察装置において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴を集束イオンビーム誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次に該ガスアシストデポジション膜上を気体元素種イオンビームもしくはレーザビーム誘起ガスアシストデポジション膜で覆う機能を有し、集束イオンビーム照射軸と、気体元素種イオンビーム照射軸もしくはレーザビーム照射軸がオフセットされていることを特徴とする基板の加工・観察装置とする。
【００５６】
本装置によると、基板を評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法のための試料作製が可能な基板の加工・観察装置が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く、スループット高く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できる基板の加工・観察装置が提供される。
【００５７】
また、上記（１）から（１５）のいずれかにおいて、上記試料はシリコン半導体ウェーハ、エピタキシャル成長シリコンウェーハ、基板に形成されたシリン薄膜を有するウェーハ、化合物半導体ウェーハ、磁気ヘッド集積ウェーハのうちのいずれかである。また、上記電子部品は、シリコン半導体デバイス、化合物半導体デバイス、磁気記録再生用ヘッド、光磁気記録再生用ヘッドのうちのいずれかである。また、上記検査は、透過型電子顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡もしくは走査型プローブ顕微鏡のうちの少なくともいずれかを用いる。また、上記解析は、電子ビーム、イオンビーム、Ｘ線の少なくともいずれかを用いて元素分析し、予め定めた基準の元素分布または元素濃度、不純物分布、不純物濃度のうち少なくともいずれと比較して良不良を判断する。また、上記解析は、予め定めた箇所について予め定めた基準の形状、寸法、元素分布、元素濃度、不純物分布、不純物濃度のうち少なくともいずれかを外れた原因を解明する。また、上記モニタまたは検査または解析のうちの少なくともいずれかを行なう工程において得たデータは、少なくとも計算処理機に保存する。
【００５８】
【発明の実施の形態】
本発明によるＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法の実施例は、ある加工プロセス後において試料の基板表面を含む一部をＦＩＢにより摘出し、または断面を形成し、上記基板表面を含む一部または断面に対して上記加工プロセスでの加工の進捗を検査または解析のうちの少なくともいずれかの方法、および上記摘出もしくは断面形成後の加工穴を高速に埋め戻す方法にある。
【００５９】
また、さらに本発明による電子部品製造方法の実施例は、試料に複数の加工プロセスを施して電子部品を形成する電子部品製造方法において、上記基板表面を含む一部または断面に対して上記加工プロセスでの加工の進捗を検査または解析のうちの少なくともいずれかを行なう工程と、上記摘出または断面形成後の加工穴を埋め戻す工程とを含み、基板を更に加工プロセスへ戻し回路パターンを製造する方法にある。
【００６０】
（実施例１）
本発明による検査・解析方法を含む電子部品製造方法の基本的な流れをウェーハの流れを、図１を用いて説明する。
【００６１】
まず複数のウェーハからなるロット１３が任意のＮ番目のプロセス１１に投入される。次に、複数のウェーハのうち検査用ウェーハ１４を選別し、残されたウェーハは待機する。選別した検査用ウェーハ１４は、まず検査電子顕微鏡１５に導入される。ここで異常が発見された場合には、その位置がアドレスとして記録され、その情報が試料加工・観察装置１７に送られる。この試料加工・観察装置１７で検査用ウェーハ１４から検査すべき箇所を含むマイクロサンプル６を、ガリウムＦＩＢ１とマニピュレータ先端に取り付けたプローブ３、およびデポガスＷ（ＣＯ）６によって作製したデポ膜等を用いて摘出する。
【００６２】
マイクロサンプル６を摘出された検査用ウェーハ１４は、再び上記残されたロット１３に組み込まれ、次のＮ＋１番目のプロセス１２に投入される。ここで、マイクロサンプル６は解析装置１８に送り、予め定められた検査項目について解析する。このように、Ｎ番目のプロセスからＮ＋１番目プロセスに至る間に、解析用のマイクロサンプル６が摘出されることが大きな特徴である。
【００６３】
また、検査によってマイクロサンプル６を摘出した加工領域を含む半導体デバイスは、Ｎ＋１番目以降のプロセスは無効となり製品となることはないが、ウェーハ枚数は減少することはない。すなわち、Ｎ番目のプロセスに投入するウェーハとＮ＋１番目のプロセスに投入するウェーハ数は同じであり、マイクロサンプル６が取り出された領域以外で製造された半導体デバイスは良品であれば製品として製造数に貢献する。
【００６４】
しかし、これだけでは、マイクロサンプルを取り出した後の加工穴がウェーハを次のプロセスに戻す場合の問題となる。そこで、上記マイクロサンプルを取り出した後の加工穴を埋め戻す。
【００６５】
まず、加工・観察装置１７で、ウェーハ上でイオンビーム照射によって形成された加工穴をＦＩＢ誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次にガスアシストデポジション膜上に液体材料を塗布する方法について説明する。
【００６６】
本手法のフローを図３に示す。図３（ａ）に示すように、ガリウムＦＩＢ１を用いたマイクロサンプル６作製のための加工動作については従来の方法と同じであるが後で詳しく説明する。次に、図３（ｂ）に示すように、試料ウェーハ３８は、次のプロセスに投入されるが、ウェーハ上でＦＩＢ照射によって形成された加工穴をＦＩＢガスアシストデポジションで埋める。この詳しい動作についても、図６を用いて後述する。
【００６７】
次に、図３（ｃ）に示すように、かかるウェーハは加工・観察装置１７から取りだされ、液体材料塗布装置１９に導入され、ＦＩＢ照射加工領域を覆うように、例えば直径１ｍｍ領域に液体材料３０２をピペット３０１から射出して塗布する。次に塗布した液体材料からの保護膜形成は、加熱手段により焼成される。この方法についても後で詳しく説明する。次に、図３（ｄ）に示すように、洗浄装置２０により、例えばブラシ３０４と薬液を用いたいわゆるブラシ洗浄により、ウェーハを洗浄し液体塗布領域外のガリウム汚染を除去する。
【００６８】
次に、本発明による一実施例である手法に使用する加工・観察装置の概略構成図を、図４に示す。
【００６９】
加工・観察装置１７は、真空容器４１を有しており、真空容器内には、ガリウムを放出する液体金属イオン源３２、ビーム制限アパーチャ３３、イオンビーム走査電極３４、およびイオンビームレンズ３１などから構成されるＦＩＢ照射光学系３５、ＦＩＢ照射によって試料から放出する二次電子や二次イオンを検出する二次粒子検出器３６、イオンビーム照射領域にデポ膜を形成するための元材料ガスを供給するデポガス源３７、マニピュレータ４３先端に取り付けたプローブ３、半導体ウェーハや半導体チップなどの試料ウェーハ３８を載置する試料ステージ３９、試料ウェーハの一部を摘出した微小な摘出試料を固定する試料ホルダ４０などが配置されている。そして、主に電気回路や演算装置からなるステージ制御装置６１、マニピュレータ制御装置６２、二次電子検出器の増幅器６３、デポガス源制御装置６４、ＦＩＢ制御装置６５、および計算処理装置７４、などが配置される。
【００７０】
次に、本加工・観察装置の動作について説明する。まず、液体金属イオン源３２から放出したイオンをビーム制限アパーチャ３３、イオンビームレンズ３１を通して試料ウェーハ３８に照射する。ＦＩＢ１は試料上で直径数ナノメートルから１マイクロメートル程度に細束化される。ＦＩＢ１を試料ウェーハ３８に照射するとスパッタリング現象により試料表面の構成原子が真空中に放出される。したがってイオンビーム走査電極３４を用いてＦＩＢ１を走査させることで、マイクロメートルからサブマイクロメートルレベルの加工ができることになる。
【００７１】
また、デポジションガスを試料室中に導入しながらＦＩＢ１を試料ウェーハ３８に照射することによって、デポ膜を形成することができる。このように、ＦＩＢ１によるスパッタリングあるいはデポジションを巧みにつかって試料ウェーハ３８を加工することができる。ＦＩＢ１照射によって形成するデポ膜は、プローブ３の先端にある接触部と試料を接続したり、摘出試料を試料ホルダ４０に固定するために使用する。また、ＦＩＢ１を走査して、試料から放出される二次電子や二次イオンを二次粒子検出器３６で検出して、その強度を画像の輝度に変換することによって試料ウェーハ３８やプローブ３などを観察することができる。
【００７２】
次に、ガリウムＦＩＢ１を用いたマイクロサンプル６作製のための加工動作については従来の方法と同じであるが、図５を用いて説明する。
【００７３】
この方法は、図５の（ａ）〜（ｊ）に示すように、まず始めに、ＦＩＢ１を照射し目標位置識別のためのマーク４０３、４０４を形成し、その後その両外側に矩形穴４０１、４０２を試料２に形成する（図５（ａ））。次に、ＦＩＢ１により矩形溝４０６を形成する（図５（ｂ））。次に、試料ステージを傾けてＦＩＢ１を試料表面に斜めから照射することにより、斜溝４０８を形成し、試料４と一部の支持部４０５のみで接続された摘出試料４０７を形成する（図５（ｃ））。試料台傾斜を戻し、プローブ３を、プローブ制御装置により制御し、摘出試料４０７の一部に接触させる。この摘出試料の支持部４０５は、後程、ＦＩＢにより切断するわけであるが、プローブドリフト等を考慮した場合、短時間で切断することが望ましいため、支持部体積は小さくする必要がある。このため、プローブ３の接触により支持部４０５が破壊される恐れがあるため、上記プローブ制御法を使用して損傷をできるだけ抑えて接触させる。接触させたプローブ７と摘出試料４０７を、デポ膜４０９を用いて固定する（図５（ｄ））。
【００７４】
次に、支持部４０５をＦＩＢ１で切断する（図５（ｅ））。こうして、摘出試料４０７を切り出し、プローブ３をプローブ駆動装置によって上昇させ摘出する（図５（ｆ））。次に、この切り出された摘出試料４０７を摘出試料ホルダに形成された溝４１１への接触を行う（図５（ｇ））。このときの接触は摘出試料４０７が破壊されたりデポ膜４０９部で摘出試料４０７が外れて消滅してしまわないように充分小さな速度で接触させる必要がある。こうして接触させた後、デポ膜４１２を用いて両者を固定する（図５（ｈ））。固定後、プローブ３接続部にＦＩＢを照射し、スパッタ加工を行い、プローブを摘出試料４０７から分離する（図５（ｉ））。ＴＥＭ試料とする場合には最後に、再度、ＦＩＢ１を照射して、最終的に観察領域４１０を厚さ１００ｎｍ以下程度に薄く仕上げ加工を施す（図５（ｊ））。
【００７５】
次に、マイクロサンプル６摘出よって形成された加工穴をＦＩＢガスアシストデポジションで埋める動作について、図６を用いて説明する。
【００７６】
まず、ガスノズル１０４から堆積性ガス５を供給し、ＦＩＢ１の走査領域１００２を、穴の開口領域と同じく設定して、ＦＩＢ１を加工穴１００１内のみに照射する。すると加工穴１００１内の側壁、底面にはデポ膜が形成される。次に、走査領域１００２は、図６（ａ）の矢印が示すように、４つの壁の内、２つの壁から遠ざかる方向にＦＩＢを移動させて、走査領域の一部が加工穴と重なるようにする。すなわち、穴の側壁の一部にＦＩＢが照射され、一部には照射されない状態にする。具体的には、４つの側壁の内、２つの壁にはＦＩＢが照射され、他の２つの壁に形成ざれた側壁すなわちデポ膜にはＦＩＢが照射されなくなる。ここではＦＩＢが照射されている側壁から放出されるスパッタ粒子が、ＦＩＢが照射されなくなった２つの側壁に再付着して、側壁方向のデポジションが加速されることになる。
【００７７】
次に、走査領域１００２は順次移動させて、最後には走査領域が加工穴と重ならない状態で終了する。すなわち、穴埋めは、図６（ｂ）に模式的に示したように、主に穴の側壁方向からのデポ膜成長によって行われる。ここで、実際には底面にもデポ膜は形成されるが、わかりやすくするため、図６（ｂ）では省略した。なお、デポ膜４が堆積してほぼ加工穴が満たされたら堆積性ガス５供給を停止する。
【００７８】
従来は、ＦＩＢ１の走査領域は、穴の開口領域と同じく設定して、移動させることなくＦＩＢ１は加工穴１００１内を照射し続け、デポ膜の成長は、図７（ｂ）に模式的に示したように、主に底面からのデポ膜成長によって行われた。ここで、高速に穴を埋めるためには、デポ膜の絶対量がＦＩＢ電流に比例して大きくなるため、穴埋め速度をより大きくするためには、ＦＩＢ電流を大きくする方が有利である。しかし、従来の方法ではＦＩＢ電流を大きくすると、すなわち約１ｎＡ以上の高電流にすると、デポ効率が低下しデポ量とスパッタ量が同程度になり、デポ膜の成長が止まってしまい高速の穴埋めはできなかった。しかし本願の手法では、イオンビーム電流を１ｎＡ以上照射しても、一旦成長した側壁にはＦＩＢが照射されず、反対側壁からのスパッタ粒子の再付着により、高速の穴埋めが実現する。
【００７９】
また、本実施例では、走査領域１００２は穴を横切るように移動させたが、走査領域を図８に示すような方法で移動する方法も良い。図８では、○印がＦＩＢの照射点を示しており、図８の（ａ）から（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）にしたがって、走査領域を１００３から、１００４、１００５、１００６に順次示したように、４つの壁の内２つの壁から遠ざけるように移動させる。このようにすると、走査領域１００３の時に壁に成長したデポ膜に、走査領域を１００４にした時にはＦＩＢが照射されず、反対側壁からのスパッタ粒子の再付着が加わり、２つの壁からのデポ膜成長が継続することになり、高速の穴埋めが実現する。
【００８０】
また、図９に示すような、次のような方法も良い。すなわち、ＦＩＢを走査する領域を、ＦＩＢ照射密度を概略一定にして、穴の位置に対して継続的に縮小するように制御して穴の中にデポ膜を形成する。図９では、○印がＦＩＢの照射点を示しており、図９の（ａ）に示す１００３が最初の走査領域を示し、（ｂ）に示す１００４は縮小された走査領域を示しているが、１００４に示す照射領域は、仮想の照射領域を１００３として他の条件は概略一定にする。そして１００４の外側にＦＩＢが走査される時間にはＦＩＢは試料に照射されないようにする。次に、（ｃ）に示す走査領域が１００５、および（ｄ）に示す１００６と縮小された場合にも同様である。こうすれば、デポ膜の成長は２つの壁から進み、より効率的に、すなわち高速に穴埋めができる。
【００８１】
ただし、単純に走査領域を縮小すると、ＦＩＢの照射電流密度が実行的に増大し、穴埋め条件が変化するため、穴埋め制御が困難になる。したがって、走査領域を縮小するときには、設定する仮想の走査領域は一定にして、縮小で照射しない領域ではＦＩＢが試料に照射されないように制御すれば、実効的な照射電流密度は一定にして走査領域を縮小でき穴埋め制御が可能になる。このようにすると、各々の走査領域で実行されるＦＩＢ照射時間を同じくすることができる。
【００８２】
以上のような穴埋め方法が、特に活用できるのは、穴の開口部の径もしくは長辺に対して穴の深さが深い穴、いわゆる深い穴である。これは穴の底面に比較して、側面の面積が大きくなり、主に側壁からデポ膜を成長させる本手法がより効率的になるためである。
【００８３】
また、この穴埋め方法では、ＦＩＢ１の走査によって発生した二次電子の強度によって形成される二次電子像において、穴埋め開始後に壁周辺にデポ膜の成長に合わせて二次電子像の輝度が変化していく。この変化は側壁からのデポ膜の成長が平衡状態になった時点でほぼ停止する。したがって、効率良く走査領域を移動させるためには、この輝度変化が終了するタイミングで、かつ輝度変化する領域分を走査領域の移動させれば、ロスが無く効率良く穴埋めができることになる。このような設定を予めプログラミングしておけば、自動的に穴埋めが終了する。これはイオンビーム照射密度を概略一定にして、穴の位置に対して継続的に縮小するように制御する手法についても有効である。
【００８４】
次に、ウェーハを加工・観察装置１７から取りだし、液体材料塗布装置１９に導入してＦＩＢ照射加工領域を覆うように液体材料を塗布する手法について述べる。
【００８５】
液体材料としては、各種錯体溶液（例えば、スピンオングラス（略してＳＯＧ）と称される酸化ケイ素系被膜形成用塗布液、エポキシ系樹脂溶液、あるいはポリイミド前駆体溶液等が適用可能である。塗布は、微細ピペットを用いて行うことができる。塗布した液体材料から固体の保護膜への形成は、各種雰囲気炉、ホットプレート、レーザ、等の加熱手段を用いた焼成、紫外線ランプや紫外線レーザを照射する紫外線照射手段を用いた光硬化などで行う。焼成後は、洗浄装置２０により、ウェーハを洗浄し液体塗布領域外のガリウム汚染を除去する。
【００８６】
なお、本実施例では、加熱して形成した膜厚は約０.５マイクロメートル以下とした。これにより、従来、少なくとも数マイクロメートルの深さである穴の埋めもどしを液体材料のみで行っていたときに生じていたクラックの発生は大幅に低減できる。また、穴埋めの大半はＦＩＢによって悪くても１μｍ以下の位置精度で行っているので、従来のアルゴンイオンビーム照射デポによる穴埋めのように加工穴から少なくとも数マイクロメートル周辺まで盛りあがるという問題も生じない。
【００８７】
また、ＦＩＢ照射した領域が酸化膜で覆われているので、ガリウムが後のプロセスで真空中に蒸発し、これが他の半導体素子に侵入し、電気的特性不良やコンタクト不良を発生させるという可能性も大幅に下がる。また、ＦＩＢ照射のみによる穴埋めでは、ウェーハ表面と同じ高さに平坦に埋めることが難しく、約１マイクロメートル以下で凹凸が生じる場合が多い。しかし、この方法ではさらに液体材料を塗布するため凹凸が緩和され、より平坦な穴埋めが達成される。
【００８８】
以上の本実施例によると、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が提供され、さらに、ウェーハを評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法のための試料作製が可能なウェーハの加工・観察装置が提供され、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できるウェーハの加工・観察装置が提供される。
【００８９】
（実施例２）
本発明の他の実施例に用いる、第２のイオンビーム照射装置を備えた加工・観察装置の概略構成を、図１０に示す。
【００９０】
本加工・観察装置１７は、真空容器４１を有しており、真空容器内には、ＦＩＢ照射光学系３５、二次粒子検出器３６、デポガス源３７、プローブ３、試料ステージ３９等の構成は、実施例１の加工・観察装置と同様である。本装置では、アルゴン、酸素、窒素等の気体元素種のガスイオンを放出するデュオプラズマトロン８１、イオンビームレンズ８２、ビーム制限アパーチャ８３、イオンビーム走査電極８４などから構成される第二のイオンビーム照射系を設置している。
【００９１】
また、本装置を制御する装置として、ステージ制御装置６１、マニピュレータ制御装置６２、二次電子検出器の増幅器６３、デポガス源制御装置６４、ＦＩＢ制御装置６５の他にデュオプラズマトロン制御装置９１、光学系制御装置９２、イオン走査制御装置９３、および計算処理装置７４、などが配置される。なお、本装置では、ＦＩＢ照射軸とアルゴンイオンビーム照射軸は、図１０に示すようにオフセットされている。これにより、ＦＩＢ照射系の付近の装置設計が容易になるという特長を持つ。
【００９２】
ＦＩＢ照射光学系３５の動作は実施例１と同様で、ガリウムＦＩＢ１を用いたマイクロサンプル作製のための加工動作についても従来の方法と同じである。そして、本装置から摘出したマイクロサンプル６は検査装置によって解析される。
【００９３】
しかし、これだけでは、マイクロサンプル６を取り出した後の加工穴がウェーハを次のプロセスに戻す場合の問題となる。そこで、上記マイクロサンプルを取り出した後の加工穴を埋め戻す。
【００９４】
本実施例では、ウェーハ上でガリウムＦＩＢ１照射によって形成された加工穴をガリウムＦＩＢ１誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次に、ビーム径が１ミリメートルオーダのブロードなアルゴンイオンビーム照射によるデポ膜により前記ガリウムＦＩＢ１誘起ガスアシストデポジション膜を覆う方法について説明する。
【００９５】
本手法のフローを、図１１（ａ）〜（ｄ）に示す。（ａ）に示すように、ガリウムＦＩＢ１を用いたマイクロサンプル６作製のための加工動作については従来の方法と同じである。次に、（ｂ）に示すように、試料ウェーハ３８は、次のプロセスに投入されるが、ウェーハ上でイオンビーム照射によって形成された加工穴をガリウムＦＩＢ１誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこむ。この動作については、実施例１で説明した方法と同じである。
【００９６】
次に、（ｃ）に示すように、かかるウェーハは加工・観察装置１７から取りだされる。本装置では、ＦＩＢ照射軸とアルゴンイオンビーム照射軸はオフセットされているため、ＦＩＢ誘起ガスアシストデポジション領域をアルゴンイオンビーム照射軸の直下にするように、試料台を移動する。ここで、別のガスノズル１０５からシリコン酸化膜用の堆積性ガス１０６を供給し、ＦＩＢ穴埋め領域をほぼ中心に含むように、ビーム径が１ミリメートルオーダのブロードなアルゴンイオンビーム８５を照射し、厚さ約０.５マイクロメートルの膜を形成する。また、ここでは、ＦＩＢ照射軸とアルゴンイオンビーム照射軸はオフセットされているため、シリコン酸化膜用の堆積性ガス１０６を供給動作で、堆積性ガス５が混入する危険性が少ないと言う特長をもつ。
次に、（ｄ）に示すように、洗浄装置２０により、例えばブラシ３０４と薬液を用いたいわゆるブラシ洗浄により、ウェーハを洗浄し液体塗布領域外のガリウム汚染を除去する。
【００９７】
ここで、ＦＩＢデポ膜形成後のアルゴンイオンビーム照射誘起デポ膜形成動作を説明する。アルゴンイオビーム照射装置のイオン源はデュオプラズマトロン８１で、ここではアルゴンイオンを照射する。イオンビーム８５の加速電圧は５ｋＶで、イオン電流は２マイクロアンペア、ビーム径は約１ミリメートルに調整した。またビーム偏向電極８４によってウェーハ試料３８の任意の場所を狙うことが可能で、ガリウムが照射されたＦＩＢ穴埋め領域を狙って照射することも可能となる。
【００９８】
このためには、あらかじめ次の準備しておく。まず、アルゴンイオンビーム８５をスポット状に集束して試料に照射する。次に、試料台移動の後、そのスポット状の照射痕をＦＩＢ１で走査して、二次電子を検出して、スポット状の照射痕を観察することで、アルゴンイオンビーム照射位置とＦＩＢ1照射位置関係を明らかにしておく。そして、この装置のイオンビーム走査制御装置９３にはマイクロサンプル６の加工位置とガリウムＦＩＢ照射条件情報を記憶しており、この記憶情報から加工位置を呼び出し、アルゴンイオンビーム照射系を制御し、加工位置にアルゴンイオンビーム８５を自動照射する。なお、これらの制御は、計算処理装置７４によって統一して行われる。
【００９９】
なお、本実施例では、アルゴンイオンビームを用いたが酸素や窒素でも良い。また、イオンビームの替わりにレーザビームを照射しても良い。レーザビームでは短時間にデポ膜を形成できるため、スループットを上げたり、広領域を一度に処理するのに適している。一方、イオンビームはレーザ装置に比べて、目標位置に精度よく照射することができる。
【０１００】
なお、本装置では、アルゴンイオンビーム装置をＦＩＢイオンビーム装置に組み込んでいるが上記のアルゴンイオンビーム照射装置と同等の性能を持つ第二のイオンビーム照射装置で除去作業を行ってもよい。この場合には、加工位置情報を、ＦＩＢイオンビーム装置からアルゴンイオンビーム照射装置に転送し、加工位置を自動的にアルゴンイオンビーム照射できるようにする。ただしこの場合には２台の装置のコストが必要であり、作業時間も長くなり、結果的にはデバイス製造にかかる経済的なコストが高くなる。
【０１０１】
以上に述べた手法では、穴埋めの大半はＦＩＢによって位置精度良く行っているので、従来のアルゴンイオンビーム照射デポのみによる穴埋めのように加工穴周辺が盛りあがるという問題が生じない。また、ＦＩＢ照射した領域が広く酸化膜で覆われているので、ガリウムが後のプロセスで拡散し、半導体素子に侵入し、電気的特性不良やコンタクト不良を発生させるという可能性も大幅に下がる。また、ＦＩＢ照射のみによる穴埋めでは、ウェーハ表面と同じ高さに平坦に埋めることが難しく、約１マイクロメートル以下で凹凸が生じる場合が多い。しかし、この方法ではさらにデポ膜を広く薄く形成するるため,局所的な凹凸が緩和され、より平坦な穴埋めが達成される。
【０１０２】
本実施例によると、ウェーハを評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法のための試料作製が可能なウェーハの加工・観察装置が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く、スループット高く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できるウェーハの加工・観察装置が提供される。
【０１０３】
（実施例３）
本発明の更に他の実施例に用いる加工・観察装置の概略構成図を、図１２に示す。
【０１０４】
加工・観察装置１７は、真空容器４１を有しており、真空容器内には、ガリウムを放出する液体金属イオン源３２、ビーム制限アパーチャ３３、イオンビーム走査電極３４、およびイオンビームレンズ３１などから構成されるＦＩＢ照射光学系３５、ＦＩＢ照射によって試料から放出する二次電子や二次イオンを検出する二次粒子検出器３６、イオンビーム照射領域にデポ膜を形成するための元材料ガスを供給するデポガス源３７、マニピュレータ４２先端に取り付けたプローブ３、半導体ウェーハや半導体チップなどの試料ウェーハ３８を載置する試料ステージ３９、試料ウェーハの一部を摘出した微小な摘出試料を固定する試料ホルダ４０などが配置されている。
【０１０５】
また、レーザ発生オシレータ５１等から構成されるレーザ装置５６、また、レーザ用光学レンズ５５等が装着されている。これらのレーザ装置５６、レーザ用光学レンズ５５等は一つのコンポーネントとしてまとめられ真空容器に固定されている。
【０１０６】
その他に本装置を制御する装置として、主に電気回路や演算装置からなるステージ制御装置６１、マニピュレータ制御装置６２、二次電子検出器の増幅器６３、デポガス源制御装置６４、ＦＩＢ制御装置６５、レーザ反射鏡位置制御装置７１、レーザ用光学レンズ制御装置７２、レーザ制御装置７３、および計算処理装置７４、などが配置される。なお、本装置では、ＦＩＢ照射軸とレーザビーム照射軸は、図１２に示すようにオフセットされている。ＦＩＢ照射位置からレーザビーム照射位置へはステージ移動により数マイクロメートルの精度で移動可能である。このオフセット機能により、ＦＩＢ照射系の付近の装置設計が容易になるという特長を持つ。
【０１０７】
ＦＩＢ照射光学系３５の動作は、実施例１と同様で、ガリウムＦＩＢ１を用いたマイクロサンプル作製のための加工動作についても従来の方法と同じである。そして、本装置から摘出したマイクロサンプル６は検査装置によって解析される。
【０１０８】
次に、試料ウェーハ３８は、次のプロセスに投入されるが、ウェーハ上でイオンビーム照射によって形成された加工穴をガリウムＦＩＢ１誘起ガスアシストデポジション膜により埋めこみむ動作についても実施例１と同様である。
【０１０９】
次に、本実施例では、レーザビーム照射によるデポ膜により前記ガリウムＦＩＢ１誘起ガスアシストデポジション膜を覆う。まず、本装置では、ＦＩＢ照射軸とレーザビーム照射軸はオフセットされているため、ＦＩＢ誘起ガスアシストデポジション領域をレーザビーム照射軸の直下にするように、試料台を移動する。
【０１１０】
ここで、ＦＩＢデポ膜形成後のレーザビーム照射誘起デポ膜形成動作を説明する。ここではレーザ発生装置としてＹＡＧレーザを用いる。まず、レーザ発生装置５６から放出されたレーザ光５７は、レーザ用光学レンズ５５を通してガリウムＦＩＢ１誘起ガスアシストデポジション膜にむけて、真空容器内に導かれる。ここで、別のガスノズル１０５からシリコン酸化膜用の堆積性ガス１０６を供給し、ＦＩＢ穴埋め領域をほぼ中心に含むように、レーザビームを照射し、厚さ約０.２マイクロメートルの膜を形成する。
【０１１１】
また、あらかじめレーザビーム照射痕をＦＩＢ１で走査して、試料から放出される二次電子を二次粒子検出器３６で検出して、レーザビーム照射痕を観察することで、レーザビーム照射領域とイオンビーム照射領域の位置関係を明らかにしておくと、例えば、シリコンウェーハに製造している微細半導体デバイスに対し、加工位置情報を元に、ＦＩＢ穴埋め領域４２にレーザ光５７を自動照射することができる。なお、これらの制御は計算処理装置７４によって統一して行われる。また、ここでは、ＦＩＢ照射軸とレーザビーム照射軸はオフセットされているため、シリコン酸化膜用の堆積性ガス１０６を供給動作で、堆積性ガス５が混入する危険性が少ないと言う特長をもつ。
【０１１２】
本実施例によると、ウェーハを評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法のための試料作製が可能なウェーハの加工・観察装置が提供され、特に、加工穴を、平坦性良く、スループット高く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できるウェーハの加工・観察装置が提供される。
【０１１３】
本発明による他の実施例として、イオンビーム照射によって形成された加工穴にブロック状の部材を挿入して穴埋めする手法について説明する。なお、本実施例で用いる装置は、図４に示す加工・観察装置１７と同じである。
【０１１４】
ＦＩＢ照射光学系３５の動作は実施例１と同様で、ガリウムＦＩＢ１を用いたマイクロサンプル作製のための加工動作についても従来の方法と同じである。そして、本装置から摘出したマイクロサンプル６は検査装置によって解析される。
【０１１５】
次に、マイクロサンプル作製後のウェーハ上でイオンビーム照射によって形成された加工穴にブロック状の部材を挿入する方法について説明する。
【０１１６】
まず、加工穴を埋めるのに好適な寸法に加工されたブロックの部材を真空容器４１内に予め導入しておき、マニピュレータ先端のプローブ３の稼動範囲内に設置しておく。このブッロクの部材としては、シリコンあるいは、シリコン酸化物などを微細に加工したものあるいは、アルミニウムあるいは銅などの金属を微細に加工したものでも良い。
【０１１７】
次に、マニピュレータを駆動し、マニピュレータ先端のプローブ３の先端を、ブロック状の部材の表面部分に接触させる。ガスノズル１０４から堆積性ガス５を供給し、 ＦＩＢ１をプローブ３の先端部を含む領域に局所的に照射し、デポ膜４を形成する。接触状態にあるブロック状の部材とプローブ３の先端はデポ膜４で接続される。ブロック状の部材が設置台などに固定されている場合には ＦＩＢ１で接続部分を切り欠き加工し、ブロック状の部材を切り出す。切り出されたブロック状の部材は、接続されたプローブ３で支持された状態になる。次に、マニピュレータを駆動しブロック状の部材を加工穴上方に移動させ、さらに下降移動させてブロック状の部材を加工穴に挿入する。
【０１１８】
次に、ガスノズル１０４から堆積性ガス５を供給し、 ＦＩＢ１をブロック状の部材と加工穴との隙間を含む領域に局所的に照射し、デポ膜４を形成する。ブロック状の部材と加工穴との隙間の全てもしくはその一部ははデポ膜４で埋められる。次に、プローブ３にＦＩＢを照射することによってプローブ３を切断する。ブロック状の部材接続されるウェーハなど試料から所望の解析領域を含む微小試料片を、ＦＩＢ加工と微小試料の搬送手段を駆使して分離する方法である。この方法で分離した微小試料を各種解析装置に導入することで解析することができる。
【０１１９】
以上、本手法によると、ウェーハを評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が提供され、特に、加工穴を、スループット高く埋め戻すことができる。
【０１２０】
以上に述べた実施例では、加工・観察装置でマイクロサンプルを取り出す方法を採用した例を述べたが、加工・観察装置で、マイクロサンプルの形状を加工し、加工・観察装置からウェーハを取り出して、別の機構でマイクロサンプルを取り出してもよい。
【０１２１】
例えば、図１３（ａ）に示すように、ウェーハ上に薄膜２０７を形成し目標位置の両側を階段状にＦＩＢ１で加工して断面試料薄膜２０７を作製し、図１３（ｂ）に示すようにＦＩＢ１で試料薄膜周辺を切り取り、試料薄膜２０７をウェーハから切断する。そして、加工・観察装置からウェーハを取りだし、大気中でガラス棒の静電気を利用して、試料薄膜２０７をウェーハからＴＥＭ試料ホルダ２０９に移動させる。
【０１２２】
このように、マイクロサンプルを装置内で取り出さなくとも、マイクロサンプルの外形のほとんどをイオンビームによって加工する装置も、本発明に示す加工・観察装置に含む。また、以上のようにウェーハから解析用のマイクロサンプルを取り出す加工・観察装置ばかりでなく、ウェーハにＦＩＢにより穴加工して、ＦＩＢもしくは同装置に取りつられた電子ビーム照射装置から放出された電子ビームにより断面部などデバイス内部を観察して、デバイス解析をする加工・観察装置も、本発明に示す加工・観察装置に含む。
【０１２３】
以上詳述したように、本発明によれば、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める方法が実現でき、さらに、ウェーハを評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が実現され、特に、加工穴を、平坦性良く、スループット高く埋め戻すことができ、かつ異物が発生しにくく、イオン種による汚染の影響も低減できる。
【０１２４】
また、本発明による電子部品製造方法を用いることで、ウェーハを割断することなく評価でき、新たな不良を発生させず、高価なウェーハを無駄にすることはない。ひいては、電子部品の製造歩留りが向上する。さらに、これらの検査・解析方法や電子部品製造方法を実現できる加工・観察装置が実現される。
【０１２５】
以下、本発明を代表的な構成例として整理すると、次のようになる。
【０１２６】
（１）試料面に形成された穴部にイオンビームを照射し走査して、前記穴部の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成する工程を有し、かつ、前記イオンビームを走査する領域で、前記イオンビームが前記穴部の側壁の一部に照射され、他一部には照射されないように制御して、前記穴部の中に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成するよう構成したことを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１２７】
（２）イオンビームを照射して試料面の一部を加工する工程と、前記加工により前記試料面に形成された穴部に前記イオンビームを照射し走査して、イオンビームガスアシストデポジション膜を形成する工程とを有し、かつ、前記イオンビームを走査する領域の範囲を、前記試料面の穴部の開口領域と略同じく設定して、前記穴部の位置に対して移動を伴うように前記走査領域を制御し、前記穴部の中に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成するよう構成したことを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１２８】
（３）イオンビームを照射して試料面の一部を加工する工程と、前記加工により前記試料面に形成された穴部に前記イオンビームを照射し走査して、イオンビームガスアシストデポジション膜を形成する工程とを有し、前記イオンビームが、前記イオンビームを走査する領域で、前記穴部の側壁の一部に照射され、一部には照射されないように制御し、かつ、穴埋め時間経過と共に前記走査する領域を継続的に縮小するように制御して、前記穴部の中に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１２９】
（４）前記構成において、前記穴部が、その底面に比較して側面の面積が大きい構造を有し、かつ、前記構造の穴部に１ｎＡ以上のイオンビーム電流を照射し、前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１３０】
（５）前記構成において、前記試料面に形成された穴部に前記イオンビームを照射して検出される二次電子像の輝度変化をモニタして、前記走査領域の移動量および移動時間を管理し、前記穴部の中に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１３１】
（６）前記構成において、前記穴部に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成した後、前記イオンビームガスアシストデポジション膜上に液体材料を塗布して保護膜を形成する工程を有してなることを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１３２】
（７）前記構成において、前記穴部に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成した後、前記イオンビームガスアシストデポジション膜上を気体元素種イオンビームガスアシストデポジション膜で覆う工程を有してなることを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１３３】
（８）前記構成において、前記穴部に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成した後、前記イオンビームガスアシストデポジション膜上をレーザビームガスアシストデポジション膜で覆う工程を有してなることを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
【０１３４】
（９）イオン銃と、前記イオン銃から放出されるイオンビームを集束し偏向するための光学系と、前記イオンビームを照射し走査して試料を加工する手段と、前記イオンビームの照射によって前記試料から放出される２次粒子を検出するための検出器と、前記検出された２次粒子による像を形成するため手段と、前記試料面に形成された穴部に前記イオンビームを照射し走査して、前記穴部の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成する手段とを有し、前記イオンビームガスアシストデポジション膜を、前記イオンビームを走査する領域で、前記イオンビームが前記穴部の側壁の一部に照射され他一部には照射されないように制御して形成するよう構成したことを特徴とするイオンビーム加工・観察装置。
【０１３５】
（１０）試料を加工して電子部品を形成する製造プロセスにおける任意の工程後に、前記試料の検査のため、イオンビームを照射して前記試料面の一部を加工する工程と、前記加工により前記試料面に形成された穴部に前記イオンビームを走査する領域を、前記試料面の穴部の開口領域と略同じく設定して、前記穴部の位置に対して移動を伴うように制御して、前記穴部の中に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成する工程とを有し、前記試料を検査した後、前記試料を前記任意の工程の次の工程に戻して前記製造プロセスを継続するよう構成したことを特徴とする電子部品の製造方法。
【０１３６】
（１１）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備える荷電粒子線装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、荷電粒子を走査する領域を、穴の側壁の一部にイオンビームが照射され、一部には照射されないように制御して穴の中に荷電粒子ガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【０１３７】
（１２）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビームを走査する領域を、穴の開口領域と概略同じく設定して、穴の位置に対して移動を伴うように走査領域を制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【０１３８】
（１３）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビームを走査する領域を、少なくとも穴の側壁の一部から遠ざかるように移動させるように制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【０１３９】
（１４）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビームを走査する領域を、穴の側壁の一部にイオンビームが照射され、一部には照射されないように制御し、かつ穴埋め時間経過と共に走査する領域を継続的に縮小するように制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【０１４０】
（１５）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、穴の開口部の径もしくは長辺に対して穴の深さが深い穴の中に、イオンビーム電流を１ｎＡ以上照射して、イオンビームを走査する領域を、穴の開口領域と概略同じく設定して、穴の位置に対して移動を伴うように走査領域を制御して穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【０１４１】
（１６）イオン銃と、前記イオン銃から放出するイオンビームを集束するレンズと、イオンビームを走査する偏向器と、該偏向器の制御装置と、該イオンビームを試料に照射して該試料からの２次粒子を検出するための検出器と、イオンビームガスアシストデポジション用ガスを試料近傍に供給するガス銃と、該試料を保持する試料台と、該試料台の位置を制御する試料位置制御装置を備えるイオンビーム装置によって、試料表面に存在する穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成して前記穴を埋める方法において、イオンビーム照射による二次電子像の輝度変化をモニタして走査領域を移動量および移動時間を管理して、穴の中にイオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とする穴埋め方法。
【０１４２】
（１７）基板に、イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくはイオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴をイオンビームガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次にイオンビームガスアシストデポジション膜上に液体材料を塗布することを特徴とする基板の検査・解析方法。
【０１４３】
（１８）基板に、イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくはイオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴にブロック状の部材を挿入することを特徴とする基板の検査・解析方法。
【０１４４】
（１９）基板に、集束イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくは集束イオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴を集束イオンビームガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次に該イオンビームガスアシストデポジション膜上を気体元素種イオンビームガスアシストデポジション膜で覆うことを特徴とする基板の検査・解析方法。
【０１４５】
（２０）基板に、集束イオンビームを照射して、基板表面を加工し、加工部を検査あるいは解析する、もしくは集束イオンビーム照射を用いる加工方法により基板の一部を分離して、分離したマイクロサンプルを検査・解析する基板の検査・解析方法において、基板上でイオンビーム照射によって形成された加工穴を集束イオンビームガスアシストデポジション膜により埋めこみ、次に該イオンビームガスアシストデポジション膜上をレーザビームガスアシストデポジション膜で覆うことを特徴とする基板の検査・解析方法。
【０１４６】
【発明の効果】
本発明によれば、ＦＩＢを使ったサンプリング後の加工穴を高速に埋める技術実現し、ウェーハ等の試料の評価のために無駄に廃棄せず、かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法や電子部品製造方法、また、そのための加工・観察装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子部品製造方法にかかわるプロセスにおけるウェーハの流れの一例を説明する図。
【図２】従来の試料から微小試料を分離するフローを説明する図。
【図３】本発明の一実施例のフローを示す図。
【図４】本発明の一実施例に用いる加工・観察装置を示す図。
【図５】試料から微小試料を分離するフローを説明する図。
【図６】本発明の一実施例による、加工穴を高速に埋める方法の基本的構成を説明する模式図。
【図７】従来の加工穴を埋める方法を示す模式図。
【図８】本発明による、加工穴を高速に埋める方法の他の例を示す模式図。
【図９】本発明による、加工穴を高速に埋める方法のさらに他の例を示す模式図。
【図１０】本発明に用いる加工・観察装置の他の実施例を説明する図。
【図１１】図１０に示す本発明の実施例のフローを示す図。
【図１２】本発明に用いる加工・観察装置の更に他の実施例を説明する図。
【図１３】本発明による電子部品製造方法に係る試料作製方法の他の例を説明する図。
【符号の説明】
１…ＦＩＢ、２…試料、３…プローブ、４…デポ膜、５…マデポガス、６…マイクロサンプル、１１…Ｎ番目のプロセス、１２…Ｎ＋１番目のプロセス、１３…ロット、１４…検査用ウェーハ、１５…検査電子顕微鏡、１７…加工・観察装置、１８…解析装置、１９…液体材料塗布装置、２０…洗浄装置、３１…イオンビームレンズ、３２…液体金属イオン源、３３…ビーム制限アパーチャ、３４…イオンビーム走査電極、３５…ＦＩＢ照射光学系、３６…二次粒子検出器、３７…デポ源、３８…試料ウェーハ、３９…試料ステージ、４０…試料ホルダ、４１…真空容器、４２…加工穴、４３…マニピュレータ、５１…レーザ発生オシレータ、00５５…レーザ光学レンズ、５６…レーザ発生装置、６１…ステージ制御装置、６２…マニピュレータ制御装置、６３…増幅器、６４…デポガス源制御装置、６５…ＦＩＢ制御装置、７１…レーザ反射鏡制御装置、７２…レーザ光学源制御装置、７３…レーザ装置制御装置、７４…計算処理装置、８１…デュオプラズマトロン、８２…イオンビームレンズ、８３…ビーム制限アパーチャ、８４…イオンビーム走査電極、８５…アルゴンイオンビーム、９１…デュオプラズマトロン制御装置、９２…イオンビームレンズ制御装置、９３…イオンビーム走査制御装置、１０１…角穴、１０２…底穴、１０３…切り欠き溝、１０４…ガスノズル、１０５…ガスノズル、１０６…シリコン酸化膜用堆積ガス、２０１…シリコンウェーハ、２０２…薄膜、７６…試料ホルダ、７７…ホルダカセット、７８…移送手段、８０…ステージ制御装置、２０３…シリコン酸化膜、２０４…Ｃｕの配線、２０５…円、２０６…堆積物、２０７…試料薄膜、２０８…薄膜、２０９…ＴＥＭ試料ホルダ、３０１…ピペット、３０２…ＳＯＧ、３０３…シリコン酸化膜、３０４…ブラシ。１００１…加工穴、１００２…走査領域、１００３…走査領域、１００４…走査領域、１００５…走査領域、１００６…走査領域。
Claims (13)
- イオンビームを照射して試料面の一部を加工する工程を有し、前記加工により前記試料面に形成された穴部に前記イオンビームを照射し走査して、イオンビームガスアシストデポジション膜を形成するイオンビームによる穴埋め方法において、
前記試料面の穴部の開口領域内の第１の走査領域と、前記第１の走査領域を縮小させた領域の形状を有し、かつ、前記第１の走査領域と一部重複する前記開口領域内の第２の走査領域とに前記イオンビームが走査され、前記第１の走査領域に前記イオンビームを照射し走査した後に、前記第２の走査領域に前記イオンビームを照射し走査するように制御することで、前記穴部の中に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。 - 請求項１記載のイオンビームによる穴埋め方法において、前記試料の穴部に１ｎＡ以上の電流のイオンビームを照射することで、前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成することを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
- 請求項１記載のイオンビームによる穴埋め方法において、前記穴部に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成した後、前記イオンビームガスアシストデポジション膜上に液体材料を塗布して保護膜を形成する工程を含むことを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
- イオンビームを照射して試料面の一部を加工する工程を有し、前記加工により前記試料面に形成された穴部に前記イオンビームを照射し走査して、イオンビームガスアシストデポジション膜を形成するイオンビームによる穴埋め方法において、
前記イオンビームが前記穴部の側壁の一部に照射されるように制御して、前記穴部の中に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成する工程と、
前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成した後、気体元素種イオンビームガスアシストデポジション膜を形成する工程を含むことを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。 - イオンビームを照射して試料面の一部を加工する工程を有し、前記加工により前記試料面に形成された穴部に前記イオンビームを照射し走査して、イオンビームガスアシストデポジション膜を形成するイオンビームによる穴埋め方法において、
前記イオンビームが前記穴部の側壁の一部に照射されるように制御して、前記穴部の中に前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成する工程と、
前記イオンビームガスアシストデポジション膜を形成した後、レーザビームガスアシストデポジション膜を形成する工程を有することを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。 - 請求項４又は５記載のイオンビームによる穴埋め方法において、前記気体元素種イオンビームガスアシストデポジション膜又は前記レーザビームガスアシストデポジション膜は、酸化膜であることを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
- 請求項１記載のイオンビームによる穴埋め方法において、前記穴部の側壁の一部が前記第１の走査領域および前記第２の走査領域と重なるように、前記イオンビームを照射し走査することを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
- 請求項７記載のイオンビームによる穴埋め方法において、前記穴部の側壁の一部とは異なる前記穴部の側壁の一部が、前記第１の走査領域および前記第２の走査領域と重ならなくなるように、前記イオンビームを照射し走査することを特徴とするイオンビームによる穴埋め方法。
- イオン銃から放出されるイオンビームを試料に照射する照射光学系と、
前記試料を載置する試料ステージと、
試料面に形成された穴部にイオンビームを走査してイオンビームガスアシストデポジション膜を形成するための堆積ガス供給手段と、
前記試料面の穴部の開口領域内の第１の走査領域と、前記第１の走査領域を縮小させた領域の形状を有し、かつ、前記第１の走査領域と一部重複する前記開口領域内の第２の走査領域とに前記イオンビームが走査され、前記第１の走査領域に前記イオンビームを照射し走査した後に、前記第２の走査領域に前記イオンビームを照射し走査するように制御する手段とを有することを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項９記載のイオンビーム装置において、前記制御手段は、前記穴部の側壁の一部が第１の走査領域および前記第２の走査領域と重なるように、前記イオンビームを照射し走査する制御を行なうことを特徴とするイオンビーム装置。
- 請求項１０記載のイオンビーム装置において、前記制御手段は、前記穴部の側壁の一部とは異なる前記穴部の側壁の一部が前記第１の走査領域および前記第２の走査領域と重ならなくなるように、前記イオンビームを照射し走査する制御を行なうことを特徴とするイオンビーム装置。
- 請求項９記載のイオンビーム装置において、さらに気体元素種イオンビームガスアシストデポジション膜を形成する手段を含むことを特徴とするイオンビーム装置。
- 請求項９記載のイオンビーム装置において、さらにレーザビームガスアシストデポジション膜を形成する手段を含むことを特徴とするイオンビーム装置。
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