JP3018041B2 - イオンビーム加工装置 - Google Patents
イオンビーム加工装置Info
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- JP3018041B2 JP3018041B2 JP2192634A JP19263490A JP3018041B2 JP 3018041 B2 JP3018041 B2 JP 3018041B2 JP 2192634 A JP2192634 A JP 2192634A JP 19263490 A JP19263490 A JP 19263490A JP 3018041 B2 JP3018041 B2 JP 3018041B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主に半導体集積回路（以下ICと言う）の配線
を集束イオンビームにより切断したり、集束イオンビー
ムと有機化合物蒸気の吹付を同時におこない金属配線等
の膜を形成するイオンビーム加工装置に関するものであ
る。
を集束イオンビームにより切断したり、集束イオンビー
ムと有機化合物蒸気の吹付を同時におこない金属配線等
の膜を形成するイオンビーム加工装置に関するものであ
る。
本発明は集束イオンビームをICの所定位置に繰り返し
照射することにより、集積回路の配線をスパッタリング
により切断するイオンビーム加工装置において、配線を
切断するために集束イオンビームを繰り返し照射する位
置に酸素ガスを吹き付けるガス吹付装置を設けるもので
ある。集束イオンビーム照射によりスパッタリングで配
線から発生するスパッタ粒子は酸素分子と結合し、スパ
ッタ粒子はIC回路に再付着することがなくなり、絶縁不
良がなくなる。
照射することにより、集積回路の配線をスパッタリング
により切断するイオンビーム加工装置において、配線を
切断するために集束イオンビームを繰り返し照射する位
置に酸素ガスを吹き付けるガス吹付装置を設けるもので
ある。集束イオンビーム照射によりスパッタリングで配
線から発生するスパッタ粒子は酸素分子と結合し、スパ
ッタ粒子はIC回路に再付着することがなくなり、絶縁不
良がなくなる。
従来集束イオンビームを用いて、IC回路の保護膜（パ
シページョン膜）や基板回路への穴明け切断、配線の切
断、新しい回路の形成を行うことは、ICの観察評価およ
び試作ICの回路修正を行う上で、非常に効果をあげてき
た。
シページョン膜）や基板回路への穴明け切断、配線の切
断、新しい回路の形成を行うことは、ICの観察評価およ
び試作ICの回路修正を行う上で、非常に効果をあげてき
た。
第２図は、従来のイオンビーム加工装置の概略を示す
断面図である。金属イオンビーム１は引き出し電極（図
示せず）を含むイオン源11より発生し、イオンビーム１
の光軸の回りを取り囲むように設けられたビームモニタ
12によりのエミッション電流を検出する。この電流値に
基づいてイオンビームの電流を制御する。
断面図である。金属イオンビーム１は引き出し電極（図
示せず）を含むイオン源11より発生し、イオンビーム１
の光軸の回りを取り囲むように設けられたビームモニタ
12によりのエミッション電流を検出する。この電流値に
基づいてイオンビームの電流を制御する。
試料２は試料ホルダ３に保持され、試料ホルダ３は試
料を３次元的に移動させるための試料ステージ４に載置
されている。
料を３次元的に移動させるための試料ステージ４に載置
されている。
イオンビーム１はコンデンサレンズ13と対物レンズ18
により、試料２の表面上でスポット径サブミクロンまで
集束される。試料表面上を照射する集束イオンビーム１
の電流は可動絞り16にても変えることができる。集束イ
オンビーム１の試料上への照射領域は、試料２をXYZ方
向に駆動させることができる試料台３の駆動と、XYデフ
レクタ19とブランカ14の制御により任意に設定できる。
その集束イオンビーム１照射領域で集束イオンビームは
１回または繰り返し走査する。目的の加工場所の位置決
めは、集束イオンビーム１をある程度広い範囲で走査さ
せ、試料表面から発生する二次荷電粒子７（二次電子、
または二次イオン）を二次荷電粒子検出器６（二次電子
検出器、または二次イオン検出器でもよい）で検出し、
その二次荷電粒子像を画像観察用のCRT29に画像表示す
る。この画像観察から、XYデフレクタ19とブランカ14に
より集束イオンビーム１の走査を制御して領域を決め
る。IC試料２の表面を除去加工する場合は、この集束イ
オンビーム１で、所定の走査領域を繰り返し走査させな
がら照射して、スパッタリングにより除去する。なお、
試料２表面の所定領域に金属の導電膜を形成する場合
は、有機化合物例えばヘキサカルボニルタングステン蒸
気を所定領域に吹き付ける有機化合物ガス吹付装置を備
え、集束イオンビーム照射と同時にヘキサカルボニルタ
ングステン蒸気を吹き付けることにより、ヘキサカルボ
ニルタングステン蒸気はイオンのエネルギにより分解し
集束イオンビームの走査領域にタングステン膜が形成さ
れ、導電膜が形成される。所謂、イオンビームCVD法で
ある。
により、試料２の表面上でスポット径サブミクロンまで
集束される。試料表面上を照射する集束イオンビーム１
の電流は可動絞り16にても変えることができる。集束イ
オンビーム１の試料上への照射領域は、試料２をXYZ方
向に駆動させることができる試料台３の駆動と、XYデフ
レクタ19とブランカ14の制御により任意に設定できる。
その集束イオンビーム１照射領域で集束イオンビームは
１回または繰り返し走査する。目的の加工場所の位置決
めは、集束イオンビーム１をある程度広い範囲で走査さ
せ、試料表面から発生する二次荷電粒子７（二次電子、
または二次イオン）を二次荷電粒子検出器６（二次電子
検出器、または二次イオン検出器でもよい）で検出し、
その二次荷電粒子像を画像観察用のCRT29に画像表示す
る。この画像観察から、XYデフレクタ19とブランカ14に
より集束イオンビーム１の走査を制御して領域を決め
る。IC試料２の表面を除去加工する場合は、この集束イ
オンビーム１で、所定の走査領域を繰り返し走査させな
がら照射して、スパッタリングにより除去する。なお、
試料２表面の所定領域に金属の導電膜を形成する場合
は、有機化合物例えばヘキサカルボニルタングステン蒸
気を所定領域に吹き付ける有機化合物ガス吹付装置を備
え、集束イオンビーム照射と同時にヘキサカルボニルタ
ングステン蒸気を吹き付けることにより、ヘキサカルボ
ニルタングステン蒸気はイオンのエネルギにより分解し
集束イオンビームの走査領域にタングステン膜が形成さ
れ、導電膜が形成される。所謂、イオンビームCVD法で
ある。
上記従来のイオンビーム加工装置においては、ICのア
ルミニウム配線をイオンビームによるスパッタリングに
より除去切断または穴明けするとき、ICの配線からスパ
ッタリングにより飛び出したアルミニウムの粒子は活性
化しているため他の表面に再付着してしまうと言う課題
があった。このとき、特に加工領域近傍に他の配線が存
在しているとき、除去加工している配線と他の配線が導
通してしまうという課題があった。
ルミニウム配線をイオンビームによるスパッタリングに
より除去切断または穴明けするとき、ICの配線からスパ
ッタリングにより飛び出したアルミニウムの粒子は活性
化しているため他の表面に再付着してしまうと言う課題
があった。このとき、特に加工領域近傍に他の配線が存
在しているとき、除去加工している配線と他の配線が導
通してしまうという課題があった。
〔課題を解決するための手段〕 本発明は、イオンビーム加工装置に於いて、集束イオ
ンビームでIC等の加工を行うに際して、試料の集束イオ
ンビーム照射領域に、酸素ガスを吹き付けるための酸素
ガス吹付装置を備え、IC等の試料の表面部を集束イオン
ビームによりスパッタリングにて除去する際にその加工
部に酸素ガスを吹き付ける構成とする。
ンビームでIC等の加工を行うに際して、試料の集束イオ
ンビーム照射領域に、酸素ガスを吹き付けるための酸素
ガス吹付装置を備え、IC等の試料の表面部を集束イオン
ビームによりスパッタリングにて除去する際にその加工
部に酸素ガスを吹き付ける構成とする。
本発明は上記構成を有しているため、IC等の加工、特
にアルミニウム配線をイオンビームのスパッタリングに
て除去する場合、酸素ガスを同時に集束イオンビーム照
射領域に吹き付けることができ、イオンビームにより配
線から発生するスパッタによるアルミニウム粒子の表面
を酸化する。酸化されたアルミニウム粒子はその表面は
活性化されていないため、試料表面に再付着することが
少なくなる。また、酸化されたアルミニウム粒子が試料
の配線間に再付着されたとしても、酸化されたアルミニ
ウム粒子は不導体であるため配線間で絶縁不良を起こす
ことがなくなる。
にアルミニウム配線をイオンビームのスパッタリングに
て除去する場合、酸素ガスを同時に集束イオンビーム照
射領域に吹き付けることができ、イオンビームにより配
線から発生するスパッタによるアルミニウム粒子の表面
を酸化する。酸化されたアルミニウム粒子はその表面は
活性化されていないため、試料表面に再付着することが
少なくなる。また、酸化されたアルミニウム粒子が試料
の配線間に再付着されたとしても、酸化されたアルミニ
ウム粒子は不導体であるため配線間で絶縁不良を起こす
ことがなくなる。
次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は、実施例の主要部の断面図であり、その他の部
分は第２図の従来技術で示した構成と同一のため説明を
省略する。
第１図は、実施例の主要部の断面図であり、その他の部
分は第２図の従来技術で示した構成と同一のため説明を
省略する。
集束イオンビーム１は、試料ステージの取り付けられ
た試料ホルダ３の上に載置された試料２（本実施例では
IC）の表面の所定の加工領域を繰り返し走査しながら、
照射しているものである。従来のイオンビーム加工装置
と異なる点は、集束イオンビーム１の試料照射領域近傍
に酸素ガスを吹き付けるための酸素がす吹付装置８が備
えられていることである。イオン源11にガリウム等の液
体金属イオン源を用い、引き出し電極、コンデンサレン
ズ13、対物レンズ18等で加速、集束されたイオンビーム
１となる。集束イオンビーム１の走査により試料表面か
ら発生する二次電子を二次電子検出器６にて検出し、二
次荷電粒子像をCRT29に表示する。CRT29に表示された試
料２の表面を観察して、試料２の加工すべき領域を設定
し、試料ステージ４の駆動、及びXYデフレクタ19、ブラ
ンカ14を制御して、集束イオンビーム１を試料２表面の
加工領域にて繰り返し走査させる。
た試料ホルダ３の上に載置された試料２（本実施例では
IC）の表面の所定の加工領域を繰り返し走査しながら、
照射しているものである。従来のイオンビーム加工装置
と異なる点は、集束イオンビーム１の試料照射領域近傍
に酸素ガスを吹き付けるための酸素がす吹付装置８が備
えられていることである。イオン源11にガリウム等の液
体金属イオン源を用い、引き出し電極、コンデンサレン
ズ13、対物レンズ18等で加速、集束されたイオンビーム
１となる。集束イオンビーム１の走査により試料表面か
ら発生する二次電子を二次電子検出器６にて検出し、二
次荷電粒子像をCRT29に表示する。CRT29に表示された試
料２の表面を観察して、試料２の加工すべき領域を設定
し、試料ステージ４の駆動、及びXYデフレクタ19、ブラ
ンカ14を制御して、集束イオンビーム１を試料２表面の
加工領域にて繰り返し走査させる。
ここで、試料２表面にパターン膜を形成する場合は、
有機化合物蒸気吹付装置５にて化合物蒸気を試料２表面
の加工領域に吹き付ける。特にパターン膜が導通膜の場
合は、ヘキサカルボニルタングステン蒸気を吹き付け
る。試料２表面に吸着した化合物蒸気は集束イオンビー
ム１のエネルギ（励起）により分解し、集束イオンビー
ム１の照射領域のみに、パターン膜が形成される。
有機化合物蒸気吹付装置５にて化合物蒸気を試料２表面
の加工領域に吹き付ける。特にパターン膜が導通膜の場
合は、ヘキサカルボニルタングステン蒸気を吹き付け
る。試料２表面に吸着した化合物蒸気は集束イオンビー
ム１のエネルギ（励起）により分解し、集束イオンビー
ム１の照射領域のみに、パターン膜が形成される。
また、試料２表面をエッチング除去する場合は、有機
化合物を吹き付けず、試料２の所定の加工領域を、集束
イオンビーム１で繰り返し走査させながら照射する。こ
れにより、試料１の所定領域の表面はスパッタリングに
よりエッチング除去されるが、ここで集束イオンビーム
１の照射と同時に、酸素ガス吹付装置８にて酸素ガスを
集束イオンビーム照射領域に吹き付ける。試料２の表面
から飛び出したスパッタ粒子は、酸化され不活性とな
り、かつスパッタ粒子が金属の場合は不導体化する。つ
まり、試料２表面から飛び出したスパッタ粒子は試料２
の表面のその他の部分に再付着することが少なく、また
たとえ再付着したとしても、不導体化しているため導通
不良となることかなくなる。
化合物を吹き付けず、試料２の所定の加工領域を、集束
イオンビーム１で繰り返し走査させながら照射する。こ
れにより、試料１の所定領域の表面はスパッタリングに
よりエッチング除去されるが、ここで集束イオンビーム
１の照射と同時に、酸素ガス吹付装置８にて酸素ガスを
集束イオンビーム照射領域に吹き付ける。試料２の表面
から飛び出したスパッタ粒子は、酸化され不活性とな
り、かつスパッタ粒子が金属の場合は不導体化する。つ
まり、試料２表面から飛び出したスパッタ粒子は試料２
の表面のその他の部分に再付着することが少なく、また
たとえ再付着したとしても、不導体化しているため導通
不良となることかなくなる。
第３〜５図は、本発明によるIC試料の加工を簡単に示
すICの断面図である。ICは、基板（Si）32の上に保護膜
（SiO2）30が形成されて、その上にパターン状に配線
（Al）31が形成され、さらにその上に保護膜30が形成さ
れら、また更に、配線31が形成されている。さらにその
上に保護膜30が形成されている。ここで、第３図は、最
上層の保護膜30を集束イオンビーム１の照射によりスパ
ッタエッチングによる穴明け加工をしているところであ
る。加工穴40の側壁には保護膜の成分であるSiO2が再付
着する。この場合の再付着物質は導通性がないため問題
とならない。
すICの断面図である。ICは、基板（Si）32の上に保護膜
（SiO2）30が形成されて、その上にパターン状に配線
（Al）31が形成され、さらにその上に保護膜30が形成さ
れら、また更に、配線31が形成されている。さらにその
上に保護膜30が形成されている。ここで、第３図は、最
上層の保護膜30を集束イオンビーム１の照射によりスパ
ッタエッチングによる穴明け加工をしているところであ
る。加工穴40の側壁には保護膜の成分であるSiO2が再付
着する。この場合の再付着物質は導通性がないため問題
とならない。
第４図は、有機化合物蒸気（ヘキサカルボニルタング
ステン蒸気）35を加工領域に吹き付けながら、集束イオ
ンビーム１を照射して、金属膜36を形成している加工を
示す図である。第３図で形成された穴40の底に露出した
配線31と導通するように蒸気35は分解して金属膜36がIC
の最上層の保護膜上に形成されている。
ステン蒸気）35を加工領域に吹き付けながら、集束イオ
ンビーム１を照射して、金属膜36を形成している加工を
示す図である。第３図で形成された穴40の底に露出した
配線31と導通するように蒸気35は分解して金属膜36がIC
の最上層の保護膜上に形成されている。
第５図は、下層の配線31を切断する工程の途中を示す
図であり、酸素ガス吹付装置８にて酸素ガスを吹き付け
ながら、集束イオンビーム１を照射しているため、配線
31から飛び出したスパッタ粒子（Al）33は酸素ガス分子
37と結合し、酸化物粒子38となる。これは不活性であり
穴40の即壁に再付着しにくく、再付着したとしても不導
体である為、他の配線（例えば第５図の36）と導通しな
くなる。
図であり、酸素ガス吹付装置８にて酸素ガスを吹き付け
ながら、集束イオンビーム１を照射しているため、配線
31から飛び出したスパッタ粒子（Al）33は酸素ガス分子
37と結合し、酸化物粒子38となる。これは不活性であり
穴40の即壁に再付着しにくく、再付着したとしても不導
体である為、他の配線（例えば第５図の36）と導通しな
くなる。
IC回路の高密度化、微細化に伴い、イオンビームによ
る配線加工も益々接近してきており、スパッタ粒子によ
る再付着による絶縁不良が起き易くなっている。そこ
で、本発明によるイオンビーム加工装置により、アルミ
ニウムのような配線を除去加工するときに加工の近傍に
導通膜を再付着することがなくなり、絶縁不良がなくな
る。つまり、近接する配線の加工を容易にかつ、不良を
起こさず加工ができる。
る配線加工も益々接近してきており、スパッタ粒子によ
る再付着による絶縁不良が起き易くなっている。そこ
で、本発明によるイオンビーム加工装置により、アルミ
ニウムのような配線を除去加工するときに加工の近傍に
導通膜を再付着することがなくなり、絶縁不良がなくな
る。つまり、近接する配線の加工を容易にかつ、不良を
起こさず加工ができる。
第１図は、本発明の一実施例の主要部を示す断面図、第
２図は従来装置の断面図、第３図はICの穴明け加工を示
すIC断面図、第４図は、IC上にパターン膜を形成する加
工を示すICの断面図、第５図はICの配線切断工程を示す
ICの断面図である。 １……集束イオンビーム、２……試料 ３……試料ホルダ、４……試料ステージ ５……有機化合物吹付装置 ６……二次荷電粒子検出器 ７……二次荷電粒子 ８……酸素ガス吹付装置、11……イオン源 12……ビームモニタ 13……コンデンサレンズ 14……ブランカ、16……可動絞り 18……対物レンズ 19……XYティフレクタ 29……CRT、30……保護膜 31……配線、32……基板 33……スパッタ粒子、34……再付着膜 35……有機化合物蒸気、36……金属膜 37……酸素分子、40……穴
２図は従来装置の断面図、第３図はICの穴明け加工を示
すIC断面図、第４図は、IC上にパターン膜を形成する加
工を示すICの断面図、第５図はICの配線切断工程を示す
ICの断面図である。 １……集束イオンビーム、２……試料 ３……試料ホルダ、４……試料ステージ ５……有機化合物吹付装置 ６……二次荷電粒子検出器 ７……二次荷電粒子 ８……酸素ガス吹付装置、11……イオン源 12……ビームモニタ 13……コンデンサレンズ 14……ブランカ、16……可動絞り 18……対物レンズ 19……XYティフレクタ 29……CRT、30……保護膜 31……配線、32……基板 33……スパッタ粒子、34……再付着膜 35……有機化合物蒸気、36……金属膜 37……酸素分子、40……穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/31 H01J 37/317
Claims (1)
- 【請求項１】試料表面の任意の範囲に集束イオンビーム
を繰り返し走査させながら照射するイオンビーム照射系
と、前記試料をXYZの３次元方向に駆動させる試料台
と、前記試料表面への集束イオンビーム照射により発生
する二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出器とを備
えたイオンビーム加工装置において、 酸素ガスをイオンビーム照射位置に吹き付ける酸素ガス
吹付装置を備えたことを特徴とするイオンビーム加工装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2192634A JP3018041B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | イオンビーム加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2192634A JP3018041B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | イオンビーム加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0475246A JPH0475246A (ja) | 1992-03-10 |
| JP3018041B2 true JP3018041B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=16294518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2192634A Expired - Fee Related JP3018041B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | イオンビーム加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3018041B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3117836B2 (ja) * | 1993-03-02 | 2000-12-18 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 集束イオンビーム装置 |
| JP3523405B2 (ja) * | 1996-01-26 | 2004-04-26 | 株式会社日立製作所 | 荷電ビーム処理によるパターン形成方法及び荷電ビーム処理装置 |
| JP2003043210A (ja) * | 2001-08-03 | 2003-02-13 | Konica Corp | 光学面形成方法、成形金型の製造方法及び光学素子 |
| JP4730686B2 (ja) * | 2005-03-28 | 2011-07-20 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | カーボン繊維の切断・加工方法 |
| JP5445576B2 (ja) * | 2011-12-28 | 2014-03-19 | ダイキン工業株式会社 | 熱交換器および冷凍装置 |
-
1990
- 1990-07-18 JP JP2192634A patent/JP3018041B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0475246A (ja) | 1992-03-10 |
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