(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｖ溝の所望の深さを入力することと、加工時間が最小となるように上記所望の深さからＶ溝の深さの設定値とＶ溝の幅の設定値を計算することと、該設定値に基づいて集束イオンビームを試料の表面に照射することによって上記試料の表面にＶ溝を形成することと、上記Ｖ溝の形成を繰り返すことによって上記試料の表面より微小片を切り出すことと、を含み、上記Ｖ溝の深さｄ、Ｖ溝の幅ｗ、Ｖ溝の長さＬ、物質のスパッタリングイールドＹ（０）、ビーム電流Ｉｂから加工時間ｔを次の式を用いて制御することを特徴とする集束イオンビーム加工方法。
【数１】
0004634288.tif 000008
【請求項２】
請求項１記載の集束イオンビーム加工方法において、上記Ｖ溝の深さの設定値ＨとＶ溝の幅の設定値ｗは、Ｖ溝の所望の深さｄから下記の実験式を用いて計算することを特徴とする集束イオンビーム加工方法。
ｗ＝０．１１５ｄ
Ｈ＝０．１１５ｅ２ｄ
【請求項３】
請求項１記載の集束イオンビーム加工方法において、上記微小片の切り出しは、Ｖ溝加工のみで行うことを特徴とする集束イオンビーム加工方法。
【請求項４】
請求項１記載の集束イオンビーム加工方法において、上記Ｖ溝の加工は、上記試料の法線に対して一定の角度にて傾斜したイオンビームを用いて行うことを特徴とする集束イオンビーム加工方法。
【請求項５】
請求項１記載の集束イオンビーム加工方法において、上記微小片を切り出すまで上記設定値は一定であり、上記集束イオンビームの状態は一定であることを特徴とする集束イオンビーム加工方法。
【請求項６】
請求項１記載の集束イオンビーム加工方法において、上記微小片の切り出しは、上記Ｖ溝をＰ字形に沿って形成することにより行うことを特徴とする集束イオンビーム加工方法。
【請求項７】
請求項１記載の集束イオンビーム加工方法において、上記微小片の切り出しは、上記Ｖ溝をロの字形に沿って形成することにより行うことを特徴とする集束イオンビーム加工方法。
【請求項８】
請求項１記載の集束イオンビーム加工方法において、上記試料の表面より微小片を切り出す前又は後にサンプリングプローブを上記微小片に接着させることと、上記サンプリングプローブによって上記微小片を保持した状態で、上記微小片を完全に切り離すことと、を含む集束イオンビーム加工方法。
【請求項９】
試料を所望の軸方向に移動させるステージと、上記試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビームカラムと、該荷電粒子ビームカラムを制御する制御部と、入力したＶ溝の所望の深さから、加工時間が最小となるようにＶ溝の深さの設定値とＶ溝の幅の設定値を計算する演算部とを有し、
上記制御部は、上記演算部によって計算された上記設定値に基づいて集束イオンビームを試料の表面に照射させることによって上記試料の表面にＶ溝を形成し、該Ｖ溝の形成を繰り返すことによって上記試料の表面より微小片を切り出し、
上記演算部は、上記Ｖ溝の深さｄ、Ｖ溝の幅ｗ、物質のスパッタリングイールドＹ（０）、ビーム電流Ｉｂから加工時間ｔを次の式を用いて制御することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【数２】
0004634288.tif 000009
【請求項１０】
請求項９記載の荷電粒子ビーム装置において、上記演算部は、上記Ｖ溝の深さの設定値ＨとＶ溝の幅の設定値ｗを、Ｖ溝の所望の深さｄから下記の実験式を用いて計算することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
ｗ＝０．１１５ｄ
Ｈ＝０．１１５ｅ２ｄ
【請求項１１】
請求項９記載の荷電粒子ビーム装置において、上記荷電粒子ビームは上記試料の法線に対して一定の角度にて傾斜した方向から照射されることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項１２】
請求項９記載の荷電粒子ビーム装置において、サンプリングプローブを有するサンプリングマニュピュレータが設けられ、上記試料の表面より微小片を切り出す前又は後に上記サンプリングプローブを上記微小片に接着させることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集束イオンビームを使って透過電子顕微鏡用の薄片試料を作成する技術に関し、特に半導体ウエハより観察対象の欠陥を含む薄片試料を作成するのに好適な集束イオンビーム加工方法及び荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過電子顕微鏡用の試料として、厚さが0.1μm程度の薄片が用いられる。近年、このような薄片試料を作るために、集束イオンビームが用いられるようになってきた。集束イオンビームを用いることにより、所望の観察位置を含む薄片試料を短時間で確実に作ることができる。例えば、半導体デバイス等の断面を観察する場合には、観察位置の断面を含む薄片試料を作成すればよい。このような集束イオンビームを用いた試料の作成方法は、非特許文献１及び２にて報告されている。
【０００３】
特表2002-503870号公報には、ウエハに対して傾斜したカラムとステージの回転機能を用いて集束イオンビーム加工する装置と方法が開示されている。また、特開平5-52721号公報には、集束イオンビームとプローブを用いて薄膜試料片を切り出す方法が記載されている。
【０００４】
【非特許文献１】「集束イオンビームでTEM用試料を作製したら」表面科学：Vol.16,No.12,pp755-760,1995
【非特許文献２】“Transmission Electron Microscope Sample Preparation Using a Focused Ion Beam”:J Electron Microscope  43,pp322-326,1994
【非特許文献３】Yamamura,Y.,"Energy dependence of the yield of ion-induced sputtering of monatomic solid,"At.Dat.&Nuc.Dat.Tab.62(1996)149)
【特許文献１】特表2002-503870号公報
【特許文献２】特開平5-52721号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、集束イオンビームを用いてウエハより欠陥位置を含む微小片試料を切り出す場合、欠陥位置の周囲に矩形の溝を形成し、突起を形成する。次に、この突起の根元を傾斜面に沿って切り出すことによって微小片を生成する。しかしながら、従来の方法では、加工量が多く、加工時間が長い欠点があった。
【０００６】
また、従来の方法では、加工量の設定値と実際の加工量の関係が不明であったため、所望の加工量を得るために非効率的な加工を行っていた。
【０００７】
本発明の目的は、短時間で試料から微小片試料を切り出すことができる装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、Ｖ溝の所望の深さから、実験式を用いて、加工時間が最小となるようにＶ溝の深さの設定値とＶ溝の幅の設定値を計算する。こうして求めた設定値によって、集束イオンビームによってＶ溝加工を行う。Ｖ溝加工のみから、試料表面より微小片を切り出す。試料表面に対して傾斜したイオンビームを用いる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、短時間で試料から微小片試料を切り出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明によると試料の表面にＶ溝を加工することにより試料表面より微小片試料を切り出す。即ち、集束イオンビームによるＶ溝加工のみによって微小片試料を作成する。そこで、先ず、集束イオンビームによってＶ溝加工を行うときの加工条件を説明する。図５（ａ）に示すように、イオンビーム２５が平坦な試料４０の表面を走査すると、イオンビーム照射点では、照射量に応じてスパッタリングにより削られ、ビーム走査前後に高低差ができ段差が形成される。ビーム走査の折り返し点では、ビーム照射を受けている部分と受けていない部分で段差が深まり、凹部が形成される。従って、イオンビーム走査前後にて試料表面に傾斜面４０ａ、４０ｂが形成される。
【００１１】
図５（ｂ）に示すように、傾斜面４０ａの傾斜角をθとする。傾斜面４０ａの法線ｎとイオンビーム２５の光軸２５Ａのなす角をビーム入射角とする。ビーム入射角は、傾斜面４０ａの傾斜角θに等しい。従って、傾斜角が０度のとき、ビーム入射角は０度となり、傾斜角が９０度のとき、ビーム入射角は９０度となる。
【００１２】
イオンビームを試料表面に垂直に照射しても、凹部が形成されるため、イオンビーム照射面は傾斜し、イオンビームの入射角は０度にはならない。
【００１３】
イオンビームによるスパッタリング収量は、イオンビームの入射角の関数である。非特許文献３において、山村は、実験結果と良く一致する理論表現として下記の式を提案している。
【００１４】
【数１】
0004634288.tif 000002
【００１５】
ここで、ｔ＝１／ｃｏｓθ、であり、ｆ、ｓはパラメータである。図６の曲線は、数１の式において、パラメータをｆ=1.8、ｓ=0.3とした場合のグラフである。横軸はイオンビーム入射角、縦軸はスパッタリング収量である。但し、縦軸のスパッタリング収量Y(E,θ)/Y(0)は、イオンビーム入射角θが０のときのスパッタリングイールドY(0)によって正規化している。
【００１６】
図６の曲線にて示すように、スパッタリング収量はビーム入射角度依存性がある。ビーム入射角度θが０度から８０度まで、スパッタリング収量はビーム入射角θと共に増加する。特に、ビーム入射角度θが５０度を超えるとスパッタリング収量は急激に増加し、ビーム入射角度θが約８０度のときスパッタリング収量は最大となる。ビーム入射角度θが８０度を超えるとスパッタリング収量は急激に減少する。ビーム入射角度θが更に大きくなると、スパッタリング収量は、１より小さくなる。スパッタリング収量が１となったときのビーム入射角度をθcとすると、θcは約８７度である。ビーム入射角度がθcを超えると、スパッタリング収量は微小となり、殆ど加工することができない状態となる。
【００１７】
このスパッタリング収量のビーム入射角度依存性を利用して試料の表面に楔形のＶ溝を形成することができる。平坦な試料の表面にイオンビームを照射し走査する。最初はビーム入射角度が小さいから小さな凹部が形成される。しかしながら、一旦凹部が形成され、傾斜面ができると、ビーム入射角度が大きくなり、加工量が増加する。加工量が増加すると試料表面の凹部は深くなり、更に、ビーム入射角度が大きくなる。こうして、ビーム入射角度が大きくなると加工量が増加する。従って、凹部の傾斜面は急速に削られ、楔形のＶ溝ができる。この楔形のＶ溝の傾斜角がθcに達すると、それ以上Ｖ溝は大きくならない。従って、楔形の頂角が略２θcに等しい断面のＶ溝が形成される。
【００１８】
次に、Ｖ溝の設定値と実際に加工されたＶ溝の深さの関係を調べた。図７（ａ）に示すように、溝の幅の設定値をw（μm）、深さの設定値をH（μm）として、Ｖ溝をビーム加工した。図７（ｂ）に示すように、ビーム加工によって実際に形成されたＶ溝の深さｄ（μm）を測定した。加工ビームは、試料表面に対して45°傾斜したものを用いたが、試料表面に対して垂直に入射した場合も略同じ結果を得た。実験結果から次の関係式が得られることが判明した。
【００１９】
【数２】
0004634288.tif 000003
【００２０】
この式から、溝の幅の設定値がw、長さの設定値がL、深さの設定値がHのＶ溝の加工時間ｔは次の式によって求められる。
【００２１】
【数３】
0004634288.tif 000004
【００２２】
ｔは加工時間（秒）、Ｌは溝の長さ（μm）、Ibはビーム電流（nA）である。従って、加工時間tが最小になる条件wを求めるためには、次の条件を計算すればよい。
【００２３】
【数４】
0004634288.tif 000005
【００２４】
数４の式を満たすwを求めると次の式が得られる。
【００２５】
【数５】
0004634288.tif 000006
【００２６】
この式から加工結果の深さｄを消去すると次の式が得られる。
【００２７】
【数６】
0004634288.tif 000007
【００２８】
ただし、Ｈ、ｗ、Ｌは、ビームの入射方向をＺ方向として直角座標系で表したときの値である。試料とビームが傾斜している場合は、Ｈとｗはビーム方向とそれに直交する成分であるが、Ｌは、線分Ｌとビームのなす角をφとして加工される実際の長さをＬ‘とすると、Ｌ’×ｓｉｎφ＝Ｌとすればよい。
【００２９】
数６の式は、イオンビーム加工において、加工時間が最小となる深さの設定値Ｈと溝幅の設定値ｗの関係を示す。ｅは自然対数であり一定である。従って、溝幅の設定値ｗに対する深さの設定値Ｈの比Ｈ／ｗは略７．４である。比Ｈ／ｗが７．４より小さいとき、即ち、深さの設定値Ｈに対して溝幅の設定値ｗが大きいと、加工面がより平坦となり、イオンビーム入射角θが小さくなり、加工時間が長くなる。比Ｈ／ｗが７．４より大きいとき、即ち、深さの設定値Ｈに対して溝幅の設定値ｗが小さいと、加工面の傾斜が大きく、イオンビーム入射角θが大きくなり、加工時間が短くなるが、深さの設定値さＨを得ることができなくなる。
【００３０】
次に、ビーム電流Ibについて説明する。数３の式より加工時間ｔを短くするには、ビーム電流Ibを増加すればよい。しかしながら、ビーム電流が増加すると、ビームの開き角が大きくなる。それによって、イオン光学系の球面収差が増大する。球面収差はビームの開き角の3乗に依存する。球面収差が大きくなると、ビームの裾野の拡がりが大きくなる。このようなビームを使用すると、溝の縁(加工エッジ)が崩れ、また、サンプリング表面がダメージを受ける。従って、ビーム電流の増加には限度がある。
【００３１】
逆に、ビーム電流が少ないと、加工時間が増加する。例えば、ビーム電流を20ｎＡから10nAに減少すると、加工時間は２倍となる。
【００３２】
図１は、本発明による傾斜カラム荷電粒子ビーム装置の例を示す。本例の傾斜カラム荷電粒子ビーム装置は、サンプリングマニュピュレータ１０、集束イオンビーム（ＦＩＢ）カラム２０、デポジション銃３０、試料であるウエハ４０を保持するウエハホールダ４１、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｒ(回転)の４軸からなるステージ４２、真空排気装置４３、及び、荷電粒子検出器４５を有する。ステージ４２上にて水平面上にｘ軸、ｙ軸をとり、垂直上方にｚ軸をとる。
【００３３】
サンプリングマニュピュレータ１０は、プローブ位置制御１１、及び、サンプリングプローブ１２を有する。ＦＩＢカラム２０は、Ｇａ液体金属イオン源からなるイオン銃２１、イオンビーム２５を制限するビーム制限アパーチャ２２、イオンビーム２５を絞るレンズ系２３、及び、ウエハ面上をビーム走査するための偏向器２４を有する。ＦＩＢカラム２０の光軸は、ステージ４２のＺ軸に対して４５°の傾斜している。
【００３４】
デポ銃３０は、ノズル３１、ノズル位置及び温度制御３２、及び、デポ源リザーバ３３を有する。デポ源リザーバ３３には、Ｗ（ＣＯ）６が充填されている。
【００３５】
本例の傾斜カラム荷電粒子ビーム装置は、更に、サンプリングマニュピュレータ制御部５１、デポ銃制御部５２、ＦＩＢ制御部５３、ローダ制御部５４、ステージ制御部５５、真空排気制御部５６、ディスプレイ５７、記憶部５８及びＣＰＵ５９を有する。
【００３６】
サンプリングマニュピュレータ制御部５１は、サンプリングマニュピュレータ１０を制御し、ウエハから分離された微小片試料の取り出し、乗せ変えを行う。デポ銃制御５２は、デポジション銃３０を制御し、ガス源の温度制御とノズル位置の制御を行う。ＦＩＢ制御部５３は、ＦＩＢカラム２０を制御し、イオンビームの加速、ビーム電流、フォーカス、偏向を制御する。ローダ制御部５４は、ウエハホールダ４１の出し入れを制御する。
【００３７】
ステージ制御部５５は、レーザ測長系によって計測された位置情報に基づいてステージ４２の駆動・位置制御を行う。ステージ４２は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の直線移動とＺ軸周りの回転を行う４軸ステージである。本例では、レーザ測長系によって位置情報を得るため、サンプリングの位置だし精度を上げることができる。従って、ウエハから目的とする場所のサンプリングを確実に行うことができる。
【００３８】
真空排気制御部５６は真空排気装置４３を制御する。ディスプレイ５７は、走査信号と同期した荷電粒子検出器４５からの信号により得られる画像を表示する。記憶部５８は画像を記憶する。ＣＰＵ５９は傾斜カラム荷電粒子ビーム装置の全体を集中管理する。
【００３９】
本例の荷電粒子ビーム装置によると、ユーザが所望のＶ溝の深さｄを入力すると、ＣＰＵ５９は、数５の式に従って、Ｖ溝の深さの設定値Ｈと幅の設定値ｗを演算する。荷電粒子ビーム装置は、ＣＰＵ５９によって計算された深さの設定値Ｈと幅の設定値ｗに基づいて、Ｖ溝を形成する。従って、所望の深さｄのＶ溝が最短時間で形成される。
【００４０】
次に、図１の傾斜カラム荷電粒子ビーム装置を用いて、ウエハを割らずに欠陥を含む微小片を切り出す方法を説明する。本発明によると、試料表面に対して４５度傾斜した光軸を有するＦＩＢカラム２０を用いて、Ｖ字形溝加工を行う。ＦＩＢカラム２０を固定し、ウエハの移動と回転のみによって、任意の方向のＶ溝を形成することができる。Ｖ溝加工のみによって、微小片を切り出す。
【００４１】
数５の式によって、Ｖ溝の幅の設定値W及び深さの設定値Ｈを求め、それを荷電粒子ビーム装置の入力値とすることにより、加工時間が最短となる。
【００４２】
図２を参照してＰ字形のＶ溝を形成する場合を説明する。Ｐ字形のＶ溝を形成することによって、図２（ｆ）に示すように直角三角形の断面を有する角柱状の微小片１０５が得られる。
【００４３】
先ず、図２（ａ）に示すように、集束イオンビーム２５の光軸２５Ａはｘｚ平面上にあると仮定する。また、集束イオンビーム２５の光軸２５Ａはｚ軸に対して４５度傾斜しているものとする。試料であるウエハをｘ軸方向に沿って移動させることにより、ｘ軸方向のＶ溝１０１、１０２を形成する。Ｖ溝１０１、１０２は、ウエハの表面に垂直に形成される。図２（ｂ）は図２（ａ）の矢印Ｂ−Ｂ方向に沿って見た断面図である。Ｖ溝１０１、１０２の両端は、イオンビームの傾斜角４５度に対応した傾斜面１０１ａ、１０１ｂを有する。次に、ウエハをｙ軸方向に沿って移動させることにより、ｙ軸方向のＶ溝１０３を形成する。図２（ｃ）は図２（ａ）の矢印Ｃ−Ｃ方向に沿って見た断面図である。Ｖ溝１０３の断面は、ウエハの表面に対して４５度傾斜している。
【００４４】
次に、試料であるウエハをｚ軸周りに−９０度回転させる。それによって、図２（ｄ）に示すように、Ｖ溝１０３はｘ軸に平行となり、Ｖ溝１０１、１０２はｙ軸に平行となる。ウエハをｘ軸方向に沿って移動させることにより、ｘ軸方向のＶ溝１０４を形成する。図２（ｅ）は図２（ｄ）の矢印Ｅ−Ｅ方向に沿って見た断面図である。Ｖ溝１０４の両端は、イオンビームの傾斜角４５度に対応した傾斜面１０４ａ、１０４ｂを有する。
【００４５】
図２（ｆ）は、４つのＶ溝１０１、１０２、１０３、１０４によって微小片１０５が切り出された状態を示す。こうしてＰ字形のＶ溝を形成することによって、直角三角形の断面を有する角柱状の微小片１０５が得られる。
【００４６】
次に、加工時間を計算する。本例では、試料表面に対して４５度傾斜したビームを用いてＶ溝を加工するから、例えば、表面からの深さが１０μｍのＶ溝を形成する場合、実際に掘削する深さ、即ち、加工深さは１０×√２μｍ＝１４μｍとなる。数５の式のｄは、加工深さを表す。従って、実際に加工すべきＶ溝の形状から、加工深さｄを求め、これを数５の式に代入して、Ｖ溝の幅の設定値W及び深さの設定値Ｈが得られる。
【００４７】
図２（ｆ）に示すように、ここでは微小片１０５の寸法を１４μm×１０μm×１０μｍとする。但し、高さが１０μｍである。Ｖ溝１０１、１０２の表面からの深さは、微小片１０５の高さに等しく10μmであるが、実際の加工深さは、少なくとも14μm必要である。ここでは3μm余分に掘削するものとし、加工深さをｄ＝17μmとする。
【００４８】
Ｖ溝１０１、１０２の幅の設定値ｗ及び深さの設定値Ｈは、数５の式から、ｗ＝2μm、Ｈ＝15μmとなる。Ｖ溝１０３の加工深さは同様にｄ＝17μmとする。Ｖ溝１０３の幅の設定値ｗ及び深さの設定値Ｈは、同様に、数５の式から、ｗ＝2μm、Ｈ＝15μmとなる。
【００４９】
Ｖ溝１０１、１０２の加工長さを、L＝10μmとし、Ｖ溝１０３の加工長さを、L＝16μmとする。数３の式から、Ｖ溝１０１、１０２の加工時間はそれぞれ、56ｓ、Ｖ溝１０３の加工時間は、89ｓとなる。但し、ウエハの材料をケイ素とし、ビーム電流は２０nAとした。また、スパッタリングイールドをY(0)＝0.27(μm3/nC)とした。
【００５０】
Ｖ溝１０４の加工深さはｄ＝17μmとする。Ｖ溝１０４の幅の設定値ｗ及び深さの設定値Ｈは、数５の式からｗ＝2μm、Ｈ＝15μmとなる。Ｖ溝１０４の加工長さを、L＝20μmとする。従って、加工時間は、数３の式から、111ｓとなる。したがって、直角三角形の断面を有する微小片のサンプリングに要する加工時間は56ｓ×2+89ｓ+111ｓ=312sとなる。即ち、約５分である。ここでは、２０ｎＡのビーム電流で加工する場合を説明した。ビーム電流が10nA程度の場合、加工時間は約2倍の１０分程度になる。
【００５１】
図３は、サンプリングプローブ１２を微小片１０５の上面に接着させた状態を示す。４つのＶ溝１０１、１０２、１０３、１０４によって微小片１０５を完全に切り離す前又は後に、サンプリングプローブ１２の先端を微小片１０５に接着させる。こうして微小片１０５がサンプリングプローブ１２によって保持された状態で、微小片１０５を完全に切り離す。
【００５２】
図４を参照してロの字形のＶ溝を形成する場合を説明する。ロの字形のＶ溝を形成することによって、図４（ｆ）に示すように二等辺三角形の断面を有する角柱状の微小片２０５が得られる。
【００５３】
先ず、図４（ａ）に示すように、集束イオンビーム２５の光軸２５Ａはｘｚ平面上にあると仮定する。また、集束イオンビーム２５の光軸２５Ａはｚ軸に対して４５度傾斜しているものとする。試料であるウエハをｘ軸方向に沿って移動させることにより、ｘ軸方向のＶ溝２０１、２０２を形成する。Ｖ溝２０１、２０２は、ウエハの表面に垂直に形成される。図４（ｂ）は図４（ａ）の矢印Ｂ−Ｂ方向に沿って見た断面図である。Ｖ溝２０１、２０２の両端は、イオンビームの傾斜角４５度に対応した傾斜面２０１ａ、２０１ｂを有する。次に、ウエハをｙ軸方向に沿って移動させることにより、ｙ軸方向のＶ溝２０３を形成する。図４（ｃ）は図４（ａ）の矢印Ｃ−Ｃ方向に沿って見た断面図である。Ｖ溝２０３の断面は、ウエハの表面に対して４５度傾斜している。
【００５４】
次に、試料であるウエハをｚ軸周りに１８０度回転させる。それによって、図４（ｄ）に示すように、Ｖ溝２０３はｙ軸に平行となり、Ｖ溝２０１、２０２はｘ軸に平行となる。ウエハをｙ軸方向に沿って移動させることにより、ｙ軸方向のＶ溝２０４を形成する。図４（ｅ）は図４（ｄ）の矢印Ｅ−Ｅ方向に沿って見た断面図である。Ｖ溝２０４の断面は、ウエハの表面に対して４５度傾斜している。
【００５５】
図４（ｆ）は、４つのＶ溝２０１、２０２、２０３、２０４によって微小片２０５が切り出された状態を示す。
【００５６】
実際に、微小片２０５を切り出すには、図３を参照して説明したように、サンプリングプローブ１２を用いる。４つのＶ溝２０１、２０２、２０３、２０４によって微小片２０５を完全に切り離す前に、サンプリングプローブ１２の先端を微小片２０５の上面に接着させる。こうして微小片２０５がサンプリングプローブ１２によって保持された状態で、微小片２０５を完全に切り離す。
【００５７】
こうしてロの字形のＶ溝を形成することによって、二等辺三角形の断面を有する角柱状の微小片２０５が得られる。
【００５８】
次に、加工時間を計算する。図４（ｆ）に示すように、微小片２０５の寸法を１４μm×１６μm×１０μｍとする。但し、高さが10μｍである。Ｖ溝２０１、２０２の表面からの深さは、微小片２０５の高さに等しく10μmであるが、実際の加工深さは、少なくとも14μm必要である。ここでは3μm余分に掘削するものとし、加工深さをｄ＝14μmとする。Ｖ溝２０１、２０２の幅の設定値ｗ及び深さの設定値Ｈは、数５の式から、ｗ＝2μm、Ｈ＝15μmとなる。Ｖ溝２０３の加工深さは同様にｄ＝17μmとする。Ｖ溝２０３の幅の設定値ｗ及び深さの設定値Ｈは、同様に、数５の式から、ｗ＝2μm、Ｈ＝15μmとなる。
【００５９】
Ｖ溝２０１、２０２の加工長さを、L＝14μmとし、Ｖ溝２０３の加工長さを、L＝16μmとする。数３の式から、Ｖ溝２０１、２０２の加工時間はそれぞれ、78ｓ、Ｖ溝２０３の加工時間は、89ｓとなる。
【００６０】
Ｖ溝２０４の加工時間は、Ｖ溝２０３の加工時間と同一であり、89ｓである。従って、従って、二等辺三角形の断面を有する微小片のサンプリングに要する加工時間は（78ｓ+89ｓ）×２=334sとなる。即ち、約5.6分である。ここでは、２０ｎＡのビーム電流で加工する場合を説明した。ビーム電流が10nA程度の場合、加工時間は約2倍の11分程度になる。
【００６１】
本例によると、Ｖ溝加工だけによってウエハより微小片を切り出すため、リデポジション（以下リデポ）による不具合が発生する可能性が少ない。リデポは、スパッタリングされた粒子がビームの照射されてない側壁に堆積する現象である。Ｖ溝加工では、２つの狭い側壁の間を短い周期で繰返し走査するため、側壁にリデポが形成するまもなくスパッタされるため、側壁にリデポが形成されにくい。図２の例の場合、最初の２つのＶ溝１０１、１０２の形成では、リデポは生じない。しかしながら、次のＶ溝１０３、１０４の形成によって、最初の２つのＶ溝１０１、１０２がリデポによって埋まる。しかしながら、本例では、リデポによって埋まるのは、Ｖ溝１０１、１０２のうち、Ｖ溝１０３、１０４と交差する位置だけである。従って、この部分のリデポの除去は容易である。
【００６２】
リデポの除去は、サンプリングプローブ１２を微小片１０５に接着させた状態で且つ微小片１０５を完全に切り離す前に行う。リデポの除去を行う場合のビーム電流は10nA程度である。ビーム電流が大きいと、リデポの除去により周囲が加工され更にリデポが発生する。
【００６３】
本例によると、Ｖ溝加工だけによってウエハより微小片を切り出すため、従来の矩形断面の溝加工を行う場合に比べて加工時間が短い。Ｖ溝加工を使わず、通常の矩形断面の溝によって同一寸法の微小片を切り出す場合、ビーム電流を30nAとしても、加工体積が大きいから、加工時間は、10数分を必要とする。
【００６４】
本発明によるとＶ溝を形成するために、試料の法線に対して傾斜したイオンビームを用いた。本発明によると荷電粒子ビーム装置は、試料の法線に対して傾斜したイオンビームを生成することができれば、どのような構造であってもよい。図１の例では、荷電粒子ビーム装置は、ステージ４２のｚ軸に対して傾斜した光軸を有するＦＩＢカラム２０を備える。しかしながら、傾斜したＦＩＢカラム２０を設ける代わりに、試料を傾斜させる機能を有するステージを用いてもよい。
【００６５】
また、上述の例では、試料の法線に対して４５度傾斜したイオンビームを用いたが、試料の法線に対して他の角度傾斜したイオンビームを用いてもよい。例えば、試料の法線に対して３０度又は６０度傾斜したイオンビームを用いてもよい。
【００６６】
本発明によると、Ｖ溝加工のみで試料から微小片をサンプリングできるので１つの加工ビームでサンプリング加工ができる。即ち、加工の開始から終了まで、Ｖ溝の幅の設定値ｗ及び深さの設定値Ｈは一定である。また、本発明によると、Ｖ溝加工で所望の深さｄが与えられると、加工時間が最小になるように、Ｖ溝の深さの設定値Ｈと幅の設定値Ｗが求められる。従って、Ｖ溝を簡便に効率が良く加工できる。また、Ｖ溝加工では、矩形形状の溝より加工体積が小さいのでビーム電流が小さくても短時間でサンプリングできる。更に、本発明によると、ウエハに対して傾斜したカラムを備えた装置において、ステージの回転機能を１回用いるだけでウエハを割らずに欠陥を含む微小片をサンプリングできるので、サンプリング自動化に適する。
【００６７】
以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者であれば容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明による荷電粒子ビーム装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明によるＰ字形のＶ溝によって微小片試料を切り出す方法を説明するための説明図である。
【図３】本発明による加工方法において微小片にプローブを接着させた状態を示す図である。
【図４】本発明によるロの字形のＶ溝によって微小片試料を切り出す方法を説明するための説明図である。
【図５】ビーム走査によって生じた試料表面の段差を説明するための図である。
【図６】スパッタリング収量の入射角依存性を示す図である。
【図７】Ｖ溝の深さの設定値Ｈと幅の設定値Ｗに対して実際に形成されるＶ溝の深さｄの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０…サンプリングマニュピュレータ、１１…プローブ位置制御、１２…サンプリングプローブ、２０…集束イオンビーム（ＦＩＢ）カラム、２１…イオン銃、２２…ビーム制限アパーチャ、２３…レンズ系、２４…偏向器、２５…イオンビーム、３０…デポ銃、３１…ノズル、３２…ノズル位置・温度制御、３３…デポ源リザーバ、４０…ウエハ、４１…ウエハホールダ、４２…ステージ、４３…真空排気装置、４５…荷電粒子検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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