課題番号 ：S-15-OS-0034
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：ヘリウム/ネオンイオン顕微鏡を用いた半導体プロセス用有機下地膜材料の二次電子
像特性及びダメージの検討
Program Title (English) ：Evaluation of Secondary Electron Images and Damages of Organic Under-layer Materials Using Helium / Neon Ion Microscope
利用者名（日本語） ：小川　真一1) 、大橋智也2)
Username (English) ：S. Ogawa1), T. Ohashi 2)
所属名（日本語） ：1) 国立研究開発法人 産業技術総合研究所, 2) 日産化学工業株式会社
Affiliation (English) ：1) National Institute of Advanced Industrial Science And Technology ( AIST )
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2) Nissan Chemical Industries, LTD.

１．概要（Summary）
半導体プロセス用有機膜材料をSiO2溝に埋め込んだ微細構造のネオンビームによるエッチング特性、およびヘリウムイオンビームを用いた二次電子像特性，観察中のダメージを評価する。今年度はネオンイオンビーム照射によるエッチング特性および埋め込まれた有機膜材料へのダメージなどを評価した。
２．実験（Experimental）
【利用した装置】
　ZEISS “ORION NanoFab”
【実験方法】
　Si基板上のSiO2膜に形成された微細溝に半導体プロセス用有機膜材料を埋め込んだ試料を用意し、割断した断面に基板表面垂直方向から1017/cm2台のネオンイオンビームを照射し、エッチングされた試料断面をヘリウムイオンビームを用いて観察した。
３．結果と考察（Results and Discussion）
３．１　ネオンイオンビームの安定性
本実験で使用した折のネオンイオンビーム電流は加速電圧25kV で20～30pA程度（ファラデイカップによる測定電流）であったが、10秒間で±50％程度であり、非常に不安定であり、また電流量の減衰も速く30分で1/3程度まで低下が見られた。
３．２　ネオンイオンビームでのエッチング特性
　　照射量1X1017/cm2　では約600nm、2X1017/cm2　では400nm、5X1017/cm2　では約400nmとランダムな結果が得られた。本実験ではネオンイオンビーム電流の安定性が３．１に示したように極めて悪かったためエッチングレートが大きくばらついたものと思われる。
３．３．微細溝中の有機下地膜材料のダメージ
　　Fig. 1.に断面をネオンイオンビームでエッチングしていない、つまりネオンイオンビームを照射していない試料(a)と断面をネオンイオンビームでエッチングした試料(b)のヘリウムイオンビーム二次電子像を示す。ネオンイオンビームを照射していない試料(a)に比べ、ネオンイオンビームでエッチングした試料(b)ではSiO2膜内微細溝に埋め込まれた有機膜材料に大きなボイド（黒い部分）が形成されており、このボイド、すなわち変形はネオンイオンビーム照射による有機膜材料へのダメージ（変形）が大きいことを示している。
　今後、有機膜材料へのダメージの低減を図るためにネオンイオンビームの安定化、照射条件の更なる検討が必要である。

(a) (b)
Fig. 1.　Cross section helium ion secondary electron images. (a) without and (b) with neon ion beam etch
４．その他・特記事項（Others）
　なし
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
　なし
６．関連特許（Patent）
　なし