JPS61220330A - 半導体装置へのイオンビ−ム加工方法およびその装置 - Google Patents

半導体装置へのイオンビ−ム加工方法およびその装置

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JPS61220330A
JPS61220330A JP60060573A JP6057385A JPS61220330A JP S61220330 A JPS61220330 A JP S61220330A JP 60060573 A JP60060573 A JP 60060573A JP 6057385 A JP6057385 A JP 6057385A JP S61220330 A JPS61220330 A JP S61220330A
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光雄 宇佐美
Takahiko Takahashi
高橋 貴彦
Hideo Nakamura
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体装置、!¥HCVLSI等ケイオンビー
等加イオンビーム加工方法・及びその装置に関する。
〔発明の背景〕
従来、「表面分析」集計、安盛編、講談社第4版198
1 m 9月1日発行、第61頁に記載しであるように
、イオンビームな細く絞り、タープ。
ト忙照射し、ターゲットを加工することを目的とした装
置はなく、ただ、SIMSI’−セコンダ9− 4オン
 マス スペストロコピーJ(Secondary I
on Mass 5pectroscopy)の分野で
ビームなターゲット九あて、ターゲットの原子をスバ。
りして、出てくる2次イオンを分析することは行なわれ
ていた。もし、SIMSの装置をイオンビーム加工装置
と見ろならば、その加工終点検出は2次イオンの検出に
よって行なわれると言える。しかし、本発明で言及して
いるイオンビーム加工装置はターゲットに照射するビー
ム電流自体がSIMS等のビーム電流より2桁から3桁
小さいため、発生する2次イオンの量が少なく、それを
加工の終点検出に利用するのは困難である。また、2次
イオンを検出しようとした場合、2次イオンのエネルギ
ーフィルタを備えた高感度の質量分析計が必要となり、
加工装置の価格を大きく引き上げることになる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、半導体装置へのイオンビーム加工1c
おける終点を簡単に、且つ高n度に検出できるようにし
た半導体装置へのイオンビーム加工方法及びその装置を
提供するKある。
〔発明の概要〕
本発明は、複数層を有する半導体装置をイオンビームに
よりて加工ずろ除、電流検出手段によりイオンビームが
照射された半導体装置に流れる電流を検出し、この検出
された電流の変化により高a度でしかも簡単に加工終点
を検出するよう圧したことを特徴とする半導体装置への
イオンビーム加工方法及びその装置である。即ち本発明
は、例えば第2図ta)に示すようにバ。
シペーション膜A1アルミ配線層B%8i(h/jtf
c。
シリコン基板りで、場所によってはアルミ配線層と5i
Oz層が数層積層されたVl、S I等の半導体装置を
イオンビームを所定の領域で例えば第2図(G)に示す
ように走査して加工していく際、シリコン基板から流れ
る基板電流が第2図(b)に示すように、バ、シペーシ
ョン膜を加工する領域Aは走査による電流の変化が小さ
く、アルミ層を加工する領域Bは次に走査による電流の
変化が大きくなり、5iOzFfjCを加工する領域は
更に走晋による電流の変化が大きくなり、シリコン基板
りを加工する領域はI&後に走査による電流の変化は小
さくなることに着目し、この基板電流の変化を検出する
ことによってイオンビーム加工が必要とする層までの加
工終点を高精度に検出できろようIcI、、超微細加工
を可能にしたものである。
〔発明の実施例〕 以下本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。第1
図は本発明の半導体装置へのイオンビーム加工方法を実
施するだめのイオンピ・−ム加工装置の基本構成を示す
図である。即ち、イオノ源1と引き出し電極5との間に
電圧をかけてイオンビーム2を引き出し、集束レンズ4
でターゲット9上にビームを集束する。イオン光学系に
は上記電極以外にビームディファイディ/グアバ−チャ
5、ブランキング電極6、グラ/キングアパーチャア、
ディフレクタ電極8を設けている。ブランキング電極6
とはブランキング電極17から電圧を与え、イオンビー
ムな高速で偏向し、タープy ) ’p 」二でのビー
ムのオンオフを行なう。また、グイフレフタ電@8には
、グイフレフタコントローラ14からイオンビーム偏向
電圧を与えるが、同じ偏向電圧をC几T1sの偏向WL
罹に与えろ。この時、ターゲット9から発生する2次電
子11をディテクタ12で検出し、へ、ドアンプ15で
増巾した信号でCRT15に輝度変調をかけることKよ
り、ターゲット9表面の2次電子信号を得、走査電子顕
微鏡と同じ原理で走査イオン顕微鏡として、加工すべざ
ターデアト9氏面を観察できる。これで、加工位置決め
を行なう。また、テーブル10から取り出した電流を電
流計16で計測し、レコーダ18に記録している。
次に本発明の具体的実施例を説明する。
〈実施例t〉 第3図は本発明の一実施例を示したものである。前述の
通り、イオンビーム2を引ざ出し、集束し、偏向し、V
LSI等の半導体装置9を加工する。この時、基板電流
をへ、ドアンブ20で増幅り、 、A/Dコンバータ2
1でデジタル信号とし、メインコントローラ22へ入力
する。また、基板電流はビーム走査に同期して変化し、
中央部の走査線では小さく、上下端部の走査線では大き
くなる。そこで、常に同じ走査線の信号が取れるように
デフレクタコントローラ14からビーム走査の同期信号
をメインコントローラ22へ入力している。メインコン
トローラ22は入力された基板電流信号を処理し、例え
ばアルミ配線層Bまでの加工の終点を判断し、ブランキ
ング電源17釦オン信号を送シ、ビーム遮断して加工を
停止する。
基板電流は加工が進行するに従い第4図[a)のBK変
化する。基板電流は1走査が終了し、次の走査に移る時
に最大値を示す。また、走査領域中央部では最小値とな
る。そこで、デフレクタコントローラ14からの同期信
号受信時とその時から1走査の時間の2が濾過した時の
電流値を抽出して第4図(b)の様な基板X流の最大、
最小をモニタする。今回は1走査が1秒オーダーで比較
的遅いため、同期信号による信号抽出を行なったが、1
走査を速くした場合には同期信号をトリガーとしてA/
Dゴンパータ21を動作させる方式に替える。第4図(
b)の様に最小値を得、最小値の時間変化からだけでも
加工の終点検出は可能であるが、半導体の構造によって
は最小値に材質による著しい変動が見られない場合があ
る。その場合には基板電流の最大値と最小値の差を計算
し、第4図(c)の様な変化中のモニタリングを行ない
良好な終点検出が可能となる。
現在、加工速度はQ、1μns l/SeC程度である
2μ属×2μ風の矩形加工を行なうとすると深さ方向の
加工速度はCLO25μm/seeとなる。−走査を1
秒として加工を進めているが、終点の判断は4点を順次
比較して行なうため、終点の判断中にα1pm加工が進
行する。しかし、眉間絶縁膜の厚さは1p#1程度であ
り実用上(11%M加工が進んでも問題はなく、終点検
出N度は充分である。もし、さらに高精度の加工終点検
出が必要ならd走査速度を速めるか走査線数を減らし、
−走査で加工される深さを減らせば良い。
〈実施例2〉 第5図は本実施例の説明図である。本実施例では2次電
子の効果を除き純粋な基板電流の変化のみをモニタでき
る事を考えた。2次電子11は引き込み電源23から引
き込み電極24にプラス電位を与え、そのほとんどをフ
ァラデー力、ブ26中へ導入する。ファラデーカップ2
6にはそこから発生する2次電子を逃がさない様に電子
トラップ電極25にトラ、プ戒源27からマイナス電位
をかける。また、ファラデー力、プ26自身を2次電子
加速電源28でプラス電位に浮かしている。2次電子電
流は基板電流と同様にへ、ドアンプ29で増巾した後、
減算器30で基板電流から減算される。2次電子の効果
を除いた基板電流をA/Dコンバータ31を通しメイン
コントローラ22で信号処理し、加工の終点を判断しブ
ランキング電源17にオン信号を送って加工を停止する
。2次電子の効果を除いた基板電流の変化第4図fb)
に示した基板電流の最小値の変化に近いものが得られる
が、それは完全に基板への9−り電流のみを反映したも
のであり、終点検出の信頼性が高くなる。ただ、終点の
判断は実施例tと同じ方式のため、11μ属の誤差を生
ずる。
しかし、実用上問題とはならない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明くよれば、[L1μ闇以下の
精度で加工の終点検出が可能であるので、実用上問題に
ない程度に下部への損傷を抑える°ことがでよる。また
、他の方法は、例えば2次イオンを検出する方法等、に
比べ機器構成が単Xlテすむため、加工装置の価格を抑
えろと同時に終点検出の信頼性を高める効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はイオンビーム加工装置の構成図、第2図は加工
過程を示す説明図、第3図は実施例tの機器構成図、第
4図は基板電流の信号処理を示す説明図、第5図は実施
例20機器構成図である。 1・・・イオン源、2・・・イオンビーム、3・・・引
き出し電極、4・・・実速レンズ、5・・・ビームディ
ファイディングアパーチャ、6・・・ブランキング電極
、7・・・ブランキングアパチャー、8・・・デフレク
タ電極、9・・・タープ、)、10・・・テーブル、1
1・・・2次電子、12・・・2次電子ディテクタ、1
5・・・へ、ドアンブ、14・・・デフレクタコントロ
ーラ、15・・・CRT、16・・・電流計、17・・
・ブランキング電源、19・・・レコーダ、20・・・
へ、ドアンフ、21・・・A/Dコンバータ、22・・
・メインコントローラ、23・・・2次電子引き込み電
源、24・・・2次電子引き込み電極、25・・・2次
電子トラップ電極、26・・・ファラデー力、ブ、27
・・・2次電子トラ、プ電極、28・・・2次電子加速
電源、29・・・へ、ド1ンプ、50・・・減算器、3
1・・・A/Dコンバータ。 第 1 え 第2図 第 3 図 躬 4 幻 躬50

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、イオン源から射出されるイオンビームをイオン光学
    系で集束させ、更に偏向電極等で偏向させて複数層を有
    する半導体装置に照射し、照射された半導体装置に流れ
    る電流を電流検出手段により検出し、この検出された電
    流の変化により半導体装置のある層への加工の終点を検
    出して加工することを特徴とする半導導体装置へのイオ
    ンビーム加工方法。 2、半導体装置に流れる電流として基板へリークする電
    流であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    半導体装置へのイオンビーム加工方法。 3、イオン源から射出されるイオンビームをイオン光学
    系で集束させ、更に偏向電極等で偏向させて複数層を有
    する半導体装置に照射し、照射された半導体装置に流れ
    る電流を電流検出手段により検出し、照射された半導体
    装置から発生する2次電子を2次電子検出手段により検
    出し、これら検出された信号の差の変化により半導体装
    置のある層への加工の終点を検出して加工することを特
    徴とする半導体装置へのイオンビーム加工方法。 4、イオンビームを射出するイオン源と、該イオン源か
    ら射出されたイオンビームを集束させるイオン光学系と
    、上記イオン源が射出されたイオンビームを偏向させる
    偏向電極と、上記イオン光学系及び偏向電極により集束
    、偏向されたイオンビームが照射される半導体装置を載
    置したテーブルと、該半導体装置に流れる電流を検出す
    る電流検出手段と、該電流検出手段で検出される電流の
    変化を検出して加工の終点を検出する加工終点検出手段
    とを備え付けたことを特徴とする半導体装置へのイオン
    ビーム加工装置。 5、イオンビームを射出するイオン源と、該イオン源か
    ら射出されたイオンビームを集束させるイオン光学系と
    、上記イオン源から射出されたイオンビームを偏向させ
    る偏向電極と、上記イオン光学系及び偏向電極により集
    束、偏向されたイオンビームが照射される半導体装置を
    載置したテーブルと、該半導体装置に流れる電流を検出
    する電流検出手段と、イオンビームが半導体装置に照射
    されて発生する2次電子を捕獲検出するファラデーカッ
    プと、該ファラデーカップから検出される2次電子の信
    号と電流検出手段から検出される電流の信号とにもとづ
    いて得られる加工終点検出信号の変化により加工の終点
    を検出する加工終点検出手段とを備え付けたことを特徴
    とする半導体装置へのイオンビーム加工装置。 6、加工終点検出手段において、加工終点検出信号を電
    流の信号から2次電子の信号を減算して得ることを特徴
    とする特許請求の範囲第5項記載のイオンビーム加工装
    置。
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