JP2003511844A - 集束イオンビームを同軸光学顕微鏡に対する方法と装置 - Google Patents

集束イオンビームを同軸光学顕微鏡に対する方法と装置

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JP2003511844A
JP2003511844A JP2001530890A JP2001530890A JP2003511844A JP 2003511844 A JP2003511844 A JP 2003511844A JP 2001530890 A JP2001530890 A JP 2001530890A JP 2001530890 A JP2001530890 A JP 2001530890A JP 2003511844 A JP2003511844 A JP 2003511844A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 集束イオンビームシステムにおける試料の特長を検出するための改良された方法と装置を提供すること。 【解決手段】 光学顕微鏡は、集束イオンビームと一致する光学軸を有する。この光学顕微鏡は、イオンビームにより次の動作のための試料の目的特長を検出するために使用することができ、これにより複雑かつ潜在的に不正確な登録手順の必要性が排除される。この光学顕微鏡は、シリコンフリップチップの特長を裏面からシリコンを介して観察できるように、赤外光を使用することができる。イオンビームは、次いでチップを機械加工し、次の動作のために特長を露出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、集束イオンビームシステムの分野、特に、このようなシステムにお
けるサンプルの観察および登録に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集束イオンビーム(FIB)システムは、それらが、高精度で、結像、エッチング
、ミリング、堆積およ分析することができるので、顕微鏡レベルの製造に広く使
用されている。例えば、ガリウム液体金属イオンソース(Liquid Metal Ion Sour
ce: LMIS)を使用するFIBシステムのイオンコラムによれば、5〜7ナノメートル（
10-9m）のラテラル分解能を得ることができる。それらの汎用性および精度の理
由から、FIBシステムは、プロセス開発、不良解析および最近では欠陥特性に必
要な解析ツールとして集積回路産業において広く受け入れられている。
【０００３】 集積回路の製造の間、集積回路の多くのコピーが、半導体シリコンウェファ上
にに製造され、その後、これらは、各々が集積回路のコピーを含む長方形のダイ
に切断される。ダイは、典型的には厚さが数百ミクロンで、そしその表面および
それより僅か下に形成されている電子回路素子を有する。FIBシステムのイオン
ビームは、ラスターパターンで集積回路の表面を走査する。このラスターパター
ンは、トップラインと回路素子を示す表面の像を生成する。この像は、ダイにイ
オンビームを照射して、回路の特定素子または特長を決めるために使用される。
観察しようとする特長が有る局所領域にラスターパターンを移動させかつイオン
ビーム電流を増大させることにより、イオンビームは、ダイを切削し、そして埋
込層における回路特長を露出させるであろう。FIBシステムは、次いで、導電ト
レースを切断することにより露出された回路を変更し、電気接続を破壊しまたは
新たな電気接続を設けるために導電材料を堆積させることできる。FIBシステム
は、しばしば、二次イオンマススペクトロメータ(Secondary Ion Mass Spectrom
eter（SIMS）を含み、これにより、どの化学元素が露出された特長に存在するか
を決定することができる。しかしながら、半導体工業における技術進歩は速いの
で、既存のツールおよび技術を新たな集積回路設計の使用することは、不適切で
ある場合がある。
【０００４】 実際に使用するために、半導体ダイは、パッケージにマウントされる。このパ
ッケージは、他の電気構成部分がマウントされている回路基板にそれを電気的に
接続する金属リードを有する。ダイおよびパッケージは、両方とも、ダイとパッ
ケージリード間の電気的接続を確立するためのボンディングパッドを有する。パ
ッケージリードとダイとの間の接続は、本質的に、パッケージリードとダイとの
間に望ましくないインピーダンス、すなわち電気流れに対する抵抗を発生させる
。半導体素子がより高いスピードで動作すればするほど、パッケージリードとダ
イ上のアクティブ素子との間のインピーダンスは、より低くする必要がある。同
時に、回路とデバイスが、より大きくかつより複雑になると、入出力接続の数を
増大させることが必要となり、その結果、ダイサイズおよびパッケージはより大
きくなってしまう。
【０００５】 これらのニーズに対する解決手段は、ボンド接続が、ダイの前面に配列されて
いてかつパッケージ上の対応するボンド接続のアレイと整合している、いわゆる
フリップチップまたはC4半導体製造技術の開発であった。ダイは、次いで、ダイ
のボンド接続をパッケージ内でこれらと接触させて、パッケージ内において前面
を下に配置される。能動回路素子からパッケージピンへの接続長さおよびインピ
ーダンスは、より古い接続技術のそれらと比較して減少させ、ダイとパッケージ
間の使用可能な接続の数は増大させる。
【０００６】 しかしながら、フリップチップダイの表面はボンドパッドのアレイによりおお
われているので、ダイの前面表面から回路素子へのアクセスは、実装されていな
いデバイスに対してさえ、困難または不可能である。したがって、従来の分析お
よび修理ツールは、フリップチップには使えないことが多い。それらに損傷を与
えることのないフリップチップデバイスをデバッグする改良技術が、フリップチ
ップ技術の発展における重大な障害を排除するため、およびマイクロプロセッサ
のような高度なICチップに対する時間が制する市場において有効な支援を提供す
るために、必要である。改良技術により、プロトタイプを受け取ってから、新た
な回路は、何カ月ではなく数日間で製作し、テストすることが可能となる
【０００７】 フリップチップをデバッグする技術は、いくつか存在する。Talbot他の米国特
許第5,821,549号には、例えば、レーザーミリングを使用して、基板内の一連の
段差を切除することによりフリップチップを裏面から薄くすることが記載されて
いる。次いで、フリップチップの薄くされた部分の観察しようとする特徴を検出
するために、赤外線光学顕微鏡が使用される。レーザー穿設された段差の端が、
FIB像を有する赤外線像を登録するために使用され、次いで、FIBが、所望の特長
に至るまで正確にミリングするために使用される。このように、このオペレーシ
ョンは、三つの器械、レーザー、光学顕微鏡およびFIBを使用する必要がある。
赤外線像をFIB像により登録することは困難で、時間がかかり、そして像の不整
合が生じる。したがって、フリップチップ特長に対し有効なFIBオペレーション
を行うためには、フリップチップの底面を介して特長を検出する確実でかつ正確
な手段が必要となる。
【０００８】 集積回路のオペレーションおよび他の応用において、FIBの作業者は、典型的
には、試料を見るための結像を使用して、イオンビームを試料に走査させること
により、観察しようとする特長を検出する。FIBシステムの問題点は、集束イオ
ンビームが、付随的にエッチングを行い、それが結像中基板にガリウムイオンを
注入してしまうことである。したがって、イオンビームへの試料の望ましくない
露出量を最小にして、イオンビームをいかなる試料（特に、集束イオンビームに
より損傷を受け易い表面を有する試料）の特定な特長とも整合させる確実でかつ
正確な手段に対する必要性が存在する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の目的は、集束イオンビームシステムにおける試料の特長
を検出するための改良された方法と装置を提供することである。
【００１０】 本発明の別の目的は、イオンビームへの試料の露出量を最小にする方法と装置
を提供することである。
【００１１】 本発明の別の目的は、試料の特長を検出する光学顕微鏡を有する集束イオンビ
ームシステムを提供し、かつ二つの間に同軸位置合せを提供することである。
【００１２】 本発明の更なる目的は、作業者が、視覚的に試料を整合させ、次いで第二器械
に試料を移動させずにまたは予め記録されている像による登録を行う必要無しに
、試料にイオンビームオペレーションを実行することを可能にすることである。
【００１３】 また別の他の本発明の目的は、赤外線、可視光または他の光周波数で使用出来
る同軸光学顕微鏡を有する集束イオンビームシステムを提供することである。
【００１４】 本発明の別の目的は、フリップチップに作動する集束イオンビームシステムを
使用する改良された方法と装置を提供することである。
【００１５】 更なる別の本発明の目的は、ヘッドへのイオンビーム結像からの損傷を最小に
して、集束イオンビームシステムで薄膜ヘッドを機械加工する方法を提供するこ
とである。
【００１６】 また別の本発明の目的は、集束イオンビームシステムにより集積回路を光学的
に処理する手段を提供することである。
【００１７】 本発明は、軸が試料に接近するに連れて、集束イオンビームの軸と実質上一致
する光学軸を有している光学顕微鏡を含む集束イオンビームシステムを有する。
集束イオンビームの軸は、ゼロ偏向として規定されるポイントで位置決めされる
ビームの中央でのラインとして規定される。
【００１８】 試料の特徴は、光学顕微鏡からの画像を使用することにより検出される。特徴
が光学顕微鏡の画像の中央に有る場合、活性化されると、その特徴は、イオンビ
ームのパス内にあるであろう。光学像およびFIB像が位置合わせされているので
、作業者は、この光学像を使用して、記録された像に依存する時間の掛かる不正
確な登録および可動試料台の正確な再位置決めをする必要なく、イオンビームの
位置決めを行うことができる。本発明によると、作業者は、光学顕微鏡からのラ
イブ画像を使用して、試料の特徴と集束イオンビームを整合させる。
【００１９】 光学顕微鏡は、異なるアプリケーションに対して異なる周波数の光を使用する
ことができる。例えば、光学顕微鏡は、シリコン層を介して特徴を見るために赤
外光を、また表面の特徴または透明な二酸化けい素の層の下の特徴を見るために
可視光周波数を使用することができる。光学顕微鏡は、また、試料を処理するた
めに、レーザーまたは他の光源からの光を試料に向けることができる。イオンビ
ームおよびガス化学反応と共にサンプルを光学的に処理する範囲は、大きい。光
学ビーム誘起電流(Optical Beam Induced Current, OBIC)は、イオンビームが材
料を除去しつつ、材料の層厚を測定する一例である。他の具体例の場合、光学顕
微鏡を介してレーザビームを使用し、イオンビーム下の局所領域におけるサンプ
ルを加熱する。この加熱は、イオンビームとプロセスガスとの間のガス化学反応
を向上させるであろう。
【００２０】 好適な一実施例の場合、光学顕微鏡は、試料からの光を像-生成光学要素に反
射させるためにある角度傾けられたたミラーをイオンコラムの終端に使用する。
このミラーは、イオンビームが通る開口を含む。好適な実施例は、像を記録し、
そして作業者のためにモニタにそれを示す一つ以上の照射ソースおよびカメラも
含む。一実施例は、作業者に、真空室内の光源により提供される暗視野照明と光
学軸に沿って提供される明視野照射との間の選択を可能にする。
【００２１】 このようにして、本発明は、試料の特長を検出することをスピードアップさせ
かつ単純化させる。特長および位置を検出するために光学顕微鏡を使用して、試
料は、試料の走査集束イオンビームへの露出量を低減させる。これにより、薄膜
のような損傷を受け易い試料の望ましくないエッチングが低減する。光学顕微鏡
は、イオンビームに関する部分の急速な位置決めを可能にするので、一定期間に
機械加工が出来る部品の数を増加させ、そしてそれらの部品の質を向上させるこ
とが出来る。
【００２２】 本発明は、特に、フリップチップに対する集束イオンビーム動作の実行に適し
ている。赤外光を使用することにより、100μm以上のシリコンを見ることが可能
となる。これにより、作業者が、その後他のFIB動作のためにイオンビームミリ
ングにより露出させることができる特長を、薄くしたダイスの裏面から検出する
ことが可能になる。
【００２３】 本発明のさらなる目的、利点および新規な特徴は、本発明の詳細な説明および
図面から明らかになるであろう。
【００２４】 これまでの記載においては、以下の発明の詳細な説明がよりよく理解できるよ
うに、本発明の特長および技術上の利点が一般的に概説された。本発明の請求項
によりカバーされる本発明の付加的な特長および利点が、以下に記載される。開
示された概念および特定実施例が、本発明と同じ目的を実行するために構成を変
更するかまたは他の構成を設計するベースとして容易に利用することができるこ
とは、当業者には理解されるべきである。当業者は、このような等価構成が、請
求項に記載された本発明の精神と範囲から逸脱しないことを認識すべきである。
【００２５】 本発明およびこの利点をより完全に理解するために、次の記載が、添付の図面
と共に参照されるべきである。
【００２６】
【発明を実施するための形態】
本発明の同軸光学顕微鏡を有する集束イオンビームシステムの好適な実施例の
一般的な特長は、次の図に示されている。
【００２７】 図1は、集束イオンビームコラム12と、真空室24内に維持されている試料16を
観察する光学顕微鏡システム14とを有する本発明の集束イオンビームシステム10
を示す。集束イオンビームコラム12の詳細は、従来から知られている。集束イオ
ンビームコラムは、例えば、FEI Company, Hillsboro, Oregon（本発明の譲受人
）から市販されている。通常、コラム12はサブミクロンイオンビーム26にイオン
を集束する。イオンは、液状金属イオン源から放出されて、試料16に向かうイオ
ンビーム26に向けられる。この試料は、典型的には、真空室24内の可動X-Y試料
台28に置かれた半導体装置を有する。主フランジ30は、真空室24の壁に固定され
そしてそれにより支持されている。光学顕微鏡システム14の大部分のコンポーネ
ントは、主フランジ30により支持されている。
【００２８】 図2は、図1のシステムの部分的な横断面図で、このシステムのコンポーネント
間の関係を示している。図2は、システム10が、主フランジ30にマウントされて
いてかつカメラ40を支持しているレンズ管32と、照射アセンブリ42と、可動対物
レンズ46と固定レンズ48とを含むレンズアセンブリ44とを有することを示す。図
2は、イオンビームコラム12により支持されているミラーアセンブリ56も示す。
ミラーアセンブリ56は、試料16からの光を集めて、それをレンズアセンブリ44に
反射させる。このレンズアセンブリは、光を集束させてカメラ40の像面に像を形
成する光学素子を含む。ミラーアセンブリ56は、イオンビーム26におけるイオン
のパスに影響を及ぼすであろう電界を最小にするために、電気的に接地されてい
る。
【００２９】 照射アセンブリ42は、明視野ビューイングのための照射源を提供する。カメラ
40は、電荷結合素子のアレイに入射する光を検出する市販のCCDカメラであるこ
とが好ましい。カメラ40は、カメラ40に像を形成するためにサンプル16を照らす
ために使用される光の周波数が検知可能となるように選択される。カメラ40から
の出力は、作業者によるビューイングのためにモニタ（図示せず）に表示される
。作業者は、次いで、可動試料台28を調整して、光学系14の光学軸を所望の特長
に位置合わせする。光学系14の光学軸に位置合わせされると、特長は、また、集
束イオンビーム26の軸にも位置合わせされているであろう。カメラ40は、所望の
観察視野を提供するためにレンズ管32の範囲内の異なる位置に位置決めさせるこ
ともできる。例えば、一実施例の場合、カメラ40のズーム範囲は、800μm〜250
μmである。
【００３０】 図3は、図2のミラーアセンブリ56の詳細な横断面図である。図4は、図2および
図3のラインB--Bについてのミラーアセンブリ56の詳細な横断面図を示す。図3お
よび4は、ミラーアセンブリ56が、イオンコラム12の終端にミラー60を含む状態
を示す。ミラー60は、サンプル16にイオンビーム26を通す開口62を含む。開口62
は、ミラーアセンブリ56に関連するいかなる付帯的な静電界による過度のデ集束
なしに、最大偏向でイオンビーム26を通過させるのには十分大きいが、試料16か
らの光の損失を最小にするには十分に小さい。ミラー60は、イオン対物レンズそ
れ自体の磨かれた部分とすることも出来るし、イオン対物レンズに接続される別
個の部品とすることも出来る。ミラー60は、平面または曲面とすることが出来る
。ミラーアセンブリ56は、迷光が対物レンズ46に入射することを防ぐ光シールド
64も含む。
【００３１】 ミラーアセンブリ56は、作業者が暗視野照明を選択すると試料16を照らす2つ
の発光ダイオード（LED）70aおよび70bを含む。フリップチップ修復に対する好
適な一実施例の場合、LED 70aおよび70bは、赤外線周波数で大きく発光する。適
切なLEDは、例えば、American Bright Optoelectronics CorpからModel BIR-BM1
7J4として市販されている。これは、940nmの波長に射出ピークを有しかつ20度の
出射角を有する。
【００３２】 図5は、LED 70相互と試料16の定位を示す。各LED 70が他方のLED 70に対して
直角で試料16を照らすように、LED 70aおよび70bは、ミラーアセンブリ56に90度
の回転角で分離されているのが好ましい。図3と同様な横断面図である図6は、両
方のLED70からの光75aが、試料16の表面から約45度で入射する状態を示す。集積
回路上のラインは、典型的には、長方形の格子パターン72に配置されているので
、試料16は、LED 70aおよび70bからの光が長方形の格子のエッジに垂線に入射す
るように、システム10内にマウントすることが好ましい。このようにして、一方
のLED 70は、主に試料16の鉛直線を照らし、他のLED 70は、試料16の水平線を照
らす。LED 70は、ミラー60に対して、試料から反射した光75bがミラー60により
集められないように配置される。試料16上の長方形の格子パターン72により散乱
された光75cのみが、カメラ40に像を形成するようにミラー60により光学システ
ム14に向けられ、これにより、サンプル16の長方形の格子パターン72の暗視野像
が得られる。
【００３３】 LEDからの光は、典型的には20度のダイバージョン角でLEDから出射する。サン
プル72の表面に光を集束するために、集束光学部品73は、LEDとサンプル16との
間に配置させることができる。これは、標準光学コンポーネントを使用すること
により、光を小さい開口を介して出射させることにより、または、楕円形状ミラ
ーの焦点またはその近くにLEDの消去ポイントの中心を配置することにより、達
成させることができる。この場合、楕円の他方の焦点は、サンプル表面の近くま
たはその上に置くことが出来る。ファイバ光学部品またはレーザーにより生成さ
れた光のような集束された光の他の光源も、使用することができる。暗視野モー
ドに対する照射として集束された光線を使用すると、後方散乱光はサンプル表面
エッジ72外に生成され、反射光は対物レンズ46とカメラ40に入射しない。
【００３４】 ミラー60は、入射赤外光の約99%を、赤外光を集束する対物レンズ46に反射さ
せる金被覆された反射面を有する。赤外光に適するレンズは、例えば、0.26の開
口数、30.5mmの作動距離、20mmの焦点距離、1.1umの解像力および4.1umの焦点深
度を有する、Mitutoyo Model 378-823 M Plan NIR 10Xとして、市販されている
。
【００３５】 ミラーアセンブリ56により、いかなる望ましくない光75bも対物レンズ46に入
射することが防止される。アセンブリ56の内側表面により散乱された光が対物レ
ンズ46に入射することを防止するために、ミラーアセンブリ56の内側は、炭素ダ
イ77により覆われている。鏡面的に反射するLED 70からの光75aは、試料16の長
方形の格子パターン72のエッジで鏡面的に反射する光75cを除いて、対物レンズ4
6に全く入射しない。このようにして、対物レンズ46およびレンズ48によりカメ
ラ40に形成される像は、試料16の長方形の格子パターン72から散乱する光により
生成される暗視野像である。
【００３６】 図7は、明視野照射に対して使用される代替照射源（照射アセンブリ42）を示
す。照射アセンブリ42は、図3のLED 70aおよび70bと同じモデルとすることが出
来るLED 84を含む。赤外線LED 84からの照射方向は、それを移動させることによ
り、かつ、最高の照射が観察されるまでビームスプリッタハウジング86を回転さ
せることにより、調整させることができる。LED 84から出射される赤外光は、光
がライト管89から出る面89aを有するアクリルライト管89を介して転送される。8
9aの表面仕上げは、アクリルライト管89の終端での白色ビートブラスト仕上げで
ある。89aの表面からの出射は、影響力が弱められた散乱光パターン83である。
光は、4つの開口87まで続き、そして影響力を弱められた散乱光83aの中心のみが
ビームスプリッタ88に当たる。これにより、入射光83bの一部は、光学顕微鏡シ
ステム10の光学軸90に沿ってレンズアセンブリ44を介して反射され、試料16が照
らされる。入射光83cの残りの反射されていない部分は、ビームスプリッタ88を
透過して、熱線吸収フィルタ92により吸収される。それは、傾けられているので
、その表面からの反射光が、ビームスプリッタ88からカメラ40に反射されること
はない。ビームスプリッタは、試料16の適切な照射を提供するには十分な反射率
を有するが、カメラ40で像を形成するために試料16から戻る充分な光の通路を可
能にするには十分な透過率も有する。
【００３７】 出願人は、適切なビームスプリッタは、LED 84から試料16に入射する940nm光
の約15%を反射させる、Melles Griot Pellicle Beamsplitter Model 03 BPL001/
01であることを見いだした。熱線吸収フィルタ92は、例えば、940nmの入射赤外
線の1%未満しか透過させないMelles Griot Model No. 03 FHA 005とすることが
出来る。
【００３８】 赤外光の約90%をカメラ40に渡すビームスプリッタ88を介して、試料16により
反射された光は、ミラー60によりレンズシステム44に反射させられる。
【００３９】 図8Aおよび8Bは、真空室24内の試料16の近くに位置する対物レンズ46（図3）
の位置を、真空室24の外部からモーター118により調整する調整機構94を示す。
調整機構94は、主フランジ30にマウントされている。対物レンズ46は、案内フラ
ンジ98により試料16の方へまたはそれから離れるように案内される対物レンズ管
96にマウントされている。対物レンズ46を移動させるためには、作業者は、ノブ
100を回転させるかまたはモーター118を作動させる。これにより、親ねじ104が
回転し、その結果親ねじ104にねじ込まれているスレデッドナット102が直線運動
を行う。ナット102は、対物レンズ管96に接続されていて、そしてそれは、対物
レンズ46と共に、試料16の方へまたはそれから離れるように移動する。親ねじ10
4は、セットスクリュー119aによりノブ100に締付けられている。セットスクリュ
ー119bは、テフロン（登録商標）安全ピン120を介してモーターシャフトに圧力
を与えることによりモーターシャフトをノブ100に締付ける。モーターへの荷重
が大き過ぎると、テフロンはモーターシャフト上をスリップする。セットスクリ
ュー119bをゆるくしておくと、ノブは手で回すことができ、集束の手動オーバー
ライドを行うことが出来る。固定レンズ48は、調整機構94内にマウントされてい
て、Oリング106aおよび106bの間に支持されている。Oリング106aは、真空室24を
密封し、Oリング106bは、圧力を与えて固定レンズ48の位置を維持する。Oリング
108は、ノブ100の運動が真空室24に伝達可能となるように親ねじ104と案内フラ
ンジ98との間に密封されている。案内フランジ98は、3個のねじ110により主フラ
ンジ30に接続されている。案内フランジ98と主フランジ30との間に位置するOリ
ング112は、真空シールを提供し、そして案内フランジ98に主フランジ30から僅
かに離れた空間を与える。ねじ110への応力を調整することにより、光学システ
ム14の光学軸を、イオンビームコラム12と位置合させるように調整することがで
きる。イオンビームを偏向させて光学軸に一致させることおよびその偏向をゼロ
偏向に設定することにより、最終の位置合せが行なわれる。Oリング114は、主フ
ランジ30を真空室24の壁に密封する。
【００４０】 異なる材料を見るために紫外線、可視光および赤外線を含む光スペクトル全体
を使用することが可能である。通常、異なる周波数に対しては異なるレンズが必
要である。本発明の光学素子には、単純なガラスレンズからハイエンドの走査コ
ンフォーカル顕微鏡光学部品まで使用することができる。このような光学素子は
、通常、市販されている。表面に対し垂直の照射は、ある場合には効果的ではな
く、そして暗視野照明、つまり、像が、鏡面的に反射する場合とは反対に、散乱
光により形成されることが好ましい場合がある。暗視野照明は明視野照射よりも
像を形成するために必要な光が少なくて済むので、光学部品系内の光学素子の数
を最小にして、光損失を低減させることが出来る。
【００４１】 可視光線を光学顕微鏡に使用する場合、作業者は、集束イオンビームに対し透
明となる二酸化けい素のような透明層を介して見ることができる。光学顕微鏡が
赤外光を使用する場合、作業者はシリコンの約100ミクロン以上を見ることがで
きる。これは、特に、フリップチップ技術を使用するICチップへの集束イオンビ
ームミリングに対して有利である。この場合、不良解析はチップの裏面からシリ
コンを介して行われなければならない。
【００４２】 図9は、フリップチップに集束イオンビームを動作させるプロセスにおけるス
テップを示すフローチャートである。ステップ136は、好ましくは、研磨により
、約100μmの層厚までフリップチップダイの裏面を薄くするステップを示す。ス
テップ138は、ダイを、真空室24内の可動試料台28に配置し、次いで排気するス
テップを示す。ステップ144は、作業者が、光学システム14により識別可能なダ
イの特長を使用して、ダイをナビゲートして目的の回路特長を検出するステップ
を示す。光学系14は、暗視野照明および940nmの赤外光を使用することが好まし
い。ステップ146は、目的の特長が検出されると、イオンビームを使用してシリ
コンをミリングし、目的の特長を露出させるステップを示す。ミリングされた開
口の断面は、アプリケーションに依るが、10μm x 10μm、20μm x 20μmまたは
50μm x 50μmの開口が、典型的である。それが光学的およびイオンビーム結像
の両方を使用して進行するので、作業者は、ミリングを観察することができる。
赤外線光学システムの分解能が、典型的には、約1-2ミクロン（イオンビームの
それに比較して非常に低い）であるので、イオン結像が、回路特長に作動する前
の最終の位置合せに対して必要となる。ステップ148は、作業者が、次いで、露
出された特長に所望の処理を実行することができるステップを示す。
【００４３】 本発明は、特に、薄膜コーティングのような、傷つきやすい表面を有する部分
に対する使用にも有用である。このような部分は、イオンビームミリングに対し
、集束イオンビーム結像を使用する場合よりもはるかに速く光学顕微鏡を使用し
て位置決めすることができ、この傷つき易い表面がフォトンにより傷つけられる
ことがない。このような薄膜は、例えば、ディスクドライブの書込みヘッドに使
用される。このような部分を機械加工するのに用いられる光学システム14は、典
型的には、可視光線および明視野照射を使用するであろう。
【００４４】 本発明は、ガリウム液状金属イオンFIBに限定されず、デュオプラズマトロン
イオン源および酸素、アルゴン、窒素などのような他の種類の一次イオンのよう
な他のイオン源を使用するFIBにも適用できる。集束イオンビームおよび本発明
の実行に使用される光学システムの特性は、分析する試料の特性、所望のイオン
ビームエネルギーおよび分析のタイプにも依存する。他のタイプの光学システム
および照明方式も、使用することができる。
【００４５】 出願人が、光学軸およびイオンビーム軸が一致しているまたは同軸であると記
載している場合、これは、試料に接近するにつれて、光学軸が、イオンビームに
一般に（必ずしも正確にではなく）平行であり、そして試料での光学軸が、ゼロ
偏向でイオンビームの影響ポイントに、必ずしも正確にではなく、近いことを意
味することは理解されるであろう。さらに、イオンビームスキャン領域は、典型
的には光学像の部分集合であり、かつ光学顕微鏡およびイオンビームシステムの
分解能および観察視野が異なることにより、それらの領域が、必ずしも、等しく
ないことも、理解されであろう。
【００４６】 上述した実施例は、単に例示的に示したものであり、そして当業者は、添付の
請求項により規定される本発明の範囲から逸脱することなくそれらを変更するこ
とが出来る。
【００４７】 本発明およびその利点を詳細に記載してきたが、種々の変更、置換および修正
を、添付の請求項に記載の本発明の精神と範囲から逸脱することなく、ここでの
実施例になすことができることは、理解されるべきである。さらに、本出願の範
囲は、本明細書に記載されているプロセス、マシン、製造、化合物、手段、方法
およびステップの特定の実施例に限定されることはない。ここで記載した対応す
る実施例と実質上同じ機能を実行するまたは同じ結果を実質上達成する既存のま
たは後に開発される、プロセス、マシン、製造、化合物、手段、方法またはステ
ップを、本発明に従って利用することができることは、この技術分野における当
業者は、本発明の開示から容易に理解するであろう。したがって、添付の請求項
には、このようなプロセス、マシン、製造、化合物、手段、方法またはステップ
が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の同軸光学顕微鏡を有する集束イオンビームシステムの斜視図で
ある。
【図２】図1の同軸光学顕微鏡装置の部分横断面図である。
【図３】図2のこの装置のミラーアセンブリを示す拡大横断面図である。
【図４】図2のこの装置のミラーアセンブリを示す拡大横断面図（その断面は、
図3のそれに対して垂直である）である。
【図５】試料と照射ソースとの間の方位関係を示す斜視図である。
【図６】図3と同様に、図1のシステムにおける光パスを示す。
【図７】図2の照射アセンブリを示す拡大部分横断面図である。
【図８】図8Aは、図2のレンズアセンブリのマウンティングを示す拡大部分断面
展示である。図8Bは、拡大された図8Aのレンズアセンブリの一部を示す。
【図９】フリップチップに集束イオンビーム動作を実行する方法を示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
10 集束イオンビームシステム 12 集束イオンビームコラム 14 光学顕微鏡システム 16 試料 24 真空室 26 イオンビーム 28 可動X-Y試料台 30 主フランジ 32 レンズ管 40 カメラ 42 照射アセンブリ 44 レンズアセンブリ 46 可動対物レンズ 56 ミラーアセンブリ 60 ミラー 62 開口 70a 発光ダイオード（LED） 70b 発光ダイオード（LED） 73 集束光学部品 84 LED 88 ビームスプリッタ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 試料上に集束イオンビームを位置決めする装置であって、 イオン源と、 前記イオン源からのイオンを目標ポイントで前記試料に当てるビームに集束さ
    せるイオンコラムと、 前記イオンが前記目標ポイントに接近するにつれて、前記イオンビームの前記
    軸に実質上一致する光学軸を有する光学顕微鏡とを有する装置。
  2. 【請求項２】 前記光学顕微鏡が、前記イオンコラムと前記試料との間に位置するミラーのよ
    うな光学素子を含み、前記ミラーが、 像を形成するために前記試料からの光を
    反射させ、かつ前記イオンビームを通過させる開口を含む請求項1の装置。
  3. 【請求項３】 前記光学素子が、前記イオンコラムにマウントされている請求項2の装置。
  4. 【請求項４】 前記試料を照らすための照射源を更に含む請求項1の装置。
  5. 【請求項５】 前記照射源が、何れの方向も前記光学軸に沿っていない2つの異なる方向から
    前記試料を照らす請求項4の装置。
  6. 【請求項６】 前記2つの方向が、互に90度の回転角離間していて、かつ前記光学軸に対し約4
    5度に配向されている請求項5の装置。
  7. 【請求項７】 前記試料が、主に2つの方向に向いているラインを有する特長を含み、かつ前
    記照射の前記2つの異なる方向が、前記特長の前記2つの主方向に対応する請求項
    5の装置。
  8. 【請求項８】 前記照射源が、主に前記赤外波長または前記可視波長で前記試料を照らす請求
    項4の装置。
  9. 【請求項９】 前記光学顕微鏡を介して前記試料を光学的に処理する光源を更に含む請求項1
    の装置。
  10. 【請求項１０】 集束イオンビームの衝撃ポイントを試料上の目標ポイントに位置決めする方法
    であって、 光学顕微鏡の光学軸と集束イオンビームとを位置合わせさせ、 前記光学顕微鏡を使用して、前記目標ポイントを検出し、かつ 前記集束イオンビームを目標ポイントに向ける方法。
  11. 【請求項１１】 光学顕微鏡を使用して目標ポイントを位置決めすることが、前記基板を照らす
    ことと、暗視野照射を使用して前記試料の像を形成することとを含む請求項10の
    方法。
  12. 【請求項１２】 光学顕微鏡を使用して目標の位置決めをすることが、目標ポイントを検出する
    ためにシリコン層を介して透過された赤外光を使用して前記目標ポイントの位置
    決めをすることを含む請求項10の方法。
  13. 【請求項１３】 シリコン層の下で集積回路の特長を露出させる方法であって、 赤外光を使用して、シリコンの前記層を介して前記特長を含む領域を照らし、 前記領域の像を形成するために前記イオンビームと一致する光学軸に沿って集
    められた暗フィールド赤外光を使用し、 前記像の前記特長を検出し、かつ 前記特長にアクセスするために前記シリコン層を介してイオンビーム加工を行
    う方法。
  14. 【請求項１４】 検出、露出、かつシリコンの層の下の集積回路の特長に集束イオンビーム処理
    を実行する装置であって、 イオン源と、 前記イオン源からのイオンを目標ポイントで前記試料に当てるためのビームに
    集束するためのイオンコラム（ここで、前記イオンパスが、前記イオンビームの
    軸を規定している）と、 赤外照射源照射と、 前記目標ポイントで前記イオンビームの前記軸に実質上一致する光学軸を有す
    る光学顕微鏡とを有する装置。
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