JP2631290B2 - イオンビーム加工装置 - Google Patents

イオンビーム加工装置

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JP2631290B2
JP2631290B2 JP62332494A JP33249487A JP2631290B2 JP 2631290 B2 JP2631290 B2 JP 2631290B2 JP 62332494 A JP62332494 A JP 62332494A JP 33249487 A JP33249487 A JP 33249487A JP 2631290 B2 JP2631290 B2 JP 2631290B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、IC内部の配線をイオンビームによるエッチ
ングあるいは、金属膜のデポジションにより配線変更を
行なうイオンビーム加工装置において、イオンビーム照
射により、試料から発生した二次電子のエネルギーを分
析することで、試料の電位を測定するようにしたICテス
タ機能を有する、イオンビーム加工装置に関する。
〔発明の概要〕 本発明は、イオンビーム加工装置において、IC配線の
切断や接続加工の前後及び加工中の電位を測定するため
に、二次電子のエネルギー弁別用グリット電極を備え、
該グリットを通過した二次電子を検出することにより、
加工試料表面電位をリアルタイムに測定できるようにし
た、イオンビーム加工装置を提供するものである。
〔従来の技術〕
IC配線の高密度化、微細化が急激な進歩を逐げている
中で、それに対応したデバイス評価技術や故障解析技術
が必要である。ICの内部信号を先端の細いタングステン
針などで直接接触させて、オシロスコープ等で測定して
いた従来の方法では、金属針の細さや微小領域への位置
合わせの困難さから、VLSIへの適用は不可能な状況にな
ってきた。これに代わるものとして、EBテスタが開発さ
れ、微細パターン上の信号測定が可能になった。
しかし、この方法も多層配線構造を持つ素子やパシベ
ーション膜の上からの適用に対しては有効でない。そこ
で開発されたのが、イオンビームエッチングによる配線
上のパシベーション膜の穴あけや、配線の切断、イオン
ビームCVD法を利用した金属膜形成によるパシベーショ
ン膜越しの配線接続や、プロービングパットの形成等が
行える集束イオンビーム加工装置である。この装置で、
IC配線上のパシベーション膜の穴あけや、プロビングパ
ットの形成により、EBテスタでICの内部信号を測定でき
るようになった。(月刊Semiconductor World1987.9「F
IBを用いたVLSIの新しい評価・解析技術」) 第2図は、一般的なEBテスタを示す図で、1は電子ビ
ーム,2は対物レンズ,3は走査電極,4はグリット電極,5は
引き出し電極,6はIC等の試料,7は二次電子,8は二次電子
検出器,9は増幅器,10は比較器,11はグリット電源,12は
モニター,13は引き出し電極電源である。
このような構成のEBテスタは、電子ビーム1の試料6
への照射により発生した二次電子7を引き出し電極5と
グリット電極4との減速電界で、そのエネルギーに応じ
て弁別し、該グリットを通過した二次電子のみが二次電
子検出器8で検出される。検出信号は、増幅器9により
増幅され比較器10に入力され、この信号が基準信号と一
致するように電源11からグリット電極4へ電位を制御し
て与えられ、この電位はオシロスコープや記録計などの
モニター12に表示される。
第3図は、集束イオンビーム加工装置の実施例を示す
図で、21はイオン源,22はイオンビーム,23はビームモニ
タ,24はコンデンサレンズ,25はブランカ,26は仕切りバ
ルブ,27は可変絞り,28は8極スティグメータ,29は対物
レンズ,30はXYデフレクタ,31はガス銃,32は試料,33は試
料ステージ,34は高圧電源,35はイオン光学系コントロー
ラ,36はブランキングアンプ,37はスキャンコントロー
ラ,38はガス銃コントローラ,39は二次電子検出器,40は
増幅器,41はCRT,42はステージドライバー,43はステージ
コントローラ,44は制御用コンピュータシステムであ
る。
このような構成の集束イオンビーム装置は、イオン源
21に、ガリウム等の液体金属イオン源を用い、ビームモ
ニタ23によりエミッション電流を検出し、ビームの安定
化を図っている。イオンビーム22は、コンデンサレンズ
24と対物レンズ29によって試料32上にフォーカスされて
照射される。又、可動絞り27によりビーム電流を変える
ことができる。試料ステージ33とXYデフレクタ30によ
り、集束されたイオンビームは試料上の任意の場所を走
査することができる。目的加工場所の位置決めは、イオ
ンビーム照射により試料から発生する二次電子を、二次
電子検出器39で検出し、二次電子像をCRT21に表示す
る。制御用コンピュータシステム44は、この二次電子像
を取り込み、複数の加工条件を登録し、連続加工処理が
可能である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来は、集束イオンビーム加工装置でICの配線変更や
プロービングパットを形成した後に、ICを真空チャンバ
ーから取り出し、EBテスタ等の外部テスタで動作解析す
るという作業が必要であった。この方法だと、試料の出
し入れや再加工時の真空引き・再加工・再解析等の作業
が加わり、作業時間が増大する等の欠点を有する。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、集束イオンビーム加工装置において、イオ
ンビーム照射により試料から発生した二次電子を引き出
す引き出し電極と、そのエネルギーに応じて弁別するた
めのグリットを備え、該グリットを通過した二次電子を
検出することにより、加工試料表面電位の測定が可能な
二次電子分光装置を配置すること特徴とする。
〔作用〕
本発明のイオンビーム加工装置は、イオンビーム照射
により発生した二次電子のエネルギーを弁別する二次電
子分光装置を有するため、加工試料表面電位の測定が可
能になり、IC試料に外部のパターンジェネレータから信
号を入れることにより、一台で加工から動作解析まで行
えるため、作業時間の大幅な短縮が可能である。
〔実施例〕
以下、本発明のイオンビーム加工装置の実施例を図面
を参照して説明する。
第1図及び第3図は、イオンビーム加工装置に二次電
子分光装置を備えたものの一実施例で、図中、45はグリ
ット電極,46は引き出し電極,47はグリット電源,48は引
き出し電源,49はイオン照射による二次電子,50は比較
器,51はICソケット付ホルダー,52はパターンジェネレー
タである。液体金属イオン源(図示せず),引き出し電
極(図示せず),及びアパーチャー(図示せず)等によ
り得られたイオンビーム22は、対物レンズ29によりサブ
ミクロン程度に集束され、XYデフレクタ30によりIC試料
上を走査する。イオンによって励起された二次電子49
は、検出器39で検出され、CRT41で像観察されて、加工
場所の位置合わせが可能である。イオンビーム22による
加工領域を設定し、つまりイオンビーム22の走査範囲を
限定し、イオンビームエッチングによるパシベーション
膜の穴あけ・配線の切断や、イオンビームCVD法を利用
して配線接続・プロービング・パットの形成等の加工を
する。次に、イオンビーム22の走査範囲を広げる、又は
イオンビーム電流を小さくし、電流密度を下げてエッチ
ングを押さえる。イオン励起の二次電子49は、引き出し
電極46により引き出され、グリット電極45へ向かい、引
き出し電極46をグリット電極45の間の減速電界に打ち勝
つエネルギーを有する二次電子のみがグリット45を通過
し、検出器39で検出される。増幅器40により信号が増幅
され比較器50に入力され、この信号が基準信号と一致す
るように電源47からグリット電極45へ電位を制御して与
えられる。そして、比較器50の基準信号を適当に選び、
二次電子強度が一定になるようにグリット電位を制御す
れば、グリット電位が試料電位に対応するので、グリッ
ト電位をモニターすることで、試料の電位が測定でき
る。ここで、IC試料32をICソケット付ホルダー51に取り
付け、外部のパターンジェネレータ52から信号を入力す
ることにより、加工後の動作解析ができる。制御用コン
ピュータシステムは、二次電子像を取り込み、複数の加
工条件の登録によって連続加工処理やリピート加工処理
を行ったり、試料ステージ33の操作やグリット電位のモ
ニターを行なうことができる。
第4図は、本発明である集束イオンビーム加工装置を
使用して、IC試料の加工及び動作解析を行なう手順を示
した図です。
図中、53は2層配線構造を持つIC試料,54は基板,55は
パシベーション膜,56はAl配線,57は金属有機化合物ガ
ス,58はイオンビームCVDによる金属膜である。先ず最初
に集束イオンビーム22によるエッチングを利用して、パ
シベーション膜55に穴を開ける(a)。次に、ガス銃31
よりガス分子57を供給し、IC試料53表面に吸着させ、イ
オン照射領域に選択適に金属膜を形成させる(b)。加
工後に、イオンビーム22の電流密度を下げ、二次電子49
のエネルギーを弁別して、加工試料表面電位を測定す
る。
〔発明の効果〕
本願発明のイオンビーム加工装置は、イオンビーム照
射により発生した二次電子のエネルギーを弁別する二次
電子分光装置を有するため、イオンビームによるエッチ
ング加工や金属膜形成を行った後のIC試料の加工表面電
位測定が可能なため、外部のパターンジェネレータから
信号を入力することにより、加工から動作解析まで行
え、作業時間の大幅な短縮ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の集束イオンビーム加工装置の断面及び
ブロック図、第2図は一般的なEBテスタの断面及びブロ
ック図、第3図は集束イオンビーム加工装置の断面及び
ブロック図、第4図(a)(b)(c)は本発明の集束
イオンビーム加工装置を用いて、IC試料の加工及び動作
解析を行なう手順を示した断面図である。 22……イオンビーム 29……対物レンズ 30……XYデフレクタ 31……ガス銃 32……試料 33……試料ステージ 37……スキャンコントローラ 38……ガス銃コントローラ 39……二次電子検出器 40……増幅器 41……CRT 44……制御用コンピュータシステム 45……グリット電極 46……引き出し電極 47……グリット電源 48……引き出し電源 49……イオン照射による二次電子 50……比較器 51……ICソケット付ホルダー 52……パターンジェネレータ 53……IC試料 54……基板 55……パシベーション膜 56……Al配線 57……金属有機化合物ガス 58……金属膜(イオンビームCVD膜)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料をX−Y−Z方向に駆動する試料台
    と、試料に集束イオンビームを照射するイオンビーム照
    射系と、集束イオンビーム照射位置に金属有機化合物ガ
    スを吹き付けるガス銃と、集束イオンビーム照射により
    試料から発生する二次電子を検出する検出器を備えたイ
    オンビーム加工機において、検出器と試料の間に、イオ
    ンビーム照射により発生した二次電子をエネルギーに応
    じて弁別する二次電子分光装置を配置したことを特徴と
    するイオンビーム加工装置。
  2. 【請求項2】前記二次電子分光装置は、二次電子引き出
    し電極とグリッド電極から成り、試料と引き出し電極と
    の間隔が0.2mm〜1mmである請求項1記載のイオンビーム
    加工装置。
  3. 【請求項3】前記イオンビームのイオン源には、液体金
    属イオン源を用いた請求項1記載のイオンビーム加工装
    置。
  4. 【請求項4】前記試料はIC試料であり、前記試料台には
    前記IC試料を固定し、外のパターンジェネレータの信号
    を前記IC試料に入力できるICソッケトを備えている請求
    項1記載のイオンビーム加工装置。
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