JPH0515981A - 断面加工方法 - Google Patents
断面加工方法Info
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Abstract
(例えば断面を含む帯状のパターン)を加工する。 (2)該断面位置近傍で且つ加工時に発生する再付着物
によりマークの機能(断面指定機能)が失われない領域
(斜め方向からの断面観察を可能とする窓孔)を加工す
る。 (3)マークを利用して仕上げ加工位置を設定し、断面
位置を含む狭い帯状の領域を加工して再負着膜の極小で
平坦な断面を形成する。 また、FIBのビーム径及びビーム電流が2種類以上選
択できるシステムを採用する場合、マーク加工に微細ビ
ーム径のFIBを用いるようにした。 【効果】断面加工の断面形成位置精度が向上し、所望場
所の断面が効率良く正確に形成できる。
Description
スの断面加工方法に関する。
インターナショナル リライアビリティー フィジィ
ックス シンポジウム、(1989年)第43頁から第
52頁(Proceedings of International Reliability Ph
ysics Symposium,(1989)pp.43−52)に記載
されている。上記論文では図3に示すようにFIBを利
用してデバイスの断面加工を行い、走査イオン顕微鏡(S
canning Ion Microscope:略してSIM)機能を用いて
断面構造の像観察を行った例が示されている。手順を図
に沿って説明する。 (1)SIM像を基に粗加工の領域(破線で囲んだ領
域)を設定する。 (2)電流値2から5nAの大電流ビームにより矩形孔
を高速に加工する。粗加工後の断面はだれや再付着膜に
よりデバイス構造を観察できる状態にない。 (3)観察断面を電流400pAのビームにより仕上げ
加工する。 上記従来技術は複数のビーム電流(ビーム径)を使いわ
け、効率良く断面を形成している点で評価できる。
ーム電流(ビーム径)を切り替える手法としては、ビー
ムの開き角を制限する絞りの大きさを切り替える手法が
一般的である。しかし、複数の絞りをFIB光軸に中心
を合わせて再現性良く動かすのは困難であり、これを実
現するには絞り位置の検出装置,高精度微動装置及びそ
れらを統括して制御するフィードバックシステムが必要
となり、大がかりで高価なシステムになってしまう。従
来から利用されている純機械的な位置決めシステムでは
位置再現性(長期安定性を含む)を数μm以下に保つの
は困難であり、そのため絞りを切り替えた場合フォーカ
ス状態やビーム位置が変化してしまう。また、この変化
は、例えば絞りの大きい順に1,2,3,4の設定があ
るとして、1から2に切り替える時よりも1から4に切
り替える時の方が顕著に現われる。従って、従来例で述
べた粗加工の領域設定は粗加工のビームもしくはそれに
近い絞り位置のビームで撮ったSIM像を基に設定する
ため像分解能が低く、最終的に仕上がる断面位置を精度
良く所望の場所に設定しにくい欠点があった。また、粗
加工を行った後に仕上げ加工の加工領域を設定する際、
断面側壁の二次電子放出率が高いため、断面部近傍でS
IM像がハレーションを起こし、最終仕上げ断面位置を
正確に設定しにくい欠点があった。DRAM(Dynamic R
andom Access Memory)に代表されるように、半導体の微
細化,高集積化は急速に進んでおり、断面加工に関して
はその加工位置精度の向上が課題となっている。本発明
の目的は、断面加工の加工位置精度を向上させ、微細な
デバイスの所望位置の断面を形成すること、そして該断
面の構造を観察可能にすることにある。
に、断面を下記の手順で形成するようにした。 (1)最終的に得たい断面の位置を規定できるマーク
(例えば断面を含む帯状のパターン)を加工する。 (2)該断面位置近傍で且つ加工時に発生する再付着物
によりマークの機能(断面指定機能)が失われない領域
(斜め方向からの断面観察を可能とする窓孔)を角孔加
工する。 (3)マークを利用して仕上げ加工位置を設定し、断面
位置を含む狭い帯状の領域を加工して再付着膜の極小で
平坦な断面を形成する。 また、FIBのビーム径及びビーム電流が2種類以上選
択できるシステムを採用する場合、マーク加工に微細ビ
ーム径のFIBを用いるようにした。
の断面位置を正確に設定できる。また、微細ビームによ
りマークを加工すると、加工形状が良いため、より断面
位置精度を向上することができる。
る。図2は実施例で用いたFIB加工装置の構成図であ
る。液体金属イオン源100から放出したイオンビーム
はコンデンサーレンズ101と対物レンズ107により
試料112上に集束する。ビーム加速電圧は30kVで
ある。レンズ間には可変アパーチャー102,アライナ
ー・スティグマー103,ブランカー104,ブランキ
ング・アパーチャー105,デフレクター106が配置
されている。試料112はステージ108により移動で
きる。FIB照射により試料112から発生した二次電
子は、二次電子検出器109により検出・増幅され、偏
向制御と同期させることにより、コンピューターのCR
T上にSIM像として表示される。図1は本発明を利用
した断面加工手順を示すデバイス上面図である。以下、
順を追って説明する。図1は(1)LSI表面のSIM
像である。アルミ配線1の途中に下層配線とのコンタク
ト2が形成されている。(2)はSIM像を基に帯状
(1μm×15μm)のマーク3の指定(ハッチング
部)を行った様子を示している。マーク上端部がコンタ
クト2を二分する断面位置を指定している。(3)は加工
後のSIM像である。SIM像の入力及びマーク加工は
可変アパーチャーを30μm角として、ビーム電流40
0pA,ビーム径0.1μm のFIBを使用した。これ
により、位置精度が高く良好な形状(パターンの輪郭が
はっきりしている)を有するマークが形成できた。
(4)は断面の斜め方向からの観察を前提にして加工す
る角孔領域5を指定した様子を示している。この加工は
加工体積が大きいため、アパーチャーを400μm角と
して、ビーム電流20nA,ビーム径0.7μm の大電
流FIBで行なう。領域5の上辺は指定断面(マークの
上辺)から2μm程度離して設定した。これは、大電流
FIB使用時に顕著に現われるビームの裾引きにより領
域5の外周部が加工されてしまっても、断面形成部に影
響を与えないように配慮したものである。領域5の横方
向の幅はマークよりも短くしている。これは、マークの
左右両端部が領域5の加工によって発生する再付着膜や
ビームの裾引きによる加工の影響を受けず、断面の位置
情報を正確に残すように配慮したものである。(5)は
加工後のSIM像である。(6)は大電流FIBで角孔
加工した残りの部分を断面の極近傍(後で仕上げ加工す
る)を残し加工するために指定した加工領域6を示すも
のである。この部分はビームの微細性(加工形状に関連
する)と加工の高速性を両立させるため、アパーチャー
を100μm角の中間的な値として、ビーム電流1.6
nA,ビーム径0.2μmのFIBで加工する。(7)
は加工後のSIM像である。(8)は仕上げ加工の領域
7を設定した様子を示すものである。領域7の上辺の位
置はマークの左右端部の上辺を基にして設定した。これ
により、仕上げ加工の端面を正確に断面に合わせること
ができる。(9)は加工後のSIM像である。8が観察
断面となり、試料を傾斜することで断面構造が観察でき
る。また、断面観察の前処理としてアルゴン・イオンビ
ームにより断面を少しスパッタ加工すると、走査型電子
顕微鏡やSIMによりコントラストの良い観察像が得ら
れる。本実施例ではマークとして帯状の矩形孔を用いた
が、仕上げ加工時に断面を規定できるものであれば他の
形状のマークも当然使用できる。また、本実施例ではF
IB照射系によるスパッタリング加工を利用したが、こ
の他、FIBアシストエッチング,電子ビーム・アシス
トエッチング,レーザービーム・アシストエッチング等
も原理的に利用可能である。アシストエッチングは加工
材料の違いによる選択性が大きく出るものの、加工速度
が早いのが特徴である。本実施例で述べた断面加工は例
えば半導体レーザーや導波路の端面加工などにも応用可
能である。
置精度が向上し、所望場所の断面が効率良く正確に形成
できる効果がある。
上面図である。
工装置の構成図である。
領域、4…マーク、5…粗加工指定領域、6…中加工指
定領域、7…仕上げ加工指定領域、8…観察断面、10
0…液体金属イオン源、101…コンデンサ・レンズ、
102…可変アパーチャー、103…アライナー・ステ
ィグマー、104…ブランカー、105…ブランキング
・アパーチャー、106…デフレクター、107…対物
レンズ、108…ステージ、109…二次電子検出器、
112…試料。
Claims (4)
- 【請求項1】集束イオンビーム(Focused Ion Beam:略
してFIB)を利用してデバイスに断面を形成する加工
方法であって、該加工断面を下記の手順で形成すること
を特徴とする断面加工方法。 (1)最終的に得たい断面の位置を規定できるマークを
加工する。 (2)該断面位置近傍で且つ加工時に発生する再付着物
によりマークの機能(断面指定機能)が失われない領域
(斜め方向からの断面観察を可能とする窓孔)を加工す
る。 (3)マークを利用して仕上げ加工位置を設定し、断面
位置を含む狭い帯状の領域を加工し再付着膜の極小で平
坦な断面を形成する。 - 【請求項2】マークが帯状のパターンであり、該マーク
の長辺が断面位置を含むことを特徴とする請求項1記載
の断面加工方法。 - 【請求項3】FIBのビーム径及びビーム電流が2種類
以上選択できるシステムを採用し、マーク加工に微細ビ
ーム径のFIBを用いることを特徴とする断面加工方
法。 - 【請求項4】請求項1から3記載の断面加工方法を利用
して形成した断面を走査型電子顕微鏡もしくは走査型イ
オン顕微鏡により観察することを特徴とする断面観察方
法。
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JP2002270124A (ja) * | 2001-03-06 | 2002-09-20 | Topcon Corp | 基準テンプレートの製造方法及び当該方法によって製造された基準テンプレート |
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JP2012178347A (ja) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Fei Co | 荷電粒子ビーム・システムにおいて大電流モードと小電流モードとを高速に切り替える方法 |
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-
1991
- 1991-07-12 JP JP3172155A patent/JP3060613B2/ja not_active Expired - Lifetime
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