JPH06192858A - 集束イオンビーム発生装置 - Google Patents

集束イオンビーム発生装置

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JPH06192858A
JPH06192858A JP4349275A JP34927592A JPH06192858A JP H06192858 A JPH06192858 A JP H06192858A JP 4349275 A JP4349275 A JP 4349275A JP 34927592 A JP34927592 A JP 34927592A JP H06192858 A JPH06192858 A JP H06192858A
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JP
Japan
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ion beam
sample
etching
scanning
sputter
Prior art date
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Pending
Application number
JP4349275A
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English (en)
Inventor
Kazuhito Honda
和仁 本田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スパッタレートの異なる物質が混在しても集
束イオンビームの走査速度を変えて均一なエッチングを
行う集束イオンビーム発生装置を得る。 【構成】 イオン源1から出射されるイオンビームを光
学系を介して試料7表面に照射することによって発生す
るスパッタリング現象を利用して試料7表面にイオンビ
ームを走査することによりエッチングを行う集束イオン
ビーム発生装置において、イオンビームの走査時に試料
7表面から放出されるスパッタ粒子を検出するスパッタ
粒子検出器9と、このスパッタ粒子検出器9の検出信号
に基づいてスパッタレートを判別するスパッタレート判
別部10と、このスパッタレート判別部10の出力信号
に応じてイオンビームの走査速度を制御する速度速度制
御部11とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、試料の特定微小領域
のエッチング機能を備えた集束イオンビーム発生装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の典型的な集束イオンビーム
発生装置を示す断面構成図である。図において、1はイ
オン源、2はコンデンサレンズ、3は可動絞り、4はス
ティグメータ、5は対物レンズで、上記イオン源1から
出射されたイオンビームは、これら光学系2〜5を通っ
て集束され、XYディフレクタ6により試料台8上に載
置された試料7の表面を走査するようになっている。
【0003】上記構成の集束イオンビーム発生装置を用
いることにより、イオンビームのススパッタリング現象
を利用して試料表面上の特定微小領域のエッチング、例
えば半導体素子等の特定微小領域におけるエッチングが
可能である。そして、半導体素子等のエッチング開孔し
た特定微小領域の開孔部断面を走査型イオン顕微鏡や走
査型電子顕微鏡で観察することができる。
【0004】例えば、図6は半導体素子等の特定微小領
域の断面観察を行うために、集束イオンビーム発生装置
を用いてエッチング開孔をする際の断面模式図で、試料
7に集束イオンビーム12を照射してエッチング開孔が
なされる。また、図7はそのエッチング開孔後、図示し
ない走査型イオン顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡を用
いてその開孔断面13を観察する際の模式図である。な
お、図7において、走査型イオン顕微鏡の場合は、一次
ビーム14としてイオンビームを、走査型電子顕微鏡の
場合は、一次ビーム14として電子ビームを試料7に照
射することにより、試料7から二次電子15が放出され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の集束イオンビー
ム発生装置は以上のように構成されているので、例えば
半導体素子等の試料7が複数の材質で構成されている場
合、材質の違いによりエッチングレートに差が発生し、
図7に示すように、断面観察を行うために局所開孔を行
った後も、所望エッチング箇所に低エッチングレート物
質がエッチング残渣17として残り、このエッチング残
渣17によって断面観察を行う際に視野を妨げるといっ
た問題があった。
【0006】例えば、図8に示すように、試料7の表面
が組成の異なる物質であるSiO2とWでなる場合、S
iO2とWのスパッタレートを比較すると、Wのそれは
SiO2に比べて大きく、逆にSiO2のそれはWに比べ
て小さい。従って、集束イオンビーム12の照射により
エッチングする場合に、図9に示すように、Wにエッチ
ング残渣17が生じ、そこで、断面観察する場合に視野
を妨げる。
【0007】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、スパッタレートの異なる複数
の物質で構成されている材質を局所開孔する場合でも均
一なエッチングを可能にする集束イオンビーム発生装置
を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る集束イオ
ンビーム発生装置は、イオン源から出射されるイオンビ
ームを光学系を介して試料表面に照射することによって
発生するスパッタリング現象を利用して試料表面にイオ
ンビームを走査することによりエッチングを行う集束イ
オンビーム発生装置において、イオンビームの走査時に
試料表面から放出されるスパッタ粒子を検出するスパッ
タ粒子検出器と、このスパッタ粒子検出器の検出信号に
基づいてスパッタレートを判別するスパッタレート判別
部と、このスパッタレート判別部の出力信号に応じてイ
オンビームの走査速度を制御する走査速度制御部とを備
えたことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】この発明による集束イオンビーム発生装置にお
いて、スパッタ粒子検出器は、イオンビームの走査時に
試料表面から放出されるスパッタ粒子を検出し、スパッ
タレート判別部により、上記スパッタ粒子検出器の検出
信号に基づいてスパッタレートが判別される。そして、
走査速度制御部によって上記スパッタレート判別部の出
力信号に応じてイオンビームの走査速度が制御され、ス
パッタレートの異なる複数の物質で構成されている材質
を局所開孔する場合でも均一なエッチングを可能にす
る。
【0010】
【実施例】
実施例1.図1はこの発明の一実施例を示す集束イオン
ビーム発生装置を示す構成図である。図において、1〜
8は前述した従来装置と同一のものである。すなわち、
1はイオン源、2はコンデンサレンズ、3は可動絞り、
4はスティグメータ、5は対物レンズで、上記イオン源
1から出射されたイオンビームは、これら光学系2〜5
を通って集束され、XYディフレクタ6により試料7の
表面上を走査するようになっている。
【0011】9はスパッタ粒子の組成を検出するスパッ
タ粒子検出器で、上記イオン源1及び光学系2〜5によ
り試料表面のエッチングの際に集束イオンビームを試料
7表面に照射したときに、試料7の表面近傍の試料原子
が入射イオンの持つエネルギーの一部を得て放出される
スパッタリング時のスパッタ粒子を検出するようになさ
れ、検出信号としては、イオンビーム照射により発生す
る二次イオン、またはスパッタリングにより発生した中
性粒子をイオン化したもの、またはイオンビーム照射に
よって励起されたオージュ電子や特性X線、可視紫外光
の様な電磁波でもよく、例えば特性X線の場合、スパッ
タ粒子に応じたエネルギー強度を検出する。
【0012】10は、上記スパッタ粒子検出器9の検出
信号に基づいてスパッタレートを判別するスパッタレー
ト判別部で、上記検出信号、例えばエネルギー強度に応
じた信号から組成の分析が可能で、均一なエッチングを
進行させるべく組成に応じたスパッタレートの電圧信号
を出力する。11はその電圧信号に応じて試料7の表面
上の集束イオンビームの走査速度を可能にすべくXYデ
ィフレクタ6を制御する走査速度制御部で、上記スパッ
タ粒子検出器9及びスパッタレート判別部10とともに
集束イオンビームの走査速度制御系を構成し、これら構
成は集束イオンビームの走査と同期して動作する。
【0013】次に上記構成に係る動作について説明す
る。例えば、図2に示されるように、スパッタレートの
異なる物質M1,M2(7a,7b)でなる試料7の表面上
に集束イオンビーム12を図示矢印往復方向に走査した
場合に、物質M1,M2のそれぞれからスパッタされた粒
子をスパッタ粒子検出器9で検出することにより、物質
1,M2に対応した検出信号IM1,IM2(図2参照)が
得られ、このことから試料7の組成の分析が可能で、そ
の情報は、スパッタレート判別部10に送られスパッタ
レートが判別される。そして、このスパッタレート判別
部10から組成物のスパッタレートに応じた電圧信号が
出力される。
【0014】上記スパッタレート判別部10からの電圧
信号を入力する走査速度制御部11は、その電圧信号に
応じて走査速度を可変にすべくXYディフレクタ6を制
御して、試料7の異なる物質M1,M2間で均一にエッチ
ングが進行するようにする。
【0015】例えば、図2における物質M1とM2のスパ
ッタレートを比較して、物質M1のそれが物質M2に比べ
て大きいと仮定すると、物質M1の領域では、集束イオ
ンビーム12の集束速度を速くし、また、物質M2の領
域では、スパッタレートが物質M1より小さいことか
ら、集束イオンビーム12の走査速度を遅くするよう
に、走査速度制御部11で走査速度を可変する。
【0016】従って、上記の如く構成によれば、スパッ
タレートの異なる物質があっても均一なエッチングが可
能であり、局所断面観察を行う際もエッチング開孔が容
易に観察される。
【0017】図3(a)は、半導体素子等試料7の特定微
小領域の断面観察13を行うために、集束イオンビーム
12の走査速度を自動的に可変できる機能を具備した集
束イオンビーム発生装置を用いて低エッチングレートの
物質が残らない様にエッチング開孔した試料の断面模式
図を示し、また、図3(b)は、エッチング開孔後、走査
型イオン顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡を用い一次ビ
ーム14の照射により、開孔試料7から放出される二次
電子に基づいて断面13を観察する際の模式図で、従来
例のようにエッチング残渣が残らないためエッチング開
孔が容易に観察される。
【0018】また、図4(a)は極薄い領域(観察断面1
3)を残す為、この残す領域の両側をエッチングしたと
きの断面模式図であるが、図4(b)に示すように、図4
(a)の要領で、エッチングした後、透過電子顕微鏡を用
い透過電子16に基づいて開孔部断面が観察される。
【0019】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、イオ
ンビームの走査時に試料表面から放出されるスパッタ粒
子を検出するスパッタ粒子検出器と、このスパッタ粒子
検出器の検出信号に基づいてスパッタレートを判別する
スパッタレート判別部と、このスパッタレート判別部の
出力信号に応じてイオンビームの走査速度を制御する走
査速度制御部とを備えたので、集束イオンビームの照射
によりスパッタされた物質の組成を検知し、その情報か
らスパッタされる物質のスパッタレートを認知して、物
質の組成が変化しても均一にエッチングが進行するよう
にビームの走査速度を自動的に可変でき、スパッタレー
トの異なる複数の材質で構成されている物質を本装置を
用いて局所開孔する場合でも、エッチング開孔部にエッ
チングレートの遅い物質が残らないといった効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による集束イオンビーム発
生装置の構成図である。
【図2】図1の動作を説明する概念図である。
【図3】図1の集束イオンビーム発生装置を用いて、特
定微小領域の断面観察を行うためにエッチング開孔した
際の模式図と開孔断面を観察する際の模式図である。
【図4】図1の集束イオンビーム発生装置を用いて透過
電子顕微鏡により観察用試料の作成及び観察の際の模式
図である。
【図5】従来例の集束イオンビーム発生装置の構成図で
ある。
【図6】特定微小領域の断面観察を行うために従来の集
束イオンビーム発生装置を用いてエッチング開孔した際
の模式図である。
【図7】従来の集束イオンビーム発生装置を用いて開孔
断面を観察する際の模式図である。
【図8】試料表面の物質の組成が異なる場合のエッチン
グ時の問題点の説明図である。
【図9】図8のエッチング時のエッチング残渣の説明図
である。
【符号の説明】 1 イオン源 6 XYディフレクタ 7 試料 9 スパッタ粒子検出器 10 スパッタレート制御部 11 走査速度制御部
【手続補正書】
【提出日】平成5年5月11日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】例えば、図8に示すように、試料7の表面
が組成の異なる物質であるSiO2とWでなる場合、S
iO2とWのスパッタレートを比較すると、Wのそれは
SiO2に比べて小さく、逆にSiO2のそれはWに比べ
大きい。従って、集束イオンビーム12の照射により
エッチングする場合に、図9に示すように、Wにエッチ
ング残渣17が生じ、そこで、断面観察する場合に視野
を妨げる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/302 D 9277−4M

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオン源から出射されるイオンビームを
    光学系を介して試料表面に照射することによって発生す
    るスパッタリング現象を利用して試料表面にイオンビー
    ムを走査することによりエッチングを行う集束イオンビ
    ーム発生装置において、イオンビームの走査時に試料表
    面から放出されるスパッタ粒子を検出するスパッタ粒子
    検出器と、このスパッタ粒子検出器の検出信号に基づい
    てスパッタレートを判別するスパッタレート判別部と、
    このスパッタレート判別部の出力信号に応じてイオンビ
    ームの走査速度を制御する走査速度制御部とを備えたこ
    とを特徴とする集束イオンビーム発生装置。
JP4349275A 1992-12-28 1992-12-28 集束イオンビーム発生装置 Pending JPH06192858A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4349275A JPH06192858A (ja) 1992-12-28 1992-12-28 集束イオンビーム発生装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP4349275A JPH06192858A (ja) 1992-12-28 1992-12-28 集束イオンビーム発生装置

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JPH06192858A true JPH06192858A (ja) 1994-07-12

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ID=18402667

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4349275A Pending JPH06192858A (ja) 1992-12-28 1992-12-28 集束イオンビーム発生装置

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JP (1) JPH06192858A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009517839A (ja) * 2005-12-02 2009-04-30 アリス コーポレーション イオン源、システム及び方法
US9012867B2 (en) 2003-10-16 2015-04-21 Carl Zeiss Microscopy, Llc Ion sources, systems and methods
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