JP4861675B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents
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Description
例えば、他の検査装置において不良位置のウェーハ座標が特定したとしても、最近のデバイスの微細化に伴い0.1μmレベルで位置決めする必要がある。しかし現実的には試料ステージ等の駆動誤差を考えるとウェーハ座標のみによる位置決めは大変困難である。このため、実際の位置決めはFIBのイオンビーム走査による二次電子像(Scanning Ion Microscope、以下SIM)を利用して、ウェーハ表面のデバイスパターンを認識することにより行われている。
しかし、ウェーハ表面に必ず目標位置を決めるためのパターンが観察できるとは限らない。この場合、認識できるパターンが存在する層まで上層材料を除去する手法が取られる。FIBは上記の通り物理スパッタによる加工が可能であるから、目標位置の近傍領域を走査して上層材料を除去することで所望パターンを露出させることができる。
図1は集束イオンビームにプラズマ加工機能を共有する試料加工装置の構成を示す。尚、本実施例では集束イオンビームを用いて説明するが、投射型イオンビームを用いても良い。試料加工装置は、半導体ウェーハ101等の試料基板を載置する可動の試料台102と、ウェーハ101の観察、加工位置を特定するため試料台102の位置を制御する試料位置制御装置103と、ウェーハ101にイオンビーム104を照射して加工を行うイオンビーム光学系105と、ウェーハ101からの2次電子を検出する二次電子検出器106を有する。イオンビーム光学系105はイオンビーム光学系制御装置107により、二次電子検出器106は二次電子検出器制御装置108により制御される。イオンビームアシストエッチングやイオンビームアシストデポジションのために使用するガスを供給するガス供給源109はガス供給源制御装置110により、ガス供給位置、ヒータ温度、バルブ開閉等が制御される。イオンビーム光学系制御装置107、二次電子検出器制御装置108、ガス供給源制御装置110、試料位置制御装置103等は、中央処理装置111により制御される。試料台102、イオンビーム光学系105、二次電子検出器106、ガス供給源109等は真空容器112内に配置される。ここでは試料としてウェーハの場合であり、ウェーハごと観察できることは、観察所望位置のアドレス管理の容易さ、また検査装置からそのまま移送できる点で有利である。ただし、試料はウェーハと限る必要は無く、チップ試料でも良く、試料室や試料台を小さく簡易に形成できる構成としてもよい。この場合は装置コストの面で低価格で製造できることから有利である。上記が主なFIB装置の構成であるが、本実施例では一括加工をするための局所プラズマ発生機能を以下の構成で実現する。すなわち、ガス供給源109はFIBのアシストガスのみならずプラズマ加工用のガスを供給することができる。これは複数のガス源114等を切り替えるガス切替え装置113を有し、このガス切替え装置113はガス供給源制御装置110により制御される。また、このガス切替え装置113は供給するガスの圧力の制御機能も有することができ、プラズマ用とアシストガス用で圧力を切り替えることが可能である。プラズマ加工とアシストガスによるイオンビーム加工にそれぞれ適したガスを選択する可能とすることにより、所望とする加工形状等に応じて最適な加工条件を選択することが可能となる。ここで図1ではボンベ形状のガス供給源109で説明したが、加工する試料の材料により、同じプラズマ用ガスでも多種に亘って選択を必要とする場合には、図11に示すようにガスカートリッジ1101のような着脱自在な形態とすることが有効である。これによりカートリッジ固定具1102に所望のガスの入ったガスカートリッジ1101を接続することで多種の材料に対応可能となる。FIBのアシストエッチング用のガスカートリッジ1103、FIBのアシストデポジション用のガスカートリッジ1104を用意することで、より多様な加工が可能となる。
図9は走査電子顕微鏡にプラズマ加工機能を有する装置の構成を示す。本装置は、半導体ウェーハ901等の試料基板を載置する可動の試料台902と、ウェーハ901の観察、加工位置を特定するため試料台902の位置を制御する試料位置制御装置903と、ウェーハ901に電子ビーム904を照射する電子ビーム光学系905と、ウェーハ901からの2次電子を検出する二次電子検出器906を有する。電子ビーム光学系905は電子ビーム光学系制御装置907により、二次電子検出器906は二次電子検出器制御装置908により制御される。プラズマ加工や電子ビームアシストエッチングや電子ビームアシストデポジションのために使用するガスを供給するガス供給源109はガス供給源制御装置910により、その位置、ヒータ温度、バルブ開閉等を制御される。電子ビーム光学系制御装置907、二次電子検出器制御装置908、ガス供給源制御装置910、試料位置制御装置903等は、中央処理装置911により制御される。試料台902、電子ビーム光学系905、二次電子検出器906、ガス供給源909等は真空容器912内に配置される。ただし、試料はウェーハと限る必要は無く、チップ試料でも良い。
201…先端、202…試料表面、203…ガス、204…絶縁構造、205…導線
301…高周波電源、302…キャパシタ
401…ガス供給源、402…先端容器、403…穴、404…導線、405…側壁、406…穴、407…ガス、408…電極
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1001…先端容器、1002…穴
1101…ガスカートリッジ、1102…カートリッジ固定具、1102、1103…ガスカートリッジ
Claims (9)
- 試料を載置する試料台と、
前記試料台を少なくとも格納する容器と
前記試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線光学系と、
荷電粒子アシストエッチングガスまたは荷電粒子アシストデポジションガス、及びプラズマ用のエッチングガスの供給を切り替えるガス種の切替手段と、
前記切替手段により切り替えられたガス種を前記試料の表面に供給するガス種共通のガス供給源と、
前記ガス供給源に接続され前記試料表面と対向した面に開口部を有する内部容器と、
前記ガスをプラズマ化する電圧を前記試料台と前記ガス供給源の間に印加可能な電源とを有し、
前記ガスをプラズマ化し前記エッチングを行う場合は、前記内部容器が前記試料台と前記ガス供給源との間に設置され、前記内部容器外のガス圧よりも前記内部容器内のガス圧が高くなるよう前記ガスが供給され、
荷電粒子線照射を行う場合は、前記内部容器が前記試料台と前記ガス供給源との間から退避されることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記電源は前記試料台と前記ガス供給源の間に高周波電圧を印加することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1または2に記載の荷電粒子線装置において、
前記ガス供給源がキャパシタを介して前記電源に接続されることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記ガス供給源におけるガス流路の先端部は前記試料の表面に対向して配置されていることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記内部容器の試料表面に対向する面の断面形状が矩形形状であることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 試料を載置する可動の試料台と、
前記試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線光学系と、
荷電粒子アシストエッチングガスまたは荷電粒子アシストデポジションガス、及びプラズマ用のエッチングガスの供給を切り替えるガス種の切替手段と、
ガス流路の先端部が前記試料の表面に対向し、該対向した面が開口となる内部容器を有し、前記切替手段により切り替えられたガス種を前記試料の表面に供給するガス種共通のガス供給源と、
前記内部容器の外部に形成された誘導コイルに高周波電圧を印加する電源と、
前記試料台を格納する真空容器とを有し、
前記ガスをプラズマ化し前記エッチングを行う場合は、前記内部容器が前記試料台と前記ガス供給源との間に設置され、前記内部容器外のガス圧よりも前記内部容器内のガス圧が高くなるよう前記ガスが供給され、
荷電粒子線照射を行う場合は、前記内部容器が前記試料台と前記ガス供給源との間から退避されることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1または6に記載の荷電粒子線装置において、
前記ガス供給源が、荷電粒子線照射時のガス圧よりも前記高周波電圧印加時のガス圧を高く切り替えるガス圧切替え機能を有することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1から7のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記荷電粒子線が、集束イオンビームまたは投射型イオンビームであることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 試料を載置する試料台と、前記試料に電子線を照射する電子線光学系と、前記試料表面にガスを供給するガス供給源と、前記ガスをプラズマ化するための電子線照射と二次電子像観察のための電子線照射で照射条件を切り替える電子線光学系制御装置と、前記試料台を格納する容器とを有することを特徴とする荷電粒子線装置。
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