專利名稱：斷面加工觀察方法以及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用了聚焦離子束裝置的試樣斷面加工觀察。
背景技術(shù)：
公知使用FIB (Focused Ion Beam,聚焦離子束)-SEM (Scanning Electron Microscope,掃描電子顯微鏡)裝置作為對半導(dǎo)體等試樣的斷面進行加工觀察的方法。利 用Fffi-SEM裝置，不用移動試樣就能當(dāng)場通過SEM來觀察用聚焦離子束加工后的斷面。并且，還公知反復(fù)進行如下工序進一步用聚焦離子束對SEM觀察到的斷面進 行加工，形成新的斷面，觀察新的斷面。由此，可根據(jù)取得的多個斷面觀察圖像，構(gòu)建 試樣內(nèi)部的三維圖像。另外，在確認斷面觀察圖像的同時進行斷面加工，由此可在斷面 加工到達期望的斷面時結(jié)束斷面加工。使用上述技術(shù)來對試樣內(nèi)部的缺陷進行加工觀察 的方法已被公開(例如，參照專利文獻1)。專利文獻1:日本特開平11-273613在上述現(xiàn)有的對試樣斷面進行加工觀察的方法中，為了當(dāng)場用SEM對用聚焦離 子束加工后的斷面進行觀察，必須要像FIB-SEM裝置那樣具有SEM裝置。FIB-SEM裝 置是裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、昂貴的裝置，因此期待著利用不具有SEM裝置的聚焦離子束裝置也 能對加工后的斷面進行觀察。但是，在不具有SEM裝置的聚焦離子束裝置中，為了連續(xù)地進行斷面加工觀 察，存在下述課題。S卩，為了在加工后觀察斷面，需要具有使試樣傾斜的工序；為了進行接下來的 加工，需要具有使試樣的傾斜復(fù)原的工序。特別是在進行精細加工時，不能忽視試樣臺 傾斜移動時產(chǎn)生的位置偏差的影響。為了準確地加工，在加工時必須每次都要設(shè)定加工 區(qū)域。因此，作業(yè)效率較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供能夠用不具有SEM裝置的聚焦離子束裝置高效率地、 準確地連續(xù)實施斷面加工觀察的斷面加工觀察裝置。為了解決上述課題，采用下面的結(jié)構(gòu)以及方法。即，本發(fā)明的斷面加工觀察方 法通過基于聚焦離子束的蝕刻加工在試樣上形成斷面，使試樣傾斜，通過基于聚焦離子 束的斷面觀察而取得斷面觀察圖像，使試樣的傾斜復(fù)原，對包含斷面的區(qū)域進行蝕刻加 工，形成新斷面，使試樣傾斜，取得新斷面的斷面觀察圖像，其特征在于，該斷面加工 觀察方法包括下述步驟向試樣上的包含表示位置的標記和斷面在內(nèi)的區(qū)域照射聚焦離 子束，取得表面觀察圖像；以及在表面觀察圖像上識別標記的位置，以標記的位置為基 準，設(shè)定用于形成新斷面的聚焦離子束的照射區(qū)域，進行試樣斷面的蝕刻加工。由此， 能夠準確地設(shè)定聚焦離子束的照射區(qū)域，而不會受到試樣臺傾斜移動時產(chǎn)生的位置偏差 的影響。
另外，在本發(fā)明的斷面加工觀察方法中，通過基于聚焦離子束的蝕刻加工來形 成標記。由此，能夠在期望的位置形成標記。另外，在本發(fā)明的斷面觀察方法中，通過向試樣噴射原料氣體，照射聚焦離子 束進行沉積來形成標記。由此，能夠在期望的位置形成標記。另外，在本發(fā)明的斷面觀察方法中，標記是試樣上的表示位置的特征部。由 此，能夠省略形成標記的工序。另外，在本發(fā)明的斷面觀察方法中，用于形成新斷面的聚焦離子束的照射區(qū)域 是與斷面相鄰的區(qū)域。另外，在本發(fā)明的斷面觀察方法中，用于形成新斷面的聚焦離子束的照射區(qū)域 的尺寸與用于形成斷面的聚焦離子束的照射區(qū)域的尺寸相同。由此，能夠按照均勻的間 隔進行斷面觀察。另外，在本發(fā)明的斷面觀察方法中，將聚焦離子束的照射區(qū)域作為加工框顯示 在表面觀察圖像上。由此，作業(yè)者能夠在確認照射區(qū)域的同時實施加工。另外，在本發(fā)明的斷面觀察方法的特征在于，將用于進行斷面觀察的聚焦離子 束的束電流切換為比用于形成斷面的聚焦離子束的束電流小的束電流。由此，能夠減輕 斷面觀察時的聚焦離子束照射導(dǎo)致的損傷。另外，本發(fā)明的斷面加工觀察方法通過基于聚焦離子束的蝕刻加工在試樣上形 成斷面，使試樣傾斜，通過基于聚焦離子束的斷面觀察而取得斷面觀察圖像，該斷面加 工觀察方法包括下述步驟在取得斷面觀察圖像后使試樣傾斜，向試樣上的包含表示位 置的標記和斷面的區(qū)域照射聚焦離子束，取得表面觀察圖像；以及在表面觀察圖像上識 別標記的位置，以標記的位置為基準，設(shè)定用于對斷面進行追加加工的聚焦離子束的照 射區(qū)域，進行試樣的蝕刻加工。由此，即使在斷面觀察時發(fā)現(xiàn)了蝕刻加工殘余的情況 下，也能使試樣臺復(fù)原，準確地設(shè)定用于對蝕刻加工殘余進行加工的聚焦離子束照射區(qū) 域。另外，本發(fā)明的對試樣進行加工的斷面加工觀察裝置具有聚焦離子束照射 部；載置試樣的試樣臺；使試樣臺傾斜的試樣臺傾斜部；二次粒子檢測部，其向試樣照 射聚焦離子束，檢測從試樣產(chǎn)生的二次粒子；觀察圖像形成部，其根據(jù)來自二次粒子檢 測部的信號，形成觀察圖像；顯示部，其顯示觀察圖像；以及照射區(qū)域設(shè)定部，其以觀 察圖像上的表示位置的標記的位置為基準，設(shè)定聚焦離子束的照射區(qū)域。由此，能夠提 供準確地設(shè)定聚焦離子束的照射區(qū)域而不會受到試樣臺傾斜移動時產(chǎn)生的位置偏差影響 的裝置。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的斷面加工觀察方法，即使是不具有SEM裝置的聚焦離 子束裝置，也能高效率地、準確地進行斷面加工觀察。


圖1是示出本發(fā)明實施例的FIB裝置的概略圖。圖2是示出本發(fā)明實施例的試樣觀察圖像。圖3是示出本發(fā)明實施例的試樣斷面的概略圖。圖4是示出本發(fā)明實施例的流程圖。
具體實施例方式下面，根據(jù)圖1 圖4說明本發(fā)明的實施例。首先，根據(jù)圖1對示出本發(fā)明實施例的斷面加工觀察裝置進行說明。離子束鏡 筒1使聚焦離子束掃面照射載置于試樣臺3上的試樣4的表面。二次電子檢測器5檢測 通過聚焦離子束照射而從試樣4的表面產(chǎn)生的二次電子。觀察圖像形成部11根據(jù)檢測出 的二次電子的信號和聚焦離子束照射的掃描信號，形成并存儲觀察圖像。顯示部12顯示 觀察圖像。另外，試樣臺傾斜部6使試樣臺3傾斜，以使來自離子束鏡筒1的聚焦離子束能 夠照射到試樣4的表面以及斷面。另外，照射區(qū)域設(shè)定部13識別觀察圖像上的表示位置的標記的位置，以該位置 為基準，設(shè)定聚焦離子束照射區(qū)域。顯示部12在觀察圖像上將設(shè)定后的聚焦離子束照 射區(qū)域作為加工框進行顯示。然后，離子束鏡筒1向聚焦離子束照射區(qū)域照射聚焦離子 束，形成斷面。接著，根據(jù)圖2 圖4，說明表示本發(fā)明實施例的斷面加工觀察。圖2是示出本發(fā)明實施例的試樣觀察圖像。圖2(a)是將聚焦離子束掃描照射至 試樣表面而得到的二次電子圖像(SIM)。利用聚焦離子束形成標記21。也可以使用基 于聚焦離子束的蝕刻加工來形成標記21。另外，也可以使用局部沉積來形成標記21，該 局部沉積是從氣體供給系統(tǒng)(圖示略)向試樣表面噴射原料氣體并照射聚焦離子束而形成 的。另外，如果期望的斷面附近存在可通過觀察圖像識別的特征部，則也可以將該特征 部用作標記，而不是用聚焦離子束形成標記21。這里，標記21的形狀為交叉標記，但并 不限于該形狀。優(yōu)選的是，標記21形成在期望的斷面附近。預(yù)先調(diào)整觀察放大率以使 標記21與期望的斷面進入同一觀察圖像內(nèi)。另外，加工孔22是利用聚焦離子束形成的 孔。在與加工孔22的梯形上邊相接的部分的側(cè)壁形成斷面。設(shè)為該形狀的理由在于， 使從斷面產(chǎn)生的二次電子以不與加工孔的側(cè)壁碰撞的方式高效地匯聚到二次電子檢測器5 中。關(guān)于加工孔22，如圖3 (a)的試樣斷面的概略圖所示，加工孔的深度是變化的。在 斷面?zhèn)?，加工孔較深，越遠離斷面則加工孔越淺。設(shè)為該形狀的理由在于，與將加工孔 22整體加工得較深相比，節(jié)約加工量。但是，本發(fā)明并不限于上述形狀。接著，如圖2(b)所示，設(shè)定用于在加工孔22形成斷面的加工框23(sl)。向設(shè) 定后的加工框23照射聚焦離子束，進行蝕刻加工(s2)。由此，如圖2(c)所示，形成新 的加工孔24。為了觀察形成后的新加工孔24的斷面，使試樣臺3傾斜(S3)。接著，如圖3(b)所示，向試樣斷面照射聚焦離子束31取得斷面圖像(s4)。圖 2(d)是包含斷面25的觀察圖像。在斷面25中出現(xiàn)了試樣4內(nèi)部的構(gòu)造。這里，觀察時 的聚焦離子束的束電流小于對新加工孔24進行蝕刻加工時的束電流。由此能夠減輕對斷 面的損傷，觀察斷面。接著，使試樣臺的傾斜復(fù)原(s5)。試樣4與聚焦離子束31的位置關(guān)系恢復(fù)到圖 3(a)所示的狀態(tài)。在該狀態(tài)下將聚焦離子束掃描照射至試樣4的表面，得到二次電子圖 像(s6)。圖2(e)是此時的觀察圖像。接著，如圖2(f)所示，設(shè)定新的加工框26。下面說明其設(shè)定方法。
從圖2(e)的觀察圖像中識別標記21的位置。以識別出的標記21為基準以與加 工框23相鄰的方式設(shè)定加工框26。此時，將加工框26的尺寸設(shè)為與加工框23的尺寸相 同。由此，能夠按照相等間隔取得斷面觀察圖像。因此，能夠準確地掌握取得的多個斷 面觀察圖像的位置關(guān)系。通過上述的加工框設(shè)定，即使由于試樣臺4的傾斜產(chǎn)生了位置偏差，也能自動 地設(shè)定準確的聚焦離子束照射區(qū)域。這里，位置偏差是指，觀察圖像內(nèi)的新加工孔24的 位置在圖2(c)與圖2(e)的觀察圖像中不同。特別是在加工框的尺寸較精細的情況下， 例如加工框的寬度即斷面與新斷面之間的間隔為IOrnn左右的情況下，不能忽視試樣臺4 的傾斜移動導(dǎo)致的位置偏差帶來的影響。如上所述，反復(fù)進行如下工序設(shè)定加工框(Si)，進行斷面加工，取得斷面圖 像(s4)，設(shè)定新的加工框。由此，能夠取得多個斷面圖像。通過對得到的多個觀察圖像 進行組合，能夠形成三維觀察圖像。然后，判斷加工結(jié)束，由此結(jié)束加工(s7)。另外，有時在斷面加工中由于蝕刻加工不足而產(chǎn)生加工殘余。此時，通過上述 的加工框設(shè)定，可準確地對加工殘余進行追加加工。S卩，首先在斷面觀察時發(fā)現(xiàn)加工殘余。使試樣臺3的傾斜復(fù)原，取得試樣4的 表面觀察圖像。然后，從取得的表面觀察圖像中識別標記21的位置。以識別出的標記 21為基準，顯示在取得進行了上一次斷面加工的加工框23后的表面觀察圖像上。由此， 能夠在需要追加加工的區(qū)域準確地設(shè)定加工框。因此能夠準確地進行斷面的追加加工， 而不會受到試樣臺傾斜導(dǎo)致的位置偏差的影響。
權(quán)利要求
1.一種斷面加工觀察方法，通過基于聚焦離子束的蝕刻加工在試樣上形成斷面，使 所述試樣傾斜，通過基于所述聚焦離子束的斷面觀察而取得斷面觀察圖像，使所述試樣 的傾斜復(fù)原，對包含所述斷面的區(qū)域進行蝕刻加工，形成新斷面，使所述試樣傾斜，取 得所述新斷面的斷面觀察圖像，該斷面加工觀察方法包括下述步驟向所述試樣上的包含表示位置的標記和所述斷面在內(nèi)的區(qū)域照射所述聚焦離子束， 取得表面觀察圖像；以及在所述表面觀察圖像上識別所述標記的位置，以所述標記的位置為基準，設(shè)定用于 形成所述新斷面的所述聚焦離子束的照射區(qū)域，進行所述試樣斷面的蝕刻加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷面加工觀察方法，其中，所述標記是通過基于所述聚焦離子束的蝕刻加工而形成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷面加工觀察方法，其中，所述標記是向所述試樣噴射原料氣體，照射所述聚焦離子束而通過沉積形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷面加工觀察方法，其中， 所述標記是所述試樣上的表示位置的特征部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任意一項所述的斷面加工觀察方法，其中，用于形成所述新斷面的所述聚焦離子束的照射區(qū)域是與所述斷面相鄰的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任意一項所述的斷面加工觀察方法，其中，用于形成所述新斷面的所述聚焦離子束的照射區(qū)域的尺寸與用于形成所述斷面的所 述聚焦離子束的照射區(qū)域的尺寸相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中的任意一項所述的斷面加工觀察方法，其中， 所述聚焦離子束的照射區(qū)域作為加工框顯示在所述表面觀察圖像上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中的任意一項所述的斷面加工觀察方法，其中，將用于進行所述斷面觀察的所述聚焦離子束的束電流切換為比用于形成所述斷面的 所述聚焦離子束的束電流小的束電流。
9.一種斷面加工觀察方法，通過基于聚焦離子束的蝕刻加工在試樣上形成斷面，使 所述試樣傾斜，通過基于所述聚焦離子束的斷面觀察而取得斷面觀察圖像，該斷面加工 觀察方法包括下述步驟在取得所述斷面觀察圖像后使所述試樣傾斜，向所述試樣上的包含表示位置的標記 和所述斷面在內(nèi)的區(qū)域照射所述聚焦離子束，取得表面觀察圖像；以及在所述表面觀察圖像上識別所述標記的位置，以所述標記的位置為基準，設(shè)定用于 對所述斷面進行追加加工的所述聚焦離子束的照射區(qū)域，進行所述試樣的蝕刻加工。
10.一種對試樣進行加工的斷面加工觀察裝置，所述斷面加工觀察裝置具有 聚焦離子束照射部；載置試樣的試樣臺； 使試樣臺傾斜的試樣臺傾斜部；二次粒子檢測部，其向所述試樣照射所述聚焦離子束，檢測從所述試樣產(chǎn)生的二次 粒子；觀察圖像形成部，其根據(jù)來自所述二次粒子檢測部的信號，形成觀察圖像； 顯示部，其顯示所述觀察圖像；以及照射 區(qū)域設(shè)定部，其以所述觀察圖像上的表示位置的標記的位置為基準，設(shè)定所述 聚焦離子束的照射區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠用不具有SEM裝置的聚焦離子束裝置高效率地連續(xù)實施斷面加工觀察的斷面加工觀察方法以及裝置。作為解決手段，提供一種斷面加工觀察方法，通過基于聚焦離子束的蝕刻加工在試樣上形成斷面，通過基于聚焦離子束的斷面觀察而取得斷面觀察圖像，對包含所述斷面的區(qū)域進行蝕刻加工，形成新斷面，取得新斷面的斷面觀察圖像，其特征在于，向試樣上的包含標記和斷面的區(qū)域照射聚焦離子束，取得表面觀察圖像，在表面觀察圖像上識別標記的位置，以標記的位置為基準，設(shè)定用于形成新斷面的聚焦離子束的照射區(qū)域，進行試樣斷面的蝕刻加工。
文檔編號H01J37/304GK102013379SQ20101027201
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日
發(fā)明者佐藤誠, 清原正寬, 田代純一, 高橋春男 申請人:精工電子納米科技有限公司