JPH0336285A - イオンミリング方法及び装置 - Google Patents
イオンミリング方法及び装置Info
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- JPH0336285A JPH0336285A JP1170380A JP17038089A JPH0336285A JP H0336285 A JPH0336285 A JP H0336285A JP 1170380 A JP1170380 A JP 1170380A JP 17038089 A JP17038089 A JP 17038089A JP H0336285 A JPH0336285 A JP H0336285A
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- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 8
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- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 14
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
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- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡により観
察する半導体素子等の試料の表面や断面を観察するため
、該試料をイオンビームによりス３ バッタエツチングしてフラン］〜に加工するイオンミー
リング装置に関する。。
察する半導体素子等の試料の表面や断面を観察するため
、該試料をイオンビームによりス３ バッタエツチングしてフラン］〜に加工するイオンミー
リング装置に関する。。
例えば速め型電子顕微鏡により舐判を観察する場合、従
来行われたイオンミーリング法によるホ（料加工法につ
いて述へる。
来行われたイオンミーリング法によるホ（料加工法につ
いて述へる。
イオンビームにより試料をスバツタエツチンタする手法
は、電解研磨や機械研磨の困難なセラミックや半導体材
料などに刻して有効であり−・般に広く用いられでおり
、これは機械研磨などにより２０〜５０μｍまで薄くし
た試料を試料台にのせ、試料を回転させながら、その同
転中心に３〜６ＫＶのイオン化電圧を印加して発生する
イオンビムを照射し試料をエツチングすることにより加
丁している。
は、電解研磨や機械研磨の困難なセラミックや半導体材
料などに刻して有効であり−・般に広く用いられでおり
、これは機械研磨などにより２０〜５０μｍまで薄くし
た試料を試料台にのせ、試料を回転させながら、その同
転中心に３〜６ＫＶのイオン化電圧を印加して発生する
イオンビムを照射し試料をエツチングすることにより加
丁している。
「発明が解決しようとする問題点〕
このようなイオンミーリング法による試料はエツチング
出来る範囲が、直径約１ｍｍ′Ｐｉ、度で狭く、且つ断
面がすり鉢状となるので、近年電子顕微鏡による複雑多
岐にわたる観察要求に対しては試料として適当でないと
いう問題が出てきた。
出来る範囲が、直径約１ｍｍ′Ｐｉ、度で狭く、且つ断
面がすり鉢状となるので、近年電子顕微鏡による複雑多
岐にわたる観察要求に対しては試料として適当でないと
いう問題が出てきた。
この点に鍋み、本発明においては観察に有利な十分な観
察面積を有する断面形状が平坦な試料を得ることの出来
るイオンミーリング装置を提供することを目的どしてい
る。
察面積を有する断面形状が平坦な試料を得ることの出来
るイオンミーリング装置を提供することを目的どしてい
る。
前述の目的を遠戚するため、イオンビームを照射する試
料表面の範囲内に試料の回転中心があるように配置しつ
つ、前記イオンビームの中心から前記試料表面における
回転中心が所定距離ずれるように構成した。
料表面の範囲内に試料の回転中心があるように配置しつ
つ、前記イオンビームの中心から前記試料表面における
回転中心が所定距離ずれるように構成した。
イオンビームの強度分布はその中心が最も強い正規分布
をなしている。、そこで正規分布をなすイオンビームの
中心を試料の回転中心よりずらす。
をなしている。、そこで正規分布をなすイオンビームの
中心を試料の回転中心よりずらす。
すると周辺部が中心より強いイオンビームを照射される
ことになる。しかしながら、周辺部は中心部より離れる
ほど単位試料面のイオンビームの照射時間の割合が少な
いので、正が１分布をなすイオンビーム強度どの関係で
バランスし中心部と周辺部のエツチングレートをバラン
スさせることが出来、従来より均一にエツチングするこ
とが可能となる。
ことになる。しかしながら、周辺部は中心部より離れる
ほど単位試料面のイオンビームの照射時間の割合が少な
いので、正が１分布をなすイオンビーム強度どの関係で
バランスし中心部と周辺部のエツチングレートをバラン
スさせることが出来、従来より均一にエツチングするこ
とが可能となる。
平坦な断面形状を得るためには正規分布をなすイオン源
を試料より遠く引き離し試料面におけるエツチングレー
トを均一にすることが考えられる。
を試料より遠く引き離し試料面におけるエツチングレー
トを均一にすることが考えられる。
しかしながら、試料の所定面積にどうたつするイオンが
弱くなるのでエツチング効果は低下することになる。そ
こで本願発明者等はイオン源は十分必要な距離内に保ち
つつも、エツチング１ノー１〜を均一にすることを試み
た。そしてイオンビームの中心を試料の回転中心からず
らして配置することを思い付いた。
弱くなるのでエツチング効果は低下することになる。そ
こで本願発明者等はイオン源は十分必要な距離内に保ち
つつも、エツチング１ノー１〜を均一にすることを試み
た。そしてイオンビームの中心を試料の回転中心からず
らして配置することを思い付いた。
第１図及び第３図を用い本発明の１実施例を説明する。
第１図は本発明の構成の主要部を示し、第３図は本発明
の実施例の全体構成を示す。
の実施例の全体構成を示す。
第３図において、試料室２は真空排気系８によって５Ｘ
１／ｉｏ’ｐａ程度の真空に排気される。
１／ｉｏ’ｐａ程度の真空に排気される。
この試料室２にはイオンビーム９を放出するイオンガン
４、試料１−を支持するするとともに試料１に穴があい
たことを検出するイオンビームコレクター１６、試料↓
およびイオンコレクター上６を回転させるモーター１０
、モーター１０の支持台１王、支持台１１の取り付は角
度を調整し試料面に対しイオンビーム中心がなす角度α
を調整する角度調整装置１２、角度調整装置１２を介し
支持台１１を支持する支持金工３、モーター１５により
回転軸１４を回転させ回転軸１４が設けられ、回転軸１
４に設けたネジ溝に果合する支持台１３を矢印のごとく
」二下に移動させイオンビーム９の中心と試料上の中心
の間隔を調整する。試料室１には試料上のイオンミーリ
ング状態をｗｔａする観察窓３を設ける。
４、試料１−を支持するするとともに試料１に穴があい
たことを検出するイオンビームコレクター１６、試料↓
およびイオンコレクター上６を回転させるモーター１０
、モーター１０の支持台１王、支持台１１の取り付は角
度を調整し試料面に対しイオンビーム中心がなす角度α
を調整する角度調整装置１２、角度調整装置１２を介し
支持台１１を支持する支持金工３、モーター１５により
回転軸１４を回転させ回転軸１４が設けられ、回転軸１
４に設けたネジ溝に果合する支持台１３を矢印のごとく
」二下に移動させイオンビーム９の中心と試料上の中心
の間隔を調整する。試料室１には試料上のイオンミーリ
ング状態をｗｔａする観察窓３を設ける。
イオンガン４はガスボンベ５の減圧弁で０．３Ｋｇ／ｃ
ｍ（ゲージ圧）程度に減圧されたガスがガス流量コンＩ
−ロールユニツ１−６で流量調整されて供給される。こ
の導入ガスはアルゴンガスを用いる。高電圧電源７は導
入ガスをイオン化しイオンガン４からイオンビーム９を
放出させる電源である。
ｍ（ゲージ圧）程度に減圧されたガスがガス流量コンＩ
−ロールユニツ１−６で流量調整されて供給される。こ
の導入ガスはアルゴンガスを用いる。高電圧電源７は導
入ガスをイオン化しイオンガン４からイオンビーム９を
放出させる電源である。
このような装置により調整されるイオンビームと試料の
位置関係について第１図を用いて更に説明する。
位置関係について第１図を用いて更に説明する。
イオンガン４より放出され、試料１の表面に照射される
イオンビーム９はその中心線９Ｃが最も強度の強い正規
分布をなすものである。試料１−はＩＣを中心として回
転しており、回転中心ＩＣは、試料の表面に照射される
イオンビーム９の中心線９Ｃの位置からＲだけ偏芯し、
ずれている。
イオンビーム９はその中心線９Ｃが最も強度の強い正規
分布をなすものである。試料１−はＩＣを中心として回
転しており、回転中心ＩＣは、試料の表面に照射される
イオンビーム９の中心線９Ｃの位置からＲだけ偏芯し、
ずれている。
この偏芯量Ｒは第３図におけるモーター土５を回転させ
ことにより支持台コー３を矢印のごとく」二下に移動さ
せ調整される。更に、イオンビーム９の中心１Ｃが試料
１の表面に苅してなす角度αは第３図における角度ｙＡ
整装置１２によって調整さ−’／ − れる。
ことにより支持台コー３を矢印のごとく」二下に移動さ
せ調整される。更に、イオンビーム９の中心１Ｃが試料
１の表面に苅してなす角度αは第３図における角度ｙＡ
整装置１２によって調整さ−’／ − れる。
本件出願の発明者等が行った実験による結果を第２図に
示すと、Ｒ＝Ｏｍｍの時（、）の如く、イオンビームの
中心が深くエツチングされ、すり綿状となり平坦な部分
の少ない観察しにくい試料となる。イオンビームの中心
をずらしＲ＝： １ ｍ ｍの時試料の断面形状は（ｂ
）の如くなり（ａ）の場合よりは平坦な試料を得ること
が判った。更にイオンビームの中心をずらしＲ＝２．５
ｍｍの時、試料の断面形状は（ｃ）の如くなり試料はφ
５ｍｍの平坦な試料を得ることが出来た。そして又、更
にイオンビームの中心をずらしＲ＝３．５ｍｍとなると
、試料の断面形状は（ｄ）の如くなり試料は周辺部の方
がより深くエツチングされ平坦ではなくなることが判明
した。
示すと、Ｒ＝Ｏｍｍの時（、）の如く、イオンビームの
中心が深くエツチングされ、すり綿状となり平坦な部分
の少ない観察しにくい試料となる。イオンビームの中心
をずらしＲ＝： １ ｍ ｍの時試料の断面形状は（ｂ
）の如くなり（ａ）の場合よりは平坦な試料を得ること
が判った。更にイオンビームの中心をずらしＲ＝２．５
ｍｍの時、試料の断面形状は（ｃ）の如くなり試料はφ
５ｍｍの平坦な試料を得ることが出来た。そして又、更
にイオンビームの中心をずらしＲ＝３．５ｍｍとなると
、試料の断面形状は（ｄ）の如くなり試料は周辺部の方
がより深くエツチングされ平坦ではなくなることが判明
した。
更に、このように第２図（Ｑ）のごとく平坦な試料を得
るＲの一般的な条件は、イオンガン４からイオンビーム
の中心線９Ｃが試料１の表面を照射している点までの距
ｓｌに大きく依存しており距離りを変えて実験したとこ
ろ第４図に示す結果を得た。
るＲの一般的な条件は、イオンガン４からイオンビーム
の中心線９Ｃが試料１の表面を照射している点までの距
ｓｌに大きく依存しており距離りを変えて実験したとこ
ろ第４図に示す結果を得た。
ただしここで、平坦しこ加工する試料表面の広さを最大
５ｍｍφ（はぼ円形にエツチングして試料を加工するこ
とを想定した場合）とし、試料の平世度を２０％として
実用に耐える範囲を実験白に求めたものである。この実
験においては、イオンビーム９の中心１Ｃが試料１の表
面に対してなす角度αは平坦度にさほど大きな影響が無
いことが観察されたので無視している。
５ｍｍφ（はぼ円形にエツチングして試料を加工するこ
とを想定した場合）とし、試料の平世度を２０％として
実用に耐える範囲を実験白に求めたものである。この実
験においては、イオンビーム９の中心１Ｃが試料１の表
面に対してなす角度αは平坦度にさほど大きな影響が無
いことが観察されたので無視している。
第４図について説明すると、偏芯量Ｒは試料１の表面に
対してなす角度αがあるためイオンガン４に近い側に偏
芯した時の偏芯量（×印で示す）及びイオンガン４に遠
い側に偏芯した時の偏芯量（○印で示す）を測定してい
る。例えば、距離りが２１ｒｎｍの時、イオンガン４に
近い側においては偏芯量が１．６ｒｎｍから３ 、３
ｍ ｍの間であれは実用的な平坦度の試料が得られるこ
とを示している。また、イオンガン４に遠い側において
は、偏芯量が１．９ｍｍから４．、 、 Ｏｍ ｒｎの
間であれば実用的な平坦度の試料が得られることを示し
ている。
対してなす角度αがあるためイオンガン４に近い側に偏
芯した時の偏芯量（×印で示す）及びイオンガン４に遠
い側に偏芯した時の偏芯量（○印で示す）を測定してい
る。例えば、距離りが２１ｒｎｍの時、イオンガン４に
近い側においては偏芯量が１．６ｒｎｍから３ 、３
ｍ ｍの間であれは実用的な平坦度の試料が得られるこ
とを示している。また、イオンガン４に遠い側において
は、偏芯量が１．９ｍｍから４．、 、 Ｏｍ ｒｎの
間であれば実用的な平坦度の試料が得られることを示し
ている。
この様な結果から一般的な偏芯量Ｒの範囲は第４図にお
ける上側の線Ｒ＝０．１５Ｌ＋１と下側の線Ｒ＝−０，
１Ｌ＋３の間にあれば良くつぎの式の成立することが判
った。
ける上側の線Ｒ＝０．１５Ｌ＋１と下側の線Ｒ＝−０，
１Ｌ＋３の間にあれば良くつぎの式の成立することが判
った。
一〇、ＩＬ＋３≦Ｒ≦０．１５Ｌ＋１−−−（１）従っ
て、イオンビームの中心線９Ｃはその偏芯量Ｒが上記式
（１）を濶たすようイオンガンからの鹿離りに応じてず
らしてやれば実用上平坦な試料を得ることが出来る。
て、イオンビームの中心線９Ｃはその偏芯量Ｒが上記式
（１）を濶たすようイオンガンからの鹿離りに応じてず
らしてやれば実用上平坦な試料を得ることが出来る。
本発明は、その中心が最も強い正規分布をなすイオンビ
ームを試料の回転よりずらして試料に照射するように構
成したので、中心部と周辺部のエラチングレー１−をバ
ランスさせることが出来、試料を非常に平坦にエツチン
グすることが可能となった・
ームを試料の回転よりずらして試料に照射するように構
成したので、中心部と周辺部のエラチングレー１−をバ
ランスさせることが出来、試料を非常に平坦にエツチン
グすることが可能となった・
第１図は本発明の一実施例の要部を示す図、第２図は本
発明の実施例による実験結果を示す図、第３図は本発明
の一実施例の全体構成図である。 第４図は本発明に関する実験結果を示す図である。 １ ・ 試料 ２ ・・ 試料室 ３ ・・・ 観察窓 ４ ・・ イオンガン ５ ・・・ ガスボンベ ６ ・・・ ガス流量コントロールユニツ１〜７ ・・
・ 高電圧電源 ８ ・・・ 真空排気系 ９ ・・・ イオンビーム １０．１５・・・モーター １１．１３・・支持台 １２・・・ 角度調整装置 １Ｃ・・・ 試料ＩＣの中心線 ９Ｃ・・・ イオンビーム９の中心線
発明の実施例による実験結果を示す図、第３図は本発明
の一実施例の全体構成図である。 第４図は本発明に関する実験結果を示す図である。 １ ・ 試料 ２ ・・ 試料室 ３ ・・・ 観察窓 ４ ・・ イオンガン ５ ・・・ ガスボンベ ６ ・・・ ガス流量コントロールユニツ１〜７ ・・
・ 高電圧電源 ８ ・・・ 真空排気系 ９ ・・・ イオンビーム １０．１５・・・モーター １１．１３・・支持台 １２・・・ 角度調整装置 １Ｃ・・・ 試料ＩＣの中心線 ９Ｃ・・・ イオンビーム９の中心線
Claims (10)
- １．イオンビームを回転する試料に照射するイオンガン
と、前記イオンビームの照射面内にその回転中心がある
ように前期試料を位置決めし回転する試料回転装置とか
らなり、前記イオンビームの中心が前記試料表面に照射
する位置から前記試料表面における回転中心が所定距離
ずれていることを特徴とするイオンミリング装置。 - ２．前記イオンビームの中心は前記試料の平面に対し所
定の角度で傾斜している請求項第１項記載のイオンミリ
ング装置。 - ３．前記イオンビームの中心は前記試料の平面に対し任
意の角度で傾斜するよう傾斜させる機構をもつ請求項第
１項記載のイオンミリング装置。 - ４．前記所定距離を調整する機構をもつ請求項第１項記
載のイオンミリング装置。 - ５．前記イオンビームは前記試料照射面において前記イ
オンビームの中心が最も強度の高い正規分布をなすもの
である請求項第１項記載のイオンミリング装置。 - ６．前記イオンビームの中心と前記試料の回転中心の所
定距離Ｒは、記イオンビームの中心が前記イオンガンか
ら前記試料に至るまでの距離をＬとすると式−０．１Ｌ
＋３≦Ｒ≦０．１５Ｌ＋１で表される距離である請求項
第１項記載のイオンミリング装置。 - ７．前記所定距離Ｒが式−０．１Ｌ＋３≦Ｒ≦０．１５
Ｌ＋１を満たす範囲で調整する機構をもつ請求項第６項
記載のイオンミリング装置。 - ８．前記イオンビームの中心は前記試料の平面に対し所
定の角度で傾斜している請求項第６項記載のイオンミリ
ング装置。 - ９．前記イオンビームの中心を前記試料の平面に対し任
意の角度で傾斜させる機構を有している請求項第６項記
載のイオンミリング装置。 - １０．前記イオンビームの中心は前記試料の平面に対し
所定の角度で傾斜させると共に所定距離Ｒは前記イオン
ガンに近い側及び遠い側のいずれに対しても適用される
構成である請求項第６項記載のイオンミリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1170380A JPH0733589B2 (ja) | 1989-07-01 | 1989-07-01 | イオンミリング方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1170380A JPH0733589B2 (ja) | 1989-07-01 | 1989-07-01 | イオンミリング方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0336285A true JPH0336285A (ja) | 1991-02-15 |
| JPH0733589B2 JPH0733589B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=15903865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1170380A Expired - Lifetime JPH0733589B2 (ja) | 1989-07-01 | 1989-07-01 | イオンミリング方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733589B2 (ja) |
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-
1989
- 1989-07-01 JP JP1170380A patent/JPH0733589B2/ja not_active Expired - Lifetime
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