JP2000208090A - Converged ion beam machining device and etching method - Google Patents
Converged ion beam machining device and etching methodInfo
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複数の配線
が多層にわたって形成された半導体素子に対して、配線
の修正などを行う際に用いられる集束イオンビーム装置
およびエッチング加工方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focused ion beam apparatus and an etching method which are used, for example, when correcting a wiring of a semiconductor element having a plurality of wirings formed in multiple layers.
【0002】[0002]
【従来の技術】集束イオンビームを用いた加工装置は、
あらゆる分野において、微細加工が必要とされる場合に
広く用いられている。例えば、LSIの配線修正、局所
断面の観察、および透過電子顕微鏡観察時の試料作成な
どにおいて、集束イオンビーム加工装置が活用されてい
る。2. Description of the Related Art A processing apparatus using a focused ion beam includes:
In every field, it is widely used when fine processing is required. For example, a focused ion beam processing apparatus is used for correcting wiring of an LSI, observing a local cross section, and preparing a sample during observation with a transmission electron microscope.
【0003】図22は、従来の集束イオンビーム加工装
置の概略構成を示す模式図である。この集束イオンビー
ム加工装置は、イオンカラム51の内部に配置されたイ
オン源52、静電レンズ53、および偏向レンズ54
と、加工室55の内部に配置された検出機56、デポノ
ズル57、試料ステージ58、および専用ノズル59
と、加工室55の外部に配置された複数のガスボンベ6
0…およびガス配管61とを備えている。FIG. 22 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional focused ion beam processing apparatus. This focused ion beam processing apparatus includes an ion source 52, an electrostatic lens 53, and a deflection lens 54 disposed inside an ion column 51.
And a detector 56, a deposition nozzle 57, a sample stage 58, and a dedicated nozzle 59 disposed inside the processing chamber 55.
And a plurality of gas cylinders 6 arranged outside the processing chamber 55.
0 ... and a gas pipe 61.
【0004】イオン源52は、主に液体金属を原材料に
して構成される。この液体金属としては、一般的にGa
+ (ガリウム)イオンが用いられる。イオン源52から
引き出されたイオンビームIBは、イオン源52の下部
に配置される静電レンズ53によって、最小で直径0.
01μmにまで集束され、試料ステージ58上に固定さ
れた、加工対象としての半導体素子62の表面に達す
る。[0004] The ion source 52 is mainly composed of liquid metal as a raw material. This liquid metal is generally Ga
+ (Gallium) ions are used. An ion beam IB extracted from the ion source 52 has a diameter of at least 0.1 mm by an electrostatic lens 53 disposed below the ion source 52.
The light is focused down to 01 μm, and reaches the surface of the semiconductor element 62 to be processed, which is fixed on the sample stage 58.
【0005】そして、偏向レンズ54を作用させること
によってイオンビームIBを走査すると、半導体素子6
2の表面から2次イオンおよび2次電子が放出される。
なお、これらの2次イオンおよび2次電子は、検出器5
6によって検出され、画像処理が施された後、加工部分
の画像として図示しないディスプレイ上に映し出され
る。When the ion beam IB is scanned by operating the deflecting lens 54, the semiconductor device 6
Secondary ions and secondary electrons are emitted from the surface of No. 2.
These secondary ions and secondary electrons are supplied to the detector 5
6, after being subjected to image processing, the image is displayed on a display (not shown) as an image of the processed portion.
【0006】このように、半導体素子62の特定領域に
イオンビームIBを照射することによって物理的スパッ
タリングが生じ、これによって、半導体素子62上に微
細な穴を形成することが可能となる。As described above, physical sputtering occurs by irradiating the ion beam IB to a specific region of the semiconductor element 62, whereby a fine hole can be formed on the semiconductor element 62.
【0007】また、上記の集束イオンビーム加工装置を
用いて、以下に示すような処理を行うことによって、半
導体素子62の任意の箇所に金属性の膜を形成すること
も可能である。まず、金属化合物ガスをデポノズル57
からイオンビームIBの照射箇所に吹き出させ、半導体
素子62の表面にガス成分を吸着させる。吸着した金属
化合物ガス上にイオンビームIBが照射されると、化学
反応によって化合物ガスが分離され、イオンビームIB
が照射されている箇所に金属性の膜が堆積する。Further, a metal film can be formed at an arbitrary position of the semiconductor element 62 by performing the following processing using the above focused ion beam processing apparatus. First, the metal compound gas is supplied to the deposition nozzle 57.
From the surface of the semiconductor element 62 to adsorb gas components. When the ion beam IB is irradiated onto the adsorbed metal compound gas, the compound gas is separated by a chemical reaction, and the ion beam IB
A metal film is deposited at the position where is irradiated.
【0008】これにより、半導体素子62上の任意の箇
所に金属性の膜を形成することが可能となり、半導体素
子62上の微細な配線を形成することができる。また、
化合物ガスを絶縁性に変更することによって、同じ原理
で半導体素子62上の任意の箇所に絶縁膜を形成するこ
とも可能である。As a result, it is possible to form a metal film at an arbitrary position on the semiconductor element 62, and it is possible to form fine wiring on the semiconductor element 62. Also,
By changing the compound gas to have an insulating property, an insulating film can be formed at an arbitrary position on the semiconductor element 62 by the same principle.
【0009】上記の、半導体素子62上に微細な穴を形
成する処理において、以下に示すような処理を行うこと
によって、穴の加工形状を良好にすることができる。ま
ず、試料ステージ58が配置されている加工室55の外
部に設置されたガスボンベ60…から、配管61を通じ
て加工室55の内部に反応性ガスを導入し、専用ノズル
59から半導体素子62の表面に噴射する。In the above-described processing for forming a fine hole on the semiconductor element 62, by performing the following processing, the processed shape of the hole can be improved. First, a reactive gas is introduced into the processing chamber 55 through a pipe 61 from gas cylinders 60 provided outside the processing chamber 55 in which the sample stage 58 is disposed. Inject.
【0010】そして、上記のように、半導体素子62上
の特定領域にイオンビームIBを照射することによって
微細な穴を形成する際に、専用ノズル59から反応性ガ
スを半導体素子62の表面に噴射する。これによって、
イオンビームIBの照射箇所から弾き出されたスパッタ
物が、イオンビームIBの照射箇所へ再付着することを
低減することができる。すなわち、スパッタ物の再付着
の低減によって、反応性ガスを用いない場合に比べ、加
工形状のきれいな高速エッチングを行うことが可能とな
る。Then, as described above, when forming a fine hole by irradiating a specific region on the semiconductor element 62 with the ion beam IB, a reactive gas is injected from the dedicated nozzle 59 onto the surface of the semiconductor element 62. I do. by this,
The spatter ejected from the ion beam IB irradiation location can be prevented from re-adhering to the ion beam IB irradiation location. That is, by reducing the re-adhesion of the sputtered material, it becomes possible to perform high-speed etching with a clean processed shape compared to the case where no reactive gas is used.
【0011】この反応性ガスとしては、大きく分けて、
XeF2 (フッ素混入)とCl2 (塩素混入)とが用い
られる。いずれも選択比を持つ反応性ガスであり、Xe
F2を用いた場合には、酸化膜に対するエッチングスピ
ードが、SiやAlに対するエッチングスピードに比べ
て約3〜4倍早くなり、Cl2 を用いた場合には、Al
やSiのエッチングスピードが、酸化膜に対するエッチ
ングスピードに比べて約10倍早くなる。したがって、
反応性ガスを用いてイオンビーム加工を行う場合、加工
対象となる膜の材質に適するガスを選択して使用する必
要がある。The reactive gas is roughly divided into:
XeF 2 (mixed with fluorine) and Cl 2 (mixed with chlorine) are used. Both are reactive gases having a selectivity, and Xe
In the case of using F 2, when the etching speed with respect to oxide film, about 3 to 4 times faster than the etching speed for Si and Al, with Cl 2 is, Al
And the etching speed of Si is about 10 times faster than the etching speed of the oxide film. Therefore,
When ion beam processing is performed using a reactive gas, it is necessary to select and use a gas suitable for the material of the film to be processed.
【0012】このように、集束イオンビームによるエッ
チング加工を行う際に用いられる反応性ガスは、エッチ
ング処理を支援する効果があるので、一般にアシストガ
スと呼ばれている。As described above, the reactive gas used when performing the etching process by the focused ion beam is generally called an assist gas because it has an effect of supporting the etching process.
【0013】次に、従来の集束イオンビーム加工方法を
用いた場合の加工形状について説明する。Next, the processing shape when the conventional focused ion beam processing method is used will be described.
【0014】図23(a)の右側の図は、アシストガス
を使用せず、イオンビームIBを半導体素子62に照射
してエッチングした場合のエッチング溝63の形状を示
す断面図である。エッチングは、イオンビームIBの電
流値が100pA、開孔領域の直径が1μm、エッチン
グの深さが3μmとなる条件で行われている。断面形状
を見ると、半導体素子62の表面64とエッチング溝6
3の入口部分にあたる側壁上部65にダレが生じてお
り、丸みを帯びた形状となっていることがわかる。FIG. 23A is a cross-sectional view showing the shape of an etching groove 63 when the semiconductor element 62 is etched by irradiating the semiconductor element 62 without using an assist gas. The etching is performed under the conditions that the current value of the ion beam IB is 100 pA, the diameter of the opening region is 1 μm, and the etching depth is 3 μm. Looking at the cross-sectional shape, the surface 64 of the semiconductor element 62 and the etching groove 6
It can be seen that sagging has occurred in the upper side wall 65 corresponding to the entrance portion of No. 3 and it has a rounded shape.
【0015】イオンビームIBのビーム強度分布は、図
24に示すように、ガウス分布曲線66のような分布と
なっており、エッチング溝63の入口に位置する側壁上
部65にも、このガウス分布曲線66のスソの部分に対
応する、少量のイオンビームIBが照射されることにな
る。したがって、エッチング溝63の入口に位置する側
壁上部65は、どうしても丸みを帯びた形状となってし
まう。As shown in FIG. 24, the beam intensity distribution of the ion beam IB has a distribution like a Gaussian distribution curve 66. The upper side wall 65 located at the entrance of the etching groove 63 also has this Gaussian distribution curve. A small amount of the ion beam IB corresponding to the 66 seo portion will be irradiated. Therefore, the upper portion 65 of the side wall located at the entrance of the etching groove 63 is necessarily rounded.
【0016】図23(a)の左側の図は、上記のよう
な、アシストガスを使用しないという加工条件で加工し
た場合における、半導体素子62の表面64に対する法
線方向67と、エッチング溝63の側壁の傾斜方向68
との関係を示す説明図である。この図に示すように、法
線方向67と側壁の傾斜方向68とがなす角度は、1
1.2°となる。FIG. 23 (a) shows the normal direction 67 to the surface 64 of the semiconductor element 62 and the etching groove 63 when the processing is performed under the processing conditions of not using the assist gas as described above. Side wall inclination direction 68
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship with the above. As shown in this figure, the angle between the normal direction 67 and the side wall inclination direction 68 is 1
1.2 °.
【0017】図23(b)の右側の図は、アシストガス
を用いて、イオンビームIBを半導体素子62に照射し
てエッチングした場合のエッチング溝63の形状を示す
断面図である。エッチングは、イオンビームIBの電流
値が100pA、開孔領域の直径が1μm、エッチング
の深さが3μmとなる条件で行われている。エッチング
の対象膜が酸化膜となっている半導体素子62を使用し
ているので、アシストガスにはXeF2 (フッ素混入)
ガスを用いている。この時のガス圧力は、加工室55の
真空度が4×10-6torr前後で安定するように調整され
ている。FIG. 23B is a cross-sectional view showing the shape of the etching groove 63 when the semiconductor element 62 is etched by irradiating the semiconductor element 62 with an ion beam IB using an assist gas. The etching is performed under the conditions that the current value of the ion beam IB is 100 pA, the diameter of the opening region is 1 μm, and the etching depth is 3 μm. Since the semiconductor element 62 in which the film to be etched is an oxide film is used, XeF 2 (fluorine mixed) is used as the assist gas.
Gas is used. The gas pressure at this time is adjusted so that the degree of vacuum in the processing chamber 55 is stabilized at around 4 × 10 −6 torr.
【0018】アシストガス(XeF2 )を用いると、イ
オンビームIBの照射箇所から出るスパッタ物の照射箇
所への再付着が減少するので、アシストガスを用いない
場合に比べて、エッチング溝63の側壁の垂直性が向上
している。しかし、先に説明したように、イオンビーム
IBのガウス分布型はアシストガスを用いた場合でも存
在するので、エッチング溝63の入口に位置する側壁上
部65は、やはり丸みを帯びた形状となる。すなわち、
アシストガスを使用した場合においてもエッチング溝6
3の側壁上部65のダレを解消できず、エッチング溝6
3はテーパーを持った形状となる。When the assist gas (XeF 2 ) is used, the reattachment of the sputtered material from the irradiation position of the ion beam IB to the irradiation position is reduced, so that the side wall of the etching groove 63 is compared with the case where the assist gas is not used. The verticality has been improved. However, as described above, since the Gaussian distribution type of the ion beam IB exists even when the assist gas is used, the upper side wall 65 located at the entrance of the etching groove 63 also has a rounded shape. That is,
Etching groove 6 even when assist gas is used
3 cannot be eliminated, and the etching groove 6 cannot be removed.
3 has a tapered shape.
【0019】図23(b)の左側の図は、上記のよう
な、アシストガスを使用するという加工条件で加工した
場合における、半導体素子62の表面64に対する法線
方向67と、エッチング溝63の側壁の傾斜方向68と
の関係を示す説明図である。この図に示すように、法線
方向67と側壁の傾斜方向68とがなす角度は、2.0
°となる。すなわち、アシストガスを使用しない場合に
比べて、法線方向67と側壁の傾斜方向68とがなす角
度が9.2度も小さくなっており、垂直性の向上が図ら
れている。FIG. 23B shows the normal direction 67 to the surface 64 of the semiconductor element 62 and the etching groove 63 when the processing is performed under the processing conditions of using the assist gas as described above. It is explanatory drawing which shows the relationship with the inclination direction 68 of the side wall. As shown in this figure, the angle formed between the normal direction 67 and the side wall inclination direction 68 is 2.0
°. That is, the angle between the normal direction 67 and the side wall inclination direction 68 is smaller by 9.2 degrees than in the case where the assist gas is not used, and the verticality is improved.
【0020】上記のような加工方法では、特に微小領域
に対して、深いエッチング溝63を形成できないという
問題が生じている。以下に、この問題について説明す
る。The above processing method has a problem that a deep etching groove 63 cannot be formed particularly in a minute area. Hereinafter, this problem will be described.
【0021】図25は、上記のような加工方法によっ
て、深いエッチング溝63を半導体素子62に形成した
際の形状を示す断面図である。図25に示すように、側
壁の垂直性が損なわれたエッチング溝63の場合、エッ
チング深さ63Dが増すと開孔領域63Aが狭まり、開
孔底面63Bおよび開孔領域63Aの面積は明らかに異
なるものとなる。FIG. 25 is a sectional view showing a shape when a deep etching groove 63 is formed in the semiconductor element 62 by the processing method as described above. As shown in FIG. 25, in the case of the etching groove 63 in which the verticality of the side wall is impaired, as the etching depth 63D increases, the opening region 63A becomes narrower, and the areas of the opening bottom surface 63B and the opening region 63A are clearly different. It will be.
【0022】また、図26は、エッチング深さ63Dを
横軸、開孔領域63Aの大きさを縦軸にとった時の関係
を示したグラフである。なお、図26において、G1
は、アシストガスを用いない場合のグラフを示し、G2
は、アシストガスを用いた場合のグラフを示している。
また、加工条件としては、エッチング深さ63Dを0と
した時の開孔領域63Aの直径を1.0μm(1.0μ
mφ)、イオンビームIBの電流値を100pA、エッ
チング深さ63Dを5μmとしている。FIG. 26 is a graph showing the relationship when the etching depth 63D is plotted on the horizontal axis and the size of the opening area 63A is plotted on the vertical axis. In FIG. 26, G1
Shows a graph when no assist gas is used, and G2
Shows a graph when an assist gas is used.
The processing conditions are such that the diameter of the opening region 63A when the etching depth 63D is 0 is 1.0 μm (1.0 μm).
mφ), the current value of the ion beam IB is 100 pA, and the etching depth 63D is 5 μm.
【0023】図26に示すように、アシストガスを用い
ない場合G1と用いた場合G2とで、共にグラフでは右
下がりになっている。これは、エッチング深さ63Dが
増すにつれて開孔領域63Aの大きさが減少することを
示している。エッチング深さ63Dが1μm増加するこ
と毎に、アシストガスを用いない場合で21%、アシス
トガスを用いる場合で14%、開孔領域63Aの大きさ
が減少している。As shown in FIG. 26, the graph G1 when the assist gas is not used and G2 when the assist gas is used are both lower right in the graph. This indicates that the size of the opening region 63A decreases as the etching depth 63D increases. Each time the etching depth 63D increases by 1 μm, the size of the opening region 63A decreases by 21% when the assist gas is not used, and by 14% when the assist gas is used.
【0024】図27は、複数の配線階層M1〜M5が形
成された半導体素子69の断面構造を示す断面図であ
る。このような半導体素子69において、最も下層とな
る配線階層M1のうちの特定の配線L1に対して、例え
ば修正などの処理を施すためには、この配線L1にまで
達する穴を形成する必要がある。この場合に、上記のよ
うな加工方法で配線L1にまで達するエッチング溝70
を形成した際の半導体素子69の断面構造を図28に示
す。FIG. 27 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a semiconductor element 69 in which a plurality of wiring layers M1 to M5 are formed. In such a semiconductor element 69, in order to perform a process such as a correction on a specific wiring L1 of the lowest wiring hierarchy M1, it is necessary to form a hole reaching the wiring L1. . In this case, the etching groove 70 reaching the wiring L1 by the processing method as described above.
FIG. 28 shows a cross-sectional structure of the semiconductor element 69 in which is formed.
【0025】図28に示すように、エッチング溝70の
上部と下部とでは、開孔領域が大きく変化していること
がわかる。最も下層の配線階層M1に位置する配線L1
にまで達するようにエッチングするには、開孔領域70
Aを予め大きく設定する必要がある。しかしながら、開
孔領域70Aを大きくすることによって、エッチング溝
70に隣接する配線L2・L3とエッチング溝70とが
接触してしまう。このように、半導体素子の配線構造に
よっては、所望の深さを有するエッチング溝を形成する
ことができないケースが頻繁に生じることになる。As shown in FIG. 28, it can be seen that the opening region is significantly changed between the upper and lower portions of the etching groove 70. Wiring L1 located at the lowest wiring hierarchy M1
In order to etch down to
A needs to be set large in advance. However, by increasing the size of the opening region 70A, the wirings L2 and L3 adjacent to the etching groove 70 come into contact with the etching groove 70. As described above, depending on the wiring structure of the semiconductor element, a case in which an etching groove having a desired depth cannot be formed frequently occurs.
【0026】次に、上記のように、加工対象となる試料
の内部に、複数の階層に分かれて配線が形成されている
場合のエッチング加工について、図29ないし図33を
参照しながら、より詳細に考察する。なお、以下の説明
において、加工対象となる試料71は、その内部に、複
数の階層に分かれて配置されている配線72…と、修正
などの処理を行う対象としての処理対象配線73とが形
成されているものとする。また、簡単のために、イオン
ビームIBは、上記のガウス分布特性の影響によって、
その先端形状がくさび形となっているものとする。Next, as described above, the etching process in the case where the wiring is formed in a plurality of layers inside the sample to be processed will be described in more detail with reference to FIGS. Will be considered. In the following description, a sample 71 to be processed is formed therein with wirings 72 arranged in a plurality of layers and processing target wirings 73 to be subjected to processing such as correction. It is assumed that For simplicity, the ion beam IB is affected by the Gaussian distribution characteristic described above.
It is assumed that the tip has a wedge shape.
【0027】図29は、試料71の表面上におけるエッ
チング溝75の幅が、処理対象配線73に対して必要な
加工幅74と等しくなるように加工した際の形状を示す
断面図である。図29に示すように、イオンビームIB
がくさび形をしていることによって、エッチング溝75
の側壁は、試料71の内部に進むにつれて内側に傾斜し
た形状となっている。したがって、上記のように、試料
71の表面上におけるエッチング溝75の幅が、処理対
象配線73に対して必要な加工幅74となるように、イ
オンビームIBを移動させて加工した場合には、処理対
象配線73に達するようなエッチング溝75を形成する
ことができない。FIG. 29 is a cross-sectional view showing a shape when the etching groove 75 on the surface of the sample 71 is processed so as to be equal to the processing width 74 required for the wiring 73 to be processed. As shown in FIG. 29, the ion beam IB
Due to the wedge shape, the etching grooves 75
Has a shape that is inclined inward as it proceeds inside the sample 71. Accordingly, as described above, when the ion beam IB is moved and processed so that the width of the etching groove 75 on the surface of the sample 71 becomes the processing width 74 required for the wiring 73 to be processed, The etching groove 75 that reaches the wiring 73 to be processed cannot be formed.
【0028】図30は、処理対象配線73にエッチング
溝75が達し、かつ、エッチング溝75の底部の幅が加
工幅74となるように加工した際の形状を示す断面図で
ある。図30に示すように、この場合には、エッチング
溝75の側壁の傾斜によって、試料71の表面における
エッチング溝75の幅は、加工幅74よりも大きくなっ
ている。したがって、エッチング溝75に隣接する他の
配線72に対しても加工の影響を与えてしまう可能性が
生じる。FIG. 30 is a cross-sectional view showing a shape when the etching groove 75 reaches the wiring 73 to be processed and the width of the bottom of the etching groove 75 becomes the processing width 74. As shown in FIG. 30, in this case, the width of the etching groove 75 on the surface of the sample 71 is larger than the processing width 74 due to the inclination of the side wall of the etching groove 75. Therefore, there is a possibility that the processing may affect the other wiring 72 adjacent to the etching groove 75.
【0029】図31は、試料71を傾斜させて配置させ
た上で、処理対象配線73にエッチング溝75が達し、
かつ、エッチング溝75の底部の幅が加工幅74となる
ように加工した際の形状を示す断面図である。図31に
示すように、試料71を傾斜させることによって、エッ
チング溝75の左側の側壁75Lは、試料71の表面に
対して垂直に形成されることになる。しかしながら、エ
ッチング溝75の右側の側壁75Rは、試料71の表面
に対する傾斜角度がさらに垂直方向から離れていくこと
になる。したがって、側壁75Rに近接する他の配線7
2に対して加工の影響を与えてしまう可能性が高くな
る。FIG. 31 shows that, after the sample 71 is arranged at an angle, the etching groove 75 reaches the wiring 73 to be processed.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a shape when processing is performed so that a width of a bottom portion of an etching groove 75 becomes a processing width 74. As shown in FIG. 31, by inclining the sample 71, the left side wall 75L of the etching groove 75 is formed perpendicular to the surface of the sample 71. However, the right side wall 75R of the etching groove 75 has an inclination angle further away from the vertical direction with respect to the surface of the sample 71. Therefore, the other wiring 7 near the side wall 75R
2 is more likely to affect the processing.
【0030】そこで、試料71を傾斜させて配置すると
ともに、加工対象となる領域の中心を軸として、試料7
1を回転させながら加工する構成を想定する。この場
合、まず、図32に示すように、試料71を傾斜させた
状態で、試料71の表面上におけるエッチング溝75の
幅が、加工幅74と等しくなるように加工する。する
と、エッチング溝75の左側の側壁は、試料71の表面
に対して垂直に形成される。一方、エッチング溝75の
右側の側壁は、試料71の表面においては加工幅74の
右端に位置しているが、処理対象配線73の表面上にお
いては、加工幅74の右端よりも内部側に位置してい
る。Therefore, the sample 71 is arranged at an angle, and the center of the region to be processed is set as an axis.
Assume a configuration in which processing is performed while rotating 1. In this case, first, as shown in FIG. 32, the sample 71 is processed so that the width of the etching groove 75 on the surface of the sample 71 is equal to the processing width 74 in a state where the sample 71 is inclined. Then, the left side wall of the etching groove 75 is formed perpendicular to the surface of the sample 71. On the other hand, the right side wall of the etching groove 75 is located at the right end of the processing width 74 on the surface of the sample 71, but is located on the inner side of the right end of the processing width 74 on the surface of the wiring 73 to be processed. are doing.
【0031】そして、図32に示す状態から、試料71
を、加工幅74の中心を軸として回転させながら加工を
行うと、図33に示す状態となる。すなわち、エッチン
グ溝75の両側の側壁が、試料71の表面に対して垂直
となり、エッチング溝75の幅は、試料71の表面から
処理対象配線73に到るまで、加工幅74に等しく形成
される。Then, from the state shown in FIG.
Is processed while rotating about the center of the processing width 74 as an axis, a state shown in FIG. 33 is obtained. That is, the side walls on both sides of the etching groove 75 are perpendicular to the surface of the sample 71, and the width of the etching groove 75 is formed to be equal to the processing width 74 from the surface of the sample 71 to the wiring 73 to be processed. .
【0032】上記の図32および図33に示すような加
工方法を実現可能な構成として、実開平5−84014
号公報に開示されている構成がある。なお、この実開平
5−84014号公報に開示されている構成は走査電子
顕微鏡としての構成であるが、試料を保持する構成につ
いては、集束イオンビーム加工装置に適用可能である。As a configuration capable of realizing the processing method as shown in FIGS.
There is a configuration disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. H11-163,873. The configuration disclosed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 5-84014 is a configuration as a scanning electron microscope, but the configuration for holding a sample is applicable to a focused ion beam processing apparatus.
【0033】図34は、上記走査顕微鏡の試料装置の概
略構成を示す断面図である。この試料装置は、試料回転
ステージ76、試料ホルダ80、X方向移動ステージ8
1、Y方向移動ステージ82、傾斜ステージ83、およ
びZ方向移動ステージ84を備えている。試料回転ステ
ージ76を特定の駆動源により回転させると、この試料
回転ステージ76にセットされているギア77が回転す
る。このギア77の回転によりギア77に接続されてい
るギア78が回転軸Rを軸として回転する。ギア78の
回転により、ギア78に固定されている実際に試料79
を搭載する試料ホルダ80が回転する。この結果、試料
ホルダ80にセットしている試料79が回転される。FIG. 34 is a sectional view showing a schematic configuration of the sample device of the scanning microscope. This sample device includes a sample rotation stage 76, a sample holder 80, an X-direction moving stage 8
1, a Y-direction moving stage 82, a tilt stage 83, and a Z-direction moving stage 84 are provided. When the sample rotation stage 76 is rotated by a specific driving source, the gear 77 set on the sample rotation stage 76 rotates. The rotation of the gear 77 causes the gear 78 connected to the gear 77 to rotate about the rotation axis R. The rotation of the gear 78 causes the actual sample 79
Is mounted, the sample holder 80 rotates. As a result, the sample 79 set in the sample holder 80 is rotated.
【0034】なお、この試料装置においては、試料回転
ステージ83と試料を搭載する試料ホルダ80との傾斜
角度は固定状態となっている。また、試料回転ステージ
83を回転させた際に、試料79を観察視野の中心に位
置させるためには、試料79を絶えず回転軸R上に配置
する必要がある。In this sample apparatus, the tilt angle between the sample rotating stage 83 and the sample holder 80 on which the sample is mounted is fixed. In order to position the sample 79 at the center of the observation field when the sample rotation stage 83 is rotated, it is necessary to constantly arrange the sample 79 on the rotation axis R.
【0035】次に、先に図23(a)・(b)を参照し
ながら説明した、エッチング溝63の入口部分にあたる
側壁上部65にダレが生じ、丸みを帯びた形状となると
いう問題を解決する従来方法を説明する。このような従
来方法として、特開昭64−42822号公報に、半導
体基板の加工方法が開示されている。Next, the problem that the upper portion 65 of the side wall corresponding to the entrance portion of the etching groove 63 is sagged, which has been described with reference to FIGS. The conventional method will be described. As such a conventional method, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-42822 discloses a method for processing a semiconductor substrate.
【0036】この従来方法においては、イオンビーム強
度がガウス分布型をしていることによるエッチング溝の
側壁上部におけるダレを防ぐために、図35(a)に示
すように、半導体基板86の上面に対し全面に上層膜8
5(SiO2 またはSiN2膜)を形成している。そし
て、図35(b)に示すように、反応性ガスのSiF4
ガス88をラジカル供給管87から半導体墓板86上に
供給しながら、イオンビームIBを任意の開孔領域に照
射し、図35(c)に示すようなエッチング溝を形成す
る。In this conventional method, as shown in FIG. 35A, in order to prevent sagging at the upper part of the side wall of the etching groove due to the Gaussian distribution of the ion beam intensity, the upper surface of the semiconductor substrate 86 is Upper layer 8 on the entire surface
5 (SiO 2 or SiN 2 film). Then, as shown in FIG. 35B, the reactive gas SiF 4
While supplying the gas 88 from the radical supply pipe 87 onto the semiconductor grave plate 86, the ion beam IB is applied to an arbitrary opening area to form an etching groove as shown in FIG.
【0037】上層膜85として用いられるSiO2 また
はSiN2 膜は、イオンビームに対する反応性が小さい
ので、エッチング溝の側壁上部におけるダレを防ぐこと
ができる。The SiO 2 or SiN 2 film used as the upper film 85 has a small reactivity with the ion beam, it is possible to prevent sagging in the upper portion of the side wall of the etched groove.
【0038】[0038]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、試料を
傾斜させて配置するとともに、加工対象となる領域の中
心を軸として、試料を回転させながら加工する構成とし
て、図34に示すような構成の試料装置を用いた場合、
次のような問題点が生じる。However, a configuration in which the sample is arranged obliquely and processed while rotating the sample about the center of the region to be processed as an axis has a structure as shown in FIG. When using the device,
The following problems arise.
【0039】図34に示すように、試料回転ステージ7
6と、試料79を搭載する試料ホルダ80との傾斜角度
は、固定された構造となっている。したがって、試料7
9の材質の変化などの要因によって、イオンビームIB
によって形成されるエッチング溝の側壁の傾斜角が変化
する場合には、適切な傾斜角度に調整することが不可能
となる。すなわち、このような装置では、最適な形状の
エッチング溝を形成することができない。As shown in FIG. 34, the sample rotating stage 7
6 and the sample holder 80 on which the sample 79 is mounted have a fixed inclination angle. Therefore, sample 7
Beam IB due to factors such as material change
When the inclination angle of the side wall of the etching groove formed by the above changes, it is impossible to adjust the inclination angle to an appropriate one. That is, such an apparatus cannot form an etching groove having an optimal shape.
【0040】なお、図34に示す構成には、傾斜ステー
ジ83が備えられており、上記公報によれば、試料79
をさらに傾斜させたい場合に、図示外の駆動源によりこ
の傾斜ステージ83を傾斜させる旨が記載されている。
しかしながら、この記載および図によれば、試料79の
傾斜方向を増やす方向にしか傾斜ステージ83を傾斜さ
せることができない。すなわち、試料の傾斜角度を任意
の角度に制御することは不可能である。The configuration shown in FIG. 34 is provided with a tilt stage 83, and according to the above publication, the sample 79
Is described, the tilt stage 83 is tilted by a drive source (not shown).
However, according to the description and the drawings, the tilt stage 83 can be tilted only in the direction in which the tilt direction of the sample 79 is increased. That is, it is impossible to control the tilt angle of the sample to an arbitrary angle.
【0041】また、エッチング加工を試料を回転させな
がら行う場合には、加工を行う箇所を回転中心に移動さ
せる必要がある。この場合、図34に示す構成の場合に
は、試料79と回転体としての試料ホルダ80との位置
関係を相対的に移動させる手段はなく、試料79と回転
軸Rとの位置関係を移動させることはできない。よっ
て、例えば加工箇所が1つの試料中に複数箇所存在する
場合には、1つの加工箇所における加工を終了する毎
に、試料79を試料ホルダ80から取り外し、再度、試
料79を、次の加工箇所が回転軸R上に配置されるよう
に試料ホルダ80に取り付け直す必要がある。When the etching process is performed while rotating the sample, it is necessary to move the portion to be processed to the center of rotation. In this case, in the case of the configuration shown in FIG. 34, there is no means for relatively moving the positional relationship between the sample 79 and the sample holder 80 as a rotating body, and the positional relationship between the sample 79 and the rotation axis R is moved. It is not possible. Therefore, for example, when there are a plurality of processing locations in one sample, the sample 79 is removed from the sample holder 80 each time the processing in one processing location is completed, and the sample 79 is again placed in the next processing location. Needs to be re-attached to the sample holder 80 so that is placed on the rotation axis R.
【0042】この場合、試料79を試料ホルダ80に取
り付ける際の位置合わせ精度は極めて高いものが要求さ
れるが、上記のような構成の場合、人間の手作業によっ
て取り付けが行われるので、必要な位置合わせ精度を得
ることができない。したがって、所望の箇所に、所望の
大きさのエッチング溝を形成することは極めて困難にな
っている。In this case, it is required that the positioning accuracy when mounting the sample 79 to the sample holder 80 is extremely high. However, in the case of the above-mentioned configuration, since the mounting is performed manually by a human, the necessary positioning accuracy is required. The positioning accuracy cannot be obtained. Therefore, it is extremely difficult to form an etching groove of a desired size at a desired location.
【0043】また、上記の、特開昭64−42822号
公報に記載された半導体基板の加工方法においては、半
導体基板86の上に反応性の小さい材料からなる上層膜
85を形成してからエッチングを行うことによって、エ
ッチング溝の側壁上部におけるダレを防いでいる。しか
しながら、イオンビームIBのビーム強度がガウス分布
となることによって、エッチング溝の側壁が傾斜して形
成されることについては考慮されていないので、エッチ
ング溝の側壁を、半導体基板86の表面に対して垂直と
なるように形成することは不可能である。In the method of processing a semiconductor substrate described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 64-42822, etching is performed after an upper layer 85 made of a material having low reactivity is formed on a semiconductor substrate 86. By doing so, dripping at the upper part of the side wall of the etching groove is prevented. However, since it is not considered that the beam intensity of the ion beam IB has a Gaussian distribution and the sidewall of the etching groove is formed to be inclined, the sidewall of the etching groove is made to face the surface of the semiconductor substrate 86. It is impossible to make it vertical.
【0044】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、試料に対して、所望の箇所
に、所望の大きさのエッチング溝を、その側壁が所望の
角度となるように形成することが可能な集束イオンビー
ム加工装置およびエッチング加工方法を提供することに
ある。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. An object of the present invention is to provide an etching groove of a desired size at a desired position with respect to a sample, and a side wall of the etching groove having a desired angle. It is an object of the present invention to provide a focused ion beam processing apparatus and an etching method which can be formed as follows.
【0045】[0045]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1記載の集束イオンビーム加工装置は、試
料に対してイオンビームを照射することによってエッチ
ング加工を行う集束イオンビーム加工装置において、イ
オンビームを出射するイオン源と、試料を保持する試料
保持手段と、イオンビームが試料に入射する角度を任意
の角度に調節する入射角度制御手段とを備えていること
を特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a focused ion beam processing apparatus for performing an etching process by irradiating a sample with an ion beam. Is characterized by comprising an ion source for emitting an ion beam, sample holding means for holding a sample, and incident angle control means for adjusting an angle at which the ion beam is incident on the sample to an arbitrary angle.
【0046】上記の構成によれば、入射角度制御手段に
よって、イオンビームが試料に入射する角度を任意の角
度に調節することが可能となるので、イオンビームのビ
ーム強度およびビーム径などを変化させた場合にも、イ
オンビームの入射角度を調節することによって、形成さ
れるエッチング溝の側壁の角度を所望の角度、例えば垂
直となるように形成することができる。According to the above arrangement, the angle of incidence of the ion beam on the sample can be adjusted to an arbitrary angle by the incident angle control means, so that the beam intensity and beam diameter of the ion beam are changed. Also in this case, by adjusting the incident angle of the ion beam, the angle of the side wall of the formed etching groove can be formed to a desired angle, for example, vertical.
【0047】請求項2記載の集束イオンビーム加工装置
は、請求項1記載の構成において、上記試料保持手段
が、試料を任意の周期で回転させる回転ステージを備え
ていることを特徴としている。A focused ion beam processing apparatus according to a second aspect is characterized in that, in the configuration according to the first aspect, the sample holding means includes a rotating stage for rotating the sample at an arbitrary cycle.
【0048】上記の構成によれば、試料保持手段が備え
る回転ステージによって、試料を任意の周期で回転させ
ることができるので、試料を回転させながらイオンビー
ムを照射してエッチング処理を行うことができる。すな
わち、入射角度制御手段によってイオンビームが試料に
入射する角度を調節した上で、試料を回転させながらエ
ッチング処理を行うことができるので、エッチング溝の
すべての側壁の角度が、所望の角度でかつ一定となるよ
うに形成することができる。According to the above configuration, the sample can be rotated at an arbitrary cycle by the rotation stage provided in the sample holding means, so that the etching process can be performed by irradiating the ion beam while rotating the sample. . That is, after adjusting the angle at which the ion beam is incident on the sample by the incident angle control means, the etching process can be performed while rotating the sample, so that the angles of all the side walls of the etching groove are at the desired angle and It can be formed to be constant.
【0049】請求項3記載の集束イオンビーム加工装置
は、請求項1または2記載の構成において、上記入射角
度制御手段が、上記イオン源を内部に備えたイオンカラ
ムの傾斜角度を調節する傾斜角度制御手段であることを
特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in the focused ion beam processing apparatus according to the first or second aspect, the incident angle control means adjusts an inclination angle of an ion column having the ion source therein. It is a control means.
【0050】上記の構成によれば、イオン源を内部に備
えたイオンカラムの傾斜角度を調節することによって、
イオンビームが試料に入射する角度を調節するので、試
料上におけるイオンビームの照射位置がずれることな
く、イオンビームの入射角度を変更することが可能とな
る。According to the above arrangement, by adjusting the inclination angle of the ion column having the ion source therein,
Since the angle at which the ion beam is incident on the sample is adjusted, the incident angle of the ion beam can be changed without shifting the irradiation position of the ion beam on the sample.
【0051】請求項4記載の集束イオンビーム加工装置
は、試料保持手段によって保持された試料に対してイオ
ンビームを照射することによってエッチング加工を行う
集束イオンビーム加工装置において、上記試料保持手段
が、傾斜角度を変更可能な傾斜ステージと、回転軸を中
心として回転可能な回転ステージと、平面内での配置位
置の変更が可能なXY方向移動ステージとを備え、上記
XY方向移動ステージが、上記回転ステージの上に配置
されており、上記XY方向移動ステージの上に試料が保
持されることを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a focused ion beam processing apparatus for performing an etching process by irradiating a sample held by a sample holding means with an ion beam. An XY-direction moving stage that can change an inclination angle, a rotation stage that can rotate about a rotation axis, and an XY-direction moving stage that can change an arrangement position in a plane; It is arranged on a stage, and the sample is held on the XY direction moving stage.
【0052】上記の構成によれば、XYZ方向移動ステ
ージによって水平面内および鉛直方向に対して任意の位
置に試料を移動させることができる。また、試料におけ
る特定の面の法線方向に関しては、傾斜ステージの傾斜
角度を調節することによって任意の方向に設定すること
が可能となる。また、回転ステージによって、試料は、
回転軸を中心として回転させることができる。また、回
転ステージの上に配置されたXYステージによって、回
転軸と試料との位置関係を変更することが可能となる。
したがって、試料における目的加工箇所の中心を、回転
軸とイオンビームの走査領域の中心軸との交点に位置さ
せることが可能となる。このように試料を位置させるこ
とによって、試料に対するイオンビームの入射角度を所
望の角度としながら、試料を回転させてエッチング処理
を行うことが可能となるので、エッチング溝のすべての
側壁の角度が、所望の角度でかつ一定となるように形成
することができる。According to the above configuration, the sample can be moved to an arbitrary position in the horizontal plane and in the vertical direction by the XYZ direction moving stage. The normal direction of a specific surface of the sample can be set to an arbitrary direction by adjusting the tilt angle of the tilt stage. In addition, the sample is
It can be rotated about a rotation axis. Further, the positional relationship between the rotation axis and the sample can be changed by the XY stage arranged on the rotation stage.
Therefore, it is possible to position the center of the target processing portion on the sample at the intersection of the rotation axis and the central axis of the ion beam scanning area. By locating the sample in this manner, it is possible to perform the etching process by rotating the sample while keeping the angle of incidence of the ion beam on the sample at a desired angle. It can be formed at a desired angle and constant.
【0053】また、試料における目的加工箇所が複数存
在する場合にも、試料保持手段が備える各ステージを適
宜移動させることによって、各目的加工箇所を所望の位
置で、かつ所望の方向に配置させることが可能となる。Further, even when there are a plurality of target processing portions in the sample, the respective stages provided in the sample holding means are appropriately moved so that each target processing portion is arranged at a desired position and in a desired direction. Becomes possible.
【0054】請求項5記載のエッチング加工方法は、試
料上における目的加工箇所を中心として、試料を所定の
周期で回転させる工程と、上記の目的加工箇所に対し
て、試料の表面の法線方向から所定の角度だけ傾斜した
方向からイオンビームを照射して、所望の深さまでエッ
チング溝を形成する工程とを含み、上記のイオンビーム
を照射する際の所定の角度を、イオンビームのビーム強
度および/またはビーム径に基づいて設定することを特
徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an etching method comprising the steps of: rotating a sample at a predetermined cycle around a target processing portion on a sample; Irradiating the ion beam from a direction inclined by a predetermined angle from, including forming an etching groove to a desired depth, the predetermined angle at the time of irradiating the ion beam, the beam intensity of the ion beam and And / or setting based on the beam diameter.
【0055】上記の方法によれば、試料上における目的
加工箇所を中心として、試料を所定の周期で回転させる
とともに、目的加工箇所に対して、試料の表面の法線方
向から所定の角度だけ傾斜した方向からイオンビームを
照射して、所望の深さまでエッチング溝を形成するの
で、エッチング溝のすべての側壁の角度が、所望の角度
でかつ一定となるようにエッチング加工することができ
る。According to the above-described method, the sample is rotated at a predetermined cycle around the target processing location on the sample, and the target processing location is inclined by a predetermined angle from the normal direction of the surface of the sample. Since the etching groove is formed to a desired depth by irradiating the ion beam from the set direction, the etching can be performed so that the angles of all the side walls of the etching groove become a desired angle and become constant.
【0056】また、イオンビームを照射する際の所定の
角度を、イオンビームのビーム強度および/またはビー
ム径に基づいて設定するので、イオンビームのビーム強
度および/またはビーム径を変化させた場合にも、エッ
チング溝のすべての側壁の角度を、所望の角度とするこ
とができる。Further, since the predetermined angle for irradiating the ion beam is set based on the beam intensity and / or the beam diameter of the ion beam, when the beam intensity and / or the beam diameter of the ion beam is changed, Also, the angles of all the side walls of the etching groove can be set to desired angles.
【0057】請求項6記載のエッチング加工方法は、請
求項5記載の方法において、上記の試料を回転させる際
の周期を、0.05〜0.1nc/回転の範囲に設定す
ることを特徴としている。According to a sixth aspect of the present invention, in the method of the fifth aspect, the cycle of rotating the sample is set in a range of 0.05 to 0.1 nc / rotation. I have.
【0058】上記の方法によれば、試料の回転を早くし
た場合に生じる回転誤差によるエッチング溝の乱れや、
試料の回転を遅くした場合に、イオンビームの照射時間
が長くなることによるエッチング溝の形状の不均一さを
防ぐことができる。よって、形状の整ったエッチング溝
を形成することができる。According to the above method, the disorder of the etching groove due to the rotation error caused when the sample is rotated faster,
When the rotation of the sample is slowed, it is possible to prevent unevenness of the shape of the etching groove due to a long irradiation time of the ion beam. Therefore, a well-shaped etching groove can be formed.
【0059】請求項7記載のエッチング加工方法は、請
求項5または6に記載の方法において、上記の目的加工
箇所の上面に、金属または絶縁性の膜を形成してからエ
ッチング溝を形成することを特徴としている。According to a seventh aspect of the present invention, in the method of the fifth or sixth aspect, an etching groove is formed after forming a metal or insulating film on the upper surface of the target processing portion. It is characterized by.
【0060】上記の方法によれば、目的加工箇所の上面
に、金属または絶縁性の膜を形成してからエッチング溝
を形成するので、イオンビームのビーム強度分布を示す
ガウス分布曲線のスソの部分によって生じるエッチング
溝の上部のダレは、上記の膜の部分にのみ形成されるこ
とになる。したがって、試料の表面にエッチングのダメ
ージが生じることを防ぐことができる。According to the above-described method, since an etching groove is formed after a metal or insulating film is formed on the upper surface of a target processing portion, a portion of a Gaussian distribution curve showing a beam intensity distribution of an ion beam is formed. The sag at the upper part of the etching groove caused by the above is formed only in the above-mentioned film portion. Therefore, it is possible to prevent etching damage from occurring on the surface of the sample.
【0061】[0061]
【発明の実施の形態】〔実施の形態1〕本発明の実施の
一形態について図1ないし図15に基づいて説明すれ
ば、以下のとおりである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0062】図1は、本実施形態に係る集束イオンビー
ム加工装置の概略構成を示す模式図である。この集束イ
オンビーム加工装置は、イオンカラム1の内部に配置さ
れたイオン源2、静電レンズ3、および偏向レンズ4
と、加工室5の内部に配置された検出機6、デポノズル
7、試料ステージ(試料保持手段)8、および専用ノズ
ル9と、加工室5の外部に配置された複数のガスボンベ
10…およびガス配管11とを備えている。また、上記
のイオンカラム1は、加工室5に対して、その取り付け
角度を変更することが可能な構成となっており、その可
動範囲は、イオンカラム1が加工室5に対して直立した
状態から、左右方向に±45°となっている。このイオ
ンカラム1の傾斜角度は、図示しない傾斜角度制御手段
によって制御されている。なお、図2に、イオンカラム
1が加工室5に対して傾斜した状態に配置されている時
の状態を示す。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a focused ion beam processing apparatus according to the present embodiment. This focused ion beam processing apparatus includes an ion source 2, an electrostatic lens 3, and a deflecting lens 4 disposed inside an ion column 1.
, A detector 6, a deposition nozzle 7, a sample stage (sample holding means) 8, and a dedicated nozzle 9 disposed inside the processing chamber 5, and a plurality of gas cylinders 10 and gas pipes disposed outside the processing chamber 5. 11 is provided. In addition, the ion column 1 is configured such that its mounting angle can be changed with respect to the processing chamber 5, and its movable range is such that the ion column 1 stands upright with respect to the processing chamber 5. From ± 45 ° in the left-right direction. The tilt angle of the ion column 1 is controlled by a tilt angle control unit (not shown). FIG. 2 shows a state in which the ion column 1 is arranged in a state inclined with respect to the processing chamber 5.
【0063】イオン源2は、主に液体金属を原材料にし
て構成される。この液体金属としては、一般的にGa+
(ガリウム)イオンが用いられており、このイオン源2
から、イオンビームIBが出射される。The ion source 2 is mainly composed of liquid metal as a raw material. Generally, Ga +
(Gallium) ions are used.
Emits an ion beam IB.
【0064】静電レンズ3は、イオン源2の下部に配置
されており、その中心部にイオン源2から出射されたイ
オンビームIBを通すことにより、イオンビームIBの
径を制御している。偏向レンズ4は、静電レンズ3のさ
らに下部に配置されており、その中心部にイオン源2か
ら出射されたイオンビームIBを通すことにより、イオ
ンビームIBの進行方向を制御している。The electrostatic lens 3 is disposed below the ion source 2, and controls the diameter of the ion beam IB by passing the ion beam IB emitted from the ion source 2 through the center thereof. The deflecting lens 4 is disposed further below the electrostatic lens 3, and controls the traveling direction of the ion beam IB by passing the ion beam IB emitted from the ion source 2 through the center thereof.
【0065】試料ステージ8の上には、加工対象として
の半導体素子12が固定されて載置され、イオン源2を
出射したイオンビームIBは、静電レンズ3、偏向レン
ズ4を通過して、この半導体素子12に照射される。On the sample stage 8, a semiconductor element 12 to be processed is fixedly mounted, and the ion beam IB emitted from the ion source 2 passes through the electrostatic lens 3 and the deflecting lens 4. The semiconductor device 12 is irradiated.
【0066】検出機6は、半導体素子12上にイオンビ
ームIBが照射された時に生じる2次イオンおよび2次
電子を検出するものである。デポノズル7は、金属化合
物ガスをイオンビームIBの照射箇所に吹き付けるため
のノズルであり、半導体素子12上に金属性の膜を形成
する際に用いられる。The detector 6 detects secondary ions and secondary electrons generated when the semiconductor device 12 is irradiated with the ion beam IB. The deposition nozzle 7 is a nozzle for spraying a metal compound gas to an irradiation position of the ion beam IB, and is used when a metal film is formed on the semiconductor element 12.
【0067】専用ノズル9は、ガスボンベ10…からガ
ス配管11を通じて導入された反応性ガスを、イオンビ
ームIBの照射箇所に吹き付けるためのノズルである。The dedicated nozzle 9 is a nozzle for spraying a reactive gas introduced from the gas cylinders 10 through the gas pipe 11 to the irradiation position of the ion beam IB.
【0068】以上のような構成の集束イオンビーム加工
装置において、半導体素子12上にエッチング溝を形成
する際の動作について、以下に説明する。The operation of forming an etching groove on the semiconductor element 12 in the focused ion beam processing apparatus having the above configuration will be described below.
【0069】まず、半導体素子12を試料ステージ8の
上に固定した状態で載置し、加工室5の内部を、その真
空度が2×10-7torrに達するまで真空引きする。そし
て、イオン源2から引き出されたイオンビームIBを、
静電レンズ3によって、最小で直径0.01μmにまで
集束し、試料ステージ8上の半導体素子12の表面に照
射させる。First, the semiconductor element 12 is placed in a fixed state on the sample stage 8, and the inside of the processing chamber 5 is evacuated until the degree of vacuum reaches 2 × 10 -7 torr. Then, the ion beam IB extracted from the ion source 2 is
The electrostatic lens 3 converges to a minimum diameter of 0.01 μm and irradiates the surface of the semiconductor element 12 on the sample stage 8.
【0070】この際に、半導体素子12の表面におい
て、イオンビームIBが照射された箇所から2次イオン
および2次電子が放出される。これらの2次イオンおよ
び2次電子は、検出器6によって検出され、画像処理が
施された後、半導体素子12の表面における加工部分の
画像として、図示しないディスプレイ上に100〜10
万倍の範囲で拡大されて映し出される。At this time, secondary ions and secondary electrons are emitted from the portion of the surface of the semiconductor element 12 irradiated with the ion beam IB. After these secondary ions and secondary electrons are detected by the detector 6 and subjected to image processing, 100 to 10 are displayed on a display (not shown) as an image of a processed portion on the surface of the semiconductor element 12.
It is enlarged and projected in the range of 10,000 times.
【0071】図3ないし図6は、試料ステージ8の構成
および動作を示す側面図である。試料ステージ8は、例
えば図3に示すように、土台16上に縦に3段積みされ
たステージ構造となっている。具体的には、土台16上
に、下段ステージ(回転ステージ)15、中段ステージ
14、上段ステージ13が、下からこの順に配置された
構成となっている。そして、上段ステージ13上に、加
工対象としての半導体素子12が固定されて配置され
る。FIGS. 3 to 6 are side views showing the structure and operation of the sample stage 8. FIG. The sample stage 8 has a stage structure in which three stages are vertically stacked on a base 16 as shown in FIG. 3, for example. Specifically, a lower stage (rotary stage) 15, a middle stage 14, and an upper stage 13 are arranged on a base 16 in this order from below. Then, the semiconductor element 12 to be processed is fixedly arranged on the upper stage 13.
【0072】下段ステージ15は、土台16に対して任
意の周期で360°回転することが可能な構成となって
いる。また、その上に配置された中段ステージ14は、
Y方向に移動可能な構成となっている。さらに、その上
に配置された上段ステージ13は、中段ステージ14の
移動方向とは垂直な方向、すなわち、X方向に移動可能
な構成となっている。なお、上記の説明において、水平
面内において、互いに垂直な2方向をそれぞれX方向、
Y方向とおいており、図3ないし図6においては、紙面
の左右方向をX方向、紙面に垂直な方向をY方向とおい
ている。The lower stage 15 is configured to be able to rotate 360 ° relative to the base 16 at an arbitrary cycle. In addition, the middle stage 14 disposed thereon
It is configured to be movable in the Y direction. Further, the upper stage 13 disposed thereon is configured to be movable in a direction perpendicular to the moving direction of the middle stage 14, that is, in the X direction. In the above description, two directions perpendicular to each other in the horizontal plane are referred to as X directions, respectively.
In FIGS. 3 to 6, the left-right direction of the drawing is the X direction, and the direction perpendicular to the drawing is the Y direction.
【0073】また、下段ステージ15は、その面の方向
を、土台45に対して±45°の範囲で傾斜させること
も可能な構成となっている。すなわち、イオンカラム1
が±45°の範囲で傾斜可能なことを合わせると、イオ
ンビームIBが半導体素子12の表面に照射する角度
は、±90°の範囲で調節可能となる。Further, the lower stage 15 is configured so that the direction of its surface can be inclined within a range of ± 45 ° with respect to the base 45. That is, the ion column 1
Can be adjusted in the range of ± 45 °, the angle at which the ion beam IB irradiates the surface of the semiconductor element 12 can be adjusted in the range of ± 90 °.
【0074】次に、試料ステージ8の動作について説明
する。まず、図3に示すように、上段ステージ13上に
半導体素子12を固定した状態で載置する。次に、図4
に示すように、上段ステージ13および中段ステージ1
4を移動させることによって、下段ステージ15におけ
る中心軸A上に、半導体素子12における加工箇所17
が位置するように調整を行う。Next, the operation of the sample stage 8 will be described. First, as shown in FIG. 3, the semiconductor element 12 is mounted on the upper stage 13 in a fixed state. Next, FIG.
As shown in the figure, the upper stage 13 and the middle stage 1
4 is moved to a position on the center axis A of the lower stage 15,
Adjust so that is positioned.
【0075】次に、図5に示すように、イオンビームI
Bを半導体素子12上の加工箇所17に照射し、表面観
察を行いながら下段ステージ15を回転させる。この
時、加工箇所17が中心軸A上に位置するように調整さ
れていれば、下段ステージ15を回転させても加工箇所
17は中心軸A上を回転するだけで位置ズレを起こすこ
とはない。下段ステージ15の回転中に加工箇所17が
位置ズレを起こす場合には、半導体素子12の表面を観
察した状態で上段ステージ13および中段ステージ14
の位置を微調整し、加工箇所17が全く位置ズレを起こ
さないポイントを探し出す。Next, as shown in FIG.
B is applied to the processing location 17 on the semiconductor element 12 and the lower stage 15 is rotated while observing the surface. At this time, if the processing location 17 is adjusted so as to be located on the central axis A, even if the lower stage 15 is rotated, the processing location 17 will only rotate on the central axis A and will not shift. . If the processing location 17 is displaced during rotation of the lower stage 15, the upper stage 13 and the middle stage 14 are placed in a state where the surface of the semiconductor element 12 is observed.
Is fine-adjusted to find a point where the processing location 17 does not shift at all.
【0076】次に、図6に示すように、イオンカラム1
の傾斜角度を変えることによって、半導体素子12の表
面に対し傾斜した角度でイオンビームIBが照射される
ように調整する。ここで設定される傾斜角度は、加工箇
所17において形成されるエッチング溝の側壁が垂直と
なるように設定される。なお、この傾斜角度とエッチン
グ溝の形状との関係については、後で詳細に説明する。Next, as shown in FIG.
Is adjusted so that the ion beam IB is irradiated at an inclined angle with respect to the surface of the semiconductor element 12. The inclination angle set here is set so that the side wall of the etching groove formed at the processing location 17 is vertical. The relationship between the inclination angle and the shape of the etching groove will be described later in detail.
【0077】そして、下段ステージ15を一定速度で回
転させながら、イオンビームIBを加工箇所17に照射
させて加工を行う。この際に、上記のように、加工箇所
17と回転軸Aとが一致するように調整されていれば、
下段ステージ15を一定速度で回転させても、加工箇所
17が位置ズレを起こすことはない。Then, while the lower stage 15 is rotated at a constant speed, the ion beam IB is applied to the processing location 17 for processing. At this time, as described above, if the processing location 17 and the rotation axis A are adjusted so as to coincide with each other,
Even if the lower stage 15 is rotated at a constant speed, the processing location 17 does not shift.
【0078】そして、イオンビームIBを加工箇所17
に照射した状態で、専用ノズル9から選択比を持つアシ
ストガスを半導体素子12の表面に噴射しながら加工
(エッチング)を行う。Then, the ion beam IB is applied to the processing portion 17.
In this state, the processing (etching) is performed while injecting an assist gas having a selectivity from the dedicated nozzle 9 onto the surface of the semiconductor element 12.
【0079】この時の下段ステージ15の回転速度は、
0.1nc/1回転に設定するのが最も望ましい。nc
単位は、単位面積あたりに注入されるイオンの量を表
し、エッチングスピードの表現として用いられる。1μ
mの深さをエッチングするには、約4nc必要であり、
この時に要するエッチング時間は用いるイオンビーム電
流値によって変化する。イオンビーム電流値が400p
Aの場合で、1μmの深さをエッチングするのに60秒
かかり、イオンビーム電流値が100pAの場合では、
4倍の240秒が必要となる。なお、このようにイオン
ビーム電流値を変化させた場合、エッチング時間は変化
しているが、単位面積当たりのイオン注入量は同一であ
る。At this time, the rotation speed of the lower stage 15 is
Most preferably, it is set to 0.1 nc / 1 rotation. nc
The unit indicates the amount of ions implanted per unit area, and is used as an expression of the etching speed. 1μ
To etch a depth of m requires about 4 nc,
The etching time required at this time changes depending on the ion beam current value used. 400p ion beam current
In the case of A, it takes 60 seconds to etch a depth of 1 μm, and when the ion beam current value is 100 pA,
Four times 240 seconds are required. When the ion beam current value is changed as described above, the etching time is changed, but the ion implantation amount per unit area is the same.
【0080】加工形状に関しては、イオンビーム電流値
が400pAの場合よりも、イオンビーム電流値が10
0pAの方が、ビーム径が細い分、きれいに加工され
る。また、下段ステージ15の回転速度を速く(例えば
0.05nc/1回転)した場合には、基本的には大き
な支障は見られないが、ステージ回転時の回転誤差が生
じることが懸念される。逆に、下段ステージ15の回転
速度を遅く(例えば0.3nc/1回転)した場合に
は、1箇所に対するイオンビームの照射時間が長くなる
ので、加工形状の不均一さが顕著にあらわれる。よっ
て、下段ステージ15の回転数は、0.1nc/1回転
程度が最適値であり、0.05nc/1回転まで速度を
上げて回転させることが可能である。Regarding the processing shape, the ion beam current value is 10 times higher than when the ion beam current value is 400 pA.
At 0 pA, the beam is finely processed because the beam diameter is smaller. In addition, when the rotation speed of the lower stage 15 is increased (for example, 0.05 nc / 1 rotation), there is basically no major problem, but there is a concern that a rotation error may occur during the rotation of the stage. Conversely, when the rotation speed of the lower stage 15 is reduced (for example, 0.3 nc / 1 rotation), the irradiation time of the ion beam to one location becomes longer, so that the processing shape becomes more uneven. Therefore, the optimum rotation speed of the lower stage 15 is about 0.1 nc / 1 rotation, and the lower stage 15 can be rotated at a speed increased to 0.05 nc / 1 rotation.
【0081】次に、イオンカラム1の傾斜角度、すなわ
ち、イオンビームIBの半導体素子12への入射方向と
半導体素子12の法線とがなす角度(入射角度)と、エ
ッチング溝の形状との関係について、図7を参照しなが
ら以下に説明する。Next, the relationship between the inclination angle of the ion column 1, that is, the angle (incident angle) between the direction of incidence of the ion beam IB on the semiconductor element 12 and the normal line of the semiconductor element 12, and the shape of the etching groove Will be described below with reference to FIG.
【0082】図7は、2種類のイオンビーム電流値の場
合において、入射角度に応じたエッチング溝の形状を示
した表である。入射角度は、0°〜10°の範囲に設定
している。また、イオンビーム電流値が400pAの場
合には、エッチング溝の開孔領域が2μmφとなるよう
に設定しており、イオンビーム電流値が100pAの場
合には、エッチング溝の開孔領域が0.5μmφとなる
ように設定している。また、エッチング溝の深さは、ど
ちらの場合も5μmとなるように設定している。FIG. 7 is a table showing the shape of the etching groove according to the incident angle in the case of two types of ion beam current values. The incident angle is set in the range of 0 ° to 10 °. When the ion beam current value is 400 pA, the opening area of the etching groove is set to 2 μmφ, and when the ion beam current value is 100 pA, the opening area of the etching groove is 0.1 μm. It is set to be 5 μmφ. The depth of the etching groove is set to 5 μm in both cases.
【0083】入射角度が0°の場合、開孔領域が2μm
φの場合および開孔領域が0.5μmφの場合で、共に
エッチング溝の側壁が、エッチング溝の底部へ行くほど
狭くなるように傾斜した形状となっている。また、入射
角度を8°とした場合、入射角度0°の場合に比ベて、
エッチング溝の側壁の傾斜は、開孔領域が2μmφの場
合および開孔領域が0.5μmφの場合共に、その垂直
性が向上してはいるが、若干の傾斜は依然見られる。ま
た、入射角度を10°にした場合、開孔領域が2μmφ
の場合および開孔領域が0.5μmφの場合共に、エッ
チング溝の側壁が逆方向に傾斜、すなわち、エッチング
溝の底部へ行くほど広くなるように傾斜している。すな
わち、イオンカラム1の傾斜角度を大きくしすぎたこと
になる。入射角度を9.8°とした場合、開孔領域が2
μmφの場合および開孔領域が0.5μmφの場合共
に、垂直なエッチング溝が得られており、最も適した入
射角度であることがわかる。When the incident angle is 0 °, the aperture area is 2 μm
In the case of φ and the case where the opening area is 0.5 μmφ, both sides have an inclined shape such that the side wall of the etching groove becomes narrower toward the bottom of the etching groove. Also, when the incident angle is 8 °, compared to the case where the incident angle is 0 °,
Regarding the inclination of the side wall of the etching groove, the verticality is improved in both the case where the opening area is 2 μmφ and the case where the opening area is 0.5 μmφ, but a slight inclination is still observed. When the incident angle is set to 10 °, the aperture area is 2 μmφ.
In both cases (1) and (2), the side wall of the etching groove is inclined in the opposite direction, that is, inclined so as to become wider toward the bottom of the etching groove. That is, the inclination angle of the ion column 1 is too large. When the incident angle is 9.8 °, the aperture area is 2
In both the case of .mu.m.phi. and the case where the opening area is 0.5 .mu.m.phi., a vertical etching groove is obtained, which indicates that the incident angle is most suitable.
【0084】なお、開孔領域が2μmφとなるように形
成する場合に、イオンビーム電流値を400pAとする
のは、加工時間を短くする為である。また、開孔領域が
0.5μmφの場合に、イオンビーム電流値を100p
Aにするのは、開孔領域が微小領域であるために、ビー
ム径を0.1μmφにまで絞り込むことによって、エッ
チング溝の形状を良くするためである。The reason why the ion beam current value is set to 400 pA when the opening area is formed to have a diameter of 2 μmφ is to shorten the processing time. When the opening area is 0.5 μmφ, the ion beam current value is set to 100 p.
The reason for setting to A is to improve the shape of the etching groove by narrowing the beam diameter to 0.1 μmφ because the aperture region is a minute region.
【0085】次に、エッチング溝を形成する手順につい
て、図8ないし図11を参照しながら以下に説明する。Next, a procedure for forming an etching groove will be described below with reference to FIGS.
【0086】まず、イオンカラム1の傾斜角度を9.8
°に設定し、イオンビームIBを半導体素子12の加工
箇所17に入射角度9.8°で照射させる。この際に、
加工箇所17が下段ステージ15の回転軸Aの中心に位
置するように調整することによって、下段ステージ15
の回転に伴って、加工箇所17の位置ズレが生じないよ
うにしておく。First, the inclination angle of the ion column 1 was set to 9.8.
° and the processed portion 17 of the semiconductor element 12 is irradiated with the ion beam IB at an incident angle of 9.8 °. At this time,
By adjusting the processing location 17 to be located at the center of the rotation axis A of the lower stage 15, the lower stage 15
With the rotation of, the positional deviation of the processing location 17 is prevented from occurring.
【0087】次に、図8に示すように、アシストガスを
専用ノズル9から半導体素子12の表面に噴射しなが
ら、下段ステージ15の回転を停止した状態で、1μm
φの開孔領域に、電流値が100pAのイオンビームI
Bを、図8の矢印で示すように走査しながら照射してエ
ッチング溝を形成する。なお、イオンビームIBの形状
は、前記したように、その強度分布がガウス分布となっ
ていることを反映した形状となるが、図8においては、
簡単のために、イオンビームIBの形状をくさび形とし
て記載している。Next, as shown in FIG. 8, while the assist gas is jetted from the dedicated nozzle 9 to the surface of the semiconductor element 12, the rotation of the lower stage 15 is stopped, and 1 μm
An ion beam I having a current value of 100 pA
B is irradiated while scanning as shown by the arrow in FIG. 8 to form an etching groove. As described above, the shape of the ion beam IB reflects the Gaussian distribution of the intensity, but in FIG.
For simplicity, the shape of the ion beam IB is described as a wedge.
【0088】この際に、図8において、イオンビームI
Bが最も左に位置した時のビーム領域の左端部IBLに
よって、エッチング溝の左側壁18Lが形成され、イオ
ンビームIBが最も右に位置した時のビーム領域の右端
部IBRによって、エッチング溝の右側壁18Rが形成
される。また、イオンビームIBの入射角度を9.8°
としていることにより、イオンビームIBの左端部IB
Lは、半導体素子12の表面に対して垂直となってい
る。よって、エッチング溝の一方の側壁となる左側壁1
8Lは、半導体素子12の表面に対して垂直となるよう
に形成される。At this time, in FIG.
The left side wall 18L of the etching groove is formed by the left end portion IBL of the beam region when B is located at the leftmost position, and the right side portion of the etching groove is formed by the right end portion IBR of the beam region when the ion beam IB is positioned at the rightmost position. A wall 18R is formed. Further, the incident angle of the ion beam IB is set to 9.8 °.
, The left end IB of the ion beam IB
L is perpendicular to the surface of the semiconductor element 12. Therefore, the left side wall 1 which is one side wall of the etching groove
8L is formed to be perpendicular to the surface of the semiconductor element 12.
【0089】このようにして、下段ステージ15を回転
させない状態でエッチング溝を形成した際のエッチング
溝の形状を図9に示す。FIG. 9 shows the shape of the etching groove when the etching groove is formed without rotating the lower stage 15 in this manner.
【0090】次に、イオンカラム1の傾斜角度を9.8
°に保ったまま、0.05〜0.1nc/回転で下段ス
テージ15を回転させ、1μmφの開孔領域に、電流値
が100pAのイオンビームIBを、上記と同様に図8
の矢印で示すように走査しながら照射する。下段ステー
ジ15を回転させることによって、図10に示すよう
に、イオンビームIBが照射されていなかった側壁部分
Pに対してもイオンビームIBが照射されることにな
る。そして、最終的には、図11に示すように、エッチ
ング溝の全ての側壁が、半導体素子12の表面に対して
垂直となったエッチング溝が形成される。Next, the inclination angle of the ion column 1 is set to 9.8.
The lower stage 15 is rotated at 0.05 to 0.1 nc / rotation while maintaining the ion beam IB having the current value of 100 pA in the opening area of 1 μmφ in the same manner as in FIG.
Irradiation is performed while scanning as indicated by the arrow. By rotating the lower stage 15, as shown in FIG. 10, the ion beam IB is applied to the side wall portion P to which the ion beam IB has not been applied. Finally, as shown in FIG. 11, an etching groove is formed in which all side walls of the etching groove are perpendicular to the surface of the semiconductor element 12.
【0091】以上のような方法によれば、開孔領域1μ
mφで深さが10μmのエッチング溝を、その側壁が全
て、半導体素子12の表面に対して垂直となるように形
成することが可能となる。According to the above-described method, the open area 1 μm
It is possible to form an etching groove of mφ and a depth of 10 μm such that all side walls thereof are perpendicular to the surface of the semiconductor element 12.
【0092】次に、各種配線が、多層にわたって形成さ
れた構造となる半導体素子12に対して、深い層に位置
する配線に対して修正などの処理を行う場合について、
以下に説明する。Next, a case is described in which the semiconductor element 12 having a structure in which various wirings are formed in multiple layers is subjected to processing such as correction for wirings located in a deep layer.
This will be described below.
【0093】図12は、配線階層M1〜M5が形成され
た半導体素子12の断面を示す断面図である。まず、回
路設計上で修正する内容を検討し、修正箇所となる対象
配線19が決まったら、半導体素子12のレイアウトデ
ータから修正箇所の配線間の最小値Dを算出する。一例
として、上層となる配線の配線間の最小値Dを0.2μ
mとする。最小値Dが求められたら、この範囲内に収ま
るように開孔領域を設定し、イオンビーム電流値を選択
する。そして対象配線19に達する深さまで、先に説明
した方法を用いてエッチングを行い、エッチング溝18
を形成する。なお、配線間の最小値Dが0.2μmであ
る場合には、イオンビーム電流値を100pAとすれば
良い。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a cross section of the semiconductor element 12 on which the wiring layers M1 to M5 are formed. First, the contents to be corrected in the circuit design are examined, and when the target wiring 19 to be corrected is determined, the minimum value D between the wirings of the corrected part is calculated from the layout data of the semiconductor element 12. As an example, the minimum value D between the wires of the upper layer is 0.2 μm.
m. When the minimum value D is obtained, the aperture area is set so as to fall within this range, and the ion beam current value is selected. Then, etching is performed by using the method described above until the depth reaches the target wiring 19, and the etching groove 18 is formed.
To form When the minimum value D between the wirings is 0.2 μm, the ion beam current value may be set to 100 pA.
【0094】エッチング溝15の上部近傍を拡大した様
子を図13に示す。上記したようなエッチングの方法に
よれば、エッチング溝15の側壁が、半導体素子12の
表面に対して垂直となるように形成することが可能であ
るが、エッチング溝15の上部に若干のエッチングダレ
が生じる。これは、先に説明したように、イオンビーム
IBの強度分布におけるガウス分布曲線のスソの部分
が、半導体素子12の表面に照射されるためである。FIG. 13 shows an enlarged view of the vicinity of the upper portion of the etching groove 15. According to the above-described etching method, it is possible to form the side wall of the etching groove 15 so as to be perpendicular to the surface of the semiconductor element 12. Occurs. This is because, as described above, the surface of the semiconductor element 12 is irradiated with the sine portion of the Gaussian distribution curve in the intensity distribution of the ion beam IB.
【0095】このエッチング溝15の上部におけるダレ
を防ぐために、図14に示すように、エッチング溝15
を形成する箇所に金属又は絶縁性の膜20を予め形成し
ておく。形成した膜20の上から開孔領域を設定し、エ
ッチングを行った場合、膜20の表面が、ガウス分布曲
線のスソの部分の影響を受けて丸く削れるが、半導体素
子12の表面は削れない。In order to prevent dripping at the upper portion of the etching groove 15, as shown in FIG.
A metal or insulating film 20 is formed in advance at the position where the is formed. When an opening area is set from above the formed film 20 and etching is performed, the surface of the film 20 is rounded off due to the influence of the swelling portion of the Gaussian distribution curve, but the surface of the semiconductor element 12 is not cut off. .
【0096】この場合の、エッチング溝15の上部近傍
を拡大した様子を図15に示す。図15に示すように、
開孔領域に生じているダレは予め形成していた膜20で
起こり、半導体素子12の表面にエッチングダメージは
全く見られない。すなわち、エッチング溝15を形成す
る箇所に金属又は絶縁性の膜20を予め形成しておくこ
とにより、開孔領域に対し保護膜を形成することで、半
導体素子12の表面にダメージが生じることなしに、垂
直性に優れたエッチング溝を形成することが可能とな
る。FIG. 15 shows an enlarged view of the vicinity of the upper portion of the etching groove 15 in this case. As shown in FIG.
The sag occurring in the opening region occurs in the film 20 formed in advance, and no etching damage is observed on the surface of the semiconductor element 12. That is, by forming the metal or insulating film 20 in advance at the position where the etching groove 15 is to be formed, the protective film is formed on the opening region, and the surface of the semiconductor element 12 is not damaged. In addition, it becomes possible to form an etching groove excellent in verticality.
【0097】〔実施の形態2〕本発明の実施の他の形態
について図16ないし図21に基づいて説明すれば、以
下のとおりである。なお、前記した実施の形態1で説明
した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号を
付記し、その説明を省略する。[Embodiment 2] Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The components having the same functions as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0098】本実施形態においては、前記した実施の形
態1における試料ステージ8に関して、別の構成につい
て説明する。図16は、本実施形態における試料ステー
ジ8の概略構成を示す模式図である。In the present embodiment, another configuration of the sample stage 8 in the first embodiment will be described. FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the sample stage 8 in the present embodiment.
【0099】本実施形態における試料ステージ8は、図
16に示すように、XY方向移動ステージ21、回転ス
テージ22、傾斜ステージ23、XYZ方向移動ステー
ジ24、およびステージ回転機構ボックス28を備えて
いる。XY方向移動ステージ21、回転ステージ22、
傾斜ステージ23、およびXYZ方向移動ステージ24
は、上からこの順に積み上げられて配置されており、ス
テージ回転機構ボックス28は、これらの構成の内側に
配置されている。そして、試料としての半導体素子12
は、XY方向移動ステージ21の上部に、固定された状
態で載置される。As shown in FIG. 16, the sample stage 8 in the present embodiment includes an XY-direction moving stage 21, a rotating stage 22, a tilting stage 23, an XYZ-direction moving stage 24, and a stage rotating mechanism box 28. XY direction moving stage 21, rotating stage 22,
Tilt stage 23 and XYZ direction moving stage 24
Are stacked and arranged in this order from the top, and the stage rotation mechanism box 28 is arranged inside these components. Then, the semiconductor element 12 as a sample
Is mounted on the XY direction moving stage 21 in a fixed state.
【0100】XY方向移動ステージ21は、水平面内に
おいて互いに直交する2方向(X,Y方向)にスライド
移動可能な構成となっており、XY方向移動ステージ駆
動用装置25によって駆動される。回転ステージ22
は、傾斜ステージ23上において、回転軸Aを中心とし
て回転可能な構成となっており、ステージ回転機構ボッ
クス28によって回転される。また、このステージ回転
機構ボックス28は、回転ステージ駆動用装置29によ
って駆動される。The XY-direction moving stage 21 is configured to be slidable in two directions (X and Y directions) orthogonal to each other in a horizontal plane, and is driven by an XY-direction moving stage driving device 25. Rotary stage 22
Is rotatable about a rotation axis A on the tilt stage 23, and is rotated by a stage rotation mechanism box 28. The stage rotating mechanism box 28 is driven by a rotating stage driving device 29.
【0101】傾斜ステージ23は、その面の法線方向が
鉛直方向から傾斜するように、ステージ傾斜機構ボック
ス23Aを介して傾斜する構成となっており、傾斜ステ
ージ駆動用装置26によって駆動される。XYZ方向移
動ステージ24は、水平面内において互いに直交する2
方向(X,Y方向)、および鉛直方向(Z方向)に移動
可能な構成となっており、XYZ方向移動ステージ駆動
用装置27によって駆動される。The tilt stage 23 is tilted via a stage tilt mechanism box 23A so that the normal direction of the surface is tilted from the vertical direction, and is driven by a tilt stage driving device 26. The XYZ direction moving stages 24 are two orthogonal to each other in a horizontal plane.
It is configured to be movable in the directions (X and Y directions) and the vertical direction (Z direction), and is driven by an XYZ direction moving stage driving device 27.
【0102】以上のような構成において、回転ステージ
22が回転する際には、その上に設置されているXY方
向移動ステージ21および半導体素子12が同時に回転
することになる。この際に、半導体素子12上の目的加
工箇所(例えば目的加工箇所P1)が常に回転軸A上に
位置するように、XY方向移動ステージ21の位置が制
御される機構となっている。In the above configuration, when the rotary stage 22 rotates, the XY-direction moving stage 21 and the semiconductor element 12 mounted thereon rotate simultaneously. At this time, the position of the XY-direction moving stage 21 is controlled so that the target processing location (for example, the target processing location P1) on the semiconductor element 12 is always located on the rotation axis A.
【0103】また、XYZ方向移動ステージ24は、半
導体素子12上の目的加工箇所(例えば目的加工箇所P
1)の中心がイオンビームIBによる走査領域の中心と
なるように、また、図示しないイオン源2と目的加工箇
所との距離を一定に保つように、その配置位置が制御さ
れる。そして、上記の、XYZ方向移動ステージ駆動用
装置27、傾斜ステージ騒動用装置26、回転ステージ
駆動用装置29、XY方向移動ステージ駆動用装置25
は、図示しない制御装置によって、統合的に制御される
構成となっている。Further, the XYZ direction moving stage 24 moves the target processing portion (for example, the target processing position P) on the semiconductor element 12.
The arrangement position is controlled such that the center of 1) is the center of the scanning area by the ion beam IB, and the distance between the ion source 2 (not shown) and the target processing location is kept constant. Then, the XYZ-direction moving stage driving device 27, the tilt stage turbulence device 26, the rotating stage driving device 29, and the XY-direction moving stage driving device 25 described above.
Are integrally controlled by a control device (not shown).
【0104】図17は、ステージ回転機構ボックス28
およびステージ傾斜機構ボックス23Aの概略構成およ
びその近傍の配置を示す模式図であり、図18は、図1
7において左方向からみた際の側面図である。FIG. 17 shows a stage rotation mechanism box 28.
FIG. 18 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a stage tilt mechanism box 23A and an arrangement in the vicinity thereof.
FIG. 7 is a side view when viewed from the left in FIG.
【0105】図17に示すように、ステージ回転機構ボ
ックス28は、回転軸ギア32、回転駆動軸ギア33、
回転駆動用シャフト34、回転駆動用モータ35、およ
び回転ステージシャフト36を備えている。また、図1
7および図18に示すように、ステージ傾斜機構ボック
ス23Aは、傾斜ステージ駆動用シャフト30、および
傾斜駆動用モータ31を備えている。As shown in FIG. 17, the stage rotating mechanism box 28 includes a rotating shaft gear 32, a rotating drive shaft gear 33,
A rotation drive shaft 34, a rotation drive motor 35, and a rotation stage shaft 36 are provided. FIG.
As shown in FIG. 7 and FIG. 18, the stage tilt mechanism box 23A includes a tilt stage driving shaft 30 and a tilt driving motor 31.
【0106】XYZ方向移動ステージ24上には、ステ
ージ傾斜機構ボックス23Aおよび傾斜ステージ23が
搭載されており、傾斜ステージ23とステージ傾斜機構
ボックス23Aは、傾斜ステージ駆動用シャフト30を
介して接続されている。また、傾斜ステージ駆動用シャ
フト30には、傾斜駆動用モータ31が接続されてお
り、上記の傾斜ステージ駆動用装置26によって、傾斜
駆動用モータ31の駆動が制御され、傾斜ステージ23
の傾斜角度が調節される。A stage tilt mechanism box 23A and a tilt stage 23 are mounted on the XYZ direction moving stage 24. The tilt stage 23 and the stage tilt mechanism box 23A are connected via a tilt stage driving shaft 30. I have. Further, a motor 31 for driving the tilt is connected to the shaft 30 for driving the tilt stage, and the driving of the motor 31 for driving the tilt is controlled by the device 26 for driving the tilt stage.
Is adjusted.
【0107】傾斜ステージ23と回転ステージ22は、
ステージ回転機構ボックス28を介して接続されてい
る。回転ステージ22が回転する際には、傾斜ステージ
23および回転ステージ22の内部に搭載されているス
テージ回転機構ボックス28内の回転駆動用モータ35
が駆動される。すなわち、上記の回転ステージ駆動用装
置29によって回転駆動用モータ35が駆動され、この
回転駆動用モータ35の回転が、回転駆動用シャフト3
4、回転駆動装置ギア33、回転軸ギア32および回転
ステージシャフト36の順で伝達され、最後に回転ステ
ージ22に伝わることによって、回転ステージ22が回
転される。The tilt stage 23 and the rotary stage 22
It is connected via a stage rotation mechanism box 28. When the rotation stage 22 rotates, the rotation driving motor 35 in the stage rotation mechanism box 28 mounted inside the tilt stage 23 and the rotation stage 22
Is driven. That is, the rotation drive motor 35 is driven by the rotation stage drive device 29, and the rotation of the rotation drive motor 35 is controlled by the rotation drive shaft 3.
4. The rotation stage 22 is rotated by transmitting the rotation drive gear 33, the rotation shaft gear 32, and the rotation stage shaft 36 in this order, and finally transmitting the rotation stage 22 to the rotation stage 22.
【0108】次に、上記のような構成の試料ステージ8
による加工時の動作について、図19ないし図21を参
照しながら説明する。Next, the sample stage 8 having the above-described configuration is used.
Will be described with reference to FIGS. 19 to 21.
【0109】図19は、傾斜ステージ23が水平な状態
にあり、目的加工箇所P1が加工視野内に入っている状
態を示している。ここで、加工視野とはイオンビームの
走査領域を示している。また図20は、傾斜ステージ2
3が傾斜した状態にあり、目的加工箇所P1が加工視野
内に入っている状態を示している。すなわち、図20に
示す状態は、図19に示す状態から、実際に日的加工箇
所P1に対してエッチング加工を行う状態にするまでス
テージを移動させた状態を示している。FIG. 19 shows a state where the tilt stage 23 is in a horizontal state and the target processing position P1 is within the visual field of processing. Here, the processing visual field indicates the scanning area of the ion beam. FIG. 20 shows the tilt stage 2
3 shows a state in which the target processing point P1 is in the processing visual field. In other words, the state shown in FIG. 20 shows a state in which the stage has been moved from the state shown in FIG. 19 to a state in which the daily processing location P1 is actually etched.
【0110】各ステージの状態変化としては次の通りで
ある。傾斜ステージ23は、XYZ方向移動ステージ2
4からステージ傾斜機構ボックス23Aを介して、所定
の傾斜角だけ傾斜される。この際に生じる目的加工箇所
P1のXYZ座標のずれは、XYZ方向移動ステージ2
4を移動させることによって補正される。このような位
置補正制御は、図示しない制御装置によって行われる。The state change of each stage is as follows. The tilt stage 23 is an XYZ direction moving stage 2
4 is tilted by a predetermined tilt angle via a stage tilting mechanism box 23A. The deviation of the XYZ coordinates of the target processing portion P1 caused at this time is caused by the XYZ direction movement stage 2
4 is corrected. Such position correction control is performed by a control device (not shown).
【0111】このように、加工目的箇所P1は回転軸A
と、イオンビームの走査領域の中心軸Bとの交点座標に
常時、位置する構成となっている。また、XYZ方向移
動ステージ24の位置補正制御によって、図示しないイ
オン源2と目的加工箇所P1との距離も常に一定に保つ
ように制御される構成となっている。As described above, the processing target point P1 is the rotation axis A
And at the coordinates of the intersection with the central axis B of the ion beam scanning area. Further, the position between the ion source 2 (not shown) and the target processing portion P1 is controlled by the position correction control of the XYZ direction moving stage 24 so that the distance is always kept constant.
【0112】そして、傾斜ステージ23の傾斜に伴う目
的加工箇所P1の位置補正を行った後に、回転ステージ
駆動用装置29によって、ステージ回転機構ボックス2
8を介して回転ステージ22を回転させ、エッチング加
工を行う。回転ステージ22の回転速度は、回転ステー
ジ駆動用装置29によって任意に調整することができ
る。Then, after correcting the position of the target processing portion P1 due to the inclination of the inclination stage 23, the stage rotating mechanism box 2 is rotated by the rotating stage driving device 29.
The rotary stage 22 is rotated through 8 to perform an etching process. The rotation speed of the rotary stage 22 can be arbitrarily adjusted by the rotary stage driving device 29.
【0113】以上のように、実際にエッチング加工を開
始するまでの各ステージ移動は、上記の制御装置などに
よって制御されている。As described above, the movement of each stage until the etching process is actually started is controlled by the above-described control device or the like.
【0114】図21は、目的加工箇所が、目的加工箇所
P1から目的加工箇所P2に移動した際の状態を示して
いる。図20に示す状態から図21に示す状態に変化し
た時の、各ステージの状態変化は次のとおりである。FIG. 21 shows a state where the target processing location has moved from the target processing location P1 to the target processing location P2. The state change of each stage when the state shown in FIG. 20 changes to the state shown in FIG. 21 is as follows.
【0115】まず、図20に示す状態での加工が終了し
た後、一度、傾斜ステージ23は自動的に傾斜が0度と
なるように制御されている。そして、この状態から、X
Y方向移動ステージ駆動用装置25によってXY方向移
動ステージ21を移動させ、目的加工箇所を目的加工箇
所P2に移動させる。この際に、図19に示す状態から
図20に示す状態に変化させる時と同様に、XYZ方向
移動ステージ24、傾斜ステージ23、回転ステージ2
2、およびXY方向移動ステージ21は、目的加工箇所
P2が、回転軸A上で、かつイオンビームの走査領域の
中心軸B上に位置するように、上記の制御装置によって
移動される。First, after the processing in the state shown in FIG. 20 is completed, once the tilt stage 23 is controlled so that the tilt automatically becomes 0 degrees. Then, from this state, X
The XY-direction moving stage 21 is moved by the Y-direction moving stage driving device 25 to move the target processing location to the target processing location P2. At this time, in the same manner as when changing from the state shown in FIG. 19 to the state shown in FIG.
The XY-direction moving stage 21 is moved by the control device so that the target processing portion P2 is located on the rotation axis A and on the center axis B of the scanning region of the ion beam.
【0116】なお、以上の説明において、目的加工箇所
P1と目的加工箇所P2との位置座標のずれの方向は、
X方向あるいはY方向のどちらか一方に限られるもので
はなく、X方向およびY方向の両方に対してずれた位置
関係であっても構わない。すなわち、実際の半導体素子
を加工する場合では目的加工箇所の座標はランダムに存
在すると想定され、このような場合においても、本実施
形態における試料ステージ8を用いれば、目的加工箇所
に加工視野を移動した際には、常に加工目的箇所が、回
転ステージ22の回転軸A上、かつ、イオンビームの走
査領域の中心軸B上に位置するように制御することがで
きる。In the above description, the direction of the positional coordinate shift between the target processing point P1 and the target processing point P2 is as follows.
The positional relationship is not limited to one of the X direction and the Y direction, and the positional relationship may be shifted in both the X direction and the Y direction. That is, when processing an actual semiconductor element, it is assumed that the coordinates of the target processing location exist at random. Even in such a case, if the sample stage 8 in the present embodiment is used, the processing visual field is moved to the target processing location. In this case, control can be performed such that the processing target portion is always located on the rotation axis A of the rotary stage 22 and on the center axis B of the ion beam scanning area.
【0117】[0117]
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明に係る集
束イオンビーム加工装置は、試料に対してイオンビーム
を照射することによってエッチング加工を行う集束イオ
ンビーム加工装置において、イオンビームを出射するイ
オン源と、試料を保持する試料保持手段と、イオンビー
ムが試料に入射する角度を任意の角度に調節する入射角
度制御手段とを備えている構成である。As described above, the focused ion beam processing apparatus according to the first aspect of the present invention emits an ion beam in a focused ion beam processing apparatus that performs etching by irradiating a sample with an ion beam. An ion source, a sample holding means for holding a sample, and an incident angle control means for adjusting an angle at which an ion beam is incident on the sample to an arbitrary angle.
【0118】これにより、イオンビームのビーム強度お
よびビーム径などを変化させた場合にも、イオンビーム
の入射角度を調節することによって、形成されるエッチ
ング溝の側壁の角度を所望の角度とすることができると
いう効果を奏する。Accordingly, even when the beam intensity and the beam diameter of the ion beam are changed, the angle of the side wall of the etching groove to be formed is adjusted to a desired angle by adjusting the incident angle of the ion beam. This has the effect that it can be performed.
【0119】請求項2の発明に係る集束イオンビーム加
工装置は、上記試料保持手段が、試料を任意の周期で回
転させる回転ステージを備えている構成である。A focused ion beam processing apparatus according to a second aspect of the present invention is configured such that the sample holding means includes a rotary stage for rotating the sample at an arbitrary cycle.
【0120】これにより、請求項1の構成による効果に
加えて、入射角度制御手段によってイオンビームが試料
に入射する角度を調節した上で、試料を回転させながら
エッチング処理を行うことができるので、エッチング溝
のすべての側壁の角度が、所望の角度でかつ一定となる
ように形成することができるという効果を奏する。Thus, in addition to the effect of the configuration of claim 1, the angle of incidence of the ion beam on the sample can be adjusted by the incident angle control means, and the etching process can be performed while rotating the sample. There is an effect that the angle of all the side walls of the etching groove can be formed to be a desired angle and constant.
【0121】請求項3の発明に係る集束イオンビーム加
工装置は、上記入射角度制御手段が、上記イオン源を内
部に備えたイオンカラムの傾斜角度を調節する傾斜角度
制御手段である構成である。A focused ion beam processing apparatus according to a third aspect of the present invention is configured such that the incident angle control means is an inclination angle control means for adjusting an inclination angle of an ion column having the ion source therein.
【0122】これにより、請求項1または2の構成によ
る効果に加えて、試料上におけるイオンビームの照射位
置がずれることなく、イオンビームの入射角度を変更す
ることが可能となるという効果を奏する。Thus, in addition to the effects of the first and second aspects, there is an effect that the incident angle of the ion beam can be changed without shifting the irradiation position of the ion beam on the sample.
【0123】請求項4の発明に係る集束イオンビーム加
工装置は、試料保持手段によって保持された試料に対し
てイオンビームを照射することによってエッチング加工
を行う集束イオンビーム加工装置において、上記試料保
持手段が、傾斜角度を変更可能な傾斜ステージと、回転
軸を中心として回転可能な回転ステージと、平面内での
配置位置の変更が可能なXY方向移動ステージとを備
え、上記XY方向移動ステージが、上記回転ステージの
上に配置されており、上記XY方向移動ステージの上に
試料が保持される構成である。A focused ion beam processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the focused ion beam processing apparatus for performing an etching process by irradiating a sample held by a sample holding means with an ion beam. Has a tilt stage that can change the tilt angle, a rotary stage that can rotate around a rotation axis, and an XY-direction moving stage that can change an arrangement position in a plane, wherein the XY-direction moving stage includes: The sample is arranged on the rotary stage, and the sample is held on the XY-direction moving stage.
【0124】これにより、試料における目的加工箇所の
中心を、回転軸とイオンビームの走査領域の中心軸との
交点に位置させることが可能となる。このように試料を
位置させることによって、試料に対するイオンビームの
入射角度を所望の角度としながら、試料を回転させてエ
ッチング処理を行うことが可能となるので、エッチング
溝のすべての側壁の角度が、所望の角度でかつ一定とな
るように形成することができるという効果を奏する。As a result, the center of the target processing portion on the sample can be located at the intersection of the rotation axis and the central axis of the ion beam scanning area. By locating the sample in this manner, it is possible to perform the etching process by rotating the sample while keeping the angle of incidence of the ion beam on the sample at a desired angle. This has the effect of being able to be formed at a desired angle and to be constant.
【0125】また、試料における目的加工箇所が複数存
在する場合にも、試料保持手段が備える各ステージを適
宜移動させることによって、各目的加工箇所を所望の位
置で、かつ所望の方向に配置させることが可能となると
いう効果を奏する。Even when there are a plurality of target processing locations on the sample, the respective stages provided in the sample holding means are appropriately moved so that each target processing location is arranged at a desired position and in a desired direction. This has the effect that it becomes possible.
【0126】請求項5の発明に係るエッチング加工方法
は、試料上における目的加工箇所を中心として、試料を
所定の周期で回転させる工程と、上記の目的加工箇所に
対して、試料の表面の法線方向から所定の角度だけ傾斜
した方向からイオンビームを照射して、所望の深さまで
エッチング溝を形成する工程とを含み、上記のイオンビ
ームを照射する際の所定の角度を、イオンビームのビー
ム強度および/またはビーム径に基づいて設定する。An etching method according to a fifth aspect of the present invention includes a step of rotating the sample at a predetermined cycle around a target processing location on the sample, and a method of forming a surface of the sample relative to the target processing location. Irradiating the ion beam from a direction inclined by a predetermined angle from the line direction to form an etching groove to a desired depth, the ion beam irradiation at a predetermined angle, the ion beam beam The setting is made based on the intensity and / or the beam diameter.
【0127】これにより、試料上における目的加工箇所
を中心として、試料を所定の周期で回転させるととも
に、目的加工箇所に対して、試料の表面の法線方向から
所定の角度だけ傾斜した方向からイオンビームを照射し
て、所望の深さまでエッチング溝を形成するので、エッ
チング溝のすべての側壁の角度が、所望の角度でかつ一
定となるようにエッチング加工することができるという
効果を奏する。Thus, the sample is rotated at a predetermined cycle around the target processing portion on the sample, and the ions are ionized from a direction inclined at a predetermined angle from the normal direction of the surface of the sample with respect to the target processing portion. Since the etching groove is formed to a desired depth by irradiating the beam, there is an effect that the etching can be performed so that the angles of all the side walls of the etching groove are a desired angle and constant.
【0128】また、イオンビームのビーム強度および/
またはビーム径を変化させた場合にも、エッチング溝の
すべての側壁の角度を、所望の角度とすることができる
という効果を奏する。Further, the beam intensity of the ion beam and / or
Alternatively, even when the beam diameter is changed, there is an effect that the angles of all the side walls of the etching groove can be set to a desired angle.
【0129】請求項6の発明に係るエッチング加工方法
は、上記の試料を回転させる際の周期を、0.05〜
0.1nc/回転の範囲に設定する。In the etching method according to the sixth aspect of the present invention, the cycle when rotating the sample is set to 0.05 to
Set to the range of 0.1 nc / rotation.
【0130】これにより、請求項5の方法による効果に
加えて、試料の回転を早くした場合に生じる回転誤差に
よるエッチング溝の乱れや、試料の回転を遅くした場合
に、イオンビームの照射時間が長くなることによるエッ
チング溝の形状の不均一さを防ぐことができるので、形
状の整ったエッチング溝を形成することができるという
効果を奏する。Thus, in addition to the effect of the method according to claim 5, in addition to the disorder of the etching groove due to a rotation error caused when the rotation of the sample is accelerated, or the irradiation time of the ion beam when the rotation of the sample is delayed, Since the unevenness of the shape of the etching groove due to the lengthening can be prevented, it is possible to form an etching groove having a uniform shape.
【0131】請求項7の発明に係るエッチング加工方法
は、上記の目的加工箇所の上面に、金属または絶縁性の
膜を形成してからエッチング溝を形成する。In the etching method according to the present invention, an etching groove is formed after forming a metal or insulating film on the upper surface of the target processing portion.
【0132】これにより、請求項5または6の方法によ
る効果に加えて、イオンビームのビーム強度分布を示す
ガウス分布曲線のスソの部分によって生じるエッチング
溝の上部のダレは、上記の膜の部分にのみ形成されるこ
とになる。したがって、試料の表面にエッチングのダメ
ージが生じることを防ぐことができるという効果を奏す
る。Thus, in addition to the effect of the method according to claim 5 or 6, in addition to the effect of the method according to claim 5 or 6, the sagging of the upper part of the etching groove caused by the swelling portion of the Gaussian distribution curve showing the beam intensity distribution of the ion beam, Only will be formed. Therefore, there is an effect that etching damage can be prevented from being generated on the surface of the sample.
【図1】本発明の実施の一形態に係る集束イオンビーム
加工装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a focused ion beam processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】上記集束イオンビーム加工装置において、イオ
ンカラムが傾斜した際の概略構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration when the ion column is inclined in the focused ion beam processing apparatus.
【図3】上記の集束イオンビーム加工装置が備える試料
ステージの一動作形態を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic view showing one operation mode of a sample stage provided in the focused ion beam processing apparatus.
【図4】上記試料ステージの他の動作形態を示す模式図
である。FIG. 4 is a schematic view showing another operation mode of the sample stage.
【図5】上記試料ステージのさらに他の動作形態を示す
模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing still another operation mode of the sample stage.
【図6】上記試料ステージのさらに他の動作形態を示す
模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing still another operation mode of the sample stage.
【図7】2種類のイオンビーム電流値の場合において、
入射角度に応じたエッチング溝の形状を示した表であ
る。FIG. 7 shows two types of ion beam current values.
5 is a table showing shapes of etching grooves according to incident angles.
【図8】エッチング処理時の動作を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an operation during an etching process.
【図9】上記試料ステージにおいて、下段ステージを回
転させない状態でエッチング溝を形成した際のエッチン
グ溝の形状を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a shape of an etching groove when the etching groove is formed without rotating the lower stage in the sample stage.
【図10】上記下段ステージを回転させない状態でエッ
チング溝を形成した際に、エッチングが行われない領域
を示した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a region where etching is not performed when an etching groove is formed without rotating the lower stage.
【図11】上記下段ステージを回転させた状態でエッチ
ング溝を形成した際のエッチング溝の形状を示す断面図
である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing the shape of the etching groove when the etching groove is formed with the lower stage rotated.
【図12】複数の配線階層が形成された半導体素子に対
してエッチング溝を形成した際の様子を示す断面図であ
る。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state where an etching groove is formed in a semiconductor element on which a plurality of wiring layers are formed.
【図13】図12に示すエッチング溝の上部近傍を拡大
して示す拡大断面図である。FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of an upper portion of the etching groove shown in FIG. 12 in an enlarged manner.
【図14】図12に示す半導体素子に対して、エッチン
グ溝を形成する箇所に絶縁性の膜を予め形成しておい
て、その後エッチング溝を形成した際の様子を示す断面
図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state in which an insulating film is formed in advance on the semiconductor element shown in FIG. 12 at a position where an etching groove is to be formed, and then the etching groove is formed.
【図15】図14に示すエッチング溝の上部近傍を拡大
して示す拡大断面図である。FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of an upper portion of the etching groove shown in FIG. 14 in an enlarged manner.
【図16】本発明の実施の他の形態に係る集束イオンビ
ーム加工装置が備える試料ステージの概略構成を示す模
式図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a sample stage provided in a focused ion beam processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
【図17】上記試料ステージが備えるステージ回転機構
ボックスおよびステージ傾斜機構ボックスの概略構成お
よびその近傍の配置を示す模式図である。FIG. 17 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a stage rotating mechanism box and a stage tilting mechanism box provided in the sample stage and an arrangement in the vicinity thereof.
【図18】図17において左方向からみた際の側面図で
ある。FIG. 18 is a side view when viewed from the left in FIG.
【図19】上記試料ステージの一動作形態を示す模式図
である。FIG. 19 is a schematic view showing one operation mode of the sample stage.
【図20】上記試料ステージの他の動作形態を示す模式
図である。FIG. 20 is a schematic view showing another operation mode of the sample stage.
【図21】上記試料ステージのさらに他の動作形態を示
す模式図である。FIG. 21 is a schematic view showing still another operation mode of the sample stage.
【図22】従来の集束イオンビーム加工装置の概略構成
を示す模式図である。FIG. 22 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional focused ion beam processing apparatus.
【図23】同図(a)および(b)は、従来の集束イオ
ンビーム加工装置によって形成されるエッチング溝の形
状を示す断面図であり、同図(a)はアシストガスを用
いない場合、同図(b)はアシストガスを用いた場合を
示している。FIGS. 23A and 23B are cross-sectional views showing the shape of an etching groove formed by a conventional focused ion beam processing apparatus. FIG. 23A shows a case where an assist gas is not used. FIG. 2B shows a case where an assist gas is used.
【図24】イオンビームの強度分布を示すグラフであ
る。FIG. 24 is a graph showing an intensity distribution of an ion beam.
【図25】深いエッチング溝を半導体素子に形成した際
の形状を示す断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view showing a shape when a deep etching groove is formed in a semiconductor element.
【図26】エッチング深さを横軸、開孔領域の大きさを
縦軸にとった時の関係を示したグラフである。FIG. 26 is a graph showing the relationship when the etching depth is plotted on the horizontal axis and the size of the hole area is plotted on the vertical axis.
【図27】複数の配線階層が形成された半導体素子の構
成を示す断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device in which a plurality of wiring layers are formed.
【図28】図27に示す半導体素子にエッチング溝を形
成した際の様子を示す断面図である。28 is a cross-sectional view showing a state when an etching groove is formed in the semiconductor element shown in FIG. 27.
【図29】試料の表面上におけるエッチング溝の幅が、
処理対象配線に対して必要な加工幅と等しくなるように
加工した際の形状を示す断面図である。FIG. 29: The width of the etching groove on the surface of the sample is
It is sectional drawing which shows the shape at the time of processing so that it may become equal to the required processing width with respect to the wiring to be processed.
【図30】処理対象配線にエッチング溝が達し、かつ、
エッチング溝の底部の幅が加工幅となるように加工した
際の形状を示す断面図である。FIG. 30: An etching groove reaches a wiring to be processed, and
It is sectional drawing which shows the shape at the time of processing so that the width | variety of the bottom part of an etching groove might become a processing width.
【図31】試料を傾斜させて配置させた上で、処理対象
配線にエッチング溝が達し、かつ、エッチング溝の底部
の幅が加工幅となるように加工した際の形状を示す断面
図である。FIG. 31 is a cross-sectional view showing a shape when the etching groove reaches the wiring to be processed and the width of the bottom of the etching groove is equal to the processing width after the sample is arranged at an inclination; .
【図32】試料を傾斜させた状態で、試料の表面上にお
けるエッチング溝の幅が、加工幅と等しくなるように加
工する際の様子を示す説明図である。FIG. 32 is an explanatory view showing a state in which the sample is processed so that the width of the etching groove on the surface of the sample is equal to the processing width in a state where the sample is inclined.
【図33】図32に示す状態から、試料を、加工幅の中
心を軸として回転させながら加工を行った際の様子を示
す説明図である。FIG. 33 is an explanatory diagram showing a state where the sample is processed while being rotated about the center of the processing width as an axis from the state shown in FIG. 32;
【図34】従来の走査顕微鏡の試料装置の概略構成を示
す断面図である。FIG. 34 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a sample device of a conventional scanning microscope.
【図35】同図(a)ないし(c)は、従来の半導体基
板の加工方法を示す説明図である。FIGS. 35A to 35C are explanatory views showing a conventional method for processing a semiconductor substrate.
1 イオンカラム 2 イオン源 8 試料ステージ(試料保持手段) 12 半導体素子(試料) 13 上段ステージ 14 中段ステージ 15 下段ステージ 16 土台 17 目的加工箇所 18 エッチング溝 19 対象配線 20 膜 21 XY方向移動ステージ 22 回転ステージ 23 傾斜ステージ 23A ステージ傾斜機構ボックス 24 XYZ方向移動ステージ 28 ステージ回転機構ボックス A 回転軸 B 中心軸 P1・P2 目的加工箇所 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ion column 2 Ion source 8 Sample stage (sample holding means) 12 Semiconductor element (sample) 13 Upper stage 14 Middle stage 15 Lower stage 16 Base 17 Target processing place 18 Etching groove 19 Target wiring 20 Film 21 XY direction movement stage 22 Rotation Stage 23 Tilt stage 23A Stage tilt mechanism box 24 XYZ direction moving stage 28 Stage rotation mechanism box A Rotation axis B Center axis P1, P2 Target machining point
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 袖木 浩一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 5C001 AA03 AA05 AA06 BB07 CC07 5C034 BB07 BB08 CC01 CC08 CC19 CD08 DD06 5F004 BA17 BB24 CA05 EA19 EA38 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Koichi Sodegaki 22-22, Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka F-term (reference) 5C001 AA03 AA05 AA06 BB07 CC07 5C034 BB07 BB08 CC01 CC08 CC19 CD08 DD06 5F004 BA17 BB24 CA05 EA19 EA38
Claims (7)
によってエッチング加工を行う集束イオンビーム加工装
置において、 イオンビームを出射するイオン源と、 試料を保持する試料保持手段と、 イオンビームが試料に入射する角度を任意の角度に調節
する入射角度制御手段とを備えていることを特徴とする
集束イオンビーム加工装置。A focused ion beam processing apparatus for performing an etching process by irradiating a sample with an ion beam, an ion source for emitting an ion beam, a sample holding means for holding the sample, and an ion beam applied to the sample. A focused ion beam processing apparatus comprising: an incident angle control unit that adjusts an incident angle to an arbitrary angle.
回転させる回転ステージを備えていることを特徴とする
請求項1記載の集束イオンビーム加工装置。2. The focused ion beam processing apparatus according to claim 1, wherein said sample holding means includes a rotating stage for rotating the sample at an arbitrary cycle.
内部に備えたイオンカラムの傾斜角度を調節する傾斜角
度制御手段であることを特徴とする請求項1または2記
載の集束イオンビーム加工装置。3. The focused ion beam machining according to claim 1, wherein said incident angle control means is an inclination angle control means for adjusting an inclination angle of an ion column having said ion source therein. apparatus.
してイオンビームを照射することによってエッチング加
工を行う集束イオンビーム加工装置において、 上記試料保持手段が、 傾斜角度を変更可能な傾斜ステージと、 回転軸を中心として回転可能な回転ステージと、 平面内での配置位置の変更が可能なXY方向移動ステー
ジとを備え、 上記XY方向移動ステージが、上記回転ステージの上に
配置されており、上記XY方向移動ステージの上に試料
が保持されることを特徴とする集束イオンビーム加工装
置。4. A focused ion beam processing apparatus for performing an etching process by irradiating a sample held by a sample holding means with an ion beam, wherein the sample holding means comprises: a tilt stage capable of changing a tilt angle; A rotation stage rotatable about a rotation axis; and an XY-direction moving stage capable of changing an arrangement position in a plane. The XY-direction moving stage is disposed on the rotation stage. A focused ion beam processing apparatus wherein a sample is held on an XY-direction moving stage.
て、試料を所定の周期で回転させる工程と、 上記の目的加工箇所に対して、試料の表面の法線方向か
ら所定の角度だけ傾斜した方向からイオンビームを照射
して、所望の深さまでエッチング溝を形成する工程とを
含み、 上記のイオンビームを照射する際の所定の角度を、イオ
ンビームのビーム強度および/またはビーム径に基づい
て設定することを特徴とするエッチング加工方法。5. A step of rotating the sample at a predetermined cycle around a target processing portion on the sample, and a direction inclined at a predetermined angle from a normal direction of a surface of the sample with respect to the target processing portion. Forming an etching groove up to a desired depth by irradiating the ion beam from a predetermined angle. The predetermined angle at the time of irradiating the ion beam is set based on the beam intensity and / or beam diameter of the ion beam. Etching method.
05〜0.1nc/回転の範囲に設定することを特徴と
する請求項5記載のエッチング加工方法。6. The method according to claim 1, wherein the rotation cycle of the sample is set to 0.
6. The etching method according to claim 5, wherein the etching rate is set in a range of 0.5 to 0.1 nc / rotation.
絶縁性の膜を形成してからエッチング溝を形成すること
を特徴とする請求項5または6に記載のエッチング加工
方法。7. An etching method according to claim 5, wherein an etching groove is formed after forming a metal or insulating film on the upper surface of the target processing portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11007029A JP2000208090A (en) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | Converged ion beam machining device and etching method |
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-
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- 1999-01-13 JP JP11007029A patent/JP2000208090A/en active Pending
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