三次元画像構築方法
【課題】ドリフトの影響を受けずに、連続的に取得した複数枚の断面像を重ね合わせて、正確で鮮明な試料の三次元画像を構築すること。
【解決手段】試料２の表面にデポジション膜ＤＰを形成する工程と、一方向に向かってライン状に延びる補正用マークＭをデポジション膜に形成する工程と、補正用マークを横切るようにエッチング加工して、デポジション膜及び試料の断面を露出させる工程と、露出したデポジション膜及び試料の断面像を取得する工程と、これら各工程を繰り返し行って、断面像を連続的に複数枚取得する工程と、補正用マークを基準にして複数枚の断面像を取得した順番に重ね合わせて基礎三次元画像を構築する工程と、を行う三次元画像構築方法を提供する。
【解決手段】試料２の表面にデポジション膜ＤＰを形成する工程と、一方向に向かってライン状に延びる補正用マークＭをデポジション膜に形成する工程と、補正用マークを横切るようにエッチング加工して、デポジション膜及び試料の断面を露出させる工程と、露出したデポジション膜及び試料の断面像を取得する工程と、これら各工程を繰り返し行って、断面像を連続的に複数枚取得する工程と、補正用マークを基準にして複数枚の断面像を取得した順番に重ね合わせて基礎三次元画像を構築する工程と、を行う三次元画像構築方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の断面像を取得した後、これら断面像を重ね合わせて三次元画像を構築する三次元画像構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の試料の内部構造を解析したり、立体的な観察を行ったりする手法の１つとして、集束イオンビーム（ＦＩＢ）を利用したエッチング加工を繰り返しながら試料の断面像を複数枚取得した後、これら複数の断面像を重ね合わせて三次元画像を構築する方法が知られている。
この方法は、荷電粒子ビーム装置を利用したＣｕｔ＆Ｓｅｅと呼ばれる手法で、試料の断面像を見ることができることに加え、試料の立体的な観察を様々な方向から行うことができるという、他の方法にはない利点を有している。具体的には、試料に対してＦＩＢを照射してエッチング加工を行い、断面を露出させる。続いて、露出した断面をＳＥＭ観察して断面像を取得する。続いて、再度エッチング加工を行って、次の断面を露出させた後、ＳＥＭ観察により２枚目の断面像を取得する。このように、エッチング加工とＳＥＭ観察とを繰り返して、複数枚の断面像を取得する。そして、最後に取得した複数枚の断面像を重ね合わせることで、三次元画像を構築する方法である。
【０００３】
ところで、正確な三次元画像を構築するには、複数枚の断面像をそれぞれ位置ずれしないように重ね合わせることが必要である。しかしながら、実際の荷電粒子ビーム装置は、ドリフトが生じてしまうので、複数枚の断面像を取得した時点で各断面像が微妙に位置ずれしてしまう。そのため、正確で鮮明な三次元画像を構築することが難しかった。なお、ドリフトの原因としては、例えば、試料を載置するステージ等の温度変化による温度ドリフトや装置構成ユニットの機械的な揺れや、エッチング加工する際のＦＩＢの照射精度や、ＳＥＭ観察する際の電子ビーム（ＥＢ）の照射精度等がある。
【０００４】
そこで、ドリフトの原因の１つとされるＦＩＢの照射精度を向上する装置が知られている（特許文献１参照）。この装置によれば、ドリフトの影響を低減できるので、各断面像を重ね合わせる際の位置ずれをできるだけなくすことができる。
また、三次元画像を構築する際に、試料の断面画像を重ね合わせるのではなく、平面画像を重ね合わせることで三次元画像を構築する装置も知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３３１７７５号公報
【特許文献２】特開平４−１８８５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の方法では、以下の課題が残されている。
即ち、特許文献１に記載された装置によれば、ドリフトの原因の１つとされるＦＩＢの照射精度を向上してドリフトを低減しているだけであり、僅かながらでも生じてしまうものである。なお、ドリフトそのものを完全になくすことは不可能である。
そのため、この方法でドリフトを低減させたとしても、できるだけ正確な三次元画像を構築するために、複数の断面像を重ね合わせる際に手動で微調整したり、何らかのパターンを有する試料である場合には、そのパターンが連続して繋がるように自動補正したりする等の作業を並行して行わざるを得なかった。
【０００６】
ところが、この自動補正する方法は、近年のＩＣやＬＳＩのような微小なパターンでは断面の変化が大きく、パターンマッチングを利用して位置ずれを補正することは困難である。その結果、オペレータが１枚１枚手動で断面像の位置ずれ調整を行っているのが現状である。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載された装置は、重ね合わせる画像の種類が異なるだけで、やはりドリフトの影響により正確な三次元画像を構築することが難しいものであった。特にこの場合の断面像は、平面画像が重なり合ったものであるので、ドリフトの影響を受けてこの断面像さえも正確に表示することができるものではなかった。
【０００８】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、ドリフトの影響を受けずに、連続的に取得した複数枚の断面像を重ね合わせて、正確で鮮明な試料の三次元画像を構築することができる三次元画像構築方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る三次元画像構築方法は、試料の表面に集束イオンビームを照射すると共に原料ガスを供給して、表面を保護するデポジション膜を形成する保護工程と、前記集束イオンビームを利用して、一方向に向かってライン状に延びる補正用マークを前記デポジション膜に形成するマーク形成工程と、前記補正用マークを横切るように前記集束イオンビームを照射しながら前記デポジション膜及び前記試料をエッチング加工して、デポジション膜及び試料の断面を露出させる露出工程と、露出した前記デポジション膜及び前記試料の断面に荷電粒子ビームを照射すると共に、該照射によってデポジション膜及び試料から放出された二次荷電粒子に基づいて断面像を取得する取得工程と、前記露出工程及び前記取得工程を所定回数繰り返し行って、前記一方向に向かって前記断面像を連続的に複数枚取得する繰り返し工程と、前記マーク形成工程時に形成した補正用マークを構築するように、前記断面像に写り込んだ補正用マークを基準にして、前記複数枚の断面像を取得した順番に重ね合わせて基礎三次元画像を構築する構築工程と、を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
この発明に係る三次元画像構築方法においては、断面像を連続的に複数枚取得した後、これら複数枚の断面像を重ね合わせることで試料の三次元画像を構築することができる。
まず、試料の表面に集束イオンビーム（ＦＩＢ）、又は、電子ビーム（ＥＢ）を照射すると共に、デポジション膜を形成するための原料ガスを供給して、試料の表面を保護するためのデポジション膜を形成する保護工程を行う。次いで、この保護膜として形成したデポジション膜を利用して補正用マークを形成するマーク形成工程を行う。この際、ＦＩＢを利用して、一方向に向かってライン状に延びるように補正用マークを形成する。
【００１１】
次いで、ライン状に形成した補正用マークを横切るようにＦＩＢを照射しながらデポジション膜及び試料をエッチング加工して、デポジション膜及び試料の断面をそれぞれ露出させる露出工程を行う。この際、補正用マークを横切るようにＦＩＢを照射しているので、デポジション膜の断面に補正用マークの断面も露出した状態となっている。
次いで、露出したデポジション膜及び試料の断面に荷電粒子ビームを照射する。すると、この荷電粒子ビームの照射によって、デポジション膜及び試料の断面から二次荷電粒子が発生する。そして、この二次荷電粒子に基づいて、デポジション膜及び試料の断面像を取得する。この取得工程によって、１枚目の断面像を取得することができる。なお、この断面像には、補正用マークの断面も写り込んだ状態となっている。
【００１２】
続いて、上述した露出工程及び取得工程を一方向に向かって所定回数繰り返し行う繰り返し工程を行う。これにより、デポジション膜及び試料の断面像を連続的に複数枚取得することができる。しかも、全ての断面像には、共通して補正用マークが写り込んだ状態となっている。
そして、複数枚の断面像を取得した後、各断面像を取得した順番に重ね合わせる構築工程を行う。この際、断面像に写り込んだ補正用マークを基準にして、隣接する断面像同士を順々に重ね合わせていく。つまり、マーク形成工程時に形成したライン状の補正用マークを構築するように複数枚の断面像を重ね合わせる。これにより、各断面像を取得した時に、各断面像がドリフトの影響を受けていたとしても、位置ずれを補正しながら断面像同士を重ね合わせることができる。
【００１３】
その結果、正確で鮮明なデポジション膜及び試料の三次元画像、即ち、基礎三次元画像を構築することができる。従って、試料の立体的な観察や内部構造の解析を正確に行うことができる。また、従来のように、オペレータが断面像を１枚１枚手動で位置ずれ調整する必要がないので、画像処理を行うときのオペレータの負担を極力低減することができる。
【００１４】
また、本発明に係る三次元画像構築方法は、上記本発明の三次元画像構築方法において、前記構築工程後、前記基礎三次元画像から前記デポジション膜の三次元画像を除去して、前記試料の三次元画像だけを抽出する抽出工程を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
この発明に係る三次元画像構築方法においては、基礎三次元画像からデポジション膜の三次元画像を除去して、試料の三次元画像だけを抽出するので、より正確に試料の立体的観察や内部構造の解析を行うことができる。
【００１６】
また、本発明に係る三次元画像構築方法は、上記本発明の三次元画像構築方法において、前記露出工程の際、前記集束イオンビームを照射する前に、前記補正用マークを基準として照射位置を補正することを特徴とするものである。
【００１７】
この発明に係る三次元画像構築方法においては、ＦＩＢを照射してデポジション膜及び
試料の断面を露出させる露出工程の際に、補正用マークを基準としてＦＩＢの照射位置を補正する。つまり、ＦＩＢのドリフト補正を行った後、エッチング加工を行う。これにより、ＦＩＢの照射位置誤差に伴うドリフトを極力低減できるので、後に行う構築工程の際に画像処理の負担を減少することができる。よって、構築工程を効率良く行うことができる。また、複数枚の断面像をより正確に重ね合わせることができる。
【００１８】
また、本発明に係る三次元画像構築方法は、上記本発明のいずれかの三次元画像構築方法において、前記取得工程の際、前記荷電粒子ビームを照射する前に、前記補正用マークを基準として照射位置を補正することを特徴とするものである。
【００１９】
この発明に係る三次元画像構築方法においては、荷電粒子ビームを照射してデポジション膜及び試料の断面像を取得する取得工程の際に、補正用マークを基準として荷電粒子ビームの照射位置を補正する。つまり、荷電粒子ビームのドリフト補正を行った後、断面像の取得を行う。これにより、荷電粒子ビームの照射位置誤差に伴うドリフトを極力低減できるので、後に行う構築工程の際に画像処理の負担を減少することができる。よって、構築工程を効率良く行うことができる。また、複数枚の断面像をより正確に重ね合わせることができる。
【００２０】
また、本発明に係る三次元画像構築方法は、上記本発明のいずれかの三次元画像構築方法において、前記マーク形成工程の際、前記集束イオンビームの照射により前記デポジション膜をエッチング加工することで前記補正用マークを形成することを特徴とするものである。
【００２１】
この発明に係る三次元画像構築方法においては、デポジション膜をエッチング加工して補正用マークを形成するので、該補正用マークが剥がれて取れてしまうといった不具合がなく、指標としての信頼性を向上することができる。
【００２２】
また、本発明に係る三次元画像構築方法は、上記本発明のいずれかの三次元画像構築方法において、前記マーク形成工程の際、前記集束イオンビームの照射と同時に前記原料ガスを供給して、前記デポジション膜上にさらにデポジション膜を堆積させることで前記補正用マークを形成することを特徴とするものである。
【００２３】
この発明に係る三次元画像構築方法においては、デポジション膜上にさらにデポジション膜を堆積させて補正用マークを形成するので、エッチング加工で補正用マークを形成する場合と異なり、エッチング加工時に試料の意図しない箇所を万が一にも加工してしまう恐れがない。
【００２４】
また、本発明に係る三次元画像構築方法は、上記本発明のいずれかの三次元画像構築方法において、前記マーク形成工程の際、前記補正用マークを並行に複数本形成することを特徴とするものである。
【００２５】
この発明に係る三次元画像構築方法においては、各断面像を取得した際に、補正用マークの断面が複数露出する。よって、構築工程を行う際に、位置ずれ補正を複数の補正用マークを基準として行えるので、さらに正確な試料の三次元画像を構築することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る三次元画像構築方法によれば、ドリフトの影響を受けずに、正確で綺麗な断面像を重ね合わせた試料の三次元画像を構築することができ、試料の立体的な観察や内部構造の解析を正確に行うことができる。また、画像処理を行うときのオペレータの負担を極力軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る三次元画像構築方法の一実施形態を、図１から図９を参照して説明する。また本実施形態では、集束イオンビーム（ＦＩＢ）及び電子ビーム（ＥＢ）の２種類の荷電粒子ビームをそれぞれ照射することができる、ＦＩＢ−ＳＥＭ複合タイプの荷電粒子ビーム装置を例に挙げて説明する。
【００２８】
始めに、この荷電粒子ビーム装置について説明する。
この荷電粒子ビーム装置１は、図１に示すように、試料２が載置される試料台３と、該試料台３を変位させるステージ４と、試料２に対してＦＩＢ及びＥＢを照射する照射機構５と、ＦＩＢ及びＥＢの照射によって発生した二次荷電粒子Ｅを検出する二次荷電粒子検出器６と、ＦＩＢが照射される試料２の表面付近にデポジション膜ＤＰを形成する原料ガスＧを供給するガス銃７と、検出された二次荷電粒子Ｅに基づいて、試料２の画像データを生成する制御部８と、生成された画像データを試料像として表示する表示部９とを備えている。
【００２９】
上記試料２は、真空試料室１０内に収納されており、該真空試料室１０内でＦＩＢ及びＥＢの照射や原料ガスＧの供給等が行われるようになっている。また、本実施形態の試料２は、図２に示すように、両面に開口が開いたスルーホール２ａ内に金属材料２ｂが充填されたコンタクトホール２ｃが形成されている半導体デバイスである場合を例に挙げて説明する。
上記ステージ４は、制御部８の指示にしたがって作動するようになっており、例えば、試料台３を５軸で変位させることができるようになっている。即ち、図１に示すように、試料台３を水平面に平行で且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸と、これらＸ軸及びＹ軸に対して直交するＺ軸とに沿ってそれぞれ移動させたり、試料台３をＺ軸回りにローテーションさせたり、試料台３をＸ軸（又はＹ軸）回りにチルトさせたりすることができるようになっている。このように試料台３を５軸に変位させることで、試料２をあらゆる姿勢に変位させた状態で、ＦＩＢ及びＥＢを照射できるようになっている。
【００３０】
上記照射機構５は、試料２に対してＦＩＢを照射するＦＩＢ鏡筒１５と、ＥＢを照射するＳＥＭ鏡筒１６とから構成されている。ＦＩＢ鏡筒１５は、イオン発生源１５ａ及びイオン光学系１５ｂを有しており、イオン発生源１５ａで発生したイオンＣをイオン光学系１５ｂで細く絞ってＦＩＢにした後、試料２に向けて照射するようになっている。また、ＳＥＭ鏡筒１６は、電子発生源１６ａ及び電子光学系１６ｂを有しており、電子発生源１６ａで発生した電子Ｄを電子光学系１６ｂで細く絞って電子ビームＥＢとした後、照射するようになっている。
【００３１】
制御部８は、上記各構成品を総合的に制御していると共に、二次荷電粒子検出器６で検出された二次荷電粒子Ｅを輝度信号に変換して試料像（ＳＥＭ画像）を生成している。そして、生成した試料像をメモリ部８ａに記憶して取得すると共に、表示部９に表示させている。これにより、オペレータは、生成された試料像を確認できるようになっている。また、制御部８には、オペレータが入力可能な入力部８ｂが接続されており、該入力部８ｂによって入力された信号に基づいて各構成品を制御することもできるようになっている。つまり、オペレータは、ステージ４を作動させて試料台３及び試料２を変位させたり、ＦＩＢやＥＢの照射タイミング、原料ガスＧの供給タイミング等をコントロールしたりすることができるようになっている。また、制御部８に試料像の取得等を自動的に行わせることもできるようになっている。
【００３２】
次に、このように構成された荷電粒子ビーム装置１を利用して、試料２の三次元画像を構築する三次元画像構築方法について説明する。
この三次元画像構築方法は、保護工程、マーク形成工程、露出工程、取得工程、繰り返し工程、構築工程、抽出工程を順次行って、断面像（試料像）Ｘを連続的に複数枚取得した後、これら複数枚の断面像Ｘを重ね合わせることで試料２の三次元画像を構築する方法である。これら各工程について、以下に詳細に説明する。なお本実施形態では、試料２全体の三次元画像を構築するのではなく、コンタクトホール２ｃが形成されている領域の断面像Ｘを取得して、三次元画像を構築する場合を説明する。
【００３３】
まず、図１に示すように、ステージ４によって試料２をＸＹ方向に適宜移動させながら試料２の表面にＦＩＢを照射すると共に、原料ガスＧを供給して試料２の表面を保護するためのデポジション膜ＤＰを形成する保護工程を行う。この際、図３に示すように、試料２の表面全体ではなく、コンタクトホール２ｃが形成されている領域を少なくとも覆うようにデポジション膜ＤＰを形成する。
続いて、以降の工程で断面像Ｘを取得する際の視野を確保するための粗加工を行う。つまり、観察開始位置にＦＩＢを照射してエッチング加工（深堀加工）を行い、図４に示すようにＶ字状の溝部２０を形成する。
【００３４】
次いで、保護膜として形成したデポジション膜ＤＰを利用して補正用マークＭを形成するマーク形成工程を行う。この際、ステージ４によって試料２を一方向に向かって移動させながらＦＩＢを照射して、デポジション膜ＤＰをライン状にエッチング加工する。これにより、図５に示すように、一方向に向かってライン状に延びるように補正用マークＭを形成することができる。
【００３５】
補正用マークＭを形成した後、断面像Ｘの取得を開始する。最初に、オペレータは、図６に示すように断面像Ｘの幅（１ライン加工幅）Ｗや、取得する断面像Ｘの枚数を、入力部８ｂを介して制御部８に入力する。制御部８は、この入力条件に基づいて以降の工程を自動的に行って、所定枚数の断面像Ｘの取得を行う。
まず、ライン状に形成した補正用マークＭを横切るように、ステージ４によって試料台３を移動させながらＦＩＢを照射してエッチング加工を行い、デポジション膜ＤＰ及び試料２の断面をそれぞれ露出させる露出工程を行う。この際、デポジション膜ＤＰ及び試料２の断面が補正用マークＭに直交する面となるように、試料台３を移動させながらＦＩＢを照射してエッチング加工を行う。特に、この工程では補正用マークＭを横切るようにＦＩＢを照射しているので、図７に示すように、デポジション膜ＤＰの断面に補正用マークＭの断面も露出した状態となっている。
【００３６】
次いで、図６に示すように、露出したデポジション膜ＤＰ及び試料２の断面にＥＢを照射する。すると、このＥＢの照射によって、デポジション膜ＤＰ及び試料２の断面から二次荷電粒子Ｅが発生する。二次荷電粒子検出器６は、この二次荷電粒子Ｅを検出すると共に、制御部８に出力する。制御部８は、送られてきた二次荷電粒子Ｅから図８に示すように、断面像Ｘを生成した後、該断面像Ｘをメモリ部８ａに記憶させると共に、表示部９に表示させる。この取得工程によって、１枚目の断面像Ｘを取得することができる。なお、この断面像Ｘには、補正用マークＭの断面も写り込んだ状態となっている。また、オペレータは、表示部９によってこの断面像Ｘを確認することができる。
【００３７】
続いて、制御部８は、上述した露出工程及び取得工程を一方向に向かって予め設定した所定回数繰り返し行う繰り返し工程を行う。これにより、デポジション膜ＤＰ及び試料２の断面像Ｘを連続的に複数枚取得することができる。しかも、全ての断面像Ｘには、共通して補正用マークＭが写り込んだ状態となっている。
そして、複数枚の断面像Ｘの取得が終了した後、オペレータはメモリ部８ａに記憶されている各断面像Ｘを取得した順番に重ね合わせる構築工程を制御部８に行わせる。或いは、オペレータ自身が、この構築工程を行う。この際、断面像Ｘに写り込んだ補正用マークＭを基準にして、図８に示すように、隣接する断面像Ｘ同士を順々に重ね合わせていく。つまり、マーク形成工程時に形成したライン状の補正用マークＭを構築するように複数枚の断面像Ｘを重ね合わせる。これにより、各断面像Ｘを取得したときに、各断面像Ｘがドリフトの影響を受けていたとしても、位置ずれを補正しながら断面像Ｘ同士を重ね合わせることができる。
【００３８】
その結果、図９に示すように、正確で鮮明なデポジション膜ＤＰ及び試料２の三次元画像、即ち、基礎三次元画像を構築することができる。そして最後に、基礎三次元画像から、デポジション膜ＤＰの三次元画像を除去して、試料２の三次元画像を抽出する抽出工程を行う。これにより、ドリフトの影響を受けずに、正確で綺麗な試料２の三次元画像を構築することができる。従って、オペレータは、コンタクトホール２ｃが形成された試料２の立体的な観察や、内部構造の解析を正確に行うことができる。また、画像処理を行うときのオペレータの負担を極力軽減することができる。
更に本実施形態では、デポジション膜ＤＰをエッチング加工して補正用マークＭを形成しているので、該補正用マークＭが剥がれて取れてしまうといった不具合がなく、指標としての信頼性を向上することができる。
【００３９】
なお、上記実施形態において、ＦＩＢを照射する前に、補正用マークＭを基準として照射位置を補正しても構わない。つまり、ＦＩＢを照射してデポジション膜ＤＰ及び試料２の断面を露出させる露出工程の際に、ＦＩＢのドリフト補正を行った後にエッチング加工を行う。こうすることで、ＦＩＢの照射位置誤差に伴うドリフトを極力低減できるので、後に行う構築工程の際に画像処理の負担を減少することができる。よって、構築工程を効率良く行うことができる。また、複数枚の断面像Ｘをより正確に重ね合わせることができる。
【００４０】
また、ＦＩＢの照射時だけではなく、ＥＢを照射する際にも補正用マークＭを基準として照射位置を補正しても構わない。つまり、ＥＢを照射してデポジション膜ＤＰ及び試料２の断面像Ｘを取得する取得工程の際に、ＥＢのドリフト補正を行った後に断面像Ｘの取得を行う。こうすることで、ＥＢの照射位置誤差に伴うドリフトをも極力低減することができる。
【００４１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４２】
例えば、上記実施形態では、デポジション膜ＤＰをエッチング加工することで、補正用マークＭを形成したが、この場合に限られることはない。例えば、マーク形成工程の際に、ＦＩＢの照射と同時に原料ガスＧを供給して、図１０に示すように、デポジション膜ＤＰ上にさらにデポジション膜ＤＰを堆積させることで補正用マークＭを形成しても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。それに加え、エッチング加工で補正用マークＭを形成する場合とは異なり、エッチング加工時に試料２の意図しない箇所を万が一にも加工してしまう恐れがない。
【００４３】
また、上記実施形態では、補正用マークＭを１本形成したが、１本に限られるものではなく、並行に複数本形成しても構わない。この場合には、各断面像Ｘを取得した際に、補正用マークＭの断面が複数露出することになる。よって、構築工程を行う際に、位置ずれ補正を複数の補正用マークＭを基準として行えるので、さらに正確な試料２の三次元画像を構築することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、ＦＩＢ鏡筒１５及びＳＥＭ鏡筒１６を有するＦＩＢ-ＳＥＭ複合タイプの荷電粒子ビーム装置１を利用したが、本発明に係る三次元画像構築方法は、この荷電粒子ビーム装置１に限定されるものではない。例えば、ＳＥＭ鏡筒１６の代わりにＦＩＢ鏡筒１５を採用したＦＩＢ-ＦＩＢ複合タイプの荷電粒子ビーム装置でも構わない。この場合には、断面像Ｘを取得する際に、ＥＢではなくＦＩＢを照射することで、断面像Ｘ（試料像）をＳＩＭ像として取得することができる。この場合であっても同様の作用効果を奏することができる。つまり、断面像Ｘを取得する際には、ＦＩＢやＥＢ等、荷電粒子ビームを照射できる構成であれば構わない。
【００４５】
また、上述した複合タイプではなく、ＦＩＢ鏡筒１５を１つだけ備えたＦＩＢシングルタイプの荷電粒子ビーム装置でも構わない。この場合には、ステージ４を傾斜して試料２に対するＦＩＢの入射角度を可変できるように設計して、エッチング加工時及び断面像Ｘ取得時にＦＩＢの照射角度が変わるようにしておく。また、ＦＩＢの条件を、エッチング加工時と断面像Ｘ取得時とで切り替わるように設計しておく。こうすることで、ＦＩＢ鏡筒１５が１つだけの場合であっても、試料２の三次元画像を構築することができる。また、エッチング加工時、断面像観察時の条件をレシピ化することで、自動で三次元画像の構築を行わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る三次元画像構築方法を行うために使用する荷電粒子ビーム装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】三次元画像構築を行う試料の斜視図である。
【図３】図２に示す試料の三次元画像を構築する際の一工程を説明するための図であって、試料の表面にデポジション膜を形成した状態を示す図である。
【図４】図３に示す状態から、試料をＶ字状に粗加工して、試料及びデポジション膜の断面を露出させた状態である。
【図５】図４に示す状態から、デポジション膜上に補正用マークを形成した状態である。
【図６】図５に示す状態から、エッチング加工と断面像の取得とを一方向に向かって繰り返し行って、複数枚の断面像を連続的に取得している状態を示す図である。
【図７】エッチング加工によって露出したデポジション膜及び試料の断面を示す図である。
【図８】補正用マークを基準として、断面像を重ね合わせている状態を示す図である。
【図９】（ａ）は断面像を重ね合わせて構築した三次元画像を試料の上方から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面斜視図である。
【図１０】補正用マークの変形例を示した図である。
【符号の説明】
【００４７】
Ｅ 二次荷電粒子
Ｇ 原料ガス
Ｍ 補正用マーク
Ｘ 断面像
ＤＰ デポジション膜
ＥＢ 電子ビーム（荷電粒子ビーム）
ＦＩＢ 集束イオンビーム（荷電粒子ビーム）
２ 試料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の断面像を取得した後、これら断面像を重ね合わせて三次元画像を構築する三次元画像構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の試料の内部構造を解析したり、立体的な観察を行ったりする手法の１つとして、集束イオンビーム（ＦＩＢ）を利用したエッチング加工を繰り返しながら試料の断面像を複数枚取得した後、これら複数の断面像を重ね合わせて三次元画像を構築する方法が知られている。
この方法は、荷電粒子ビーム装置を利用したＣｕｔ＆Ｓｅｅと呼ばれる手法で、試料の断面像を見ることができることに加え、試料の立体的な観察を様々な方向から行うことができるという、他の方法にはない利点を有している。具体的には、試料に対してＦＩＢを照射してエッチング加工を行い、断面を露出させる。続いて、露出した断面をＳＥＭ観察して断面像を取得する。続いて、再度エッチング加工を行って、次の断面を露出させた後、ＳＥＭ観察により２枚目の断面像を取得する。このように、エッチング加工とＳＥＭ観察とを繰り返して、複数枚の断面像を取得する。そして、最後に取得した複数枚の断面像を重ね合わせることで、三次元画像を構築する方法である。
【０００３】
ところで、正確な三次元画像を構築するには、複数枚の断面像をそれぞれ位置ずれしないように重ね合わせることが必要である。しかしながら、実際の荷電粒子ビーム装置は、ドリフトが生じてしまうので、複数枚の断面像を取得した時点で各断面像が微妙に位置ずれしてしまう。そのため、正確で鮮明な三次元画像を構築することが難しかった。なお、ドリフトの原因としては、例えば、試料を載置するステージ等の温度変化による温度ドリフトや装置構成ユニットの機械的な揺れや、エッチング加工する際のＦＩＢの照射精度や、ＳＥＭ観察する際の電子ビーム（ＥＢ）の照射精度等がある。
【０００４】
そこで、ドリフトの原因の１つとされるＦＩＢの照射精度を向上する装置が知られている（特許文献１参照）。この装置によれば、ドリフトの影響を低減できるので、各断面像を重ね合わせる際の位置ずれをできるだけなくすことができる。
また、三次元画像を構築する際に、試料の断面画像を重ね合わせるのではなく、平面画像を重ね合わせることで三次元画像を構築する装置も知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３３１７７５号公報
【特許文献２】特開平４−１８８５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の方法では、以下の課題が残されている。
即ち、特許文献１に記載された装置によれば、ドリフトの原因の１つとされるＦＩＢの照射精度を向上してドリフトを低減しているだけであり、僅かながらでも生じてしまうものである。なお、ドリフトそのものを完全になくすことは不可能である。
そのため、この方法でドリフトを低減させたとしても、できるだけ正確な三次元画像を構築するために、複数の断面像を重ね合わせる際に手動で微調整したり、何らかのパターンを有する試料である場合には、そのパターンが連続して繋がるように自動補正したりする等の作業を並行して行わざるを得なかった。
【０００６】
ところが、この自動補正する方法は、近年のＩＣやＬＳＩのような微小なパターンでは断面の変化が大きく、パターンマッチングを利用して位置ずれを補正することは困難である。その結果、オペレータが１枚１枚手動で断面像の位置ずれ調整を行っているのが現状である。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載された装置は、重ね合わせる画像の種類が異なるだけで、やはりドリフトの影響により正確な三次元画像を構築することが難しいものであった。特にこの場合の断面像は、平面画像が重なり合ったものであるので、ドリフトの影響を受けてこの断面像さえも正確に表示することができるものではなかった。
【０００８】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、ドリフトの影響を受けずに、連続的に取得した複数枚の断面像を重ね合わせて、正確で鮮明な試料の三次元画像を構築することができる三次元画像構築方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る三次元画像構築方法は、試料の表面に集束イオンビームを照射すると共に原料ガスを供給して、表面を保護するデポジション膜を形成する保護工程と、前記集束イオンビームを利用して、一方向に向かってライン状に延びる補正用マークを前記デポジション膜に形成するマーク形成工程と、前記補正用マークを横切るように前記集束イオンビームを照射しながら前記デポジション膜及び前記試料をエッチング加工して、デポジション膜及び試料の断面を露出させる露出工程と、露出した前記デポジション膜及び前記試料の断面に荷電粒子ビームを照射すると共に、該照射によってデポジション膜及び試料から放出された二次荷電粒子に基づいて断面像を取得する取得工程と、前記露出工程及び前記取得工程を所定回数繰り返し行って、前記一方向に向かって前記断面像を連続的に複数枚取得する繰り返し工程と、前記マーク形成工程時に形成した補正用マークを構築するように、前記断面像に写り込んだ補正用マークを基準にして、前記複数枚の断面像を取得した順番に重ね合わせて基礎三次元画像を構築する構築工程と、を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
この発明に係る三次元画像構築方法においては、断面像を連続的に複数枚取得した後、これら複数枚の断面像を重ね合わせることで試料の三次元画像を構築することができる。
まず、試料の表面に集束イオンビーム（ＦＩＢ）、又は、電子ビーム（ＥＢ）を照射すると共に、デポジション膜を形成するための原料ガスを供給して、試料の表面を保護するためのデポジション膜を形成する保護工程を行う。次いで、この保護膜として形成したデポジション膜を利用して補正用マークを形成するマーク形成工程を行う。この際、ＦＩＢを利用して、一方向に向かってライン状に延びるように補正用マークを形成する。
【００１１】
次いで、ライン状に形成した補正用マークを横切るようにＦＩＢを照射しながらデポジション膜及び試料をエッチング加工して、デポジション膜及び試料の断面をそれぞれ露出させる露出工程を行う。この際、補正用マークを横切るようにＦＩＢを照射しているので、デポジション膜の断面に補正用マークの断面も露出した状態となっている。
次いで、露出したデポジション膜及び試料の断面に荷電粒子ビームを照射する。すると、この荷電粒子ビームの照射によって、デポジション膜及び試料の断面から二次荷電粒子が発生する。そして、この二次荷電粒子に基づいて、デポジション膜及び試料の断面像を取得する。この取得工程によって、１枚目の断面像を取得することができる。なお、この断面像には、補正用マークの断面も写り込んだ状態となっている。
【００１２】
続いて、上述した露出工程及び取得工程を一方向に向かって所定回数繰り返し行う繰り返し工程を行う。これにより、デポジション膜及び試料の断面像を連続的に複数枚取得することができる。しかも、全ての断面像には、共通して補正用マークが写り込んだ状態となっている。
そして、複数枚の断面像を取得した後、各断面像を取得した順番に重ね合わせる構築工程を行う。この際、断面像に写り込んだ補正用マークを基準にして、隣接する断面像同士を順々に重ね合わせていく。つまり、マーク形成工程時に形成したライン状の補正用マークを構築するように複数枚の断面像を重ね合わせる。これにより、各断面像を取得した時に、各断面像がドリフトの影響を受けていたとしても、位置ずれを補正しながら断面像同士を重ね合わせることができる。
【００１３】
その結果、正確で鮮明なデポジション膜及び試料の三次元画像、即ち、基礎三次元画像を構築することができる。従って、試料の立体的な観察や内部構造の解析を正確に行うことができる。また、従来のように、オペレータが断面像を１枚１枚手動で位置ずれ調整する必要がないので、画像処理を行うときのオペレータの負担を極力低減することができる。
【００１４】
また、本発明に係る三次元画像構築方法は、上記本発明の三次元画像構築方法において、前記構築工程後、前記基礎三次元画像から前記デポジション膜の三次元画像を除去して、前記試料の三次元画像だけを抽出する抽出工程を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
この発明に係る三次元画像構築方法においては、基礎三次元画像からデポジション膜の三次元画像を除去して、試料の三次元画像だけを抽出するので、より正確に試料の立体的観察や内部構造の解析を行うことができる。
【００１６】
また、本発明に係る三次元画像構築方法は、上記本発明の三次元画像構築方法において、前記露出工程の際、前記集束イオンビームを照射する前に、前記補正用マークを基準として照射位置を補正することを特徴とするものである。
【００１７】
この発明に係る三次元画像構築方法においては、ＦＩＢを照射してデポジション膜及び
試料の断面を露出させる露出工程の際に、補正用マークを基準としてＦＩＢの照射位置を補正する。つまり、ＦＩＢのドリフト補正を行った後、エッチング加工を行う。これにより、ＦＩＢの照射位置誤差に伴うドリフトを極力低減できるので、後に行う構築工程の際に画像処理の負担を減少することができる。よって、構築工程を効率良く行うことができる。また、複数枚の断面像をより正確に重ね合わせることができる。
【００１８】
また、本発明に係る三次元画像構築方法は、上記本発明のいずれかの三次元画像構築方法において、前記取得工程の際、前記荷電粒子ビームを照射する前に、前記補正用マークを基準として照射位置を補正することを特徴とするものである。
【００１９】
この発明に係る三次元画像構築方法においては、荷電粒子ビームを照射してデポジション膜及び試料の断面像を取得する取得工程の際に、補正用マークを基準として荷電粒子ビームの照射位置を補正する。つまり、荷電粒子ビームのドリフト補正を行った後、断面像の取得を行う。これにより、荷電粒子ビームの照射位置誤差に伴うドリフトを極力低減できるので、後に行う構築工程の際に画像処理の負担を減少することができる。よって、構築工程を効率良く行うことができる。また、複数枚の断面像をより正確に重ね合わせることができる。
【００２０】
また、本発明に係る三次元画像構築方法は、上記本発明のいずれかの三次元画像構築方法において、前記マーク形成工程の際、前記集束イオンビームの照射により前記デポジション膜をエッチング加工することで前記補正用マークを形成することを特徴とするものである。
【００２１】
この発明に係る三次元画像構築方法においては、デポジション膜をエッチング加工して補正用マークを形成するので、該補正用マークが剥がれて取れてしまうといった不具合がなく、指標としての信頼性を向上することができる。
【００２２】
また、本発明に係る三次元画像構築方法は、上記本発明のいずれかの三次元画像構築方法において、前記マーク形成工程の際、前記集束イオンビームの照射と同時に前記原料ガスを供給して、前記デポジション膜上にさらにデポジション膜を堆積させることで前記補正用マークを形成することを特徴とするものである。
【００２３】
この発明に係る三次元画像構築方法においては、デポジション膜上にさらにデポジション膜を堆積させて補正用マークを形成するので、エッチング加工で補正用マークを形成する場合と異なり、エッチング加工時に試料の意図しない箇所を万が一にも加工してしまう恐れがない。
【００２４】
また、本発明に係る三次元画像構築方法は、上記本発明のいずれかの三次元画像構築方法において、前記マーク形成工程の際、前記補正用マークを並行に複数本形成することを特徴とするものである。
【００２５】
この発明に係る三次元画像構築方法においては、各断面像を取得した際に、補正用マークの断面が複数露出する。よって、構築工程を行う際に、位置ずれ補正を複数の補正用マークを基準として行えるので、さらに正確な試料の三次元画像を構築することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る三次元画像構築方法によれば、ドリフトの影響を受けずに、正確で綺麗な断面像を重ね合わせた試料の三次元画像を構築することができ、試料の立体的な観察や内部構造の解析を正確に行うことができる。また、画像処理を行うときのオペレータの負担を極力軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る三次元画像構築方法の一実施形態を、図１から図９を参照して説明する。また本実施形態では、集束イオンビーム（ＦＩＢ）及び電子ビーム（ＥＢ）の２種類の荷電粒子ビームをそれぞれ照射することができる、ＦＩＢ−ＳＥＭ複合タイプの荷電粒子ビーム装置を例に挙げて説明する。
【００２８】
始めに、この荷電粒子ビーム装置について説明する。
この荷電粒子ビーム装置１は、図１に示すように、試料２が載置される試料台３と、該試料台３を変位させるステージ４と、試料２に対してＦＩＢ及びＥＢを照射する照射機構５と、ＦＩＢ及びＥＢの照射によって発生した二次荷電粒子Ｅを検出する二次荷電粒子検出器６と、ＦＩＢが照射される試料２の表面付近にデポジション膜ＤＰを形成する原料ガスＧを供給するガス銃７と、検出された二次荷電粒子Ｅに基づいて、試料２の画像データを生成する制御部８と、生成された画像データを試料像として表示する表示部９とを備えている。
【００２９】
上記試料２は、真空試料室１０内に収納されており、該真空試料室１０内でＦＩＢ及びＥＢの照射や原料ガスＧの供給等が行われるようになっている。また、本実施形態の試料２は、図２に示すように、両面に開口が開いたスルーホール２ａ内に金属材料２ｂが充填されたコンタクトホール２ｃが形成されている半導体デバイスである場合を例に挙げて説明する。
上記ステージ４は、制御部８の指示にしたがって作動するようになっており、例えば、試料台３を５軸で変位させることができるようになっている。即ち、図１に示すように、試料台３を水平面に平行で且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸と、これらＸ軸及びＹ軸に対して直交するＺ軸とに沿ってそれぞれ移動させたり、試料台３をＺ軸回りにローテーションさせたり、試料台３をＸ軸（又はＹ軸）回りにチルトさせたりすることができるようになっている。このように試料台３を５軸に変位させることで、試料２をあらゆる姿勢に変位させた状態で、ＦＩＢ及びＥＢを照射できるようになっている。
【００３０】
上記照射機構５は、試料２に対してＦＩＢを照射するＦＩＢ鏡筒１５と、ＥＢを照射するＳＥＭ鏡筒１６とから構成されている。ＦＩＢ鏡筒１５は、イオン発生源１５ａ及びイオン光学系１５ｂを有しており、イオン発生源１５ａで発生したイオンＣをイオン光学系１５ｂで細く絞ってＦＩＢにした後、試料２に向けて照射するようになっている。また、ＳＥＭ鏡筒１６は、電子発生源１６ａ及び電子光学系１６ｂを有しており、電子発生源１６ａで発生した電子Ｄを電子光学系１６ｂで細く絞って電子ビームＥＢとした後、照射するようになっている。
【００３１】
制御部８は、上記各構成品を総合的に制御していると共に、二次荷電粒子検出器６で検出された二次荷電粒子Ｅを輝度信号に変換して試料像（ＳＥＭ画像）を生成している。そして、生成した試料像をメモリ部８ａに記憶して取得すると共に、表示部９に表示させている。これにより、オペレータは、生成された試料像を確認できるようになっている。また、制御部８には、オペレータが入力可能な入力部８ｂが接続されており、該入力部８ｂによって入力された信号に基づいて各構成品を制御することもできるようになっている。つまり、オペレータは、ステージ４を作動させて試料台３及び試料２を変位させたり、ＦＩＢやＥＢの照射タイミング、原料ガスＧの供給タイミング等をコントロールしたりすることができるようになっている。また、制御部８に試料像の取得等を自動的に行わせることもできるようになっている。
【００３２】
次に、このように構成された荷電粒子ビーム装置１を利用して、試料２の三次元画像を構築する三次元画像構築方法について説明する。
この三次元画像構築方法は、保護工程、マーク形成工程、露出工程、取得工程、繰り返し工程、構築工程、抽出工程を順次行って、断面像（試料像）Ｘを連続的に複数枚取得した後、これら複数枚の断面像Ｘを重ね合わせることで試料２の三次元画像を構築する方法である。これら各工程について、以下に詳細に説明する。なお本実施形態では、試料２全体の三次元画像を構築するのではなく、コンタクトホール２ｃが形成されている領域の断面像Ｘを取得して、三次元画像を構築する場合を説明する。
【００３３】
まず、図１に示すように、ステージ４によって試料２をＸＹ方向に適宜移動させながら試料２の表面にＦＩＢを照射すると共に、原料ガスＧを供給して試料２の表面を保護するためのデポジション膜ＤＰを形成する保護工程を行う。この際、図３に示すように、試料２の表面全体ではなく、コンタクトホール２ｃが形成されている領域を少なくとも覆うようにデポジション膜ＤＰを形成する。
続いて、以降の工程で断面像Ｘを取得する際の視野を確保するための粗加工を行う。つまり、観察開始位置にＦＩＢを照射してエッチング加工（深堀加工）を行い、図４に示すようにＶ字状の溝部２０を形成する。
【００３４】
次いで、保護膜として形成したデポジション膜ＤＰを利用して補正用マークＭを形成するマーク形成工程を行う。この際、ステージ４によって試料２を一方向に向かって移動させながらＦＩＢを照射して、デポジション膜ＤＰをライン状にエッチング加工する。これにより、図５に示すように、一方向に向かってライン状に延びるように補正用マークＭを形成することができる。
【００３５】
補正用マークＭを形成した後、断面像Ｘの取得を開始する。最初に、オペレータは、図６に示すように断面像Ｘの幅（１ライン加工幅）Ｗや、取得する断面像Ｘの枚数を、入力部８ｂを介して制御部８に入力する。制御部８は、この入力条件に基づいて以降の工程を自動的に行って、所定枚数の断面像Ｘの取得を行う。
まず、ライン状に形成した補正用マークＭを横切るように、ステージ４によって試料台３を移動させながらＦＩＢを照射してエッチング加工を行い、デポジション膜ＤＰ及び試料２の断面をそれぞれ露出させる露出工程を行う。この際、デポジション膜ＤＰ及び試料２の断面が補正用マークＭに直交する面となるように、試料台３を移動させながらＦＩＢを照射してエッチング加工を行う。特に、この工程では補正用マークＭを横切るようにＦＩＢを照射しているので、図７に示すように、デポジション膜ＤＰの断面に補正用マークＭの断面も露出した状態となっている。
【００３６】
次いで、図６に示すように、露出したデポジション膜ＤＰ及び試料２の断面にＥＢを照射する。すると、このＥＢの照射によって、デポジション膜ＤＰ及び試料２の断面から二次荷電粒子Ｅが発生する。二次荷電粒子検出器６は、この二次荷電粒子Ｅを検出すると共に、制御部８に出力する。制御部８は、送られてきた二次荷電粒子Ｅから図８に示すように、断面像Ｘを生成した後、該断面像Ｘをメモリ部８ａに記憶させると共に、表示部９に表示させる。この取得工程によって、１枚目の断面像Ｘを取得することができる。なお、この断面像Ｘには、補正用マークＭの断面も写り込んだ状態となっている。また、オペレータは、表示部９によってこの断面像Ｘを確認することができる。
【００３７】
続いて、制御部８は、上述した露出工程及び取得工程を一方向に向かって予め設定した所定回数繰り返し行う繰り返し工程を行う。これにより、デポジション膜ＤＰ及び試料２の断面像Ｘを連続的に複数枚取得することができる。しかも、全ての断面像Ｘには、共通して補正用マークＭが写り込んだ状態となっている。
そして、複数枚の断面像Ｘの取得が終了した後、オペレータはメモリ部８ａに記憶されている各断面像Ｘを取得した順番に重ね合わせる構築工程を制御部８に行わせる。或いは、オペレータ自身が、この構築工程を行う。この際、断面像Ｘに写り込んだ補正用マークＭを基準にして、図８に示すように、隣接する断面像Ｘ同士を順々に重ね合わせていく。つまり、マーク形成工程時に形成したライン状の補正用マークＭを構築するように複数枚の断面像Ｘを重ね合わせる。これにより、各断面像Ｘを取得したときに、各断面像Ｘがドリフトの影響を受けていたとしても、位置ずれを補正しながら断面像Ｘ同士を重ね合わせることができる。
【００３８】
その結果、図９に示すように、正確で鮮明なデポジション膜ＤＰ及び試料２の三次元画像、即ち、基礎三次元画像を構築することができる。そして最後に、基礎三次元画像から、デポジション膜ＤＰの三次元画像を除去して、試料２の三次元画像を抽出する抽出工程を行う。これにより、ドリフトの影響を受けずに、正確で綺麗な試料２の三次元画像を構築することができる。従って、オペレータは、コンタクトホール２ｃが形成された試料２の立体的な観察や、内部構造の解析を正確に行うことができる。また、画像処理を行うときのオペレータの負担を極力軽減することができる。
更に本実施形態では、デポジション膜ＤＰをエッチング加工して補正用マークＭを形成しているので、該補正用マークＭが剥がれて取れてしまうといった不具合がなく、指標としての信頼性を向上することができる。
【００３９】
なお、上記実施形態において、ＦＩＢを照射する前に、補正用マークＭを基準として照射位置を補正しても構わない。つまり、ＦＩＢを照射してデポジション膜ＤＰ及び試料２の断面を露出させる露出工程の際に、ＦＩＢのドリフト補正を行った後にエッチング加工を行う。こうすることで、ＦＩＢの照射位置誤差に伴うドリフトを極力低減できるので、後に行う構築工程の際に画像処理の負担を減少することができる。よって、構築工程を効率良く行うことができる。また、複数枚の断面像Ｘをより正確に重ね合わせることができる。
【００４０】
また、ＦＩＢの照射時だけではなく、ＥＢを照射する際にも補正用マークＭを基準として照射位置を補正しても構わない。つまり、ＥＢを照射してデポジション膜ＤＰ及び試料２の断面像Ｘを取得する取得工程の際に、ＥＢのドリフト補正を行った後に断面像Ｘの取得を行う。こうすることで、ＥＢの照射位置誤差に伴うドリフトをも極力低減することができる。
【００４１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４２】
例えば、上記実施形態では、デポジション膜ＤＰをエッチング加工することで、補正用マークＭを形成したが、この場合に限られることはない。例えば、マーク形成工程の際に、ＦＩＢの照射と同時に原料ガスＧを供給して、図１０に示すように、デポジション膜ＤＰ上にさらにデポジション膜ＤＰを堆積させることで補正用マークＭを形成しても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。それに加え、エッチング加工で補正用マークＭを形成する場合とは異なり、エッチング加工時に試料２の意図しない箇所を万が一にも加工してしまう恐れがない。
【００４３】
また、上記実施形態では、補正用マークＭを１本形成したが、１本に限られるものではなく、並行に複数本形成しても構わない。この場合には、各断面像Ｘを取得した際に、補正用マークＭの断面が複数露出することになる。よって、構築工程を行う際に、位置ずれ補正を複数の補正用マークＭを基準として行えるので、さらに正確な試料２の三次元画像を構築することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、ＦＩＢ鏡筒１５及びＳＥＭ鏡筒１６を有するＦＩＢ-ＳＥＭ複合タイプの荷電粒子ビーム装置１を利用したが、本発明に係る三次元画像構築方法は、この荷電粒子ビーム装置１に限定されるものではない。例えば、ＳＥＭ鏡筒１６の代わりにＦＩＢ鏡筒１５を採用したＦＩＢ-ＦＩＢ複合タイプの荷電粒子ビーム装置でも構わない。この場合には、断面像Ｘを取得する際に、ＥＢではなくＦＩＢを照射することで、断面像Ｘ（試料像）をＳＩＭ像として取得することができる。この場合であっても同様の作用効果を奏することができる。つまり、断面像Ｘを取得する際には、ＦＩＢやＥＢ等、荷電粒子ビームを照射できる構成であれば構わない。
【００４５】
また、上述した複合タイプではなく、ＦＩＢ鏡筒１５を１つだけ備えたＦＩＢシングルタイプの荷電粒子ビーム装置でも構わない。この場合には、ステージ４を傾斜して試料２に対するＦＩＢの入射角度を可変できるように設計して、エッチング加工時及び断面像Ｘ取得時にＦＩＢの照射角度が変わるようにしておく。また、ＦＩＢの条件を、エッチング加工時と断面像Ｘ取得時とで切り替わるように設計しておく。こうすることで、ＦＩＢ鏡筒１５が１つだけの場合であっても、試料２の三次元画像を構築することができる。また、エッチング加工時、断面像観察時の条件をレシピ化することで、自動で三次元画像の構築を行わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る三次元画像構築方法を行うために使用する荷電粒子ビーム装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】三次元画像構築を行う試料の斜視図である。
【図３】図２に示す試料の三次元画像を構築する際の一工程を説明するための図であって、試料の表面にデポジション膜を形成した状態を示す図である。
【図４】図３に示す状態から、試料をＶ字状に粗加工して、試料及びデポジション膜の断面を露出させた状態である。
【図５】図４に示す状態から、デポジション膜上に補正用マークを形成した状態である。
【図６】図５に示す状態から、エッチング加工と断面像の取得とを一方向に向かって繰り返し行って、複数枚の断面像を連続的に取得している状態を示す図である。
【図７】エッチング加工によって露出したデポジション膜及び試料の断面を示す図である。
【図８】補正用マークを基準として、断面像を重ね合わせている状態を示す図である。
【図９】（ａ）は断面像を重ね合わせて構築した三次元画像を試料の上方から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面斜視図である。
【図１０】補正用マークの変形例を示した図である。
【符号の説明】
【００４７】
Ｅ 二次荷電粒子
Ｇ 原料ガス
Ｍ 補正用マーク
Ｘ 断面像
ＤＰ デポジション膜
ＥＢ 電子ビーム（荷電粒子ビーム）
ＦＩＢ 集束イオンビーム（荷電粒子ビーム）
２ 試料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の表面に集束イオンビームを照射すると共に原料ガスを供給して、表面を保護するデポジション膜を形成する保護工程と、
前記集束イオンビームを利用して、一方向に向かってライン状に延びる補正用マークを前記デポジション膜に形成するマーク形成工程と、
前記補正用マークを横切るように前記集束イオンビームを照射しながら前記デポジション膜及び前記試料をエッチング加工して、デポジション膜及び試料の断面を露出させる露出工程と、
露出した前記デポジション膜及び前記試料の断面に荷電粒子ビームを照射すると共に、該照射によってデポジション膜及び試料から放出された二次荷電粒子に基づいて断面像を取得する取得工程と、
前記露出工程及び前記取得工程を所定回数繰り返し行って、前記一方向に向かって前記断面像を連続的に複数枚取得する繰り返し工程と、
前記マーク形成工程時に形成した補正用マークを構築するように、前記断面像に写り込んだ補正用マークを基準にして、前記複数枚の断面像を取得した順番に重ね合わせて基礎三次元画像を構築する構築工程と、を行うことを特徴とする三次元画像構築方法。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元画像構築方法において、
前記構築工程後、前記基礎三次元画像から前記デポジション膜の三次元画像を除去して、前記試料の三次元画像だけを抽出する抽出工程を行うことを特徴とする三次元画像構築方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の三次元画像構築方法において、
前記露出工程の際、前記集束イオンビームを照射する前に、前記補正用マークを基準として照射位置を補正することを特徴とする三次元画像構築方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の三次元画像構築方法において、
前記取得工程の際、前記荷電粒子ビームを照射する前に、前記補正用マークを基準として照射位置を補正することを特徴とする三次元画像構築方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の三次元画像構築方法において、
前記マーク形成工程の際、前記集束イオンビームの照射により前記デポジション膜をエッチング加工することで前記補正用マークを形成することを特徴とする三次元画像構築方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の三次元画像構築方法において、
前記マーク形成工程の際、前記集束イオンビームの照射と同時に前記原料ガスを供給して、前記デポジション膜上にさらにデポジション膜を堆積させることで前記補正用マークを形成することを特徴とする三次元画像構築方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の三次元画像構築方法において、
前記マーク形成工程の際、前記補正用マークを並行に複数本形成することを特徴とする三次元画像構築方法。
【請求項１】
試料の表面に集束イオンビームを照射すると共に原料ガスを供給して、表面を保護するデポジション膜を形成する保護工程と、
前記集束イオンビームを利用して、一方向に向かってライン状に延びる補正用マークを前記デポジション膜に形成するマーク形成工程と、
前記補正用マークを横切るように前記集束イオンビームを照射しながら前記デポジション膜及び前記試料をエッチング加工して、デポジション膜及び試料の断面を露出させる露出工程と、
露出した前記デポジション膜及び前記試料の断面に荷電粒子ビームを照射すると共に、該照射によってデポジション膜及び試料から放出された二次荷電粒子に基づいて断面像を取得する取得工程と、
前記露出工程及び前記取得工程を所定回数繰り返し行って、前記一方向に向かって前記断面像を連続的に複数枚取得する繰り返し工程と、
前記マーク形成工程時に形成した補正用マークを構築するように、前記断面像に写り込んだ補正用マークを基準にして、前記複数枚の断面像を取得した順番に重ね合わせて基礎三次元画像を構築する構築工程と、を行うことを特徴とする三次元画像構築方法。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元画像構築方法において、
前記構築工程後、前記基礎三次元画像から前記デポジション膜の三次元画像を除去して、前記試料の三次元画像だけを抽出する抽出工程を行うことを特徴とする三次元画像構築方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の三次元画像構築方法において、
前記露出工程の際、前記集束イオンビームを照射する前に、前記補正用マークを基準として照射位置を補正することを特徴とする三次元画像構築方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の三次元画像構築方法において、
前記取得工程の際、前記荷電粒子ビームを照射する前に、前記補正用マークを基準として照射位置を補正することを特徴とする三次元画像構築方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の三次元画像構築方法において、
前記マーク形成工程の際、前記集束イオンビームの照射により前記デポジション膜をエッチング加工することで前記補正用マークを形成することを特徴とする三次元画像構築方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の三次元画像構築方法において、
前記マーク形成工程の際、前記集束イオンビームの照射と同時に前記原料ガスを供給して、前記デポジション膜上にさらにデポジション膜を堆積させることで前記補正用マークを形成することを特徴とする三次元画像構築方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の三次元画像構築方法において、
前記マーク形成工程の際、前記補正用マークを並行に複数本形成することを特徴とする三次元画像構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２７００７３（Ｐ２００８−２７００７３Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１４００１（Ｐ２００７−１１４００１）
【出願日】平成１９年４月２４日（２００７．４．２４）
【出願人】（５０３４６０３２３）エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 (330)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２４日（２００７．４．２４）
【出願人】（５０３４６０３２３）エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 (330)
【Ｆターム（参考）】
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