JP3231639B2 - イオンビーム加工解析方法 - Google Patents

イオンビーム加工解析方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、IC内部の配線を
イオンビームによるエッチングあるいは、金属膜のデポ
ジションにより配線変更を行なうイオンビーム加工方法
加えて、イオンビーム照射により、試料から発生した
二次電子のエネルギーを分析することで、試料の電位を
測定するようにしたICテスタ機能を有する、イオンビ
ーム加工解析方法に関する。 【0002】 【従来の技術】IC配線の高密度化、微細化が急激な進
歩を逐げている中で、それに対応したデバイス評価技術
や故障解析技術が必要である。ICの内部信号を先端の
細いタングステン針などで直接接触させて、オシロスコ
ープ等で測定していた従来の方法では、金属針の細さや
微小領域への位置合わせの困難さから、VLSIへの適
用は不可能な状況になってきた。これに代わるものとし
て、EBテスタが開発され、微細パターン上の信号測定
が可能になった。 【0003】しかし、この方法も多層配線構造を持つ素
子やパシベーション膜の上からの適用に対しては有効で
ない。そこで開発されたのが、イオンビームエッチング
による配線上のパシベーション膜の穴あけや、配線の切
断、イオンビームCVD法を利用した金属膜形成による
パシベーション膜越しの配線接続や、プロービングパッ
トの形成等が行える集束イオンビーム加工装置である。
この装置で、IC配線上のパシベーション膜の穴あけ
や、プロビングパットの形成により、EBテスタでIC
の内部信号を測定できるようになった。(月刊 Semi
conductor World1987.9「FIBを用いたVLSIの新
しい評価・解析技術」) 図2は、一般的なEBテスタを示す図で、1は電子ビー
ム,2は対物レンズ,3は走査電極,4はグリット電
極,5は引き出し電極,6はIC等の試料,7は二次電
子,8は二次電子検出器,9は増幅器,10は比較器,11
はグリット電源,12 はモニター, 13は引き出し電極電源
である。 【0004】このような構成のEBテスタは、電子ビー
ム1の試料6への照射により発生した二次電子7を引き
出し電極5とグリット電極4との減速電界で、そのエネ
ルギーに応じて弁別し、該グリットを通過した二次電子
のみが二次電子検出器8で検出される。検出信号は、増
幅器9により増幅され比較器10に入力され、この信号が
基準信号と一致するように電源11からグリット電極4へ
電位を制御して与えられ、この電位はオシロスコープや
記録計などのモニター12に表示される。 【0005】図3は、集束イオンビーム加工装置の実施
例を示す図で、21はイオン源, 22はイオンビーム, 23は
ビームモニタ, 24はコンデンサレンズ, 25はブランカ,
26は仕切りバルブ, 27は可変絞り, 28は8極スティグメ
ータ,29は対物レンズ, 30はXYデフレクタ, 31はガス
銃, 32は試料, 33は試料ステージ, 34は高圧電源, 35は
イオン光学系コントローラ, 36はブランキングアンプ,
37はスキャンコントローラ, 38はガス銃コントローラ,
39は二次電子検出器, 40は増幅器, 41はCRT,42はス
テージドライバー, 43はステージコントローラ, 44は制
御用コンピュータシステムである。 【0006】このような構成の集束イオンビーム装置
は、イオン源21に、ガリウム等の液体金属イオン源を用
い、ビームモニタ23によりエミッション電流を検出し、
ビームの安定化を図っている。イオンビーム22は、コン
デンサレンズ24と対物レンズ29によって試料32上にフォ
ーカスされて照射される。又、可動絞り27によりビーム
電流が変えることができる。試料ステージ33とXYデフ
レクタ30により、集束されたイオンビームは試料上の任
意の場所を走査することができる。目的加工場所の位置
決めは、イオンビーム照射により試料から発生する二次
電子を、二次電子検出器39で検出し、二次電子像をCR
T21に表示する。制御用コンピュータシステム44は、こ
の二次電子像を取り込み、複数の加工条件を登録し、連
続加工処理が可能である。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】従来集束イオンビーム
加工した試料の動作解析は、集束イオンビーム加工装置
でICの配線変更やプロービングパットを形成した後
に、ICを真空チャンバーから取り出し、EBテスタ等
の外部テスタで動作解析するという作業が必要であっ
た。この方法だと、試料の出し入れや再加工時の真空引
き・再加工・再解析等の作業が加わり、作業時間が増大
する等の欠点を有する。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、集束イオンビ
ーム加工解析方法において、イオンビーム加工を行った
後、イオンビーム照射により試料から発生した二次電子
を引き出し、そのエネルギーに応じて弁別した二次電子
を検出することにより、加工試料表面電位の測定する
こと特徴とする。 【0009】本発明のイオンビーム加工解析方法は、
次電子分光装置によりイオンビーム照射により発生した
二次電子のエネルギーを弁別するため、加工試料表面電
位の測定が可能になり、IC試料に外部のパターンジェ
ネレータから信号を入れることにより、一台で加工から
動作解析まで行えるため、作業時間の大幅な短縮が可能
である。 【0010】 【発明の実施の形態】以下、本発明のイオンビーム加工
解析方法の実施例を図面を参照して説明する。図1及び
図3は、イオンビーム加工装置に二次電子分光装置を備
えたものの一実施例で、図中、45はグリット電極, 46は
引き出し電極, 47はグリット電源, 48は引き出し電源,
49はイオン照射による二次電子, 50は比較器, 51はIC
ソケット付ホルダー, 52はパターンジェネレータであ
る。液体金属イオン源(図示せず),引き出し電極(図
示せず),及びアパーチャー(図示せず)等により得ら
れたイオンビーム22は、対物レンズ29によりサブミクロ
ン程度に集束され、XYデフレクタ30によりIC試料上
を走査する。イオンによって励起された二次電子49は、
検出器39で検出され、CRT41で像観察されて、加工場
所の位置合わせが可能である。イオンビーム22による加
工領域を設定し、つまりイオンビーム22の走査範囲を限
定し、イオンビームエッチングによるパシベーション膜
の穴あけ・配線の切断や、イオンビームCVD法を利用
して配線接続・プロービング・パットの形成等の加工を
する。次に、イオンビーム22の走査範囲を広げる、又は
イオンビーム電流を小さくし、電流密度を下げてエッチ
ングを押さえる。イオン励起の二次電子49は、引き出し
電極46により引き出され、グリット電極45へ向かい、引
き出し電極46をグリット電極45の間の減速電界に打ち勝
つエネルギーを有する二次電子のみがグリット45を通過
し、検出器39で検出される。増幅器40により信号が増幅
され比較器50に入力され、この信号が基準信号と一致す
るように電源47からグリット電極45へ電位を制御して与
えられる。そして、比較器50の基準信号を適当に選び、
二次電子強度が一定になるようにグリット電位を制御す
れば、グリット電位が試料電位に対応するので、グリッ
ト電位をモニターすることで、試料の電位が測定でき
る。ここで、IC試料32をICソケット付ホルダー51に
取り付け、外部のパターンジェネレータ52から信号を入
力することにより、加工後の動作解析ができる。制御用
コンピュータシステムは、二次電子像を取り込み、複数
の加工条件の登録によって連続加工処理やリピート加工
処理を行ったり、試料ステージ33の操作やグリット電位
のモニターを行なうことができる。 【0011】図4は、本発明である集束イオンビーム加
解析方法により、IC試料の加工及び動作解析を行な
う手順を示した図です。図中、53は2層配線構造を持つ
IC試料,54は基板, 55はパシベーション膜,56はAl
配線,57は金属有機化合物ガス, 58はイオンビームCV
Dによる金属膜である。先ず最初に集束イオンビーム22
によるエッチングを利用して、パシベーション膜55に穴
を開ける(a)。次に、ガス銃31よりガス分子57を供給
し、IC試料53表面に吸着させ、イオン照射領域に選択
適に金属膜を形成させる(b)。加工後に、イオンビー
ム22の電流密度を下げ、二次電子49のエネルギーを弁別
して、加工試料表面電位を測定する。 【0012】 【発明の効果】本願発明のイオンビーム加工解析方法
は、二次電子分光装置により、イオンビーム照射により
発生した二次電子のエネルギーを弁別するようにした
め、イオンビームによるエッチング加工や金属膜形成を
行った後のIC試料の加工表面電位測定が可能なため、
外部のパターンジェネレータから信号を入力することに
より、加工から動作解析まで行え、作業時間の大幅な短
縮ができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のイオンビーム加工解析方法にかかわる
集束イオンビーム加工装置の断面及びブロック図であ
る。 【図2】一般的なEBテスタの断面及びブロック図であ
る。 【図3】本発明のイオンビーム加工解析方法にかかわる
集束イオンビーム加工装置の断面及びブロック図であ
る。 【図4】本発明の集束イオンビーム加工解析方法による
IC試料の加工及び動作解析を行なう手順を示した断面
図である。 【符号の説明】 22 イオンビーム 29 対物レンズ 30 XYデフレクタ 31 ガス銃 32 試料 33 試料ステージ 37 スキャンコントローラ 38 ガス銃コントローラ 39 二次電子検出器 40 増幅器 41 CRT 44 制御用コンピュータシステム 45 グリット電極 46 引き出し電極 47 グリット電源 48 引き出し電源 49 イオン照射による二次電子 50 比較器 51 ICソケット付ホルダー 52 パターンジェネレータ 53 IC試料 54 基板 55 パシベーション膜 56 Al配線 57 金属有機化合物ガス 58 金属膜(イオンビームCVD膜)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/3205 H01L 21/88 Z (56)参考文献 特開 昭62−80955(JP,A) 特開 昭62−156829(JP,A) 特開 昭58−50737(JP,A) 特開 昭60−28151(JP,A) 特開 昭59−163505(JP,A) 特開 昭63−168575(JP,A) 特開 昭63−142825(JP,A) 特開 昭63−116443(JP,A) 特開 昭54−134570(JP,A) 特開 昭54−134569(JP,A) 特開 昭54−157085(JP,A) 特開 昭55−102248(JP,A) 特開 昭61−225751(JP,A) 特開 昭62−219534(JP,A) 特開 昭59−168652(JP,A) 特開 昭61−64056(JP,A) 特開 昭59−65441(JP,A) 特開 昭59−110130(JP,A) 実開 昭63−15550(JP,U) 実開 昭59−4485(JP,U) 実開 昭63−18763(JP,U) 特許2631290(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/66 B23K 15/00 508 G01R 31/302 H01J 37/30 H01L 21/3065 H01L 21/3205

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.IC試料上をイオンビーム照射系からの集束イオン
    ビームを照射走査し加工する工程と、 前記イオンビーム照射系からの集束イオンビームを前記
    加工した前記IC試料表面に照射し、前記IC試料表面
    から発生する二次電子をエネルギーに応じて弁別検出
    し、前記加工試料表面電位を測定する工程とからなるこ
    とを特徴とするイオンビーム加工解析方法。 2.前記加工する工程は、X−Y−Z方向に駆動する試
    料台に備えられたICソケット付試料ホルダーに配線修
    理をするIC試料を載置する工程と、 前記IC試料にイオンビーム照射系からの集束イオンビ
    ームを照射し酸化膜に穴をあけた後、前記穴あけ部分に
    ガス銃から金属有機化合物ガスを吹き付け選択的に金属
    膜を形成しプロービングパッドを形成 する工程とからな
    ることを特徴とする請求項1記載のイオンビーム加工解
    析方法。 3.前記加工する工程は、IC試料上をイオンビーム照
    射系からの集束イオンビームを照射走査し前記IC試料
    上の配線を切断する工程である請求項1記載のイオンビ
    ーム加工解析方法。4.前記加工する工程は、配線変更するIC試料上のパ
    ッシベーション膜にイオンビーム照射系からの集束イオ
    ンビームにより穴を開ける工程と、前記穴あけ部分にイ
    オンビームCVD法により選択的に金属膜を形成し配線
    接続する工程とからなることを特徴とする請求項1記載
    のイオンビーム加工解析方法。
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JP5670111B2 (ja) * 2009-09-04 2015-02-18 東京エレクトロン株式会社 X線発生用ターゲット、x線発生装置、及びx線発生用ターゲットの製造方法

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