TWI662583B - 剖面加工方法、剖面加工裝置 - Google Patents

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Abstract

提供可對由硬度不同的複數物質所成之試料，藉由聚焦離子束，形成平坦剖面的剖面加工方法、剖面加工裝置。
根據在剖面的觀察所得的SEM像的剖面資訊，一邊對聚焦離子束的照射間隔、照射時間等進行可變控制，一邊進行加工區域的蝕刻加工。藉此，即使試料由硬度不同的複數物質所構成，亦可以均一的蝕刻率形成平坦的觀察面。

Description

剖面加工方法、剖面加工裝置
本發明係關於用以將藉由顯微鏡所觀察的試料的觀察面，使用聚焦離子束來進行加工的剖面加工方法、及剖面加工裝置。
例如當藉由掃描型電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope：SEM)、透過型電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope：TEM)、能量分散型X線分析裝置(Energy dispersive X-ray spectrometry：EDS)、電子線後方散射繞射裝置(Electron Backscatter Diffraction：EBSD)等來觀察、解析半導體元件等試料時，係必須將試料的觀察面形成為平坦。若觀察面非為平坦時，難以取得觀察面(剖面)的正確的像，或進行正確的成分分析。
以往，在形成如此之試料的觀察面時，係研磨試料來形成平坦的觀察面，或藉由試料的劈開來形成平坦的觀察面。但是，若研磨試料時，會有因研磨劑等而試料受到污染之虞。此外，若將試料劈開時，侷限於試料為 結晶性物質的情形。
因此，近年來以形成試料之平坦觀察面的手法之一而言，使用藉由聚焦離子束(Focused Ion Beam：FIB)所為之剖面形成加工(蝕刻加工)(例如專利文獻1)。使用如此之聚焦離子束的試料的觀察面的形成方法係具有可在試料的任意位置正確形成微細的觀察面等在其他形成方法所沒有的優點。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2008-270073號公報
藉由SEM、TEM、EDS、EBSD等予以觀察、解析的大多數試料係很少有一樣的組成者，其大部分係在內部含有複數物質或微細的構造物。對於如此由複數物質所成之試料，若以均一的照射密度、照射時間朝向目的觀察面照射聚焦離子束時，有試料未以均一的蝕刻率被蝕刻的課題。此係基於依物質的種類，分別硬度不同之故。
若試料未以均一的蝕刻率被蝕刻時，例如在試料中局部存在有硬度高且蝕刻率低的物質時，會發生沿著聚焦離子束的照射方向比該物質被中斷的部分更為之前的部分亦因硬度高的物質進行蝕刻遮罩的作用而未被去除 的所謂簾幕(curtaining)。若發生如此之簾幕，會在觀察面產生凹凸，結果難以高精度地觀察、解析觀察面。因此，圖求一種即使為由硬度不同的複數物質所成之試料，亦可藉由聚焦離子束的照射來形成平坦的觀察面的剖面加工方法、剖面加工裝置。
本發明係鑑於前述情形而完成者，目的在提供對由硬度不同的複數物質所成之試料，藉由聚焦離子束，可形成平坦剖面的剖面加工方法、剖面加工裝置。
為解決上述課題，本發明之幾個態樣係提供如下所示之剖面加工方法、剖面加工裝置。
亦即，本發明之剖面加工方法係朝向試料照射聚焦離子束，進行該試料的剖面的加工的剖面加工方法，其特徵為：具備有：剖面資訊取得工程，其係取得前述試料的剖面資訊；及剖面加工工程，其係根據所取得的前述剖面資訊，一邊使前述聚焦離子束的照射量為可變一邊照射來進行前述剖面的蝕刻，且形成試料觀察面。
其特徵為：為使前述聚焦離子束的照射量為可變，將照射間隔、或照射時間的至少任一者進行可變控制。
其特徵為：前述剖面資訊係前述剖面的對比、或構成前述剖面的物質的分布。
其特徵為：前述剖面資訊係根據前述剖面的 對比、或構成前述剖面的物質的分布所作成之前述剖面的蝕刻率圖。
其特徵為：剖面資訊取得工程係取得前述試料的剖面的SEM像的工程。
其特徵為：剖面資訊取得工程係進行前述剖面的EDS測定或EBSD測定的工程。
其特徵為：前述剖面資訊係包含：藉由前述剖面的EDS測定或EBSD測定所測定到的前述聚焦離子束的離子種類的資訊。
其特徵為：前述剖面加工工程係階段性進行至預先設定的觀察面位置為止，在各階段進行前述剖面資訊取得工程。
其特徵為：另外具備有：根據前述剖面資訊，生成照射至前述剖面的聚焦離子束的照射條件的照射條件生成工程。
其特徵為：藉由前述剖面加工方法，進行前述試料的其中一方剖面及另一方剖面的加工，當形成前述試料的薄片時，在前述剖面資訊取得工程，根據前述剖面的EDS測定或EBSD測定，取得前述剖面資訊，且根據該剖面資訊，形成前述試料的薄片
其特徵為：藉由前述剖面加工方法，進行前述試料的其中一方剖面及另一方剖面的加工，當形成前述試料的薄片時，在前述剖面資訊取得工程，根據透過電子、反射電子或二次電子，取得前述剖面資訊，且根據該 剖面資訊，形成前述試料的薄片。
本發明之剖面加工裝置之特徵為：具備有：試料台，其係載置試料；聚焦離子束鏡筒，其係對前述試料照射聚焦離子束；電子束鏡筒，其係對前述試料照射電子束；二次電子檢測器，其係檢測由前述試料所發生的二次電子；及控制部，其係執行：取得前述試料的剖面資訊的剖面資訊取得工程；及根據所取得的前述剖面資訊，一邊使前述聚焦離子束的照射量為可變一邊照射來進行前述剖面的蝕刻，且形成試料觀察面的剖面加工工程。
藉由本發明，根據在試料的剖面的觀察所得之剖面資訊，一邊使聚焦離子束的照射量為可變一邊進行加工區域的蝕刻加工。藉此，即使試料由硬度不同的複數物質所構成，亦可以均一的蝕刻率形成平坦的剖面(觀察面)。
10‧‧‧剖面加工裝置
11‧‧‧聚焦離子束(FIB)鏡筒
12‧‧‧電子束(EB)鏡筒
13‧‧‧試料室
14‧‧‧載台(試料台)
15‧‧‧聚焦離子束控制部
16‧‧‧電子束控制部
17‧‧‧二次電子檢測器
18‧‧‧EDS檢測器
19‧‧‧剖面資訊取得手段
21‧‧‧聚焦離子束
22‧‧‧電子束
23‧‧‧像形成部
24‧‧‧顯示部
25‧‧‧控制部
26‧‧‧輸入部
31‧‧‧加工條件記憶部
32‧‧‧剖面像記憶部
33‧‧‧蝕刻率記憶部
34‧‧‧照射條件生成部
35‧‧‧剖面加工控制部
41‧‧‧加工溝
41s、42s、43s‧‧‧剖面
42、43、44‧‧‧加工區域
44a、44b‧‧‧區域
44s‧‧‧觀察面
46‧‧‧加工溝
47‧‧‧薄片
47a‧‧‧完工加工薄片
47b‧‧‧未進行完工加工的區域
47c‧‧‧元件構造
E1、E2‧‧‧區域
PD‧‧‧加工方向
S‧‧‧試料
Sf‧‧‧剖面
圖1係顯示本發明之剖面加工裝置的概略構成圖。
圖2係顯示剖面加工裝置的控制部的構成的概略構成圖。
圖3係顯示將半導體晶圓進行剖面加工的樣子的說明圖。
圖4係顯示剖面加工方法的順序的流程圖。
圖5係顯示試料蝕刻時的FIB的可變控制例的說明圖。
圖6係顯示藉由剖面加工，在試料薄片進行完工加工的樣子的說明圖。
以下參照圖示，說明本發明之剖面加工方法、剖面加工裝置。其中，以下所示之各實施形態係為更加理解發明主旨而具體說明者，只要沒有特別指定，並非為限定本發明者。此外，以下說明中所使用的圖面為易於瞭解本發明之特徵，為方便起見，會有放大顯示作為主要部位的部分的情形，並非侷限為各構成要素的尺寸比率等與實際相同。
(剖面加工裝置)
圖1係顯示剖面加工裝置的概略構成圖。
本發明之剖面加工裝置10係具備有：聚焦離子束(FIB)鏡筒11、電子束(EB)鏡筒12、及試料室13。聚焦離子束鏡筒11及電子束鏡筒12係被收容在試料室13內，以可朝向被載置在載台(試料台)14的試料S照射聚焦離子束(FIB)、及電子束(EB)的方式進行配置。載台14係可進行XYZ的各方向的移動、傾斜，藉此可將試料S調整為任意方向。
剖面加工裝置10係另外具備有：聚焦離子束(FIB)控制部15、及電子束(EB)控制部16。聚焦離子束控制部15係控制聚焦離子束鏡筒11，使聚焦離子束以任意的電流值、而且任意的時序照射。電子束控制部16係控制電子束鏡筒12，使電子束以任意的時序照射。
剖面加工裝置10係另外具備有剖面資訊取得手段19。以剖面資訊取得手段19而言，可列舉：當將電子束(EB)照射在試料S時，檢測由試料S所產生的二次電子的二次電子檢測器；當將電子束(EB)照射在試料S時，檢測在試料S被反射的反射電子的反射電子檢測器；當將電子束(EB)照射在試料S時，檢測透過試料S的透過電子的透過電子檢測器；當將電子束(EB)照射在試料S時，檢測由試料S所產生的X線的EDS檢測器；當將電子束(EB)照射在試料S時，檢測在試料S所產生之藉由電子線後方散射繞射所致之EBSD型樣的EBSD檢測器等。以剖面資訊取得手段19而言，可將該等二次電子檢測器、反射電子檢測器、透過電子檢測器、EDS檢測器等單獨、或以任意組合設置。
在本實施形態中，係在該等二次電子檢測器、反射電子檢測器、透過電子檢測器、EDS檢測器、EBSD檢測器之中，列舉具備有二次電子檢測器17、及EDS檢測器18作為剖面資訊取得手段19之例來進行說明，惟並非為限定於此者。其中，若設置反射電子檢測器作為剖面資訊取得手段19時，則形成在電子束鏡筒12的 內部。
二次電子檢測器17係對試料S照射聚焦離子束21或電子束22，且檢測由試料S所發生的二次電子。藉由如此之二次電子，可取得試料S的SEM像。此外，EDS檢測器18係對試料S照射電子束22，且檢測由試料S所發生的X線。由試料S所發生的X線係包含構成試料S的每個物質所特有的特性X線，可藉由如此之特性X線，來特定構成試料S的物質。
其中，另外設置EBSD檢測器的構成亦佳。在EBSD檢測器中，若對結晶性材料照射電子束時，藉由在試料S的表面所產生的電子線後方散射繞射，繞射圖形亦即EBSD型樣被觀測，可得關於試料S的結晶系或結晶方位的資訊。藉由測定、解析如此之EBSD型樣，可得關於試料S的微小區域的結晶系或結晶方位的分布的資訊，且可特定構成試料S的物質。
剖面加工裝置10係具備有：形成試料S的剖面像的像形成部23、及顯示剖面像的顯示部24。像形成部23係根據在二次電子檢測器17所檢測到的二次電子的訊號來形成SEM像。顯示部24係顯示在像形成部23所得之SEM像。顯示部24若由例如顯示器裝置所構成即可。
此外，像形成部23係由電子束22的掃描訊號、及在EDS檢測器18所檢測到的特性X線的訊號，形成EDS圖。顯示部24係顯示在像形成部23所得之EDS 圖。其中，EDS圖係指由所檢測到的特性X線的能量，特定各電子束照射點中的試料S的物質，顯示出電子束22的照射區域的物質的分布者。
剖面加工裝置10係另外具備有：控制部25、及輸入部26。操作人員係透過輸入部26來輸入剖面加工裝置10的各種控制條件。輸入部26係將所被輸入的資訊傳送至控制部25。控制部25係對離子束控制部15、電子束控制部16、像形成部23輸出控制訊號，且控制剖面加工裝置10全體的動作。
圖2係顯示剖面加工裝置的控制部的構成的概略構成圖。
控制部25係具備有：加工條件記憶部31、剖面像記憶部32、蝕刻率記憶部33、照射條件生成部34、及剖面加工控制部35。
加工條件記憶部31係記憶按照蝕刻率的聚焦離子束的照射間隔或照射時間。如此之資料係藉由後述之照射條件生成部34，在聚焦離子束21的照射條件生成時被參照。
剖面像記憶部32係記憶藉由像形成部23所形成的試料S的剖面的SEM像。如此之SEM像係藉由後述之照射條件生成部34，在聚焦離子束21的控制順序生成時被參照。
其中，若設置EDS檢測器18作為剖面資訊取得手段19時，若在剖面像記憶部32亦記憶EDS圖即可。
蝕刻率記憶部33係記憶有按每個材料的蝕刻率(加工量對照射量的比例)的參照表格。
其中，若設置EDS檢測器18作為剖面資訊取得手段19時，若記憶按照藉由EDS圖所特定的材質的蝕刻率的參照表格即可。
此外，在設置EBSD檢測器作為剖面資訊取得手段19的構成中，若記憶按照EBSD圖的蝕刻率的參照表格即可。
照射條件生成部34係由剖面像記憶部32讀出試料S的剖面的SEM像，參照蝕刻率記憶部33，由SEM像的亮度或濃淡，製作以面表示試料S的剖面中按照材質之每個適當蝕刻率的區域的蝕刻率圖。
其中，若設置EDS檢測器18作為剖面資訊取得手段19時，由剖面像記憶部32讀出試料S的剖面的EDS圖，且參照蝕刻率記憶部33，來製作試料S的剖面的蝕刻率圖。其中，該等蝕刻率圖係在根據SEM像者、或根據EDS圖者等之中作成至少任一者即可，可藉由作成複數種類，使蝕刻率圖的精度為更佳。
照射條件生成部34係由加工條件記憶部31參照按照蝕刻率的聚焦離子束的照射間隔(照射點間的距離)、照射時間(聚焦離子束的滯留時間)，生成將試料S的剖面全體均一蝕刻所需之聚焦離子束的照射條件。如此之照射條件係按每個試料S的剖面的微小區域，按照其硬度來表示蝕刻所需之聚焦離子束的照射間隔、照射時間 者。
其中，如此之照射條件係若聚焦離子束的照射強度為一定，則若為表示照射時間者即可。此外，若聚焦離子束的照射時間為一定，則若為表示照射間隔者即可。此外，亦可為顯示該等照射間隔、照射時間的所有控制者。
剖面加工控制部35係根據在控制順序生成部34所生成的控制順序，將聚焦離子束的射束照射量的資訊輸出至聚焦離子束控制部15。
(剖面加工方法的概要)
說明使用如以上所示之構成的剖面加工裝置的本發明之剖面加工方法。在此係列舉形成包含設定在半導體晶圓的任意位置的觀察面的薄片試料的情形作為本發明之剖面加工方法之一例。如此之薄片試料係被使用在藉由例如TEM所為之透過觀察，試料的觀察面係圖求高平坦性。
圖3係顯示將半導體晶圓進行剖面加工的樣子的說明圖。圖3(a)係顯示半導體晶圓中的加工溝。圖3(b)係顯示加工溝周邊的放大圖。圖3(c)係沿著圖3(b)的A-A線的剖面圖。
試料(半導體晶圓)S係在內部具有微小的元件構造。在剖面加工觀察中，取得且分析試料S的內部的元件構造或缺陷等所希望的觀察對象的剖面觀察像。
首先，設定在試料(半導體晶圓)S內欲觀察 剖面的位置作為觀察面的形成預定位置R。接著，在該形成預定位置R的近傍照射聚焦離子束21，且藉由蝕刻加工形成加工溝41，朝向形成預定位置R加寬加工溝41。其中，在以下說明中，將朝向形成預定位置R加寬加工溝41的方向稱為加工方向PD。
首先，以形成在試料的加工溝41而言，以可對所形成的剖面41s照射電子束22的方式，預先形成離試料S表面的深度愈朝加工方向PD前進愈為漸增的斜坡形狀。接著，由剖面41s，沿著加工方向PD，依切片加工的加工區域42、43、44的順序階段性加寬加工溝41，最終使沿著形成預定位置R的厚度方向的剖面亦即觀察面44s外露。
此外，每逢加工區域42、43的加工完成，即朝向沿著藉由加工所被外露的試料S的厚度方向的矩形的剖面照射電子束22，取得根據二次電子的SEM觀察像。其中，SEM觀察像亦可為根據反射電子的反射電子像。此外，亦可取得藉由特性X線的檢測所得之EDS圖或EBSD圖，來取代SEM觀察像。或者，亦可取得SEM觀察像、或EDS圖或EBSD圖之雙方。
在如此之加工區域42、43分別取得的剖面42s、43s的SEM觀察像係當將接下來的加工區域進行蝕刻加工時，被反映在聚焦離子束21的照射間隔、照射時間的可變控制。
如以上所示，將加工區域42以聚焦離子束21 進行蝕刻加工，對露出的剖面42s照射電子束22，取得剖面42s的SEM觀察像。接著，當將加工區域43以聚焦離子束21進行蝕刻加工時，根據剖面42s的SEM觀察像，一邊將聚焦離子束21的照射間隔、照射時間進行可變控制一邊進行蝕刻加工來使剖面43s外露。同樣地，當將加工區域44以聚焦離子束21進行蝕刻加工時，根據剖面43s的SEM觀察像，一邊將聚焦離子束21的照射間隔、照射時間進行可變控制一邊進行蝕刻加工來使觀察面(剖面)44s外露。
其中，在各自的剖面42s中，亦可為取代SEM觀察像，或連同SEM觀察像一起根據EDS圖或EBSD圖，一邊將聚焦離子束21的照射間隔、照射時間進行可變控制，一邊蝕刻加工來使剖面43s外露的構成。
如圖3(d)所示，在形成薄片試料時，係在形成觀察面(剖面)44s之後，由與觀察面(剖面)44s為相反側的近傍，與上述工程同樣地朝向觀察面(剖面)44s形成加工溝46，藉此可得包含觀察面(剖面)44s的最終完工厚度200nm以下的薄片47。
(剖面加工方法的實施形態)
接著，根據上述剖面加工方法的概要，參照圖1~圖4，更加詳細說明加工順序。
圖4係顯示本發明之剖面加工方法的流程圖。
首先，在預先設定的該形成預定位置R的近傍照射聚 焦離子束21，藉由蝕刻加工，形成斜坡形狀的加工溝41。接著，朝向加工方向PD，以切片間隔D進行加工區域42的蝕刻加工(S1：初期剖面的形成)。該等斜坡形狀的加工溝41、及加工區域42係若例如藉由一樣地照射聚焦離子束21的逐線掃描來進行即可。
接著，對在切片加工中所形成的剖面42s照射電子束22，且根據由試料S所發生的二次電子，像形成部23係形成剖面42s的SEM像(S2：剖面資訊取得工程)。接著，剖面42s的SEM像被記憶在剖面像記憶部32。
其中，若設置EDS檢測器18作為剖面資訊取得手段19時，另外以EDS檢測器18檢測藉由電子束22的照射所發生的X線。此時，由作為半導體晶圓的試料S，檢測構成元件的物質亦即矽、氧、鋁、銅等的特定X線。像形成部23係根據電子束21的照射位置與所被檢測到的特定X線，形成電子束21的照射區域的物質的分布亦即EDS圖。如此之EDS圖亦若被記憶在剖面像記憶部32即可。
接著，生成將加工區域43進行蝕刻加工時的聚焦離子束21的照射條件。首先，照射條件生成部34係由剖面像記憶部32讀出藉由像形成部23所形成的試料S的剖面的SEM像。接著，由蝕刻率記憶部33，參照使SEM像的亮度或濃淡、與蝕刻率相連結的參照表格。
其中，若設置EDS檢測器18作為剖面資訊取 得手段19時，由剖面像記憶部32讀出藉由像形成部23所形成的試料S的EDS圖，若由蝕刻率記憶部33，參照使EDS圖與蝕刻率相連結的參照表格即可。
接著，照射條件生成部34係使讀出的SEM像的亮度或濃淡、與蝕刻率記憶部33的參照表格作對比，來製作剖面42s的蝕刻率圖(S3：蝕刻率圖的作成)。
其中，若設置EDS檢測器18作為剖面資訊取得手段19時，若照射條件生成部34使所讀出的EDS圖與蝕刻率記憶部33的參照表格作對比，來作成剖面42s的蝕刻率圖即可。
例如，若使用將Ga作為離子種類的聚焦離子束21來形成試料S的剖面42s時，在該剖面42s形成因Ga離子的衝撞而產生的損傷層。如此之損傷層與剖面s中未受到損傷的區域相比較，蝕刻率不同。
若設置EDS檢測器18作為剖面資訊取得手段19時，若根據藉由EDS檢測器18所得之EDS像的Ga訊號，假想藉由Ga離子所致之損傷層，來作成剖面42s的蝕刻率圖即可。亦即，若將殘留Ga比預定量存在更多的部分假想為損傷層，作成該損傷層與不具損傷的區域相比，蝕刻率為更高的蝕刻率圖即可。
其中，該等蝕刻率圖係若作成根據SEM像者、或根據EDS圖者等至少任一者即可，藉由作成複數種類來加以組合，可使剖面的蝕刻率圖的精度更佳。
接著，照射條件生成部34係由加工條件記憶部31，按每個蝕刻率讀出加工所需之聚焦離子束的照射條件亦即照射間隔、照射時間的資料。接著，根據所作成的剖面42s的蝕刻率圖，生成將剖面42s全體均一蝕刻所需之聚焦離子束的照射條件(S4：照射條件生成工程)。如此之照射條件係按每個剖面42s的微小區域，按照其硬度，顯示蝕刻所需之聚焦離子束的照射間隔、照射時間者。
其中，如此之照射條件若將聚焦離子束的照射強度形成為一定時，即形成為表示每個剖面42s的微小區域的照射時間的資料。此外，若將聚焦離子束的照射時間形成為一定時，即形成為表示每個剖面42s的微小區域的照射間隔的資料。
接著，剖面加工控制部35係讀出在照射條件生成部34所被生成的聚焦離子束的照射條件。接著，根據該照射條件，一邊將聚焦離子束21的照射間隔或照射時間進行可變控制，一邊進行加工區域43的蝕刻加工(S5：剖面加工工程)。
圖5係顯示試料蝕刻加工之一例的說明圖。其中，在該圖5的上面圖中，為易於了解聚焦離子束的照射，各自的區域E1、E2係顯示深度方向的內部的構造，並非為外露於表面的狀態。
在該圖5所示之例中，按照構成試料S的複數材料各自的蝕刻率，將聚焦離子束的照射間隔進行可變控制。
例如，在圖5(a)所示之試料S的剖面Sf，外露出由矽所構成的區域E1、及由被***在該矽的鎢所構成的區域E2。若以聚焦離子束21進行蝕刻時，在使聚焦離子束21的照射強度或照射密度為一樣的逐線掃描(raster scan)中，由硬度比矽為更高的鎢所構成的區域E2與區域E1相比較，蝕刻率為更低，在該部分產生簾幕，在因蝕刻而形成的剖面產生凹凸。
另一方面，在本發明之剖面加工方法中，按照根據藉由預先取得的SEM像所得之剖面資訊所作成的剖面Sf的蝕刻圖，一邊將聚焦離子束的照射間隔、照射時間等進行可變控制(向量掃描)一邊進行蝕刻。例如圖5(b)所示，由硬度比矽為更高的鎢所構成的區域E2係比由矽所構成的區域E1被控制為聚焦離子束21的照射間隔為更密。藉此，以剖面Sf全體均一進行蝕刻，在蝕刻後外露的剖面(觀察面)係成為凹凸極少的平坦的面。
如上所述，若一邊將聚焦離子束21的照射間隔進行可變控制，一邊進行加工區域43的蝕刻加工，即可得大致平坦之不具凹凸的剖面43s。
在此再次對在切片加工所形成的剖面43s照射電子束22，形成剖面43s的SEM像。接著，根據該等剖面43s的SEM像，製作剖面43s的蝕刻圖。接著，將接下來的加工區域44，生成未依材料的硬度不同而均一地蝕刻所需之表示聚焦離子束的照射間隔、照射時間等的照射條件。
接著，根據用以將該加工區域44進行加工的照射條件，一邊將聚焦離子束的照射間隔進行可變控制，一邊進行加工區域44的蝕刻。若加工區域44的剖面為觀察面的形成預定位置R時，將該剖面形成為觀察面44s(S6：加工終端判斷)。藉此形成凹凸極少的平坦的觀察面44s。如上所示所形成的觀察面44s並沒有因材質的硬度不同所造成的凹凸，亦抑制因高硬度的材料所造成的簾幕的形成，因此例如形成為TEM觀察時的薄片試料時，可得極為高精度且鮮明的觀察像。
(剖面加工方法的其他實施形態)
圖6係顯示藉由剖面加工而在試料的薄片進行完工加工的樣子的說明圖。其中，圖6(a)係顯示試料全體，圖6(b)係放大顯示薄片的一部分。
若作成TEM觀察用試料的薄片時，剖面的平坦性極為重要。此外，藉由進行以成為僅包含所希望的觀察對象(例如著重的1個元件構造(圖6的元件構造47c))的薄片的方式，使膜厚變薄的完工加工，可實現所希望的觀察對象的正確的TEM觀察。例如，若為近年經微細化的元件，必須形成膜厚50nm以下，尤其數十nm程度的薄片。
因此，以使藉由圖3(d)所示之剖面加工方法所得之薄片47更薄的方式，使用聚焦離子束來進行完工加工。
在圖6中，47a係藉由完工加工，使圖3(d)所示之薄片47更加薄厚化的完工加工薄片，47b係未進行完工加工的區域(亦即保持與圖3(d)所示之薄片47為相同厚度的部分)。最終以在完工加工薄片47a的厚度內僅殘留一個元件構造47c的方式進行完工加工。
在如此之完工加工中，進行EDS測定，由EDS的訊號強度測定薄片的膜厚。當將用以進行EDS測定的電子束照射在薄片的剖面時，若薄片的膜厚小(例如100nm以下左右)，由於電子束的一部分透過薄片、或放出X線的薄片的量變小，因此EDS訊號變弱。利用如此之薄片的膜厚與EDS訊號的相關關係來測定膜厚。
在進行薄片的膜厚測定時，係使用元件構造47c的尺寸為已知的標準試料，預先取得調查出EDS的訊號強度與剩餘膜厚的關係的校準資料，將該校準資料與剖面44b的EDS的訊號強度進行比較。或者，亦可藉由比較具有電子束未透過的厚度的區域44a與測定區域44b的EDS訊號，來求出膜厚。
在如此之完工加工中，亦如圖3所示之實施形態般，為控制聚焦離子束的劑量(平均單位面積的電子注入量)，一邊將照射間隔、照射時間等進行可變控制(向量掃描)一邊進行蝕刻，測定膜厚，且在薄片到達目標膜厚時，使完工加工結束。藉此，可形成例如僅包含著重的1個元件構造47c的膜厚的薄片。
藉由如上所示之完工加工，可製作具有平坦 剖面的薄片，因此可在TEM觀察中獲得正確的TEM像。此外，在完工加工中測定平坦剖面的膜厚，且檢測完工加工的終點，因此即使為包含硬度彼此不同的材質的試料，亦不會在蝕刻率產生差異，而且不會有錯誤檢測膜厚的情形，可使完工加工以所希望的膜厚結束。
其中，在上述完工加工中，亦可形成為除了EDS測定以外，亦檢測根據透過電子、反射電子、或二次電子的訊號，由該等訊號，一邊控制聚焦離子束的劑量來進行蝕刻，一邊測定膜厚的構成。
以薄片的膜厚測定方法而言，例如可使用WO06/073063所揭示的手法。亦即，亦可一邊根據測定區域44b的透過電子、反射電子、或二次電子的訊號，控制聚焦離子束的劑量來進行蝕刻，一邊檢測具有電子束未透過的厚度的區域44a與測定區域44b的透過電子、反射電子、或二次電子的訊號，來測定膜厚。
以上詳加說明本發明之剖面加工裝置、剖面加工方法，惟本發明只要沒有特別聲明，並非為限定於該等實施形態者。
在上述實施形態中，係顯示自動進行剖面的形成順序之例，但是亦可為例如按照剖面的SEM像的濃淡、或EDS圖的材質分布，操作人員以手動一邊將聚焦離子束的電流值進行可變控制一邊進行蝕刻的構成。
在上述實施形態中，係按照藉由SEM像所作成的蝕刻圖，來生成聚焦離子束的照射條件，但是在設置EDS 檢測器或EBSD檢測器作為剖面資訊取得手段的構成中，若按照EDS圖或EBSD圖來生成聚焦離子束的照射條件即可。
在上述實施形態中，係階段性反覆進行切片加工及剖面觀察至使觀察面外露為止，但是亦可為藉由1次蝕刻進行切片加工至目的觀察面為止的構成。此時，藉由剖面觀察所為之SEM像的取得係僅成為最初的1次。
以解決因硬度不同所造成的蝕刻率的差的方法而言，係列舉聚焦離子束的照射間隔、照射時間，但是該等亦可分別單獨進行可變控制，或者進行將二者組合的可變控制。

Claims (11)

  1. 一種剖面加工方法，其係朝向試料照射聚焦離子束，進行該試料的剖面的加工的剖面加工方法，其特徵為：具備有：剖面資訊取得工程，其係取得前述試料的剖面資訊；由所取得的前述剖面資料，作成以面表示前述試料的材質的每個蝕刻率的區域的蝕刻率圖的工程；及剖面加工工程，其係根據前述蝕刻率圖，在前述剖面內一邊使前述聚焦離子束的照射量為可變一邊照射來進行前述剖面的蝕刻，且形成試料觀察面。
  2. 如申請專利範圍第1項之剖面加工方法，其中，為使前述聚焦離子束的照射量為可變，將照射間隔、或照射時間的至少任一者進行可變控制。
  3. 如申請專利範圍第1項之剖面加工方法，其中，前述剖面資訊係前述剖面的對比、或構成前述剖面的物質的分布。
  4. 如申請專利範圍第1項之剖面加工方法，其中，前述剖面資訊取得工程係取得前述試料的剖面的SEM(Scanning Electron Microscope，掃描型電子顯微鏡)像的工程。
  5. 如申請專利範圍第1項之剖面加工方法，其中，前述剖面資訊取得工程係進行前述剖面的EDS(Energy dispersive X-ray spectrometry，能量分散型X線分析裝置)測定或EBSD(Electron Backscatter Diffraction，電子線後方散射繞射裝置)測定的工程。
  6. 如申請專利範圍第5項之剖面加工方法，其中，前述剖面資訊係包含：藉由前述剖面的EDS(Energy dispersive X-ray spectrometry，能量分散型X線分析裝置)測定或EBSD(Electron Backscatter Diffraction，電子線後方散射繞射裝置)測定所測定到的前述聚焦離子束的離子種類的資訊。
  7. 如申請專利範圍第1項之剖面加工方法，其中，前述剖面加工工程係階段性進行至預先設定的觀察面位置為止，在各階段進行前述剖面資訊取得工程。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項任一項之剖面加工方法，其中，另外具備有：根據前述剖面資訊，生成照射至前述剖面的聚焦離子束的照射條件的照射條件生成工程。
  9. 一種剖面加工方法，其特徵為：藉由如申請專利範圍第5項或第6項之剖面加工方法，進行前述試料的其中一方剖面及另一方剖面的加工，當形成前述試料的薄片時，在前述剖面資訊取得工程，根據前述剖面的EDS(Energy dispersive X-ray spectrometry，能量分散型X線分析裝置)測定或EBSD(Electron Backscatter Diffraction，電子線後方散射繞射裝置)測定，取得前述剖面資訊，且根據該剖面資訊，形成前述試料的薄片。
  10. 一種剖面加工方法，其特徵為：藉由如申請專利範圍第1項至第8項任一項之剖面加工方法，進行前述試料的其中一方剖面及另一方剖面的加工，當形成前述試料的薄片時，在前述剖面資訊取得工程，根據透過電子、反射電子或二次電子，取得前述剖面資訊，且根據該剖面資訊，形成前述試料的薄片。
  11. 一種剖面加工裝置，其特徵為：具備有：試料台，其係載置試料；聚焦離子束鏡筒，其係對前述試料照射聚焦離子束；電子束鏡筒，其係對前述試料照射電子束；二次電子檢測器，其係檢測由前述試料所發生的二次電子；及控制部，其係執行：取得前述試料的剖面資訊的剖面資訊取得工程；及由所取得的前述剖面資訊，作成以面表示前述試料的材質的每個蝕刻率的區域的蝕刻率圖，根據前述蝕刻率圖，一邊使前述聚焦離子束的照射量為可變一邊照射來進行前述試料的剖面的蝕刻，且形成試料觀察面的剖面加工工程。
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