JPH01181528A - Ion beam processing device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ＩＣ内部の配線をイオンビームによるエツチ
ング、あるいは、金属膜のデポジションにより、配線変
更を行うイオンビーム加工装置において、イオンビーム
照射により試料から発生する二次電子のエネルギーを分
析することで、試料表面電位を測定可能にしたテスタ機
能を有する、イオンビーム加工装置に関する。Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention is an ion beam processing device that changes wiring inside an IC by etching with an ion beam or by depositing a metal film. The present invention relates to an ion beam processing apparatus having a tester function that makes it possible to measure the surface potential of a sample by analyzing the energy of secondary electrons generated from the sample.
〔発明の概要）
本発明は、イオンビーム加工装置において、ＩＣ配線の
切断や接続加工の前後及び加工中の電位を測定するため
に、二次電子のエネルギー弁別用グリソト電極を備えた
エネルギーフィルターを、検出器と試料の間に配置し、
加工試料表面電位の測定可能な■Ｃテスタ機能を具備す
ることにより、ＩＣ＆！締変更とＩＣ検査・解析ができ
る、イオンビーム加工装置を提供するものである。[Summary of the Invention] The present invention provides an ion beam processing apparatus that uses an energy filter equipped with a Glisotho electrode for energy discrimination of secondary electrons in order to measure the potential before, during and after cutting and connecting IC wiring. , placed between the detector and the sample,
■By being equipped with a C tester function that can measure the surface potential of processed samples, IC It provides an ion beam processing device that can perform tightening changes and IC inspection/analysis.
ＩＣ回路上の任意の点の信号を測定する方法は、素子の
解析や設計開発のための評価に極めて有効な手段であり
、従来、ＩＣ配線上の露出された配線上に、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
等で内部信号を観察する方法や、電子ビームテスタによ
り、非接触で！Ｃの動作解析が可能になった。しかし、
これらの方法は、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く、パシベー
ション膜上に金属膜を形成し、深い層にある配線上の任
意の点に・電気的に接続する必要がある。The method of measuring signals at any point on an IC circuit is an extremely effective means for element analysis and evaluation for design development. Non-contact methods include direct contact with a needle, etc., and observation of internal signals with an oscilloscope, or an electron beam tester! It is now possible to analyze the behavior of C. but,
These methods are not effective for devices with multilayer wiring structures or for application from above a passivation film, but instead form a metal film on top of a passivation film, and then apply electricity to any point on the wiring in a deep layer. connection is required.
又、ＩＣ配線の直接加工をその場で行うことにより、試
作評価プロセスの生産性の大幅な向上がはかれ、時間と
コストの削減ができる。そこで開発されたのが、イオン
ビームエツチングによる、配線上パシベーション膜の穴
あけや配線の切断、イオンビームによる化学的気相堆積
（ＣＶＤ）法を利用した金属膜付けを行い、配線の接続
やブローピングパットの形成等が可能な集束イオンビー
ム加工装置である。Furthermore, by directly processing IC wiring on the spot, productivity in the prototype evaluation process can be greatly improved, and time and costs can be reduced. Therefore, we developed a method that uses ion beam etching to make holes in the passivation film on the wiring and cuts the wiring, and attaches a metal film using chemical vapor deposition (CVD) using an ion beam to connect and bloat the wiring. This is a focused ion beam processing device that can form pads, etc.
第３図は、集束イオンビーム加工装置の実施例を示す図
である。イオン源３１にガリウム等の液体金属イオン源
を用い、ビームモ、−夕３２によってエミッション電流
を検出し、ビーム電流の安定化を図っている。イオンビ
ーム１は、コンデンサレンズ３３と対物レンズ３８によ
り、試料上に集束される。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of a focused ion beam processing apparatus. A liquid metal ion source such as gallium is used as the ion source 31, and an emission current is detected by a beam monitor 32 to stabilize the beam current. The ion beam 1 is focused onto the sample by a condenser lens 33 and an objective lens 38.
又、可動絞り３６によりビーム電流を変えることができ
、試料ステージ６とＸＹデフレクク３９により、集束イ
オンビームｌは試料３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１の
照射により試料３から発生する二次電子１７を、二次電
子検出器１８で検出し、二次電子像を観察用ＣＲＴ４８
に表示し行う。制御用コンピュータシステム４９は、こ
の二次電子像を取り込み、複数の加工条件が登録でき、
連続加工処理が可能である。この装置を用いて、ＩＣ内
部信号測定が可能になった。従来技術文献としては、（
月刊５ｅｓｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ １９８
７．９ ｒ Ｆ Ｔ Ｂを用いたＶＬＳ Ｉの新しい評
価・解析技術」、日本学術振興会第１３２委員会第１０
１回研究会資料、！９８７．１１ ｒＥＢテスタによる
高速バイポーラＬＳＩの故障解析」、「集束イオンビー
ムによるＩＣの動作解析及び配線変更」、「集束イオン
ビームを用いた電子ビームテスティング技術」）等があ
る。Further, the beam current can be changed by the movable aperture 36, and the focused ion beam l can scan any location on the sample 3 by the sample stage 6 and the XY deflector 39. To position the target processing location, secondary electrons 17 generated from the sample 3 by irradiation with the ion beam 1 are detected by the secondary electron detector 18, and the secondary electron image is transferred to the observation CRT 48.
Display and perform. The control computer system 49 can take in this secondary electron image and register a plurality of processing conditions.
Continuous processing is possible. Using this device, it has become possible to measure IC internal signals. As prior art documents, (
Monthly 5esiconductor World 198
7.9 “New evaluation and analysis technology for VLSI using rFTB”, Japan Society for the Promotion of Science 132nd Committee No. 10
1st study session materials! 987.11 "Failure analysis of high-speed bipolar LSI using an rEB tester,""IC operation analysis and wiring modification using a focused ion beam," and "Electron beam testing technology using a focused ion beam."
従来は、集束イオンビーム加工装置やレーザビーム加工
装置を用いて、ＩＣ配線変更やブロービングパット形成
等を行った後に、ＩＣを真空チャンバーから取り出し、
機械的探針法や電子ビームテスタ等の外部テスタで動作
解析をする必要があり、試料の出し入れや再加工時の真
空引き、再加工、再動作解析等の作業が加わり、作業時
間が増大する欠点を有します。Conventionally, after changing the IC wiring and forming blown pads using focused ion beam processing equipment or laser beam processing equipment, the IC is removed from the vacuum chamber and processed.
It is necessary to perform motion analysis using a mechanical probe method or an external tester such as an electron beam tester, which adds work such as loading and unloading the sample, vacuuming during reprocessing, reprocessing, and reoperation analysis, which increases the work time. It has drawbacks.
（問題点を解決するための手段〕
本発明のイオンビーム加工装置は、イオンビームによる
エツチングと金属膜付けをするイオンビーム加工装置に
おいて、ＩＣ試料と検出器の間に二次電子エネルギーフ
ィルターを配置し、■Ｃテスタ機能を具備することを特
徴とする。(Means for Solving the Problems) The ion beam processing apparatus of the present invention is an ion beam processing apparatus that performs etching using an ion beam and attaches a metal film, in which a secondary electron energy filter is disposed between an IC sample and a detector. It is characterized by being equipped with a C tester function.
本発明のイオンビーム加工装置は、イオンビーム照射に
より発生した二次電子をエネルギーに応じて弁別するエ
ネルギーフィルターと、有機金属化合物ガス吹付装置の
ノズルを一体化したことにより、ＩＣ試料表面近傍にエ
ネルギーフィルターとノズルを同時に配置出来るため、
加工中の動作解析が可能になり、−台で加工から解析ま
で行え、作業時間の大幅な短縮が可能です。The ion beam processing device of the present invention integrates an energy filter that discriminates secondary electrons generated by ion beam irradiation according to energy, and a nozzle of an organometallic compound gas blowing device, so that energy is generated near the surface of an IC sample. Since the filter and nozzle can be placed at the same time,
It is now possible to analyze motion during machining, and you can perform everything from machining to analysis on a single table, significantly reducing work time.
以下、本発明のイオンビーム加工装置の実施例について
図面を参照して説明する。Embodiments of the ion beam processing apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第４図は、イオンビーム加工装置（第３図）に二次電子
エネルギーフィルターを配置したときのブロックダイヤ
グラムで、イオンビーム１をＸＹデフレクタ３９と試料
ステージ６によ°す、ＩＣ試料３上の任意の場所を走査
し、イオンビームエツチング加工や、イオンビームＣＶ
Ｄ法による金属膜付けをする。この加工時に発生するイ
オン励起の二次電子１７は、引き出し電極２１により引
き出され、グリッド電極２２へ向かい、引き出し電極２
１とグリッド電極２２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１７のみがグリッド電極２２を通
過し、二次電子検出器１８で検出される０次に、増幅器
４５により信号が増幅され比較器５０に人力され、この
信号が基準信号と一致するようにグリッド電源５１から
グリッド電極２２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ド電位を制御すれば、グリッド
電位が試料電位に対応するので、グリッド電位をモニタ
ーすることで、試料の電位が測定できる。ここで、ＩＣ
試料３をＩＣソケット付ホルダー４に取り付け、外部の
パターンジェネレータ５２等から信号を入力することに
より、加工前後及び加工中の動作解析ができる。制御用
コンピュータシステム４９は、二次電子像を取り込み、
連続加工処理やグリッド電位のモニターを行うことがで
きる。FIG. 4 is a block diagram when a secondary electron energy filter is arranged in the ion beam processing device (FIG. 3). Scan any location and perform ion beam etching processing and ion beam CV
Attach metal film using method D. Secondary electrons 17 due to ion excitation generated during this processing are extracted by the extraction electrode 21 and directed toward the grid electrode 22.
Only the secondary electrons 17 having the energy to overcome the deceleration electric field between 1 and the grid electrode 22 pass through the grid electrode 22 and are detected by the secondary electron detector 18.Then, the signal is amplified by the amplifier 45 and compared. This signal is supplied to the grid electrode 22 from the grid power supply 51 by controlling the potential so that it matches the reference signal. Then, if the reference signal of the comparator 50 is appropriately selected and the grid potential is controlled so that the secondary electron intensity is constant, the grid potential corresponds to the sample potential. Potential can be measured. Here, I.C.
By attaching the sample 3 to the holder 4 with an IC socket and inputting signals from an external pattern generator 52 or the like, it is possible to analyze the motion before, during and after processing. The control computer system 49 captures the secondary electron image,
Continuous processing and grid potential monitoring can be performed.
第１図は、本発明である二次電子エネルギーフィルター
を備えたガス吹付装置７の実施例である。FIG. 1 shows an embodiment of a gas blowing device 7 equipped with a secondary electron energy filter according to the present invention.
有機金属化合物８はヒーター９で加熱気化され、その化
合物ガス１０はガス孔１１を通り、ノズルに導かれる。The organometallic compound 8 is heated and vaporized by a heater 9, and the compound gas 10 passes through a gas hole 11 and is guided to a nozzle.
化合物ガス１０のオン・オフは、エアーシリンダー１５
を駆動することにより、バルブの開閉を行う、ここでパ
ルプのストロークは、ストッパー１４の位置を変えるこ
とにより調整できる。化合物ガス１０は、ノズルの先端
より加工位置へ供給され、イオンビームｌの照射による
ＣＶＤ法により、金属膜が照射位置にのみ形成される。The compound gas 10 is turned on and off using the air cylinder 15.
The valve is opened and closed by driving the valve, and the stroke of the pulp can be adjusted by changing the position of the stopper 14. The compound gas 10 is supplied to the processing position from the tip of the nozzle, and a metal film is formed only at the irradiation position by a CVD method using ion beam irradiation.
この際、発生する二次電子１７は、エネルギーフィルタ
ー２により弁別され、二次電子検出器１８で検出し、試
料電位を測定する。又、ノズルの先端の位置出しは、ベ
ローズ１３によって最適値に設定できるようになってい
る。第２図は、二次イオンフィルタ一部の詳細図です、
エネルギーフィルター２は、引き出し電極２１、グリッ
ド電極２２、集束電極２３より構成されていて、各々の
電極には２４ ａ 、 ２４ ｂ 、 ２４ ｃのメツ
シュが、メツシュサイズの小さい順に、張られている。At this time, the generated secondary electrons 17 are discriminated by the energy filter 2, detected by the secondary electron detector 18, and the sample potential is measured. Further, the positioning of the tip of the nozzle can be set to an optimum value using the bellows 13. Figure 2 is a detailed diagram of a part of the secondary ion filter.
The energy filter 2 is composed of an extraction electrode 21, a grid electrode 22, and a focusing electrode 23, and each electrode is covered with meshes 24a, 24b, and 24c in descending order of mesh size.
化合物ガス１０は、ノズル２５先端より試料の加工位置
へ供給され、イオンビーム１によって金属膜が形成され
る。この際発生するイオン励起の二次電子１７は、引き
出し電極２１により引き出され、グリッド電極２２でエ
ネルギーに応じた弁別をし、集束電極２３により、二次
電子１７の構出効率を上げるようにしである。又、化合
物ガスＩＯが冷えて凝固し、碍子２６の絶縁不良や、ガ
ス孔１１の詰まりを防ぐためにヒーター９で加熱をして
いる。The compound gas 10 is supplied from the tip of the nozzle 25 to the processing position of the sample, and the ion beam 1 forms a metal film. The ion-excited secondary electrons 17 generated at this time are extracted by an extraction electrode 21, discriminated according to energy by a grid electrode 22, and focused by a focusing electrode 23 to increase the efficiency of focusing the secondary electrons 17. be. Further, the compound gas IO is heated by the heater 9 in order to prevent it from cooling and solidifying, resulting in poor insulation of the insulator 26 and clogging of the gas holes 11.
本発明のイオンビーム加工装置は、イオンビーム照射に
より発生した二次電子を、エネルギーに応じて弁別する
エネルギーフィルターと、ガス吹−付装置のノズルを一
体化し、検出器と試料の間の最適値へ配置することによ
り、イオンビームによるエツチングや金属膜付加工中の
動作解析が行え、加工終点検出が容易になり、加工から
動作解析までの作業時間を、大幅に短縮することができ
る。The ion beam processing device of the present invention integrates an energy filter that discriminates secondary electrons generated by ion beam irradiation according to their energy, and a nozzle of a gas blowing device, thereby creating an optimal value between the detector and the sample. By arranging it, it is possible to perform motion analysis during ion beam etching and metal film deposition processing, facilitate the detection of the processing end point, and significantly shorten the work time from processing to motion analysis.
第１図は、本発明である二次電子エネルギーフィルター
を備えたガス吹付装置の部分断面図、第２図は、第１図
のエネルギーフィルタ一部の拡大断面図、第３図は、従
来のイオンビーム加工装置のブロックダイヤグラム、第
４図は、イオンビーム加工装置に、二次電子エネルギー
フィルターを配置した時のブロックダイヤグラムである
。
ｌ・・・イオンビーム
２・・・工ふルギーフィルター
３・・・ＩＣ試料
４・・・ＩＣソケット付ホルダー
５・・・サンプルテーブル
６・・・Ｘ−Ｙ−Ｚステージ
７・・・ガス吹付装置
８・・・有機金属化合物
９・・・ヒーター
ｌＯ・・・化合物ガス
１１・・・ガス孔
１２・・・ローリング
１３・・・ベローズ
１４・・・ストッパー
１５・・・エアーシリンダー
１６・・・鏡体
１７・・・二次電子
１８・・・二次電子検出器
２１・・・引き出し電極
２２・・・グリソト電極
２３・・・集束電極
２４ａ、 ２４ｂ、 ２４ｃ ・・・／ ｙ ’１ｓ２
５・・・ノズル
２６・・・碍子
２７・・・ｔＣチップ
２８・・・ＩＣフレーム
３１・・・イオン源
３２・・・ビームモニタ
３３・・・コンデンサレンズ
３４・・・ブランカ
３５・・・仕切りパルプ
３６・・・可動絞り
３７・・・８極ステイグメータ
３８・・・対物レンズ
３９・・・ＸＹデフレクタ
４０・・・高圧電極
４１・・・イオン光学系コントローラ
４２・・・ブランキングアンプ
４３・・・スキャンコントローラ
４４・・・ガス吹付装置コントローラ
４５・・・増幅器
４６・・・ステージドライバ
４７・・・ステージコントローラ
４８・・・観察用ＣＲＴ
４９・・・制御用コンピュータシステム５０・・・比較
器
５１・・・グリッド電源
５２・・・引き出し電源
以上
出願人 セイコー電子工業株式会社
宇部拡大ＩＦｒ面図
第２図
第３図Fig. 1 is a partial sectional view of a gas blowing device equipped with a secondary electron energy filter according to the present invention, Fig. 2 is an enlarged sectional view of a part of the energy filter of Fig. 1, and Fig. 3 is a conventional gas blowing device. FIG. 4 is a block diagram of the ion beam processing apparatus in which a secondary electron energy filter is arranged in the ion beam processing apparatus. l... Ion beam 2... Engineering filter 3... IC sample 4... Holder with IC socket 5... Sample table 6... X-Y-Z stage 7... Gas spraying Device 8... Organometallic compound 9... Heater lO... Compound gas 11... Gas hole 12... Rolling 13... Bellows 14... Stopper 15... Air cylinder 16... Mirror body 17...Secondary electron 18...Secondary electron detector 21...Extraction electrode 22...Glisotho electrode 23...Focusing electrode 24a, 24b, 24c.../y'1s2
5... Nozzle 26... Insulator 27... tC chip 28... IC frame 31... Ion source 32... Beam monitor 33... Condenser lens 34... Blanker 35... Partition Pulp 36...Movable aperture 37...8-pole stigma meter 38...Objective lens 39...XY deflector 40...High voltage electrode 41...Ion optical system controller 42...Blanking amplifier 43... - Scan controller 44... Gas blowing device controller 45... Amplifier 46... Stage driver 47... Stage controller 48... Observation CRT 49... Control computer system 50... Comparator 51 ... Grid power supply 52 ... Drawout power supply or more Applicant Seiko Electronics Industries, Ltd. Ube Enlarged IFr side view Figure 2 Figure 3
Claims (1)
系と、試料をＸ−Ｙ−Ｚ方向に駆動する試料台と、イオ
ンビーム照射位置に有機金属化合物ガスを吹き付けるガ
ス吹付装置と、二次電子を検出する二次電子検出器を備
えたイオンビーム加工装置において、二次電子をエネル
ギーに応じて弁別するエネルギーフィルターと、ガス吹
付装置のノズルを一体化し、検出器と試料の間に配置し
たことを特徴とするイオンビーム加工装置。An ion beam irradiation system that irradiates the sample with a focused ion beam, a sample stage that drives the sample in the X-Y-Z direction, a gas spray device that sprays organometallic compound gas at the ion beam irradiation position, and detects secondary electrons. In an ion beam processing device equipped with a secondary electron detector, the energy filter that discriminates secondary electrons according to their energy and the nozzle of the gas blowing device are integrated and placed between the detector and the sample. Ion beam processing equipment.
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