JPH0514416B2 - - Google Patents
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- JPH0514416B2 JPH0514416B2 JP4212683A JP4212683A JPH0514416B2 JP H0514416 B2 JPH0514416 B2 JP H0514416B2 JP 4212683 A JP4212683 A JP 4212683A JP 4212683 A JP4212683 A JP 4212683A JP H0514416 B2 JPH0514416 B2 JP H0514416B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
- G03F1/72—Repair or correction of mask defects
- G03F1/74—Repair or correction of mask defects by charged particle beam [CPB], e.g. focused ion beam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/08—Removing material, e.g. by cutting, by hole drilling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K17/00—Use of the energy of nuclear particles in welding or related techniques
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching
- H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching for evaporating or etching
- H01J37/3056—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching for evaporating or etching for microworking, e.g. etching of gratings, trimming of electrical components
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
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- H01J2237/08—Ion sources
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は高集積デバイスの微細な配線パターン
の修正を行なうIC素子の修正方法に関するもの
である。
の修正を行なうIC素子の修正方法に関するもの
である。
半導体集積回路、GaAs素子、磁気バブルメモ
リ、ジヨセフソン素子などにおいてはパターン
幅、配線幅が微細化の一途をたどつている。すな
わち3μ幅から2μ幅の素子が実現され、そして
1.5μ、1μ、サブミクロンの配線幅の素子が開発さ
れつつある。これらの素子に対し、従来、デバイ
ス開発段階においてデバツグのための配線切断
が、また素子の製作段階において不良箇所の救
済、書込み、抵抗値.容量.調整のため素子の一
部の切断.接続などの手段がとられてきた。
リ、ジヨセフソン素子などにおいてはパターン
幅、配線幅が微細化の一途をたどつている。すな
わち3μ幅から2μ幅の素子が実現され、そして
1.5μ、1μ、サブミクロンの配線幅の素子が開発さ
れつつある。これらの素子に対し、従来、デバイ
ス開発段階においてデバツグのための配線切断
が、また素子の製作段階において不良箇所の救
済、書込み、抵抗値.容量.調整のため素子の一
部の切断.接続などの手段がとられてきた。
以下代表的な用例としてデバツグのためのAl
配線の切断につき述べる。以下がAuやPoli
Silicon等の配線にも適用できることは明らかで
ある。
配線の切断につき述べる。以下がAuやPoli
Silicon等の配線にも適用できることは明らかで
ある。
半導体集積回路(以下“IC”とよぶ)におい
ては設計開発工程において設計不良.プロセス不
良のため、試作したチツプがそのままでは動作し
ないことが多い。この場合不良箇所を判定するた
めには、その周辺の配線を切断して動作試験等を
行なうことが必要となる。5μ以上のパターンに
おいてはこのための手段として顕微鏡でデバイス
を観察しながらマニユピレータにとりつけた細い
金属針により引つかいて切断する方法が用いられ
ていた。しかしながらこの方法は成功率が低く熟
練を要するため3μパターン以下のICでは使用不
可能である。第1図にレーザによりICの配線の
切断を行なう装置を示す。レーザ発振器1から出
たレーザビーム1aはミラー2で反射されて後、
レンズ3a,3bの組合せから成るビームエクス
パンダー3によりビーム径を拡げられ、可変スリ
ツト5,6による矩形パターンの縮小投影像をレ
ンズ7により載物台9の上に置かれた試料8の上
に結像する。この場合において参照光用ランプ2
aからの光は凹面鏡2bにより反射され、レンズ
2cにより平行ビームとされてレーザビームと同
じ経路を通つて配線上に結像するのでこれを用い
てレーザ除去部の位置決め等が可能となる。すな
わち第2図aにおいてAl配線部11は配線のな
い部分10に隣接している。すなわちその断面は
第2図bのようであり、Si基板13上にSiO2の
絶縁層14を介してAl配線15が形成されてい
る。第1図において参照光2dによるスリツト
5,6の像12が投影されるが、スリツトの幅を
マイクロメータ5a,6aにより調整して切断す
べき配線11の幅に合わせる。そののちレーザを
照射すればレーザ光は全く同じ位置12に結像し
てこの部分を除去する。この場合に以下のような
問題が存在した。すなわちレーザにより溶融した
部分が周辺に飛散して隣接部分に付着し、特性を
劣化し、また短絡を生じたりする。また下部のSi
へ損傷を生じさせ、またSiの一部が溶融して盛上
ることによりAl配線との短絡を生じさせる。ま
た配線の側方においても隣接するAl配線のない
部分に影響を与えて下部のSiを損傷し、また上記
と同様なAl−Siの短絡を生じさせやすい。これ
は主としてレーザの照射領域の位置決めが困難で
レーザ光の一部がAl配線のない部分に照射され
たり、熱伝導とAlの飛散の際、隣接するSi部分
に損傷を与えるためである。
ては設計開発工程において設計不良.プロセス不
良のため、試作したチツプがそのままでは動作し
ないことが多い。この場合不良箇所を判定するた
めには、その周辺の配線を切断して動作試験等を
行なうことが必要となる。5μ以上のパターンに
おいてはこのための手段として顕微鏡でデバイス
を観察しながらマニユピレータにとりつけた細い
金属針により引つかいて切断する方法が用いられ
ていた。しかしながらこの方法は成功率が低く熟
練を要するため3μパターン以下のICでは使用不
可能である。第1図にレーザによりICの配線の
切断を行なう装置を示す。レーザ発振器1から出
たレーザビーム1aはミラー2で反射されて後、
レンズ3a,3bの組合せから成るビームエクス
パンダー3によりビーム径を拡げられ、可変スリ
ツト5,6による矩形パターンの縮小投影像をレ
ンズ7により載物台9の上に置かれた試料8の上
に結像する。この場合において参照光用ランプ2
aからの光は凹面鏡2bにより反射され、レンズ
2cにより平行ビームとされてレーザビームと同
じ経路を通つて配線上に結像するのでこれを用い
てレーザ除去部の位置決め等が可能となる。すな
わち第2図aにおいてAl配線部11は配線のな
い部分10に隣接している。すなわちその断面は
第2図bのようであり、Si基板13上にSiO2の
絶縁層14を介してAl配線15が形成されてい
る。第1図において参照光2dによるスリツト
5,6の像12が投影されるが、スリツトの幅を
マイクロメータ5a,6aにより調整して切断す
べき配線11の幅に合わせる。そののちレーザを
照射すればレーザ光は全く同じ位置12に結像し
てこの部分を除去する。この場合に以下のような
問題が存在した。すなわちレーザにより溶融した
部分が周辺に飛散して隣接部分に付着し、特性を
劣化し、また短絡を生じたりする。また下部のSi
へ損傷を生じさせ、またSiの一部が溶融して盛上
ることによりAl配線との短絡を生じさせる。ま
た配線の側方においても隣接するAl配線のない
部分に影響を与えて下部のSiを損傷し、また上記
と同様なAl−Siの短絡を生じさせやすい。これ
は主としてレーザの照射領域の位置決めが困難で
レーザ光の一部がAl配線のない部分に照射され
たり、熱伝導とAlの飛散の際、隣接するSi部分
に損傷を与えるためである。
とくに第5図のようにAl配線15の上にパツ
シベーシヨン膜18がコートされている場合、こ
れらの膜18は一般にSiO2、Si3N4などで出来て
いてレーザ光に対して透明であるため、直接レー
ザにより加工されず下部のAl配線15がレーザ
を吸収し、熱エネルギーを受けて、上部のパツシ
ベーシヨン膜を破つて飛び出してゆくこととな
る。したがつてこの場合には飛散するAl粒子は
パツシベーシヨン膜がないときに比べてはるかに
高いエネルギーを有しており、第6図にみられる
ように下部や周辺に損傷を与えやすくまたパツシ
ベーシヨン膜自体にもクラツクを生じたりする。
さらに切断部分はパツシベーシヨン膜に穴20が
あいてしまい、容易にこれを埋める方法がないた
め特性の劣化を来たすというような問題点があつ
た。
シベーシヨン膜18がコートされている場合、こ
れらの膜18は一般にSiO2、Si3N4などで出来て
いてレーザ光に対して透明であるため、直接レー
ザにより加工されず下部のAl配線15がレーザ
を吸収し、熱エネルギーを受けて、上部のパツシ
ベーシヨン膜を破つて飛び出してゆくこととな
る。したがつてこの場合には飛散するAl粒子は
パツシベーシヨン膜がないときに比べてはるかに
高いエネルギーを有しており、第6図にみられる
ように下部や周辺に損傷を与えやすくまたパツシ
ベーシヨン膜自体にもクラツクを生じたりする。
さらに切断部分はパツシベーシヨン膜に穴20が
あいてしまい、容易にこれを埋める方法がないた
め特性の劣化を来たすというような問題点があつ
た。
さらに、根本的な問題として、ICが微細化、
高集積化して配線幅が2μから1.5μ、1μそしてサブ
ミクロンと狭くなつていく傾向に対してレーザ加
工による配線切断法は限界を有する。すなわち第
1図に示した結像投影法によつてもまた、第7図
のごとくレンズ21によりビームを細く絞り、焦
点22に試料を置いてこれを加工する場合でもレ
ーザ光の回析限界のため波長(可視光で0.5μ)ス
ポツト径を得ることは困難である。さらにレーザ
加工法では材料がレーザ光を吸収してこれが熱に
変化してからこれを吹飛ばすという過程を経るた
め熱伝導や溶融噴出などによる周辺への影響を避
けることは不可能であり、加工域、熱影響域はス
ポツト径よりも大きくなつてしまうのが常であつ
た。すなわち実用的な最小加工寸法は1μ程度で
あり、このため1μ以下の配線パターンに対して
レーザ加工法を適用することは困難であつた。ま
た、従来技術として、特開昭56−80131号公報、
特開昭56−94630号公報、アプライド フイジツ
クス、レター「ア ハイインテンシテイ スキヤ
ニング イオン プローブ ウイズ サブマイク
ロメータ スポツト サイズ(Appl.Phys.
Lett.34(5)、“A highintesity scanning ion
probe with submicrometer spot size”)P310
−311、1979年3月1日発行、および理化学研究
所半導体工学研究室応用物理学会応用電子物性分
科会日本学術振興会荷電粒子ビームの工業への応
用第132委員会第13回シンポジウム「イオン注入
とサブミクロン加工」日時昭和57年2月3日−5
日第19−22頁「液体金属イオン源による微小集束
装置」が知られている。いずれも従来技術も、単
に集束イオンビームによるスパツタエツチング加
工技術が記載されているに過ぎないものである。
そしてSIM観察装置は、単にスパツタエツチング
加工された状態を観察するものに過ぎないもので
ある。
高集積化して配線幅が2μから1.5μ、1μそしてサブ
ミクロンと狭くなつていく傾向に対してレーザ加
工による配線切断法は限界を有する。すなわち第
1図に示した結像投影法によつてもまた、第7図
のごとくレンズ21によりビームを細く絞り、焦
点22に試料を置いてこれを加工する場合でもレ
ーザ光の回析限界のため波長(可視光で0.5μ)ス
ポツト径を得ることは困難である。さらにレーザ
加工法では材料がレーザ光を吸収してこれが熱に
変化してからこれを吹飛ばすという過程を経るた
め熱伝導や溶融噴出などによる周辺への影響を避
けることは不可能であり、加工域、熱影響域はス
ポツト径よりも大きくなつてしまうのが常であつ
た。すなわち実用的な最小加工寸法は1μ程度で
あり、このため1μ以下の配線パターンに対して
レーザ加工法を適用することは困難であつた。ま
た、従来技術として、特開昭56−80131号公報、
特開昭56−94630号公報、アプライド フイジツ
クス、レター「ア ハイインテンシテイ スキヤ
ニング イオン プローブ ウイズ サブマイク
ロメータ スポツト サイズ(Appl.Phys.
Lett.34(5)、“A highintesity scanning ion
probe with submicrometer spot size”)P310
−311、1979年3月1日発行、および理化学研究
所半導体工学研究室応用物理学会応用電子物性分
科会日本学術振興会荷電粒子ビームの工業への応
用第132委員会第13回シンポジウム「イオン注入
とサブミクロン加工」日時昭和57年2月3日−5
日第19−22頁「液体金属イオン源による微小集束
装置」が知られている。いずれも従来技術も、単
に集束イオンビームによるスパツタエツチング加
工技術が記載されているに過ぎないものである。
そしてSIM観察装置は、単にスパツタエツチング
加工された状態を観察するものに過ぎないもので
ある。
本発明は、上記した従来のレーザ加工による
ICの配線切断法とその装置の欠点をなくして、
1μm以下の極微細配線上に段差状の保護膜を有
するVLSKI、ULSI等の完成されたIC素子に対し
て、配線切断しようとする箇所において保護膜の
下層に存在する配線まで配線の幅に亘つて一様な
深さでもつてスパツタ加工をして、下部、周辺部
の配線や基板に損傷、短絡を発生またはそのおそ
れを防止すると共にその特性に影響を及ぼすこと
なく、前記配線切断等を実用に供せる短時間で行
なつて、不良箇所の解析、修正などを行ない、開
発期間の大幅な短縮、開発時における歩留り向上
などを実現できるようにしたIC素子の修正方法
を提供することにある。
ICの配線切断法とその装置の欠点をなくして、
1μm以下の極微細配線上に段差状の保護膜を有
するVLSKI、ULSI等の完成されたIC素子に対し
て、配線切断しようとする箇所において保護膜の
下層に存在する配線まで配線の幅に亘つて一様な
深さでもつてスパツタ加工をして、下部、周辺部
の配線や基板に損傷、短絡を発生またはそのおそ
れを防止すると共にその特性に影響を及ぼすこと
なく、前記配線切断等を実用に供せる短時間で行
なつて、不良箇所の解析、修正などを行ない、開
発期間の大幅な短縮、開発時における歩留り向上
などを実現できるようにしたIC素子の修正方法
を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために、配線上
に配線に倣つた段差状の保護膜を被覆したIC素
子における該保護膜の下層の配線を切断加工する
IC素子の修正方法であつて、液体金属イオン源
から放射される高輝度イオンビームの内、エネル
ギー密度の高い中央部付近を取出し、この取出さ
れた高輝度イオンビームを荷電粒子光学系により
集束させると共に寸法変更可能なアパーチアを通
過させて絞つて前記配線の幅より大幅に細い0.3μ
m以下のイオンビームスポツト径にして前記IC
素子の配線切断しようとする箇所付近の保護膜表
面の観察領域に投影して偏向電極を制御して走査
させて照射し、この走査して投影照射された保護
膜表面の観察領域から発生する2次電子または2
次イオンを2次荷電粒子検出器で検出して前記偏
向電極を制御する偏向信号を受けて走査イオン顕
微鏡に前記観察領域の拡大SIM画像を表示して拡
大観察し、この拡大観察された拡大SIM画像に基
づいて前記偏向電極による走査領域を制御して前
記配線切断しようとする箇所における配線の幅に
亘る領域のみに、エネルギーを10KeV以上にし
て前記荷電粒子光学系により配線の幅より大幅に
細い0.3μm以下のイオンビームスポツト径にして
投影されたイオンビームを走査照射して前記保護
膜への少なくとも配線の幅に亘る一様な穴あけス
パツタ加工とその下層における配線の幅に亘つて
の一様な切断スパツタ加工とを行ないながら配線
層からその下層の絶縁層に変化する配線切断の終
点を検出してイオンビームの照射を停止し、下部
および周辺に損傷を及ぼすことなく前記配線箇所
を切断加工することを特徴とするものである。特
に本発明の場合、0.3〜0.1μないしはそれ以下の
スポツト径が得られること、かつ加工のプロセス
がイオンとターゲツト原子との衝突、散乱による
スパツタ加工であるため熱拡散による周辺への影
響がほとんどないことから、0.3μ以下の寸法.加
工が可能であり、しかも1μm以下の幅を有する
配線に対して該配線幅より大幅に細い0.3μm以下
のスポツト径のイオンビームを配線切断しようと
する箇所付近の保護膜(パツシベーシヨン膜)表
面の観察領域に投影して走査させて照射し、この
走査して投影照射された保護膜表面の観察領域か
ら発生する2次電子または2次イオンを2次荷電
粒子検出器で検出して走査イオン顕微鏡に前記観
察領域の拡大SIM画像を表示して拡大観察し、こ
の拡大観察された拡大SIM画像に基づいて第9図
bに示すように偏向電極による走査領域を制御し
て、前記配線切断しようとする箇所における配線
の幅に亘る領域のみに、エネルギーを10KeV以
上にして前記荷電粒子光学系により配線の幅より
大幅に細い0.3μm以下のイオンビームスポツト径
にして投影させたイオンビームを走査照射して第
12図に示すように前記保護膜への少なくとも配
線の幅に亘る穴あけスパツタ加工とその下層にお
ける配線の幅に亘つての切断スパツタ加工とを行
うため、第4図bに示す加工とは異なり、第12
図bに示すように配線幅に亘つて配線断面の通り
の、即ち一様な深さのスパツタ加工が実用に供せ
る短時間で可能となり、下層および周辺への損傷
等を防止して1μm以下の配線への切断加工が容
易にかつ高精度に行なえる。さらにフオーカスし
たイオンビームによるマイクロデポジシヨンを併
用すれば切断後のパツシベーシヨン膜の穴の部分
を埋めることが可能である。
に配線に倣つた段差状の保護膜を被覆したIC素
子における該保護膜の下層の配線を切断加工する
IC素子の修正方法であつて、液体金属イオン源
から放射される高輝度イオンビームの内、エネル
ギー密度の高い中央部付近を取出し、この取出さ
れた高輝度イオンビームを荷電粒子光学系により
集束させると共に寸法変更可能なアパーチアを通
過させて絞つて前記配線の幅より大幅に細い0.3μ
m以下のイオンビームスポツト径にして前記IC
素子の配線切断しようとする箇所付近の保護膜表
面の観察領域に投影して偏向電極を制御して走査
させて照射し、この走査して投影照射された保護
膜表面の観察領域から発生する2次電子または2
次イオンを2次荷電粒子検出器で検出して前記偏
向電極を制御する偏向信号を受けて走査イオン顕
微鏡に前記観察領域の拡大SIM画像を表示して拡
大観察し、この拡大観察された拡大SIM画像に基
づいて前記偏向電極による走査領域を制御して前
記配線切断しようとする箇所における配線の幅に
亘る領域のみに、エネルギーを10KeV以上にし
て前記荷電粒子光学系により配線の幅より大幅に
細い0.3μm以下のイオンビームスポツト径にして
投影されたイオンビームを走査照射して前記保護
膜への少なくとも配線の幅に亘る一様な穴あけス
パツタ加工とその下層における配線の幅に亘つて
の一様な切断スパツタ加工とを行ないながら配線
層からその下層の絶縁層に変化する配線切断の終
点を検出してイオンビームの照射を停止し、下部
および周辺に損傷を及ぼすことなく前記配線箇所
を切断加工することを特徴とするものである。特
に本発明の場合、0.3〜0.1μないしはそれ以下の
スポツト径が得られること、かつ加工のプロセス
がイオンとターゲツト原子との衝突、散乱による
スパツタ加工であるため熱拡散による周辺への影
響がほとんどないことから、0.3μ以下の寸法.加
工が可能であり、しかも1μm以下の幅を有する
配線に対して該配線幅より大幅に細い0.3μm以下
のスポツト径のイオンビームを配線切断しようと
する箇所付近の保護膜(パツシベーシヨン膜)表
面の観察領域に投影して走査させて照射し、この
走査して投影照射された保護膜表面の観察領域か
ら発生する2次電子または2次イオンを2次荷電
粒子検出器で検出して走査イオン顕微鏡に前記観
察領域の拡大SIM画像を表示して拡大観察し、こ
の拡大観察された拡大SIM画像に基づいて第9図
bに示すように偏向電極による走査領域を制御し
て、前記配線切断しようとする箇所における配線
の幅に亘る領域のみに、エネルギーを10KeV以
上にして前記荷電粒子光学系により配線の幅より
大幅に細い0.3μm以下のイオンビームスポツト径
にして投影させたイオンビームを走査照射して第
12図に示すように前記保護膜への少なくとも配
線の幅に亘る穴あけスパツタ加工とその下層にお
ける配線の幅に亘つての切断スパツタ加工とを行
うため、第4図bに示す加工とは異なり、第12
図bに示すように配線幅に亘つて配線断面の通り
の、即ち一様な深さのスパツタ加工が実用に供せ
る短時間で可能となり、下層および周辺への損傷
等を防止して1μm以下の配線への切断加工が容
易にかつ高精度に行なえる。さらにフオーカスし
たイオンビームによるマイクロデポジシヨンを併
用すれば切断後のパツシベーシヨン膜の穴の部分
を埋めることが可能である。
以下、本発明を図面に面づいて説明する。
第6図に本発明に係る配線切断装置の一実施例
を示す。
を示す。
この第6図に示す装置は、架台37、真空容器
を構成する鏡筒39と試料室40、該試料室40
に連設された試料交換室41、真空排気系、試料
であるマスクの載物台55、液体金属イオン源6
5、コントロール(バイアス)電極66、イオン
ビームの引出し電極67、アパーチア69、静電
レンズ70,71,72、ブラシキング電極7
3、アパーチア74、偏向電極75,76、フイ
ラメント用電源77、コントロール電極用電源7
8、引出し電極用電源79、静電レンズ用電極8
0,81、高圧電源82、ブランキング電極用電
源83、偏向電極用電源84、電源の制御装置8
5、試料室40内に挿入された2次荷電粒子検出
器86、SIM(走査型イオン顕微鏡)観察装置8
7、イオンビームの電荷によるスポツトの乱れを
防ぐ手段89とを備えている。
を構成する鏡筒39と試料室40、該試料室40
に連設された試料交換室41、真空排気系、試料
であるマスクの載物台55、液体金属イオン源6
5、コントロール(バイアス)電極66、イオン
ビームの引出し電極67、アパーチア69、静電
レンズ70,71,72、ブラシキング電極7
3、アパーチア74、偏向電極75,76、フイ
ラメント用電源77、コントロール電極用電源7
8、引出し電極用電源79、静電レンズ用電極8
0,81、高圧電源82、ブランキング電極用電
源83、偏向電極用電源84、電源の制御装置8
5、試料室40内に挿入された2次荷電粒子検出
器86、SIM(走査型イオン顕微鏡)観察装置8
7、イオンビームの電荷によるスポツトの乱れを
防ぐ手段89とを備えている。
前記架台37は、エアサポート38により防震
措置が施されている。
措置が施されている。
前記試料室40および試料交換室41は、前記
架台37の上に設置され、試料室40の上に鏡筒
39が設置されている。
架台37の上に設置され、試料室40の上に鏡筒
39が設置されている。
前記試料室40と鏡筒39とは、ゲートバルブ
43で仕切られており、試料室40と試料交換室
41とは、他のゲートバルブ43で仕切られてい
る。
43で仕切られており、試料室40と試料交換室
41とは、他のゲートバルブ43で仕切られてい
る。
前記真空排気系は、オイルロータリポンプ4
7、オイルトラツプ48、イオンポンプ49、タ
ーボ分子ポンプ50、バルブ51,52,53,
54とを有して構成されている。この真空排気系
と前記鏡筒39、試料室40、試料交換室41と
は真空パイプ44,45,46を介して接続さ
れ、これら鏡筒39、試料室40、試料交換室4
1を10-5torr以下の真空にしうるようになつてい
る。
7、オイルトラツプ48、イオンポンプ49、タ
ーボ分子ポンプ50、バルブ51,52,53,
54とを有して構成されている。この真空排気系
と前記鏡筒39、試料室40、試料交換室41と
は真空パイプ44,45,46を介して接続さ
れ、これら鏡筒39、試料室40、試料交換室4
1を10-5torr以下の真空にしうるようになつてい
る。
前記載物台55には、回転導入端子61,6
2,63を介してX、Y、Z方向の移動マイクロ
メータ56,57,58が取付けられ、かつθ方
向の移動リング59が設けられており、載物台5
5はこれら移動マイクロメータ56,57,58
と移動リング59とによりX、Y、Z方向の微動
および水平面内における回転角が調整されるよう
になつている。
2,63を介してX、Y、Z方向の移動マイクロ
メータ56,57,58が取付けられ、かつθ方
向の移動リング59が設けられており、載物台5
5はこれら移動マイクロメータ56,57,58
と移動リング59とによりX、Y、Z方向の微動
および水平面内における回転角が調整されるよう
になつている。
前記載物台55の上には、試料台60が設置さ
れ、該試料台60の上に試料が載置されるように
なつている。そして、試料台60は試料引出し具
64により試料室40と試料交換室41間を移動
しうるようになつており、試料交換時にはゲート
バルブ43を開け、試料台60を試料室40に引
出し、ゲートバルブ43を閉じ、試料交換室41
の扉を開け、試料の交換.載置し、扉を閉め、試
料交換室41の予備排気を行なつてからゲートバ
ルブ43を開け、試料台60を試料室40に入れ
るようなつている。なお、第6図において試料を
符号90で示す。
れ、該試料台60の上に試料が載置されるように
なつている。そして、試料台60は試料引出し具
64により試料室40と試料交換室41間を移動
しうるようになつており、試料交換時にはゲート
バルブ43を開け、試料台60を試料室40に引
出し、ゲートバルブ43を閉じ、試料交換室41
の扉を開け、試料の交換.載置し、扉を閉め、試
料交換室41の予備排気を行なつてからゲートバ
ルブ43を開け、試料台60を試料室40に入れ
るようなつている。なお、第6図において試料を
符号90で示す。
前記液体金属イオン源65は、鏡筒39の頭部
に、試料室40に対峙して設けられている。この
液体金属イオン源65の第7図に示すものは、絶
縁体で作られたベース650、該ベース650に
〓型に取付けられたフイラメント651,65
2、タングステン等で作られかつ両フイラメント
651,652の先端部間にスポツト溶接等で取
付けられた鋭いニードル653、該ニードル65
3に取付けられたイオン源となる金属654とを
有して構成されている。イオン源となる金属65
4としては、Ga、In、Au、Bi、Sn、Cu等が用
いられる。また前記フイラメント651,652
はその電極651′,652′を通じて第6図に示
すように、高圧電源82に接続されたフイラメン
ト用電源77に接続されている。
に、試料室40に対峙して設けられている。この
液体金属イオン源65の第7図に示すものは、絶
縁体で作られたベース650、該ベース650に
〓型に取付けられたフイラメント651,65
2、タングステン等で作られかつ両フイラメント
651,652の先端部間にスポツト溶接等で取
付けられた鋭いニードル653、該ニードル65
3に取付けられたイオン源となる金属654とを
有して構成されている。イオン源となる金属65
4としては、Ga、In、Au、Bi、Sn、Cu等が用
いられる。また前記フイラメント651,652
はその電極651′,652′を通じて第6図に示
すように、高圧電源82に接続されたフイラメン
ト用電源77に接続されている。
前記コントロール電極66は、液体金属イオン
源65の下位に設置され、かつ高圧電源82に接
続されたコンクリート電極用電源78に接続され
ており、このコントロール電極66の設置位置に
低い正負の電圧を印加し、イオンビームである電
流を制御する。
源65の下位に設置され、かつ高圧電源82に接
続されたコンクリート電極用電源78に接続され
ており、このコントロール電極66の設置位置に
低い正負の電圧を印加し、イオンビームである電
流を制御する。
前記イオンビームの引出し電極67は、コント
ロール電極66の下位に設置され、かつ高圧電源
82に接続された引出し電極用電源79に接続さ
れている。そして、前記液体金属イオン源65の
フイラメント651,652に電流を供給し、
10-5torr以下の真空中において加熱溶融したうえ
で、引出し電極67に−数10KVの負の電圧を印
加すると、液体金属イオン源65のニードル65
3の先端部の極めて狭い領域からイオンビームが
引出される。なお、第6図中のイオンビームを符
号68で示し、またスポツトを符号68′で示す。
ロール電極66の下位に設置され、かつ高圧電源
82に接続された引出し電極用電源79に接続さ
れている。そして、前記液体金属イオン源65の
フイラメント651,652に電流を供給し、
10-5torr以下の真空中において加熱溶融したうえ
で、引出し電極67に−数10KVの負の電圧を印
加すると、液体金属イオン源65のニードル65
3の先端部の極めて狭い領域からイオンビームが
引出される。なお、第6図中のイオンビームを符
号68で示し、またスポツトを符号68′で示す。
前記アパーチア69は、引出し電極67の下位
に設置されており、引出し電極67により引出さ
れたイオンビームの中央部付近のみを取出すよう
になつている。
に設置されており、引出し電極67により引出さ
れたイオンビームの中央部付近のみを取出すよう
になつている。
前記静電レンズ70,71,72の組は、アパ
ーチア69の下位に配列され、かつ高圧電源82
に接続されたレンズ用電源80,81に接続され
ている。これらの静電レンズ70,71,72
は、アパーチア69により取出されたイオンビー
ムを集束するようになつている。
ーチア69の下位に配列され、かつ高圧電源82
に接続されたレンズ用電源80,81に接続され
ている。これらの静電レンズ70,71,72
は、アパーチア69により取出されたイオンビー
ムを集束するようになつている。
前記ブランキング電極73は、静電レンズ72
の下位に設置され、かつ制御装置85に接続され
たブランキング電極用電源83に接続されてい
る。このブラキング電極73は、極めて速い速度
でイオンビームを試料に向かう方向と直交する方
向に走査させ、ブランキング電極73の下位に設
置されたアパーチア74の外べはずし、IC素子
へのイオンビームの照射を高速で停止させるよう
になつている。
の下位に設置され、かつ制御装置85に接続され
たブランキング電極用電源83に接続されてい
る。このブラキング電極73は、極めて速い速度
でイオンビームを試料に向かう方向と直交する方
向に走査させ、ブランキング電極73の下位に設
置されたアパーチア74の外べはずし、IC素子
へのイオンビームの照射を高速で停止させるよう
になつている。
前記アパーチア74は、静電レンズ70,7
1,72で集束されたイオンビームのスポツト
を、第4図または第16図aに示すIC素子上に
0.3〜0.1μm乃至はそれ以下のスポツト径で投影
結像させるようになつている。
1,72で集束されたイオンビームのスポツト
を、第4図または第16図aに示すIC素子上に
0.3〜0.1μm乃至はそれ以下のスポツト径で投影
結像させるようになつている。
前記偏向電極75,76の組は、アパーチア7
4の下位に設置され、かつ制御装置85に接続さ
れた偏向電極用電源84に接続されている。この
偏向電極75,76は、前記静電レンズ70,7
1,72で集束されたイオンビームのスポツトを
X、Y方向に偏向させ、第4図または第16図a
に示すIC素子上に0.3〜0.1μm乃至はそれ以下の
スポツト径で結ばせるようになつている。
4の下位に設置され、かつ制御装置85に接続さ
れた偏向電極用電源84に接続されている。この
偏向電極75,76は、前記静電レンズ70,7
1,72で集束されたイオンビームのスポツトを
X、Y方向に偏向させ、第4図または第16図a
に示すIC素子上に0.3〜0.1μm乃至はそれ以下の
スポツト径で結ばせるようになつている。
前記液体金属イオン源65のフイラメント用電
源77、コントロール電極用電源78、イオンビ
ームの引出し電極用電源79、レンズ用電源8
0,81に電圧を印加する高圧電源82には、数
10KVのものが使用される。
源77、コントロール電極用電源78、イオンビ
ームの引出し電極用電源79、レンズ用電源8
0,81に電圧を印加する高圧電源82には、数
10KVのものが使用される。
前記制御装置85は、ブランキング電極用電源
83および偏向電極用電源84を通じて、ブラン
キング電極73および偏向電極75,76を一定
のパターンにしたがつて作動するように制御す
る。
83および偏向電極用電源84を通じて、ブラン
キング電極73および偏向電極75,76を一定
のパターンにしたがつて作動するように制御す
る。
前記2次荷電粒子検出器86は、試料室40内
においてIC素子である試料に向かつて設置され、
制御装置85からの制御信号により、ブランキン
グ電極用電源83を介してブランキング電極73
および偏向電極用電源84を介して偏向電極7
5,76が制御され、第4図または第16図aに
示すIC素子の段差を有するパツシベーシヨン膜
(保護膜)18の表面の観察領域に、0.3〜0.1μm
乃至はそれ以下のスポツト径のイオンビームスポ
ツトが走査照射されたとき、段差を有するパツシ
ベーシヨン膜18の表面から出る2次電子または
2次イオンを受止め、段差に応じたその強度を電
流の強弱に変換し、その信号をSIM観察装置87
に送るようになつている。
においてIC素子である試料に向かつて設置され、
制御装置85からの制御信号により、ブランキン
グ電極用電源83を介してブランキング電極73
および偏向電極用電源84を介して偏向電極7
5,76が制御され、第4図または第16図aに
示すIC素子の段差を有するパツシベーシヨン膜
(保護膜)18の表面の観察領域に、0.3〜0.1μm
乃至はそれ以下のスポツト径のイオンビームスポ
ツトが走査照射されたとき、段差を有するパツシ
ベーシヨン膜18の表面から出る2次電子または
2次イオンを受止め、段差に応じたその強度を電
流の強弱に変換し、その信号をSIM観察装置87
に送るようになつている。
前記SIM観察装置97は、ブラウン管88を備
えている。そして、SIM観察装置87は、観察領
域について観察すべく、偏向電極用電源84から
イオンビームのX、Y方向の偏向量に関する信号
を受け、これと同期させてブラウン管88の輝点
を走査し、かつその輝点の輝度を前記2次荷電粒
子検出器86から送られてくる電流強度の信号に
応じて変化させることにより、段差を有するパツ
シベーシヨン膜18の表面上の各点における2次
電子放出能に応じた段差像が得られるSIM、即ち
走査型イオン顕微鏡の機能により、IC表面の拡
大観察を行ない得るようになつている。
えている。そして、SIM観察装置87は、観察領
域について観察すべく、偏向電極用電源84から
イオンビームのX、Y方向の偏向量に関する信号
を受け、これと同期させてブラウン管88の輝点
を走査し、かつその輝点の輝度を前記2次荷電粒
子検出器86から送られてくる電流強度の信号に
応じて変化させることにより、段差を有するパツ
シベーシヨン膜18の表面上の各点における2次
電子放出能に応じた段差像が得られるSIM、即ち
走査型イオン顕微鏡の機能により、IC表面の拡
大観察を行ない得るようになつている。
前記イオンビームの電荷によるスポツトの乱れ
を防ぐ手段89は、偏向電極76とIC素子間に
設置されている。このスポツトの乱れを防ぐ手段
89の第8図に示すものは、イオンビームの通過
方向と交差する方向に電子シヤワ890,891
を対向装置しており、各電子シヤワ890,89
1はカツプ型の本体892、その内部に設けられ
たフイラメント893、本体892の開口部に設
けられた格子状の引出し電極894とを有して構
成されている。そして、各電子シヤワ890,8
91はフイラメント893から引出し電極894
により100V程度の加速電圧で電子流895を引
出し、該電子流895をイオンビームの通過する
空間に放出し、イオンビームに負電荷を与えて中
和するようになつている。この第8図中、符号6
8はイオンビーム、75,76は偏向電極、90
はIC素子である試料を示す。
を防ぐ手段89は、偏向電極76とIC素子間に
設置されている。このスポツトの乱れを防ぐ手段
89の第8図に示すものは、イオンビームの通過
方向と交差する方向に電子シヤワ890,891
を対向装置しており、各電子シヤワ890,89
1はカツプ型の本体892、その内部に設けられ
たフイラメント893、本体892の開口部に設
けられた格子状の引出し電極894とを有して構
成されている。そして、各電子シヤワ890,8
91はフイラメント893から引出し電極894
により100V程度の加速電圧で電子流895を引
出し、該電子流895をイオンビームの通過する
空間に放出し、イオンビームに負電荷を与えて中
和するようになつている。この第8図中、符号6
8はイオンビーム、75,76は偏向電極、90
はIC素子である試料を示す。
次に、第6図ないし第9図a,bに関連して前
記実施例の素子修正装置の作用とともに本発明の
素子修正方法の一実施例態様を説明する。IC素
子である試料90を試料交換室41内において試
料台60の上に載置しついで試料交換室41を密
閉し、真空排気系による予備排気を行なつた後、
試料引出し具64を介して試料室40に入れ、載
物台55の上に載置する。
記実施例の素子修正装置の作用とともに本発明の
素子修正方法の一実施例態様を説明する。IC素
子である試料90を試料交換室41内において試
料台60の上に載置しついで試料交換室41を密
閉し、真空排気系による予備排気を行なつた後、
試料引出し具64を介して試料室40に入れ、載
物台55の上に載置する。
ついで、真空排気系により鏡筒39と試料室4
0内を10-6torr程度に真空引きし、その真空状態
に保つ。
0内を10-6torr程度に真空引きし、その真空状態
に保つ。
次に、第6図に示す装置において、試料として
第4図または第16図aに示すICチツプまたは
ウエハを載物台90の上に設置して配線切断する
方法について説明する。まず、高圧電源82によ
りフイラメント用電源77、コントロール電極用
電源78、及び引出し電極用電源79を作動させ
て、液体金属イオン源のアパーチア69から高輝
度イオンビームを引出すと共にレンズ用電源8
0,81を作動させて静電レンズ70,71,7
2及びアパーチ70により0.3〜0.1μm乃至はそ
れ以下のスポツト系に集束させ、イオンビーム照
射条件を低エネルギーのビームにして、制御装置
85からの制御信号によりブランキング電極用電
源83及び偏向電極用電源84を介してブランキ
ング電極73及び偏向電極75,76を制御し
て、ICチツプまたはウエハのパツシベーシヨン
膜18の表面の観察領域に、0.3〜0.1μm乃至は
それ以下のスポツト径のイオンビームスポツトが
走査照射し、段差を有するバツシベーシヨン膜1
8の表面上の各点における2次荷電粒子検出器8
6から出力される2次電子または2次イオンによ
るパツシベーシヨン膜18の段差表面の拡大像を
SIM観察装置87のブラウン管88により観察
し、観察される拡大像から得られるパツシベーシ
ヨン膜18の段差情報に基いて第9図aに示す
1μm以下の配線を切断すべく範囲(切断個所)
を設定する。そして、イオンビーム照射条件をス
パツタ加工できるようにエネルギーを10KeV以
上にして、制御装置85からの制御信号により設
定された配線の切断すべき個所に、0.3〜0.1μm
乃至はそれ以下のスポツト径に集束されたイオン
ビームスポツトを走査照射して、第12図aまた
は第16図bに示すようにパツシベーシヨン膜1
8に穴をあけ、更に第12図bまたは第16図b
に示すようにその穴の下に位置する配線をスパツ
タ加工して除去し、切断する。この場合、走査幅
と配線幅を一致させることが必要であり、これは
偏向電圧の制御系により高精度を行なうことがで
きる。
第4図または第16図aに示すICチツプまたは
ウエハを載物台90の上に設置して配線切断する
方法について説明する。まず、高圧電源82によ
りフイラメント用電源77、コントロール電極用
電源78、及び引出し電極用電源79を作動させ
て、液体金属イオン源のアパーチア69から高輝
度イオンビームを引出すと共にレンズ用電源8
0,81を作動させて静電レンズ70,71,7
2及びアパーチ70により0.3〜0.1μm乃至はそ
れ以下のスポツト系に集束させ、イオンビーム照
射条件を低エネルギーのビームにして、制御装置
85からの制御信号によりブランキング電極用電
源83及び偏向電極用電源84を介してブランキ
ング電極73及び偏向電極75,76を制御し
て、ICチツプまたはウエハのパツシベーシヨン
膜18の表面の観察領域に、0.3〜0.1μm乃至は
それ以下のスポツト径のイオンビームスポツトが
走査照射し、段差を有するバツシベーシヨン膜1
8の表面上の各点における2次荷電粒子検出器8
6から出力される2次電子または2次イオンによ
るパツシベーシヨン膜18の段差表面の拡大像を
SIM観察装置87のブラウン管88により観察
し、観察される拡大像から得られるパツシベーシ
ヨン膜18の段差情報に基いて第9図aに示す
1μm以下の配線を切断すべく範囲(切断個所)
を設定する。そして、イオンビーム照射条件をス
パツタ加工できるようにエネルギーを10KeV以
上にして、制御装置85からの制御信号により設
定された配線の切断すべき個所に、0.3〜0.1μm
乃至はそれ以下のスポツト径に集束されたイオン
ビームスポツトを走査照射して、第12図aまた
は第16図bに示すようにパツシベーシヨン膜1
8に穴をあけ、更に第12図bまたは第16図b
に示すようにその穴の下に位置する配線をスパツ
タ加工して除去し、切断する。この場合、走査幅
と配線幅を一致させることが必要であり、これは
偏向電圧の制御系により高精度を行なうことがで
きる。
第9図a,bにこの場合のスパツタ加工法によ
り配線を切断する場合を示す。第9図aにおいて
パツシベーシヨン膜18が被覆されたICチツプ
またはウエハ上のAl配線のうち、12で示す矩
形部分が切断する除去すべき範囲であるとする。
このとき、SIM像として観察されたパツシベーシ
ヨン膜18の段差位置情報に基いて設定された1
2の部分に対して第9図bに示す如く集束イオン
ビーム200a,200b,200c,…,20
0zの順に偏向電極75,76により走査しつ
つ、集束照射して照射部のパツシベーシヨン膜1
8への穴あけと照射部の配線を除去して切断とを
行なう。
り配線を切断する場合を示す。第9図aにおいて
パツシベーシヨン膜18が被覆されたICチツプ
またはウエハ上のAl配線のうち、12で示す矩
形部分が切断する除去すべき範囲であるとする。
このとき、SIM像として観察されたパツシベーシ
ヨン膜18の段差位置情報に基いて設定された1
2の部分に対して第9図bに示す如く集束イオン
ビーム200a,200b,200c,…,20
0zの順に偏向電極75,76により走査しつ
つ、集束照射して照射部のパツシベーシヨン膜1
8への穴あけと照射部の配線を除去して切断とを
行なう。
第10図は、本発明の実施例ではないところの
参考図であり、第6図の装置においてイオンビー
ム光学系の構成をアパーチヤの投影方式にかえた
構成を示すものである。すなわち高輝度イオン源
210から出たイオンビームは静電レンズ20
1,202,203により平行ビームとなりアパ
ーチヤ204,205,206,207に入射す
る。このイオンビーム光学系は第1図に示したレ
ーザ光学系と同様の構成であり、アパーチアの像
をレンズ208,209により試料210上に縮
小結像投影するものである。ここで211は投影
された像を示す。たとえばレンズ208,209
が倍率40倍のレンズとなるらばアパーチア部にお
いてマイクロメータヘツド204a,205a,
206a,207aを調整して40μの矩形を±2μ
の精度で設定するならば収差を無視したとき試料
表面においては1μの矩形のイオンビーム像が±
0.05μの精度で設定されることになる。したがつ
て高精度の位置決めが容易に行なえ、有利であ
る。この場合は第9図aにおいて矩形12の部分
にイオンビームが照射されるようにアパーチヤを
設定しイオンビームの照射をして配線11の切断
を行なう。
参考図であり、第6図の装置においてイオンビー
ム光学系の構成をアパーチヤの投影方式にかえた
構成を示すものである。すなわち高輝度イオン源
210から出たイオンビームは静電レンズ20
1,202,203により平行ビームとなりアパ
ーチヤ204,205,206,207に入射す
る。このイオンビーム光学系は第1図に示したレ
ーザ光学系と同様の構成であり、アパーチアの像
をレンズ208,209により試料210上に縮
小結像投影するものである。ここで211は投影
された像を示す。たとえばレンズ208,209
が倍率40倍のレンズとなるらばアパーチア部にお
いてマイクロメータヘツド204a,205a,
206a,207aを調整して40μの矩形を±2μ
の精度で設定するならば収差を無視したとき試料
表面においては1μの矩形のイオンビーム像が±
0.05μの精度で設定されることになる。したがつ
て高精度の位置決めが容易に行なえ、有利であ
る。この場合は第9図aにおいて矩形12の部分
にイオンビームが照射されるようにアパーチヤを
設定しイオンビームの照射をして配線11の切断
を行なう。
第6図に示すようなイオンビーム光学系を用い
て第2図bに示す如く、本発明の対象外であるパ
ツシベーシヨン膜のないICの配線切断を行なう
場合においてもイオンビームのスパツタリング加
工によりAl配線15のみが精度よく周辺への影
響の損傷なしに除去でき、第11図のような断面
が得られる。
て第2図bに示す如く、本発明の対象外であるパ
ツシベーシヨン膜のないICの配線切断を行なう
場合においてもイオンビームのスパツタリング加
工によりAl配線15のみが精度よく周辺への影
響の損傷なしに除去でき、第11図のような断面
が得られる。
次に第4図のごときパツシベーシヨンコートを
有する配線の切断を行なう場合においては、イオ
ンビームによる加工では表面のパツシベーシヨン
膜から順に加工してゆくため、まず第12図aの
ごとくAl配線15の表面までパツシベーシヨン
膜18を加工し、次に、Al配線15を加工して
第12図bのごとき断面を得る。この場合におい
てもレーザ加工の場合と異なり、周辺の損傷、パ
ツシベーシヨン膜のクラツク、下部及び隣接部へ
の損傷は全くみられない。
有する配線の切断を行なう場合においては、イオ
ンビームによる加工では表面のパツシベーシヨン
膜から順に加工してゆくため、まず第12図aの
ごとくAl配線15の表面までパツシベーシヨン
膜18を加工し、次に、Al配線15を加工して
第12図bのごとき断面を得る。この場合におい
てもレーザ加工の場合と異なり、周辺の損傷、パ
ツシベーシヨン膜のクラツク、下部及び隣接部へ
の損傷は全くみられない。
第13図は本発明の別の実施例である装置の主
要部断面図を示す。ここで真空排気系、二次電子
像デイスプレー、試料交換室、架台等は第6図と
同様であり、省略されている。
要部断面図を示す。ここで真空排気系、二次電子
像デイスプレー、試料交換室、架台等は第6図と
同様であり、省略されている。
液体金属イオン源65はAl−Si、Au−Siなど
の合金イオン源であるとする。引出し電極66に
より引出され、コントロール電極67により制御
を受けたイオンビームはレンズ70,71,72
により平行ビームとされ、アパーチヤ101によ
りその一部をとり出され、EXBマスフイルター
(質量分離装置)102を通過する際にEXBマス
フイルター102の電源制御部115によつてこ
れにかける電界E、磁界Bを調節し、特定の質量
のイオンのみが直進して下部のアパーチヤ103
を通過し、他の質量のイオンはビーム104のよ
うに方向が曲げられて、アパーチヤ103により
蹴られて下方へ到達できないようにできる。直進
したイオンは、集束用のレンズ104,105,
106で集束され、ブランキング電極73、偏向
電極75,76を経て、試料面90に到達する。
の合金イオン源であるとする。引出し電極66に
より引出され、コントロール電極67により制御
を受けたイオンビームはレンズ70,71,72
により平行ビームとされ、アパーチヤ101によ
りその一部をとり出され、EXBマスフイルター
(質量分離装置)102を通過する際にEXBマス
フイルター102の電源制御部115によつてこ
れにかける電界E、磁界Bを調節し、特定の質量
のイオンのみが直進して下部のアパーチヤ103
を通過し、他の質量のイオンはビーム104のよ
うに方向が曲げられて、アパーチヤ103により
蹴られて下方へ到達できないようにできる。直進
したイオンは、集束用のレンズ104,105,
106で集束され、ブランキング電極73、偏向
電極75,76を経て、試料面90に到達する。
試料室102は119の通路から排気ポンプに
より排気されている。試料室120には、N2ガ
ス、O2ガスなどのガスボンベ109からのガス
導入ノズル107が設置されており、ボンベの弁
は、コントローラ117により制御される。また
試料室120に設置された真空計110により試
料室120の内部の真空度をモニターし、コント
ローラ117により一定のガス濃度となるように
弁108をコントロールする。試料室には、二次
電子デイテクター86の他に4重極質量分析管な
どの2次イオン質量分析計111を有しており、
試料90にイオンビームが照射されるときこれよ
り出来る2次イオンの質量分析を行なう系は1つ
の制御装置118により制御され、2次イオン質
量分析計111のコントローラ112の信号はこ
れに入る。また113はイオン源電源制御部で、
イオン源のヒータ65の電流、引出し電極66の
電圧、コントロール電極67の電圧等をコントロ
ールするものである。114は第1レンズの電源
制御部で、第1レンズ70,71,72を制御す
るものである。115は電源制御部で、EXBマ
スフイルタ102の電源を制御するものである。
116は電源制御部で第2レンズ104,10
5,106の電源を制御するものである。
より排気されている。試料室120には、N2ガ
ス、O2ガスなどのガスボンベ109からのガス
導入ノズル107が設置されており、ボンベの弁
は、コントローラ117により制御される。また
試料室120に設置された真空計110により試
料室120の内部の真空度をモニターし、コント
ローラ117により一定のガス濃度となるように
弁108をコントロールする。試料室には、二次
電子デイテクター86の他に4重極質量分析管な
どの2次イオン質量分析計111を有しており、
試料90にイオンビームが照射されるときこれよ
り出来る2次イオンの質量分析を行なう系は1つ
の制御装置118により制御され、2次イオン質
量分析計111のコントローラ112の信号はこ
れに入る。また113はイオン源電源制御部で、
イオン源のヒータ65の電流、引出し電極66の
電圧、コントロール電極67の電圧等をコントロ
ールするものである。114は第1レンズの電源
制御部で、第1レンズ70,71,72を制御す
るものである。115は電源制御部で、EXBマ
スフイルタ102の電源を制御するものである。
116は電源制御部で第2レンズ104,10
5,106の電源を制御するものである。
118は制御装置で、イオン源電源制御部11
3、第1レンズの電源制御部114、EXBマス
フイルタの電源制御部115及び第2レンズの電
源制御部116等を全て制御する。この他、図で
は省略されているがブランキング電極73、偏向
電極75,76の電源制御部も制御装置118に
よりコントロールをうける。
3、第1レンズの電源制御部114、EXBマス
フイルタの電源制御部115及び第2レンズの電
源制御部116等を全て制御する。この他、図で
は省略されているがブランキング電極73、偏向
電極75,76の電源制御部も制御装置118に
よりコントロールをうける。
第14図aは、二次イオン質量分析管の出力を
示すものである。第14図bのようにSi上にAl
の薄膜を有する試料の上部からイオンビームによ
り加工してゆく場合において、2次イオン電流は
第14図aのようにはじめはAlのみ(実線)を
示す。しかしAlとSiの境界が近くなると、Si(点
線)がみられるようになり、境界においてこれが
交替し、更に加工を続けるとAlが出なくなつて
Siのみとなる。このようにして加工が境界部に達
した時点t1を検出することができる。この信号を
用いれば第15図の制御装置118によりAlの
みが加工された時点t1でイオンビームの照射を止
めるなどの制御を行なうことができる。
示すものである。第14図bのようにSi上にAl
の薄膜を有する試料の上部からイオンビームによ
り加工してゆく場合において、2次イオン電流は
第14図aのようにはじめはAlのみ(実線)を
示す。しかしAlとSiの境界が近くなると、Si(点
線)がみられるようになり、境界においてこれが
交替し、更に加工を続けるとAlが出なくなつて
Siのみとなる。このようにして加工が境界部に達
した時点t1を検出することができる。この信号を
用いれば第15図の制御装置118によりAlの
みが加工された時点t1でイオンビームの照射を止
めるなどの制御を行なうことができる。
第13図によれば、第12図bのよに上部のパ
ツシベーシヨン膜を除いてAl配線を切断した後
にパツシベーシヨン膜の穴を埋めることができ
る。すなわち、イオン源65としてたとえばAu
−Si合金イオン源を用いてEXBマスセパレータ
102によりAuイオンのみをとり出して加工し、
第12図bのようにパツシベーシヨン膜、Al配
線を加工した後、EXBマスセパレータにかける
電界、磁界を変更し、Siイオンのみをとり出すよ
うにする。また、ガスボンベ109の弁108を
開き、O2ガスを試料室120へ導入し、真空計
により圧力を測定して一定の圧力になるようにコ
ントローラ117で弁108の開閉を制御する。
ツシベーシヨン膜を除いてAl配線を切断した後
にパツシベーシヨン膜の穴を埋めることができ
る。すなわち、イオン源65としてたとえばAu
−Si合金イオン源を用いてEXBマスセパレータ
102によりAuイオンのみをとり出して加工し、
第12図bのようにパツシベーシヨン膜、Al配
線を加工した後、EXBマスセパレータにかける
電界、磁界を変更し、Siイオンのみをとり出すよ
うにする。また、ガスボンベ109の弁108を
開き、O2ガスを試料室120へ導入し、真空計
により圧力を測定して一定の圧力になるようにコ
ントローラ117で弁108の開閉を制御する。
また、第1レンズと第2レンズにかける電圧を
電源制御部114,116で変更してイオンビー
ムが試料部へ数KeV〜数10eVのエネルギーで微
細に集束されつつ入射するようにする。(加工を
行なう場合はエネルギーは10KeV以上である。)
このような低エネルギーでは、イオンビームは試
料表面に付着し、デポジシヨンが行なわれる。
電源制御部114,116で変更してイオンビー
ムが試料部へ数KeV〜数10eVのエネルギーで微
細に集束されつつ入射するようにする。(加工を
行なう場合はエネルギーは10KeV以上である。)
このような低エネルギーでは、イオンビームは試
料表面に付着し、デポジシヨンが行なわれる。
以上のようであるから、第12図bパツシベー
シヨン膜18の開孔部にO2雰囲気中でSiイオン
ビームを照射し、これにより第15図に示したよ
うにSiO2膜111を蒸着することができる。
シヨン膜18の開孔部にO2雰囲気中でSiイオン
ビームを照射し、これにより第15図に示したよ
うにSiO2膜111を蒸着することができる。
導入するガスとしてO2の代りにN2を用いれば、
Si3N4膜を蒸着することもできる。これによりAl
配線の切断部の上のパツシベーシヨン膜の孔を埋
めて、パツシベーシヨン膜の再コートを行うこと
ができ、素子の劣化を防ぐことができ、また電気
特性を安定化できる。
Si3N4膜を蒸着することもできる。これによりAl
配線の切断部の上のパツシベーシヨン膜の孔を埋
めて、パツシベーシヨン膜の再コートを行うこと
ができ、素子の劣化を防ぐことができ、また電気
特性を安定化できる。
第16図a〜eは第13図に示した装置による
新たな実施例である。すなわちAl配線が上下二
層に走つていてその交叉部において下層部をイオ
ンビームで切断する方法を示す。
新たな実施例である。すなわちAl配線が上下二
層に走つていてその交叉部において下層部をイオ
ンビームで切断する方法を示す。
第16図aにおいてSi301の上にSiO2の絶
縁膜309を介してAl配線302が左右に走り、
その上にSiO2絶縁膜303を介してAl配線30
4が紙面垂直方向に走つている。さらにその上に
SiO2のパツシベーシヨン膜305が形成されて
いる。この場合において下部のAl配線309の
みを切断する方法を以下に示す。第13図の装置
でイオン源65としてAl−Si合金イオン源を用
いEXBマスセパレータ102によりAlイオンビ
ームのみを分離して下方へとり出し、第16図a
の試料に照射して下部のAl配線まで加工し、第
16図bのごとき断面を得る。次にEXBマスセ
パレータ102の電界磁界を変更して、Siイオン
バームのみを下方へとりだし、またガスボンベ1
09からO2を試料室120へ導入する。またレ
ンズの電圧をコントロールして数KeV以下のエ
ネルギーでSiイオンビームが集束しつつ試料に照
射されるようにする。このようにして前に詳しく
述べた方法によりSiO2膜をもとの上部Al配線の
下部の高さまで加工部に蒸着して第16図cのご
とき断面を得る。さらにその後試料室をO2ガス
を止めて排気した無酸素雰囲気にし、かつEXB
マスセパレータ102によりAlのみをとり出し、
数KeV以下のエネルギーにて第16図dの30
7のようなAl蒸着層を得て、もとの上部Al配線
を再形成する。さらに前と同じ方法でこの上に
SiO2膜308を蒸着してパツシベーシヨン層と
する。以下によりAl配線の交叉部において下部
のAl配線のみの切断を行うことができた。
縁膜309を介してAl配線302が左右に走り、
その上にSiO2絶縁膜303を介してAl配線30
4が紙面垂直方向に走つている。さらにその上に
SiO2のパツシベーシヨン膜305が形成されて
いる。この場合において下部のAl配線309の
みを切断する方法を以下に示す。第13図の装置
でイオン源65としてAl−Si合金イオン源を用
いEXBマスセパレータ102によりAlイオンビ
ームのみを分離して下方へとり出し、第16図a
の試料に照射して下部のAl配線まで加工し、第
16図bのごとき断面を得る。次にEXBマスセ
パレータ102の電界磁界を変更して、Siイオン
バームのみを下方へとりだし、またガスボンベ1
09からO2を試料室120へ導入する。またレ
ンズの電圧をコントロールして数KeV以下のエ
ネルギーでSiイオンビームが集束しつつ試料に照
射されるようにする。このようにして前に詳しく
述べた方法によりSiO2膜をもとの上部Al配線の
下部の高さまで加工部に蒸着して第16図cのご
とき断面を得る。さらにその後試料室をO2ガス
を止めて排気した無酸素雰囲気にし、かつEXB
マスセパレータ102によりAlのみをとり出し、
数KeV以下のエネルギーにて第16図dの30
7のようなAl蒸着層を得て、もとの上部Al配線
を再形成する。さらに前と同じ方法でこの上に
SiO2膜308を蒸着してパツシベーシヨン層と
する。以下によりAl配線の交叉部において下部
のAl配線のみの切断を行うことができた。
上記第13図は合金イオン源を用いEXBマス
セパレータによりそのうちの一種類の金属をとり
出すやり方であるが、適当な合金イオン源が存在
しない場合は何種かのイオン源を用意して切換る
必要がある。第17図aはこのような装置の一例
であり、第17図bはその断面を示すものであ
る。第17図aにおいて、鏡筒部403はレンズ
413デフレクタ414などの素子をふくむ。イ
オン源部は複数個の異なる元素のイオン源の容器
406a,406b,406c,…が円柱状の回
転体415にとりつけられており、鏡筒部に接続
した真空容器416に納められている。これらの
イオン源容器はイオン源部407a,407b,
407c,…引出し電極408a,408b,4
08c,…コントロール電極409a,409
ba,409,…を含んでいる。ヒータ電流、引
出し電圧、コントロール電圧等は高圧ケーブル4
12によりターミナルをかねた導入端子411を
介して分岐ケーブル410a,410b,410
c,…により各イオン源へと導入されている。第
17図aにおいて407aのイオン源が光学系と
接続されて用いられているが、回転体415を軸
405を中心に回転させてイオン源407b,4
07c,…に切換えて用いることができる。この
装置において光学系の軸にイオン源が高精度に合
致されるような角度よみとり機構、微調機構、固
定機構がとりつけられているが図では省略されて
いる。
セパレータによりそのうちの一種類の金属をとり
出すやり方であるが、適当な合金イオン源が存在
しない場合は何種かのイオン源を用意して切換る
必要がある。第17図aはこのような装置の一例
であり、第17図bはその断面を示すものであ
る。第17図aにおいて、鏡筒部403はレンズ
413デフレクタ414などの素子をふくむ。イ
オン源部は複数個の異なる元素のイオン源の容器
406a,406b,406c,…が円柱状の回
転体415にとりつけられており、鏡筒部に接続
した真空容器416に納められている。これらの
イオン源容器はイオン源部407a,407b,
407c,…引出し電極408a,408b,4
08c,…コントロール電極409a,409
ba,409,…を含んでいる。ヒータ電流、引
出し電圧、コントロール電圧等は高圧ケーブル4
12によりターミナルをかねた導入端子411を
介して分岐ケーブル410a,410b,410
c,…により各イオン源へと導入されている。第
17図aにおいて407aのイオン源が光学系と
接続されて用いられているが、回転体415を軸
405を中心に回転させてイオン源407b,4
07c,…に切換えて用いることができる。この
装置において光学系の軸にイオン源が高精度に合
致されるような角度よみとり機構、微調機構、固
定機構がとりつけられているが図では省略されて
いる。
この装置を用いれば第13図の場合のように特
定の合金をつくる金属イオン種だけでなく、任意
の液体金属イオン源(あるいはその他の種類のイ
オン源)の組合せにより上記した配線修理プロセ
スの遂行が可能となる。
定の合金をつくる金属イオン種だけでなく、任意
の液体金属イオン源(あるいはその他の種類のイ
オン源)の組合せにより上記した配線修理プロセ
スの遂行が可能となる。
以上説明したように本発明によれば、1μm以
下の配線幅の配線上に保護膜を被覆したVLSI、
ULSI等の完成されたIC素子に対して、第4図b
に示す加工とは異なり、第12図bに示すように
配線幅に亘うて配線断面の通りの、即ち一様な深
さのスパツタ加工が可能となり、下層および周辺
への損傷等を防止して1μm以下の配線幅を有す
る配線の切断加工を実用に供せる短時間で実現す
ることができる効果を奏する。
下の配線幅の配線上に保護膜を被覆したVLSI、
ULSI等の完成されたIC素子に対して、第4図b
に示す加工とは異なり、第12図bに示すように
配線幅に亘うて配線断面の通りの、即ち一様な深
さのスパツタ加工が可能となり、下層および周辺
への損傷等を防止して1μm以下の配線幅を有す
る配線の切断加工を実用に供せる短時間で実現す
ることができる効果を奏する。
この場合従来のレーザ加工法と異なり周辺への
損傷や影響は殆んどない。
損傷や影響は殆んどない。
また従来のレーザ加工法では良好な加工が困難
であつた上部にパツシベーシヨンコートを有する
ような微細な配線部について配線切断や成膜等の
修正加工することができる。
であつた上部にパツシベーシヨンコートを有する
ような微細な配線部について配線切断や成膜等の
修正加工することができる。
本発明は、VLSI、ULSIをはじめとした今後
益々極微細化していく、あらゆる種類のIC素子
について、IC素子としての機能が形成でき、保
護膜が被覆されてほぼ完成された状態において所
望の1μm以下の極微細な配線個所に正確に切断
加工を行なうことができ、その結果不良箇所の解
析、修正などを行なうことができ、開発期間の大
幅な短縮、開発時における歩留り向上などを実現
でき、その効果は極めて大きい。
益々極微細化していく、あらゆる種類のIC素子
について、IC素子としての機能が形成でき、保
護膜が被覆されてほぼ完成された状態において所
望の1μm以下の極微細な配線個所に正確に切断
加工を行なうことができ、その結果不良箇所の解
析、修正などを行なうことができ、開発期間の大
幅な短縮、開発時における歩留り向上などを実現
でき、その効果は極めて大きい。
第1図は従来のレーザによる配線切断装置を示
す構成図、第2図aはそれによるAl配線の切断
法を示すICのAl配線部の平面図、第2図bは同
断面図である。第3図はAl配線のレーザによる
切断時の周辺への影響を示す平面図、第4図a,
bは各々試料の断面図、第5図は従来のレーザに
よる配線切断装置を示す構成図、第6図は本発明
にかかるイオンビームによる配線切断装置の構成
図。第7図は液体金属イオン源を示す図、第8図
は電子シヤワーによるビームの中性化を示す図、
第9図a,bは各々イオンビームの走査による配
線切断を示す正面図、第10図は本発明の実施例
ではないところの投影方式によるイオンビームの
配線切断装置構成を示す参考図、第11図及び第
12図a,bは各々試料断面図、第13図は同金
イオン源と質量分析器を備えたイオンビームによ
る配線修理装置の構成図、第14図aは質量分析
装置の出力を示す図、第14図b及び第15図は
各々試料断面図、第16図a〜eは下部の配線を
切断する方法を示す断面図、第17図aは多くの
イオン鏡をそなえたイオンビームによる配線切断
装置を示す図、第17図bはその断面図である。 37……架台、40……試料室、41……試料
交換室、55……載物台、65……液体金属イオ
ン源、85……2次荷電粒子検出器。
す構成図、第2図aはそれによるAl配線の切断
法を示すICのAl配線部の平面図、第2図bは同
断面図である。第3図はAl配線のレーザによる
切断時の周辺への影響を示す平面図、第4図a,
bは各々試料の断面図、第5図は従来のレーザに
よる配線切断装置を示す構成図、第6図は本発明
にかかるイオンビームによる配線切断装置の構成
図。第7図は液体金属イオン源を示す図、第8図
は電子シヤワーによるビームの中性化を示す図、
第9図a,bは各々イオンビームの走査による配
線切断を示す正面図、第10図は本発明の実施例
ではないところの投影方式によるイオンビームの
配線切断装置構成を示す参考図、第11図及び第
12図a,bは各々試料断面図、第13図は同金
イオン源と質量分析器を備えたイオンビームによ
る配線修理装置の構成図、第14図aは質量分析
装置の出力を示す図、第14図b及び第15図は
各々試料断面図、第16図a〜eは下部の配線を
切断する方法を示す断面図、第17図aは多くの
イオン鏡をそなえたイオンビームによる配線切断
装置を示す図、第17図bはその断面図である。 37……架台、40……試料室、41……試料
交換室、55……載物台、65……液体金属イオ
ン源、85……2次荷電粒子検出器。
Claims (1)
- 1 配線上に配線に倣つた段差状の保護膜を被覆
したIC素子における該保護膜の下層の配線を切
断加工するIC素子の修正方法であつて、液体金
属イオン源から放射される高輝度イオンビームの
内、エネルギー密度の高い中央部付近を取出し、
この取出された高輝度イオンビームを荷電粒子光
学系により集束させると共に寸法変更可能なアパ
ーチアを通過させて絞つて前記配線の幅より大幅
に細い0.3μm以下のイオンビームスポツト径にし
て前記IC素子の配線切断しようとする箇所付近
の保護膜表面の観察領域に投影して偏向電極を制
御して走査させて照射し、この走査して投影照射
された保護膜表面の観察領域から発生する2次電
子または2次イオンを2次荷電粒子検出器で検出
して前記偏向電極を制御する偏向信号を受けて走
査イオン顕微鏡に前記観察領域の拡大SIM画像を
表示して拡大観察し、この拡大観察された拡大
SIM画像に基づいて前記偏向電極による走査領域
を制御して前記配線切断しようとする箇所におけ
る配線の幅に亘る領域のみにエネルギーを
10KeV以上にして前記荷電粒子光学系により配
線の幅より大幅に細い0.3μm以下のイオンビーム
スポツト径にして投影させたイオンビームを走査
照射して前記保護膜への少なくとも配線の幅に亘
る一様な穴あけスパツタ加工とその下層における
配線の幅に亘つての一様な切断スパツタ加工とを
行ないながら配線層からその下層の絶縁層に変化
する配線切断の終点を検出してイオンビームの照
射を停止し、下部および周辺に損傷を及ぼすこと
なく前記配線箇所を切断加工することを特徴とす
るIC素子の修正方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP58042126A JPS59168652A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 素子修正方法及びその装置 |
US06/590,344 US4609809A (en) | 1983-03-16 | 1984-03-16 | Method and apparatus for correcting delicate wiring of IC device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58042126A JPS59168652A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 素子修正方法及びその装置 |
Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP30311087A Division JPH0680672B2 (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | Ic素子の加工装置 |
JP30310987A Division JPH0680662B2 (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | Ic素子の修正方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS59168652A JPS59168652A (ja) | 1984-09-22 |
JPH0514416B2 true JPH0514416B2 (ja) | 1993-02-25 |
Family
ID=12627243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP58042126A Granted JPS59168652A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 素子修正方法及びその装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JPS59168652A (ja) |
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JPS59168652A (ja) | 1984-09-22 |
US4609809B1 (ja) | 1993-01-26 |
US4609809A (en) | 1986-09-02 |
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