JP2006237041A - 素子の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高誘電率の絶縁膜を有する素子においても、当該絶縁膜の電荷蓄積による絶縁破壊を抑制しながら、当該素子を加工することができる素子の加工方法を提供する。
【解決手段】 接地電位と同電位の低電位電気配線と、加工されるべき加工領域の近傍の絶縁膜とを電気的に接続する電荷流出用電気配線を形成することにより、集束イオンビームを用いて絶縁膜を加工する際に、当該絶縁膜に電荷が発生しても、電荷流出用電気配線から接地電位と同電位になっている低電位電気配線へ、当該電荷が流出するようにする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、素子の加工方法に関し、特に、素子を解析するために絶縁膜を加工する方法に関する。

絶縁膜を有する素子の電気特性等の解析をする場合、例えば、特許文献１に開示されている方法のように、集束イオンビーム（以下「ＦＩＢ（Forcused Ion Beam）という」にて絶縁膜を加工している。

しかしながら、上記の方法で当該絶縁膜の表面にイオンを集中させると、当該表面に電荷が発生する。絶縁膜上に発生している電荷をそのままにしておくと、当該電荷の蓄積により、絶縁膜に瞬間的に高電圧が加わり絶縁破壊を起こすことから、解析したい素子の電気特性等の測定ができなくなる。この課題を解決するために、例えば、加工中の絶縁膜の表面に発生している電荷に向けて、プラスに帯電したプラズマイオン等を照射しながら加工することにより当該絶縁膜の破壊を抑制している。

特開平１１−３１６９４号公報

ところが、高誘電率の絶縁膜においては、当該絶縁膜に電荷が発生しやすくなり、プラズマイオンを照射する方法では、発生する電荷を中和させる能力が追随できず、結局、絶縁破壊を起こしてしまう。

本発明の目的は、高誘電率の絶縁膜を有する素子においても、当該絶縁膜の電荷の蓄積による絶縁破壊を抑制しながら、当該素子を加工することができる素子の加工方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、基板に形成されている素子を解析するために、前記素子に形成されている絶縁膜を加工する素子の加工方法であって、前記絶縁膜を加工する際に電荷の蓄積が発生した場合に、前記絶縁膜上の電荷を逃がすための電荷流出経路を形成することを要旨とする。

本発明に係る素子の加工方法によれば、電荷を逃がすための電荷流出経路を形成することにより、当該絶縁膜を加工する際に発生する電荷が、電荷流出経路へ流出することから、電荷の蓄積が起因の絶縁膜の絶縁破壊を抑制しながら、当該素子が有する絶縁膜を加工することができる。

また、本発明は、上記に記載の素子の加工方法であって、前記基板は、接地電位と同電位になっている低電位電気配線を有し、前記低電位電気配線と、加工されるべき加工領域の近傍の前記絶縁膜とを、電気的に接続するための電荷流出用電気配線を形成することにより、前記電荷流出経路を形成することを要旨とする。

本発明に係る素子の加工方法によれば、素子上に形成され、かつ、接地電位と同電位になっている低電位電気配線と、絶縁膜の加工されるべき加工領域の近傍とを電気的に接続するための電荷流出用電気配線を形成することにより、絶縁膜を加工する際に発生する電荷を流出させるための電荷流出経路を形成することができる。

また、本発明は、上記に記載の素子の加工方法であって、導電性を有し、かつ、接地電位と同電位である部材と前記絶縁膜とが導電可能な状態になるように、加工されるべき加工領域の近傍の前記絶縁膜の上に、前記部材を接触させることにより前記電荷流出経路を形成することを要旨とする。

本発明に係る素子の加工方法によれば、導電性を有し、かつ、接地電位と同電位である部材を、絶縁膜の加工すべき領域の近傍と接触させることにより、絶縁膜を加工する際に発生する電荷を流出させるための電荷流出経路を形成することができる。

また、本発明は、導電性を有する導電層の上に形成されている絶縁膜を有する素子と、接地電位と同電位になっている低電位電気配線と、前記素子の電気特性を解析するための電極パッドと、を有する基板の、前記絶縁膜における加工されるべき加工領域の近傍の前記絶縁膜と前記低電位電気配線とを電気的に接続し、前記絶縁膜に電荷が発生した場合に電荷を低電位電気配線に流出させるための電荷流出用電気配線を形成する電荷流出用電気配線形成工程と、前記加工領域の下側の前記導電層の少なくとも一部を露出させて、前記電極パッドと電気的に接続するための解析用導電部を形成すべく、前記加工領域の前記絶縁膜を除去する絶縁膜加工工程と、前記電極パッドと前記解析用導電部とを電気的に接続するための解析用電気配線を形成する解析用電気配線形成工程と、前記絶縁膜と電気的に切断されるように、前記電荷流出用電気配線を加工する電荷流出用電気配線切断工程と、を有することを要旨とする。

本発明に係る素子の加工方法によれば、低電位電気配線と、加工されるべき加工領域の近傍の絶縁膜とを電気的に接続する電荷流出用電気配線を形成することにより、集束イオンビームを用いて絶縁膜を加工する際に、当該絶縁膜に電荷が発生しても、電荷流出用電気配線から接地電位と同電位になっている低電位電気配線へ、当該電荷が流出することから、電荷の蓄積が起因の絶縁膜の絶縁破壊を抑制しながら、素子が有する絶縁膜を加工することができる。また、素子の解析をするための電極パッドと解析用導電部とを、電気的に接続するための解析用電気配線を形成した後に、電荷流出用電気配線を電気的に切断されるように加工することにより、電荷流出用電気配線の影響を受けることなく、素子自体の電気測定することができることから、信頼性の高い素子の解析ができる。

また、本発明は、導電性を有する導電層の上に形成されている絶縁膜を有する素子と、前記素子の電気特性を解析するための電極パッドと、を有する基板の、前記絶縁膜における加工されるべき加工領域の近傍の前記絶縁膜の上に、導電性を有し、かつ、接地電位と同電位である部材を接触させて、前記絶縁膜に電荷が発生した場合に電荷を前記部材に流出させるために、前記部材を移動させる第１部材移動工程と、前記加工領域の下側の前記導電層の少なくとも一部を露出させて、前記電極パッドと電気的に接続するための解析用導電部を形成すべく、前記加工領域の前記絶縁膜を除去する絶縁膜加工工程と、前記電極パッドと前記解析用導電部とを電気的に接続するための解析用電気配線を形成する解析用電気配線形成工程と、前記部材と前記絶縁膜との接触を断つように、前期部材を移動させる第２部材移動工程と、を有することを要旨とする。

本発明に係る素子の加工方法によれば、絶縁膜に、導電性を有し、かつ、接地電位と同電位である部材を接触させることにより、前記絶縁膜に電荷が発生した場合に電荷を前記部材に流出させることから、電荷の蓄積が起因の絶縁膜の絶縁破壊を抑制しながら、素子が有する絶縁膜を加工することができる。また、素子の解析をするための電極パッドと解析用導電部とを、電気的に接続するための解析用電気配線を形成した後に、導電性の部材と前記絶縁膜との接触を絶つことにより、信頼性の高い素子の解析ができる。

また、本発明では、前記絶縁膜の加工は、集束イオンビームを用いて行ってもよい。

（第１実施形態）
本発明に係る第１実施形態における素子の加工方法を、図１〜図３を参照して説明する。素子の例として、液晶パネルで用いられるＴＦＤ（Thin Film Diode）素子を挙げて説明する。

図１（ａ）は、ガラス基板に形成されている液晶を駆動させるためのＴＦＤ素子を有する液晶パネルの一部を示す模式平面図であり、図１（ｂ）は、同図（ａ）におけるＡ−Ａ線における模式断面図である。

液晶パネル２００の構造について説明する。ガラス基板１０の上には、素子１００が形成されている。素子１００は、図１（ｂ）に示すように、ガラス基板１０の上に導電部としてのタンタルで形成されているタンタル膜１２と、タンタル膜１２を覆うように、絶縁膜としての酸化タンタルで形成されている酸化タンタル膜１１とを有している。素子１００の左側には、接地電位と同電位となっている、クロムで形成されている低電位電気配線１３を有している。

素子１００の右下側には、液晶等に電圧を印加するための画素電極として、可視光に対してほぼ透明であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極１４が形成されている。素子１００の右上側には、解析用電極パッド１５が形成されている。解析用電極パッド１５は、素子１００を解析する際に、ＦＩＢ法を用いて金属を堆積させて形成している。なお、解析用電極パッド１５は、予め液晶パネル２００に形成しておいてもよい。

素子１００の酸化タンタル膜１１上の一部に、低電位電気配線１３と電気的に接続されている第１の素子用電気配線１３ａと、ＩＴＯ電極１４と電気的に接続されている第２の素子用電気配線１４ａが形成されている。素子１００と第１の素子用電気配線１３ａとが重複している第１の部分１００ａと、及び素子１００と第２の素子用電気配線１４ａとが重複している第２の部分１００ｂとは、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）構造を有する第１のＴＦＤ素子部１００ａ及び第２のＴＦＤ素子部１００ｂとなっている。

上記のような構造を有する液晶パネル２００において、画素が正しく表示されない等の不良が発生した場合、素子１００の、特に第１のＴＦＤ素子部１００ａまたは第２のＴＦＤ素子部１００ｂを電気的に測定することにより、詳細な解析を行う。第１のＴＦＤ素子部１００ａまたは第２のＴＦＤ素子部１００ｂの電気的な解析を行うために、素子１００の酸化タンタル膜１１の一部を除去し、酸化タンタル膜１１の下側にあるタンタル膜１２と、解析用電極パッド１５との間に解析用電気配線を形成する。

しかし、従来のように、ＦＩＢ加工装置（図示せず）により、ＦＩＢ法を用いて直接、酸化タンタル膜１１を加工して、その下側にあるタンタル膜１２と解析用電極パッド１５との間に、解析用の電気配線を形成することができない。なぜなら、酸化タンタル膜１１は、高誘電率を有する材料であるため、ＦＩＢを照射することにより、酸化タンタル膜１１上に電荷が次々と発生し、測定したい酸化タンタル膜１１、すなわち第１のＴＦＤ素子部１００ａ及び第２のＴＦＤ素子部１００ｂの酸化タンタル膜１１が絶縁破壊を起こす可能性が高いからである。

以下に、酸化タンタル膜１１の絶縁破壊を起こさないようにして、解析用電気配線を形成する方法について、図２及び図３を参照して説明する。
図２（ａ）は、電荷流出用電気配線形成工程を示す。素子１００における酸化タンタル膜１１が加工されるべき加工領域１１ａの近傍の酸化タンタル膜１１の上と、低電位電気配線１３とを、電気的に接続するように、ＦＩＢ法を用いて、タングステンを堆積させて電荷流出用電気配線１６を形成する。

図２（ｂ）は、絶縁膜加工工程を示す。酸化タンタル膜１１の加工領域１１ａをＦＩＢ法を用いて、加工領域１１ａの下に形成されている解析用導電部としてのタンタル膜１２ａを露出させるまで、エッチング加工する。酸化タンタル膜１１をエッチングする際に、酸化タンタル膜１１の表面には電荷が発生する。発生した電荷は、すぐに電荷流出用電気配線１６へ移動し、接地電位となっている低電位電気配線１３へと流出していく。すなわち、電荷流出用電気配線１６から低電位電気配線１３への経路が電荷流出経路となり、酸化タンタル膜１１の加工中に発生した電荷を流出させる。

したがって、電荷流出用電気配線１６を形成することにより、酸化タンタル膜１１の加工中に発生した電荷は、電荷流出用電気配線１６から低電位電気配線１３へと流出し、酸化タンタル膜１１の表面には、電荷がほとんど溜まらなくなることから、特に、解析したい第１のＴＦＤ素子部１００ａまたは第２のＴＦＤ素子部１００ｂの酸化タンタル膜１１の電荷の蓄積による絶縁破壊を抑制することができる。

図３（ａ）は、解析用電気配線形成工程を示す。電荷流出用電気配線１６の形成と同様に、ＦＩＢ法を用いて、タングステンを堆積させることにより、解析用導電部としてのタンタル膜１２ａと、解析用電極パッド１５とを電気的に接続するための解析用電気配線１７を形成する。

図３（ｂ）は、電荷流出用電気配線切断工程を示す。電荷流出用電気配線１６は、解析する際には不要となるので、ＦＩＢ法を用いて、タングステンの一部を電気的に切断されるように除去することで、断線した電荷流出用電気配線１６ａを得る。

これにより、解析用電気配線１７、第１の素子用電気配線１３ａまたは第２の素子用電気配線１４ａとを用いて、第１のＴＦＤ素子部１００ａ及び第２のＴＦＤ素子部１００ｂを電気測定することができる。また、電荷流出用電気配線１６を切断することにより、電荷流出用電気配線１６の影響を受けることなく、素子１００が有する第１のＴＦＤ素子部１００ａ及び第２のＴＦＤ素子部１００ｂ自体の電気測定をすることができることから、信頼性の高い電気的な解析をすることができる。

なお、本実施形態では、素子１００における第１のＴＦＤ素子部１００ａ及び第２のＴＦＤ素子部１００ｂを解析するための素子１００の加工方法について説明したが、上記の第１のＴＦＤ素子部１００ａ及び第２のＴＦＤ素子部１００ｂを含む素子１００だけに限らず、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子や、ＩＣチップ等における、絶縁破壊を起こしやすい絶縁膜を有する、ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）等の半導体素子やその他の素子でも、本実施形態で示した方法を用いることができる。

（第２実施形態）
本発明に係る第２実施形態における素子の加工方法を図４及び図５を参照して説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様、ガラス基板に形成されている液晶を駆動させるためのＴＦＤ素子等を有する液晶パネルを用いている。したがって、液晶パネル２００等の構造の説明は割愛する。

以下に、酸化タンタル膜１１を破壊せずに解析用電気配線を形成する方法について、図４及び図５を参照して説明する。
図４（ａ）は、第１部材移動工程を示す。先端が針状になっている導電性を有し、かつ、接地電位と同電位となっている部材としての導電棒３０を、素子１００における酸化タンタル膜１１が、加工されるべき加工領域１１ａの近傍の酸化タンタル膜１１の上に接触するように、ガラス基板１０の上方から下方に向けて移動させる。導電棒３０は、例えば、ＦＩＢ装置（図示せず）が備えているピックアップ棒等を用いてもよい。

図４（ｂ）は、絶縁膜加工工程を示す。第１実施形態と同様に、加工領域１１ａの酸化タンタル膜１１をエッチング加工し、解析用導電部としてのタンタル膜１２ａを露出させる。酸化タンタル膜１１を加工している間は、導電棒３０を当該酸化タンタル膜１１と接触させつづけているので、酸化タンタル膜１１をエッチング加工する際に発生する電荷は、導電棒３０に引き寄せられ、流出していく。すなわち、導電棒３０が電荷流出経路となり、酸化タンタル膜１１の加工中に発生した電荷を流出させる。

したがって、導電棒３０を加工領域１１ａの近傍の酸化タンタル膜１１に接触させることにより、酸化タンタル膜１１の加工中に発生した電荷は、導電棒３０へ流出し、酸化タンタル膜１１の表面にはほとんど溜まらなくなることから、第１実施形態と同様、解析したい第１のＴＦＤ素子部１００ａまたは第２のＴＦＤ素子部１００ｂの酸化タンタル膜１１の電荷の蓄積による絶縁破壊を抑制することができる。

図５（ａ）は、解析用電気配線形成工程を示す。これは、第１実施形態と同様であるので、説明は割愛する。

図５（ｂ）は、第２部材移動工程を示す。導電棒３０を、酸化タンタル膜１１との接触を絶つように、ガラス基板１０の上方に向けて引き上げるように移動させる。

これにより、酸化タンタル膜１１を加工時に電荷蓄積等による静電破壊をさせずに、目的とする、素子１００の、第１のＴＦＤ素子部１００ａ及び第２のＴＦＤ素子部１００ｂを電気的に測定して、解析するための解析用電気配線１７が形成することができる。また、導電棒３０と酸化タンタル膜１１との接触を絶つことにより、導電棒３０の影響を受けることなく、素子１００が有する第１のＴＦＤ素子部１００ａ及び第２のＴＦＤ素子部１００ｂ自体の電気測定をすることができることから、信頼性の高い電気的な解析をすることができる。

また、第１実施形態とは異なり、低電位電気配線１３を必要とせず、また、電荷流出用電気配線１６のような電気配線の形成も必要とせず、導電棒３０の移動だけで、酸化タンタル膜１１を絶縁破壊させずに加工することができる。

（ａ）は、第１実施形態での液晶パネルの一部を示す模式平面図、（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ線での断面を示す模式断面図。 （ａ）と（ｂ）は、第１実施形態における解析用電気配線の形成方法を示す模式平面図。 （ａ）と（ｂ）は、第１実施形態における解析用電気配線の形成方法を示す模式平面図。 （ａ）と（ｂ）は、第２実施形態における解析用電気配線の形成方法を示す模式平面図。 （ａ）と（ｂ）は、第２実施形態における解析用電気配線の形成方法を示す模式平面図。

符号の説明

１０…基板としてのガラス基板、１１…素子が有する絶縁膜、１１ａ…絶縁膜上の加工領域、１２…素子が有する導電膜、１２ａ…解析用導電部、１３…低電位電気配線、１３ａ…第１の素子用電気配線、１４…画素電極としてのＩＴＯ電極、１４ａ…第２の素子用電気配線、１５…電極パッド、１６…電荷流出用電気配線、１６ａ…断線した電荷流出用電気配線、１７…解析用電気配線、３０…導電性の部材としての導電棒、１００…素子、１００ａ…第１のＴＦＤ素子部、１００ｂ…第２のＴＦＤ素子部、２００…液晶パネル。

Claims (6)

1. 基板に形成されている素子を解析するために、前記素子に形成されている絶縁膜を加工する素子の加工方法であって、
   前記絶縁膜を加工する際に電荷の蓄積が発生した場合に、前記絶縁膜上の電荷を逃がすための電荷流出経路を形成する素子の加工方法。
2. 請求項１に記載の素子の加工方法であって、
   前記基板は、接地電位と同電位になっている低電位電気配線を有し、
   前記低電位電気配線と、加工されるべき加工領域の近傍の前記絶縁膜とを、電気的に接続するための電荷流出用電気配線を形成することにより、前記電荷流出経路を形成する素子の加工方法。
3. 請求項１に記載の素子の加工方法であって、
   導電性を有し、かつ、接地電位と同電位である部材と前記絶縁膜とが導電可能な状態になるように、加工されるべき加工領域の近傍の前記絶縁膜の上に、前記部材を接触させることにより前記電荷流出経路を形成する素子の加工方法。
4. 導電性を有する導電層の上に形成されている絶縁膜を有する素子と、
   接地電位と同電位になっている低電位電気配線と、
   前記素子の電気特性を解析するための電極パッドと、
   を有する基板の、前記絶縁膜における加工されるべき加工領域の近傍の前記絶縁膜と前記低電位電気配線とを電気的に接続し、前記絶縁膜に電荷が発生した場合に電荷を前記低電位電気配線に流出させるための電荷流出用電気配線を形成する電荷流出用電気配線形成工程と、
   前記加工領域の下側の前記導電層の少なくとも一部を露出させて、前記電極パッドと電気的に接続するための解析用導電部を形成すべく、前記加工領域の前記絶縁膜を除去する絶縁膜加工工程と、
   前記電極パッドと前記解析用導電部とを電気的に接続するための解析用電気配線を形成する解析用電気配線形成工程と、
   前記絶縁膜と電気的に切断されるように、前記電荷流出用電気配線を加工する電荷流出用電気配線切断工程と、
   を有する素子の加工方法。
5. 導電性を有する導電層の上に形成されている絶縁膜を有する素子と、
   前記素子の電気特性を解析するための電極パッドと、
   を有する基板の、前記絶縁膜における加工されるべき加工領域の近傍の前記絶縁膜の上に、導電性を有し、かつ、接地電位と同電位である部材を接触させて、前記絶縁膜に電荷が発生した場合に電荷を前記部材に流出させるために、前記部材を移動させる第１部材移動工程と、
   前記加工領域の下側の前記導電層の少なくとも一部を露出させて、前記電極パッドと電気的に接続するための解析用導電部を形成すべく、前記加工領域の前記絶縁膜を除去する絶縁膜加工工程と、
   前記電極パッドと前記解析用導電部とを電気的に接続するための解析用電気配線を形成する解析用電気配線形成工程と、
   前記部材と前記絶縁膜との接触を断つように、前記部材を移動させる第２部材移動工程と、
   を有する素子の加工方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の素子の加工方法であって、
   前記絶縁膜の加工は、集束イオンビームを用いる素子の加工方法。
   

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