JPH01304648A - Convergence ion beam processor - Google Patents

Convergence ion beam processor

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JPH01304648A
JPH01304648A JP13268988A JP13268988A JPH01304648A JP H01304648 A JPH01304648 A JP H01304648A JP 13268988 A JP13268988 A JP 13268988A JP 13268988 A JP13268988 A JP 13268988A JP H01304648 A JPH01304648 A JP H01304648A
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ion beam
light
sample
focused
processing
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聡 原市
Fumikazu Ito
伊藤 文和
Akira Shimase
朗 嶋瀬
Mikio Hongo
幹雄 本郷
Takeoki Miyauchi
宮内 建興
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to perform machining with focused ion beam while optically monitoring the machining by arranging at least one of light correcting radiating/detection systems on a light axis of ion beam convergence optical system. CONSTITUTION:A reflection mirror 23 having an aperture at the center is arranged on the optical axis of ion beam under a deflector electrode 8. The ion beam passes through this aperture to irradiate a sample therewith. Light from a lamp 19 for observation illumination passing through a half mirror 20, reflection mirror 22 and aperture 18 enters a vacuum chamber 17 and is collected on a sample 10 through the mirror 23. The reflection light from the sample passing through the same route reversely to form image, which is displayed on a monitor 27 through a main controller 25. As a result, an SIM image and optical microscope image are simultaneously detected. It is possible to shorten the operation distance of focusing lens 4 so as to improve the focusing characteristic by providing parts equipped with functions of both systems in consideration of the functions of parts of both ion beam and light optical systems.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集束イオンビーム加工装置及びその方法に係り
、被加工物として特にVLSI等の半導体装置を加工ま
たはCUP等の処理するのに好適な、集束イオンビーム
処理装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a focused ion beam processing apparatus and method thereof, and is particularly suitable for processing semiconductor devices such as VLSI as a workpiece or processing such as CUP. , relates to a focused ion beam processing device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の集束エネルギービーム装置としては、集束イオン
ビーム加工装置、 I M A (Ion Micr。
A conventional focused energy beam device is a focused ion beam processing device, IMA (Ion Micro).

Ana17zer ) +電子線描画装置等があるが、
これらにおいて被加工物を観察する手段は、被加工物表
面から放出される2次粒子を検出して得た2次粒子像の
みでありな。ここで2次粒子としては2次電子、2次イ
オン等がある。
Ana17zer) + electron beam lithography equipment, etc.
In these methods, the only means for observing the workpiece is a secondary particle image obtained by detecting secondary particles emitted from the surface of the workpiece. Here, the secondary particles include secondary electrons, secondary ions, etc.

従来装置の一例として、集束イオンビーム加工装置の構
成を第2図に示す。イオン源1から引き出したイオンビ
ーム2を、集束レンズ4により集束し試料10上に照射
し加工を行う。またイオンビームの照射と同時にCVD
ガスをノズル16より供給し、局所成膜を行う。この際
ブランキングコントローラ12によりイオンビームのO
N。
As an example of a conventional device, the configuration of a focused ion beam processing device is shown in FIG. An ion beam 2 extracted from an ion source 1 is focused by a focusing lens 4 and irradiated onto a sample 10 for processing. Additionally, CVD is performed at the same time as ion beam irradiation.
Gas is supplied from the nozzle 16 to perform local film formation. At this time, the blanking controller 12 controls the ion beam
N.

OFFを、デフレクタコントローラ13によりイオンビ
ームの偏向をそれぞれ制御する。イオンビームの照射と
ともに試料10から発生する2次電子、あるいは2次イ
オンを2次粒子ディテクタ9(例エバマルチチャンネル
プレート)により検出し、S I M (Scanni
ng  Ion Microscops  :  走査
イオン顕微鏡)像を得る。このSIM像を用いて試料表
面の観察を行う。なお、この種の集束イオンビーム加工
装置として関連するものには例えば特開昭61−245
553号が挙げられる。
The deflector controller 13 controls the deflection of the ion beam. Secondary electrons or secondary ions generated from the sample 10 with the ion beam irradiation are detected by a secondary particle detector 9 (e.g. Eva multi-channel plate), and SIM (Scanni
ng Ion Microscopes: Obtain an image. The sample surface is observed using this SIM image. Incidentally, related to this type of focused ion beam processing apparatus is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-245.
No. 553 is mentioned.

また、電子線装置において、2次電子像と光学顕微鏡像
を切り換えだより両方観察可能にした例として、実公昭
59−10687号がある。
Further, as an example of an electron beam apparatus in which a secondary electron image and an optical microscope image can be switched to make it possible to observe both, there is Japanese Utility Model Publication No. 59-10687.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来の集束エネルギービーム装置では、試料観察は
2次粒子像を用いるのみであった。ここで2次粒子像と
は、集束ビームの偏向走査と同期して、試料表面から発
生する2次粒子を検出し、場所による2次粒子の発生率
の違いを、輝度の変化で表わしたものである。2次粒子
像から得られるのは試料表面の凹凸や、材質の情報であ
り、例えば試料内部の構造等は知ることができない。
In the conventional focused energy beam apparatus described above, only secondary particle images are used for sample observation. Here, the secondary particle image is an image that detects secondary particles generated from the sample surface in synchronization with the deflection scanning of a focused beam, and expresses the difference in the generation rate of secondary particles depending on the location as a change in brightness. It is. What can be obtained from the secondary particle image is information about the unevenness of the surface of the sample and the material, but it is not possible to know, for example, the internal structure of the sample.

−万、現在LSI等の半導体装置は高集積化。-Currently, semiconductor devices such as LSIs are highly integrated.

高機能化を進めるために、配線や素子の多層化が進んで
いる。被加工物として、多層化した半導体装置を加工す
る場合、以下に示すあらたな要求が生じている。
In order to improve functionality, wiring and elements are becoming more multilayered. When processing a multilayered semiconductor device as a workpiece, the following new requirements have arisen.

0) 下層にある所望の配線等に対して位置決めを行い
、位置ズレをモニタしながら加工を行う。
0) Position the desired wiring etc. in the lower layer and perform processing while monitoring the positional deviation.

(2)加工の深さ方向の制御を行い、被加工部の下層に
ダメージを与えずに加工を完了する。
(2) Control the machining in the depth direction and complete the machining without damaging the lower layer of the workpiece.

観察方法として、2次粒子像を用いた従来の集束エネル
ギービーム装置ではこれらの要求に対応することができ
ない、すなわち、2次粒子像による下層の観察ができな
いため、下層への加工位置決めは不可能である。また、
2次粒子として2次イオンを検出し、深さ方向の情報を
得ることば可能であるが、多層化した半導体装置に対す
るアスペクト比の高い加工においては、2次イオンの検
出自体が困難になり、精度よい深さ制御は不可能である
As an observation method, conventional focused energy beam equipment that uses secondary particle images cannot meet these demands.In other words, it is not possible to observe the lower layer using secondary particle images, so it is impossible to position the processing to the lower layer. It is. Also,
It is possible to detect secondary ions as secondary particles and obtain information in the depth direction, but when processing multi-layered semiconductor devices with a high aspect ratio, detection of secondary ions itself becomes difficult and accuracy becomes difficult. Good depth control is not possible.

これに対し、光学的観察手段を用いれば、多層化した半
導体装置の透明な絶縁層を通して、下層構造を観察する
ことができる。また、光の干渉を利用して、加工深さ、
絶縁層の膜厚等の 方向の情報を得ることができる。
On the other hand, if optical observation means is used, the underlying structure can be observed through the transparent insulating layer of a multilayered semiconductor device. In addition, using optical interference, processing depth,
Information on the direction of the insulating layer, such as its thickness, can be obtained.

ここで、2次電子像と光学顕微鏡像を両方観察できる装
置として、実公昭59−10687号に記載の装置があ
る。しかしながら、本装置では光学像観察用のプリズム
を電子線の光軸下に出し入れすることで、2次電子像観
察と光学像観察の切り換えを行う方式をとっているため
、両者による観察を同時に行うことができない、従って
集束エネルギービーム装置に適用した場合、この方式で
は下層に対する位置ズレや加工深さを光学的にモニタし
ながら、同時にビーム照射により加工を行うことは不可
能である。
Here, as an apparatus capable of observing both a secondary electron image and an optical microscope image, there is an apparatus described in Japanese Utility Model Publication No. 10687/1987. However, this device uses a system that switches between secondary electron image observation and optical image observation by moving a prism for optical image observation in and out under the optical axis of the electron beam, so observation using both is performed simultaneously. Therefore, when applied to a focused energy beam device, it is impossible to perform processing by beam irradiation while optically monitoring the positional deviation and processing depth with respect to the underlying layer at the same time.

また、前記したように今後微細化多層化が進むLSIに
対するイオンビーム加工を考えると、高速でしかも精度
よい加工が必要となり、大電流のビームを微細に集束す
るために、レンズの集束性能がよりいっそう重要になる
。従って、上記した作動距離の増加に伴う集束性能の低
下は、装置実用化の上で重要な問題となる。
In addition, as mentioned above, considering ion beam processing for LSIs, which will become increasingly miniaturized and multilayered in the future, high-speed and highly accurate processing will be required, and in order to finely focus a large current beam, the focusing performance of the lens will be improved. becomes even more important. Therefore, the above-mentioned decrease in focusing performance due to the increase in working distance becomes an important problem in putting the device into practical use.

本発明の目的は、光学的に加工をモニタしながら、集束
イオンビームにより加工を行うことができ、かつイオン
ビームの集束性能の高い集束イオンビーム処理装置を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a focused ion beam processing apparatus that can perform processing using a focused ion beam while optically monitoring the processing and has high ion beam focusing performance.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的は、集束光と集束イオンビームを同時に試料上
の極めて近傍に照射可能にした、集束イオンビームおよ
び光の光学系において、イオンビームの集束レンズの作
動距離を短くすることにより達成される。
The above object is achieved by shortening the working distance of an ion beam focusing lens in a focused ion beam and light optical system that allows focused light and a focused ion beam to be irradiated extremely close to a sample at the same time.

〔作用〕[Effect]

まず、集束光の照射手段と検出手段を、その光軸の一部
が集束イオンビーム(集束エネルギービ−ム)の光軸に
一致する様に設けて、集束光と集束イオンビームを同時
圧試料上に照射可能とする。
First, the focused light irradiation means and the detection means are installed so that a part of their optical axes coincide with the optical axis of the focused ion beam (focused energy beam), and the focused light and the focused ion beam are simultaneously applied to the sample. It is possible to irradiate the top.

具体的には、物理的に集束イオンビームが通過しうる穴
を中央に設けた光学部品を、集束イオンビームの元軸上
に設け、光学部品の穴を通過した集束イオンビームによ
り加工を行いながら、同時にこれらの光学部品を用いて
光学的に加工状態をモニタする。
Specifically, an optical component with a hole in the center through which the focused ion beam can physically pass is installed on the original axis of the focused ion beam, and while processing is performed using the focused ion beam that has passed through the hole in the optical component. At the same time, these optical components are used to optically monitor the processing state.

このとき、イオンビームの集束レンズト試料ステージの
間には、集束イオンビーム元学系および集束光の光学系
の部品をいくつか設置しなければならないため、そのま
までは作動距離が非常に長くなってしまう。そこで、設
置すべき両光学系の部品の機能を考慮し、ひとつの部品
で両光学系の機能を同時に備えた部品を設けることによ
シ、作動距離を短くでき、レンズ集束性能を向上するこ
とができる。
At this time, several parts of the focused ion beam element system and the focused light optical system must be installed between the ion beam focusing lens sample stage, so the working distance would become extremely long if left as is. . Therefore, by considering the functions of the components of both optical systems to be installed and providing a component that has the functions of both optical systems at the same time, the working distance can be shortened and the lens focusing performance can be improved. I can do it.

即ち、集束光の照射手段と検出手段を、その元軸の一部
が集束イオンビームの光軸に一致する様に設け(具体的
には、物理的に集束イオンビームが通過しうる穴を中央
に設は念光学部品を、集束イオンビームの光軸上に設け
)、集束光と集束イオンビームを同時に試料に照射可能
とすれば、光学的に加工をモニタしながら、集束イオン
ビームにより加工を行うことができる。
That is, the focused light irradiation means and the detection means are provided so that a part of their original axis coincides with the optical axis of the focused ion beam (specifically, a hole in the center through which the focused ion beam can physically pass) is provided. If it is possible to irradiate the sample with the focused light and the focused ion beam at the same time, it is possible to process the sample with the focused ion beam while optically monitoring the process. It can be carried out.

このように本発明によれば、試料上の所望の箇所のSI
M像と光学顕微鏡像を同時に検出できるので、SIM像
のみでは検出不可能な下層配線に対しても、光学顕微鏡
像により位置検出を行い、加工位置合わせを行うことが
できる。また加工を行っている間も、常に光学顕微鏡像
によ)加工状態をモニタできるので、下層に対する加工
位置ズレをモニタしながら位置精度のよい加工を行うこ
とができる。さらに、下層配線への窓開は加工において
は、At配線が露出するとA/=の反射率が高いため反
射光の強度が変化することを用いて、窓開は加工の終点
を検出することができる。
As described above, according to the present invention, the SI of a desired location on a sample can be
Since the M image and the optical microscope image can be detected simultaneously, it is possible to perform position detection and processing alignment using the optical microscope image even for lower layer wiring that cannot be detected using only the SIM image. Furthermore, since the processing status can be constantly monitored (via optical microscope images) even during processing, processing with high positional accuracy can be performed while monitoring the processing position shift with respect to the lower layer. Furthermore, when processing a window to the lower wiring, it is possible to detect the end point of processing by using the fact that when the At wiring is exposed, the intensity of reflected light changes due to the high reflectance of A/=. can.

また、光学顕微鏡像の検出系を、レーザ干渉光学系に代
えることにより、光の干渉を用いて加工穴の深さや層間
絶縁膜厚をモニタしながら、深さ精度のよい加工を行う
ことができる。同様に、光学顕微鏡像の検出系をレーザ
走査顕微鏡像の検出系に代えることにより、通常の光学
顕微鏡像と比較して、より分解能が高く焦点深度も深い
レーザ走査顕微鏡像を用いて、加工状態をモニタしなが
ら加工を行うことができるので、さらに位置精度や深さ
精度の高い加工を行うことができる。
In addition, by replacing the optical microscope image detection system with a laser interference optical system, it is possible to perform processing with high depth accuracy while monitoring the depth of the machined hole and the interlayer insulation film thickness using optical interference. . Similarly, by replacing the optical microscope image detection system with a laser scanning microscope image detection system, the laser scanning microscope image, which has a higher resolution and a deeper focal depth than a normal optical microscope image, can be used to detect processing conditions. Since machining can be carried out while monitoring, machining can be carried out with even higher positional and depth accuracy.

ところで集束イオンビーム光学系の元軸上に、単に反射
鏡および反射対物レンズを挿入した場合、集束レンズか
ら試料までの距離(作動距離)が非常に長くなってしま
う。ここで、作動距離と光学系の集中性能の関係の一例
を、第4図および第5図を用いて説明する。第4図に示
す様に、イオン源1から集束レンズ4までの距離をDい
集束ンンズの長さを40−5作動距離をD2としてり。
However, if a reflecting mirror and a reflecting objective lens are simply inserted on the original axis of a focused ion beam optical system, the distance from the focusing lens to the sample (working distance) becomes extremely long. Here, an example of the relationship between the working distance and the focusing performance of the optical system will be explained using FIGS. 4 and 5. As shown in FIG. 4, the distance from the ion source 1 to the focusing lens 4 is D, the length of the focusing lens is 40-5, and the working distance is D2.

およびD2を変化させ集束性能のシミュレーションを行
った。その結果、D、=D2のときレンズ収差が最小に
なり、集束性能が最もよくなるため、次にり、=D2に
固定してシミュレーションを行った結果を第5図に示す
。ここで、計算のパラメータとしては、集束イオンビー
ム加工装置として典型的な値である、イオン加速電圧2
0Kv、イオン引出電圧10KV、  ビーム電流α1
 nAを用いた。
A simulation of the focusing performance was performed by changing the and D2. As a result, when D = D2, the lens aberration is minimized and the focusing performance is the best, so next, a simulation was performed with D = D2, and the results are shown in FIG. Here, the calculation parameters are ion acceleration voltage 2, which is a typical value for focused ion beam processing equipment.
0Kv, ion extraction voltage 10KV, beam current α1
nA was used.

第5図によれば、作動距離D2の増加に伴い、集束ビー
ム径は急激に拡がっている。この結果を適用すると、例
えば反射鏡および反射対物レンズの挿入により、それぞ
れ70m程度作動距離が増加し、結局作動距離が50露
から約200簡に変化したとすると、集束ビーム径は2
倍以上に拡がってしまう、しかし本発明によれば、大電
流のイオンビームを微細に集束することが出来、多層化
微細LSIに対して加工等またはCVD等の処理を光学
的にモニタしながら同時に行うことができる効果をする
According to FIG. 5, the focused beam diameter rapidly expands as the working distance D2 increases. Applying this result, for example, if the working distance increases by about 70 m by inserting a reflecting mirror and a reflecting objective lens, and the working distance changes from 50 m to about 200 m, the focused beam diameter will be 2
However, according to the present invention, it is possible to finely focus a large-current ion beam, and simultaneously optically monitor processing such as processing or CVD for multilayered micro LSIs. Do the effects that can be done.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を因に示す実施例にもとづいて具体的に説明
する。まず第3図に集束イオンビーム加工装置の一実施
例を示す。即ち集束イオンビーム光学系の元軸上におい
て、集束レンズ4と試料10の間の元軸上に集束イオン
ビーム光学系および集束光の光学系の部品をいくつか設
置する必要がある。すなわち、集束イオンビーム元学系
の部品としては、ビームリミッティングアパーチャ5、
ブランキング電極6、ブランキングアパーチャア、デフ
レクタスティグマ電極8.2次粒子ディテクタ9であり
、集束光の光学系の部品としては、反射鏡23、反射対
物レンズ24である。以上の部品を同軸上に配置した第
3図の装置では集束レンズ4の作動距離が非常に長くな
シ、集束レンズ4の集束性能が低下してしまう、即ち、
イオン源1よシ引き出したイオンビーム2を集束レンズ
4により集束し、試料10上に照射し、加工を行う。
The present invention will be specifically described below based on examples. First, FIG. 3 shows an embodiment of a focused ion beam processing apparatus. That is, it is necessary to install several parts of the focused ion beam optical system and the focused light optical system on the original axis of the focused ion beam optical system between the focusing lens 4 and the sample 10. In other words, the components of the focused ion beam system include the beam limiting aperture 5,
These are a blanking electrode 6, a blanking aperture, a deflector stigma electrode 8, and a secondary particle detector 9. The components of the optical system for focusing light are a reflecting mirror 23 and a reflecting objective lens 24. In the device shown in FIG. 3 in which the above components are coaxially arranged, the working distance of the focusing lens 4 is very long, and the focusing performance of the focusing lens 4 is degraded.
An ion beam 2 extracted from an ion source 1 is focused by a focusing lens 4 and irradiated onto a sample 10 for processing.

またイオンビームの照射と同時に、CVDガスをノズル
16より供給し、局所成膜を行う、この際、ブランキン
グコントロール12によりイオンビームのオン、オフを
、デフレクタコントローラ13によりイオンビームの偏
向をそれぞれ制御する。
At the same time as the ion beam irradiation, CVD gas is supplied from the nozzle 16 to perform local film formation. At this time, the blanking control 12 controls the on and off of the ion beam, and the deflector controller 13 controls the deflection of the ion beam. do.

また、CvDガスボンベ15からのCVDガスの流量は
、流量調整パルプ14を用いて制御する。
Further, the flow rate of the CVD gas from the CvD gas cylinder 15 is controlled using the flow rate adjusting pulp 14.

イオンビームの照射とともに試例10から発生する2次
電子あるいは2次イオンを2次粒子ディテクタ9によプ
検出しSIM像を得る。SIM像はメインコントローラ
25に送り、モニタ26に表示する。本装置では、イオ
ンビームと同時に集束光を試料に照射するため、反射光
、散乱光等が発生する。従って上記2次粒子ディテクタ
9は、検出に光を介するもの(シンチレータと7オトマ
ルの組み合わせ等)は不適当であシ、2次粒子を直接電
子として増倍するタイプのもの(マルチヤンネルプレー
ト、チャンネルトロン等)を選ぶ必要がある。
Secondary electrons or secondary ions generated from the sample 10 along with the ion beam irradiation are detected by the secondary particle detector 9 to obtain a SIM image. The SIM image is sent to the main controller 25 and displayed on the monitor 26. In this apparatus, since the sample is irradiated with focused light at the same time as the ion beam, reflected light, scattered light, etc. are generated. Therefore, as the secondary particle detector 9, one that uses light for detection (such as a combination of a scintillator and a 7-meter) is inappropriate, and one that directly multiplies secondary particles as electrons (multi-channel plate, channel Tron, etc.).

デフレクタ電極8の下のイオンビームの光軸上に、中央
だ穴を設けた反射鏡23を設置する。イオンビームはこ
の中央の穴を通過して試料10に照射する。一方、観察
照明用のランプ19からの光は、ハーフミラ−20、反
射鏡22および窓18を通って真空チャンバ17内に入
射し、反射鏡23により光路を曲げられた後、反射対物
レンズ24により試料10上に集光される。試料からの
反射光は同じ経路を逆に通って、カメラ21に結像し、
得られた光学顕微鏡像はメインコントローラ25に送り
、モニタ27に表示する。
A reflecting mirror 23 with a hole in the center is installed on the optical axis of the ion beam below the deflector electrode 8. The ion beam passes through this central hole and irradiates the sample 10. On the other hand, the light from the lamp 19 for observation illumination enters the vacuum chamber 17 through the half mirror 20, the reflecting mirror 22, and the window 18, and after its optical path is bent by the reflecting mirror 23, it passes through the reflecting objective lens 24. The light is focused on the sample 10. The reflected light from the sample passes through the same path in reverse and forms an image on the camera 21,
The obtained optical microscope image is sent to the main controller 25 and displayed on the monitor 27.

試料上の所望の箇所のSIM像と光学顕微鏡像を同時に
検出できるので、SIM像のみでは検出不可能な下層配
線に対しても、光学顕微鏡像によシ位置検出を行い、加
工位置合わせを行うことができる。また加工を行ってい
る間も、常に光学顕微鏡像によシ加工状態をモニタでき
るので、下層に対する加工位置ズレをモニタしながら位
置精度のよい加工を行うことができる。さらに、下層配
線への窓開は加工においては、M配線が露出するとMの
反射率が高いため反射光の強度が変化することを用いて
、窓開は加工の終点を検出することができる。
Since the SIM image and optical microscope image of a desired location on the sample can be detected simultaneously, even for lower layer wiring that cannot be detected with the SIM image alone, the position can be detected using the optical microscope image and processing alignment can be performed. be able to. Further, even during processing, the processing state can be constantly monitored using optical microscope images, so processing with high positional accuracy can be performed while monitoring the processing position shift with respect to the lower layer. Furthermore, when machining a window to the lower wiring, the end point of the machining can be detected by using the fact that when the M wiring is exposed, the intensity of reflected light changes due to the high reflectance of M.

さらに、第3図の構成において、光学顕微鏡像の検出系
を、レーザ干渉光学系に代えることによシ、光の干渉を
用いて加工穴の深さや層間絶縁膜厚をモニタしながら、
深さ精度のよい加工を行うことができる。同時だ、光学
顕微鏡像の検出系をレーザ走査顕微鏡像の検出系に代え
ることにより、通常の光学顕微鏡像と比較して、より分
解能が高く焦点深度も深いレーザ走査顕微鏡像を用いて
、加工状態をモニタしながら加工を行うことができるの
で、さらに位置精度や深さ精度の高い加工を行うことが
できる。
Furthermore, in the configuration shown in FIG. 3, by replacing the optical microscope image detection system with a laser interference optical system, the depth of the machined hole and the interlayer insulation film thickness can be monitored using optical interference.
Machining with good depth accuracy can be performed. At the same time, by replacing the optical microscope image detection system with a laser scanning microscope image detection system, we can use laser scanning microscope images with higher resolution and a deeper depth of focus than normal optical microscope images to determine the processing state. Since machining can be carried out while monitoring, machining can be carried out with even higher positional and depth accuracy.

そこで、本発明は上記したイオンビームおよび光の両光
学系の部品の機能を考慮し、両光学系の機能を同時に備
えた部品を設けることによシ、集束レンズ4の作動距離
を短くして、集束性能を向上するものである。
Therefore, the present invention takes into account the functions of the components of both the ion beam and light optical systems, and shortens the working distance of the focusing lens 4 by providing components that simultaneously have the functions of both optical systems. , which improves focusing performance.

次に本発明の第1の実施例を説明する。Next, a first embodiment of the present invention will be described.

即ち、第1図に本発明の第1の実施例の装置構成を示す
0本実施例は、反射鏡23がブランキングアパーチャの
機能を兼ね、8重視デフレクタスティグマ電極を設けた
反射対物レンズ28によシ、光の集光とイオンビームの
偏向を同時に行う構成として、集束レンズ4の作動距離
を短くしたものである。
That is, FIG. 1 shows the device configuration of the first embodiment of the present invention. In this embodiment, a reflecting mirror 23 also functions as a blanking aperture, and a reflecting objective lens 28 provided with an 8-focus deflector stigma electrode is used. In addition, the working distance of the focusing lens 4 is shortened so that the focusing of the light and the deflection of the ion beam are performed simultaneously.

次ニ、8重視デフレクタスティグマ電極を設けた反射対
物レンズ28の具体的な構成を第6因および第7図に示
す。第6図において、光の光路りを1点鎖線で示したが
、反射対物レンズに入射した光は反射凸面鏡29、反射
凹面鏡30で次々と反射され、試料上に集光する。この
とき1反射膜面鏡29の実効的な反射面はその周囲に集
っているので、不要な中央部に穴を設け、実線矢印で示
したイオンビームエを通過させる。光の光路りの死角と
なる部分に、8電極デフレクタスティグマ電極32を設
けてお9、デフレクタコントローラから電圧を印加して
、ビーム形状を整え九り、イオンビームを偏向したりす
る。第6図におけるAA′断面を第7図に示したが、8
1極デフレクタスティグマの各々の電極51a乃至31
hには、ネジ33a乃至53hにより配線を行い電圧を
印加する。
Second, the specific structure of the reflective objective lens 28 provided with the 8-focus deflector stigma electrode is shown in the sixth factor and FIG. 7. In FIG. 6, the optical path of the light is shown by a chain line, and the light incident on the reflective objective lens is successively reflected by the reflective convex mirror 29 and the reflective concave mirror 30, and is focused on the sample. At this time, since the effective reflective surface of the single reflective film mirror 29 is concentrated around it, a hole is provided in the unnecessary central portion to allow the ion beam indicated by the solid arrow to pass through. An eight-electrode deflector stigma electrode 32 is provided in a blind spot on the optical path of the light, and a voltage is applied from a deflector controller to adjust the beam shape and deflect the ion beam. The AA′ cross section in FIG. 6 is shown in FIG.
Each electrode 51a to 31 of the single-pole deflector stigma
Wiring is performed to h by screws 33a to 53h, and a voltage is applied.

次に本発明の第2の実施例について説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.

即ち、第8図に本発明の第2の実施例の装置構成を示す
0本実施例は、実施例1の反射対物レンズ28に代えて
、81極デフレクタスティグマ電極を設けた透過対物レ
ンズ55により、光の集光とイオンビームの偏向を同時
に行う構成として、集束レンズ4の作動距離を短くした
ものである。
That is, FIG. 8 shows the apparatus configuration of a second embodiment of the present invention. In this embodiment, in place of the reflective objective lens 28 of the first embodiment, a transmission objective lens 55 provided with an 81-pole deflector stigma electrode is used. , the working distance of the focusing lens 4 is shortened so that the focusing of the light and the deflection of the ion beam are performed simultaneously.

次に81極デフレクタスティグマ電極を設けた透過対物
レンズ35の具体的な構成を第9図および第10図に示
す。レンズの周囲を通過した光を試料上に集光し、イオ
ンビームIは中央に設けた穴を通過して、試料上に照射
される。中央の穴の内壁には81極デフレクタスティグ
マ電極56a乃至56hを設けておシ、デフレクタコン
トローラから電圧を印加して、ビーム形状を整えたり、
イオンビームを偏向したシする。各々の電極への配線は
、まずネジ39a乃至39hによりブロック38a乃至
38hに配線を行い、各々のブロックから電極への配線
は、レンズ35上にコーティングした透明導電膜(In
2O5H5n02等)37a乃至57hにより行う、各
々の電極には、はとんど電流は流れないので、透明導電
膜の膜厚は数10OAで充分であるが、との膜厚を調整
することにより、通過する光に対する透過率を調整する
ことができる。
Next, the specific structure of the transmission objective lens 35 provided with an 81-pole deflector stigma electrode is shown in FIGS. 9 and 10. The light that has passed around the lens is focused onto the sample, and the ion beam I passes through a hole provided in the center and is irradiated onto the sample. 81-pole deflector stigma electrodes 56a to 56h are provided on the inner wall of the center hole, and a voltage is applied from the deflector controller to adjust the beam shape.
Deflect the ion beam. Wiring to each electrode is first done to blocks 38a to 38h using screws 39a to 39h, and wiring from each block to the electrode is done using a transparent conductive film (In
2O5H5n02, etc.) 37a to 57h, since current hardly flows through each electrode, a thickness of several tens of OA is sufficient for the transparent conductive film, but by adjusting the thickness of the transparent conductive film, The transmittance of light passing through can be adjusted.

次に本発明の第3の実施例について説明する。Next, a third embodiment of the present invention will be described.

即ち、第11図に本発明の第3の実施例の装置構成を示
す。本実施例は、デフレクタ電極を設けた反射鏡40に
より、光の光路を曲げると同時にイオンビームの偏向を
行い、さらにブランキングアパーチャの機能を兼ねる構
成として、集束レンズ4の作動距離を短くしたものであ
る。
That is, FIG. 11 shows the apparatus configuration of the third embodiment of the present invention. In this embodiment, a reflecting mirror 40 provided with a deflector electrode bends the optical path of the light and deflects the ion beam at the same time, and also functions as a blanking aperture, so that the working distance of the focusing lens 4 is shortened. It is.

次にデフレクタ電極を設けた反射鏡40の具体的な構成
を第12図および第13図に示す。大きく2つの透明な
ブロックにより構成しておシ、上ブロック42および下
ブロック43の境界面には反射膜をコーティングし、こ
の反射膜コーテイング面46により元を反射し光路を曲
げる。上ブロック42および下ブロック43には、中央
にイオンビームの通過する正方形の穴を設けておシ、そ
の内壁には上下で互いに直角をなす方向に、デフレクタ
電極44a乃至44dを設けである。このとき、下ブロ
ック43には右方向から光が入射するので、光をさえぎ
らない向きにデフレクタ電極44o、44dを設けた。
Next, the specific structure of the reflecting mirror 40 provided with a deflector electrode is shown in FIGS. 12 and 13. The upper block 42 and the lower block 43 are roughly composed of two transparent blocks, and the boundary surfaces of the upper block 42 and the lower block 43 are coated with a reflective film, and the reflective film coating surface 46 reflects the original light and bends the optical path. The upper block 42 and the lower block 43 are provided with a square hole in the center through which the ion beam passes, and the inner walls thereof are provided with deflector electrodes 44a to 44d in directions perpendicular to each other on the upper and lower sides. At this time, since light enters the lower block 43 from the right direction, the deflector electrodes 44o and 44d are provided in directions that do not block the light.

各電極には、透明導電膜45乃至45dによシ配線を行
い、デフレクタコントローラから電圧を印加して、上下
のブロック通過時に、それぞれX方向Y方向にイオンビ
ームを偏向する。配線に用いた透明導電膜は、その膜厚
を調整することにより、通過する光に対する最適な透過
率を得る。さて第13図に示す様に反射する党のうち、
中央の穴の部分を横切る光をL2、それ以外の光をLl
とすると、L、とL2には(n−1)tの光路差が生じ
る。ここで、下ブロック43の屈折率をnl 中央の穴
の一辺の長さをtとした。上記光路差により、L、とL
2は集光点がずれるが、L2の光量の割合が少ないため
得られる光学顕微鏡像の分解能にはほとんど影響はない
Each electrode is wired using transparent conductive films 45 to 45d, and a voltage is applied from a deflector controller to deflect the ion beam in the X and Y directions when passing through the upper and lower blocks. By adjusting the thickness of the transparent conductive film used for the wiring, optimum transmittance for passing light can be obtained. Now, as shown in Figure 13, among the reflective parties,
The light that crosses the hole in the center is L2, and the other light is Ll.
Then, an optical path difference of (n-1)t occurs between L and L2. Here, the refractive index of the lower block 43 is nl, and the length of one side of the central hole is t. Due to the above optical path difference, L and L
2, the focal point shifts, but since the proportion of the light amount of L2 is small, it has almost no effect on the resolution of the obtained optical microscope image.

しかしもし分解能の低下が位置精度に影響する場合には
、上下のブロックでデフレクタ電極の向きを入れ替えれ
ばよい、これにより、L2の光を全て遮断しその結果、
全体の光量はわずかに減少するが、反射光を全て同一点
に集光することができる。
However, if the decrease in resolution affects the position accuracy, it is possible to change the orientation of the deflector electrodes in the upper and lower blocks.This will block all the light from L2, and as a result,
Although the total amount of light decreases slightly, all reflected light can be focused on the same point.

次に本発明の第4の実施例を説明する。即ち、第14図
に本発明の第4の実施例の装置構成を示す。イオン源1
よシ引き出したイオンビーム2を集束レンズ4により集
束し試料10上に照射し加工を行う。またイオンビーム
の照射と同時に、CVDガスをノズル16より供給し局
所成膜を行う。この際ブランキングコントローラ12に
よシイオンビームのオン、オフを、デフレクタコントロ
ーラ13によりイオンビームの偏向をそれぞれ制御する
。また、CVDガスボンベ15からのCVDガスの流量
は、流量調整パルプ14を用いて制御する。イオンビー
ムの照射とともに試料1゜から発生する2次電子あるい
は2次イオンを2次粒子ディテクタ9!/cより検出し
SIM像を得る。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. That is, FIG. 14 shows the device configuration of the fourth embodiment of the present invention. Ion source 1
The well-extracted ion beam 2 is focused by a focusing lens 4 and irradiated onto a sample 10 for processing. Further, at the same time as the ion beam irradiation, CVD gas is supplied from the nozzle 16 to perform local film formation. At this time, the blanking controller 12 controls turning on and off of the ion beam, and the deflector controller 13 controls the deflection of the ion beam. Further, the flow rate of the CVD gas from the CVD gas cylinder 15 is controlled using the flow rate adjusting pulp 14. The secondary particle detector 9! detects secondary electrons or secondary ions generated from the sample 1° upon irradiation with the ion beam. /c to obtain a SIM image.

SIM像はメインコントローラ25に送り、さらにモニ
タ26に表示する。ここで、本発明においては、イオン
ビームと同時に集束光を試料に照射するため、反射光、
散乱光等が発生する。従って上記2次粒子ディテクタ9
は、検出に光を介するもの(シンチレータと7オトマル
の組み合わせ等)は不適当であ夛、2次粒子を直接電子
として増倍するタイプのもの(マルチヤンネルプレート
、チャンネルトロン等)を選ぶ必要がある。
The SIM image is sent to the main controller 25 and further displayed on the monitor 26. Here, in the present invention, since the sample is irradiated with focused light at the same time as the ion beam, reflected light,
Scattered light etc. are generated. Therefore, the secondary particle detector 9
Detection using light (such as a combination of a scintillator and a 7-meter) is inappropriate, and it is necessary to choose a type that directly multiplies secondary particles as electrons (such as a multi-channel plate or channeltron). be.

デフレクタ電極28のイオンビームのi軸上に、中央に
穴を設けた反射鏡25.40を設置する。
A reflecting mirror 25.40 having a hole in the center is installed on the i-axis of the ion beam of the deflector electrode 28.

イオンビームはこの中央の穴を通過して試料1゜に照射
する。−万、観察照明用のランプ19からの元は、ハー
フミラ−20,22および窓18を通って真空チャンバ
17内に入射し、反射鏡23゜40で反射し、対物レン
ズ28.30.35.41により集光され、試料10上
に照射される。試料からの反射光は同じ経路を逆に通っ
て、カメラ21に結像し、得られた光学顕微鏡像はメイ
ンコントローラ25に送り、モニタ27に表示する。
The ion beam passes through this central hole and irradiates the sample 1°. The light from the observation illumination lamp 19 enters the vacuum chamber 17 through the half mirrors 20, 22 and the window 18, is reflected by the reflector 23°40, and is reflected by the objective lens 28, 30, 35. The light is focused by 41 and irradiated onto the sample 10. The reflected light from the sample passes through the same path in reverse and forms an image on the camera 21, and the obtained optical microscope image is sent to the main controller 25 and displayed on the monitor 27.

ここで、照明光等の対物集光系については第6図及び第
7図、並びに第9因及び第10図、並びに第12図及び
第13図において説明した。
Here, the objective condensing system for illumination light and the like has been explained in FIGS. 6 and 7, factors 9 and 10, and FIGS. 12 and 13.

本発明では、イオンビームと集束光を試料上に同時に照
射することにより、試料上の所望の箇所のSIM像と光
学顕微鏡像を同時に検出できる。
In the present invention, by simultaneously irradiating the sample with an ion beam and focused light, a SIM image and an optical microscope image of a desired location on the sample can be detected simultaneously.

そこで、SIM像と光学顕微鏡の同時観察を利用した多
層試料の加工方法について第15図を用いて説明する。
Therefore, a method for processing a multilayer sample using simultaneous observation of a SIM image and an optical microscope will be explained using FIG. 15.

ここでは、3層配線構造のLSIで最下層配線50を露
出するための、窓開は加工を例に示す。多層配線を形成
するために、眉間絶縁膜を平坦化した場合、その下層の
配線の位置を示す凹凸情報はもはやLSI表面に現われ
ない、従って第16図において、SIM像では最下層配
線70の位置が検出できず、加工開始時の位置決めは不
可能である。これに対し、同時に検出した光学顕微鏡像
では、元が層間絶縁膜を透過するため、最下層配線70
の位置を検出できる。そこで以下の手順により最下層配
線70への加工位置決めが可能となる。まず、あらかじ
めSIM像と光学顕微鏡像の倍率を一致させておく。こ
れはイオンビームの偏向電圧をデフレクタコントローラ
で調整し、SIM像の倍率を微調整することで容易に可
能である1次に被加工部を含む領域をSIM像と光学顕
微鏡像で観察し、両像において位置ズレの生じない基準
となるもの(例えば第15図のスルーホール73の中心
位置等)を用いて、画像の位置座標を対応させる。最後
に、光学顕微鏡像により検出した最下層配線70に対し
加工穴72の位置を設定し、設定した位置をSIM像上
だ対応させ、SIM像上での加工穴位置にイオンビーム
を照射し加工を開始する。
Here, an example is shown in which a window opening is processed to expose the lowest layer wiring 50 in an LSI having a three-layer wiring structure. When the glabellar insulating film is flattened to form multilayer wiring, the unevenness information indicating the position of the underlying wiring no longer appears on the LSI surface. Therefore, in the SIM image in FIG. 16, the position of the lowest layer wiring 70 is cannot be detected, and positioning at the start of machining is impossible. On the other hand, in the optical microscope image detected at the same time, the bottom layer wiring 70
The position of can be detected. Therefore, processing and positioning of the lowest layer wiring 70 can be performed by the following procedure. First, the magnifications of the SIM image and the optical microscope image are made to match in advance. This is easily possible by adjusting the deflection voltage of the ion beam with a deflector controller and finely adjusting the magnification of the SIM image. The positional coordinates of the images are made to correspond to each other by using a reference that does not cause positional deviation in the images (for example, the center position of the through hole 73 in FIG. 15). Finally, the position of the processing hole 72 is set with respect to the lowest layer wiring 70 detected by the optical microscope image, the set position is made to correspond to the SIM image, and the ion beam is irradiated to the processing hole position on the SIM image for processing. Start.

以上の様にして加工を開始するが、本発明によれば加工
を行うと同時に、光学顕微鏡像により常に加工位置を観
察し加工状態をモニタすることができる。ここで従来の
イオンビーム加工装置では観察手段はSIM像のみであ
り、加工中には加工穴内のSIM像しか得られないため
、加工穴自身のチャージアップによる位置ズレ等を検出
できなかった。加工穴位置を観察するために、間欠的に
広い領域のSIM像を検出するととも考えられるが、こ
の方法ではリアルタイムで位置ズレを検出することは不
可能である。これだ対し、本発明によれば加工中にリア
ルタイムで光学顕微鏡像による観察ができるので、加工
穴の位置ズレをモニタしながら位置精度のよい加工を行
うことができる。
Machining is started as described above, and according to the present invention, while machining is being carried out, the machining position can be constantly observed using an optical microscope image and the machining state can be monitored. Here, in the conventional ion beam machining apparatus, the observation means is only a SIM image, and only a SIM image of the inside of the machined hole can be obtained during processing, so that positional deviation etc. due to charge-up of the machined hole itself cannot be detected. Although it is conceivable that SIM images of a wide area are intermittently detected in order to observe the position of the machined hole, it is impossible to detect positional deviation in real time with this method. On the other hand, according to the present invention, observation using an optical microscope image can be performed in real time during machining, so that machining with high positional accuracy can be performed while monitoring the positional deviation of the machined hole.

また従来装置では目的とするM配線への窓開け加工の終
了をモニタする有効な手段がなかった。
Furthermore, in the conventional device, there was no effective means for monitoring the completion of the window opening process for the M wiring.

例えば31M像により被加工部を観察しても、加工の進
行に伴い加工穴底から2次粒子が出にくくなり、第15
図に示す様に加工穴72が暗く見えるだけであり、最下
層配線70が露出したかどうかを判断することはできな
い、これに対し、光学顕微鏡像により被加工部を観察す
れば、加工穴72内の輝度の変化によってM配線の露出
を判断することができる。すなわち、M配線の上に眉間
5102膜等が残っている間は、薄膜による多重干渉や
屈折によシ反射光強度は弱く、M配線が露出するとMの
反射率が高いため反射光強度は強くなり、この反射光強
度の変化を加工穴の輝度の変化として検出し、M配線の
露出を判断することができる。従って本発明によれば、
加工中にリアルタイムで光学顕微鏡像による観察ができ
るので、常にAt配線の露出をモニタしながら加工を行
うことができ、過不足のない精度よい窓開は加工が可能
となる。
For example, even if the machined part is observed using a 31M image, it becomes difficult for secondary particles to come out from the bottom of the machined hole as the process progresses.
As shown in the figure, the machined hole 72 only appears dark, and it is not possible to determine whether or not the lowest layer wiring 70 is exposed.On the other hand, if you observe the machined part using an optical microscope image, you can see that the machined hole 72 The exposure of the M wiring can be determined by the change in the brightness within. In other words, while the 5102 film between the eyebrows remains on the M wiring, the intensity of the reflected light is weak due to multiple interference and refraction caused by the thin film, and when the M wiring is exposed, the intensity of the reflected light is strong due to the high reflectance of M. Therefore, the exposure of the M wiring can be determined by detecting the change in the reflected light intensity as a change in the brightness of the processed hole. According to the invention, therefore:
Since the optical microscope image can be observed in real time during processing, processing can be performed while constantly monitoring the exposure of the At wiring, and it is possible to process window openings with high precision without excess or deficiency.

次に、本実施例における加工のもう一つの光学的モニタ
手段である、レーザ干渉計について説明する。第14図
において、レーザ発振器50から発振し九レーザ光はシ
ャッタ51を通り、光路拡張器52でビーム径を拡張し
た後、透過率可変フィルタ53を通過する。ここで、シ
ャッタ51によシレーザ光のオン、オフを行い、透過率
可変フィルタ53によりレーザ光強度の調整を行う、レ
ーザ光はビームスプリッタ4Bによシ光路を2つに分け
られ、一方が窓18を通って真空チャンバ17内に入射
する。入射したレーザ光は、反射鏡23.40、対物レ
ンズ28,35,41Cよシ光路を曲げて、試料10上
に集光照射する。この際に、反射鏡23の中央の穴によ
り損失するレーザ光強度の割合を少なくするために、光
路拡張器52によシビーム径を拡張しである。試料10
からの反射光は同じ径路を逆に通って、ビームスプリッ
タ48により光路を曲げられ、7オトマル49に入射す
る。また、先にビームスプリッタ48により光路を分け
られた、もう一方のレーザ光は反射鏡59によシ反射し
、ビームスプリッタ48を通りフォトマル49に入射す
る。以上の様だして試料10と反射鏡59によシ反射し
てもどってきれ2つの光が干渉し、その干渉光強度を7
オトマル49により測定する。このとき、メインコント
ローラ25の指示によりヒエゾ素子60を用いて反射f
i59を微動し、2つの光の光路差の微調整を行う。以
上の様に構成したマイケルソン干渉計を用いた加工深さ
測定方法について、第16図乃至第19図を用いて説明
する。
Next, a laser interferometer, which is another optical monitoring means for processing in this embodiment, will be explained. In FIG. 14, nine laser beams oscillated from a laser oscillator 50 pass through a shutter 51, have their beam diameter expanded by an optical path extender 52, and then pass through a variable transmittance filter 53. Here, the laser beam is turned on and off by the shutter 51, and the intensity of the laser beam is adjusted by the variable transmittance filter 53.The optical path of the laser beam is divided into two by the beam splitter 4B. 18 and enters the vacuum chamber 17. The incident laser beam bends its optical path through the reflecting mirrors 23 and 40 and the objective lenses 28, 35, and 41C, and is condensed and irradiated onto the sample 10. At this time, in order to reduce the percentage of laser light intensity lost due to the hole in the center of the reflecting mirror 23, the beam diameter is expanded by the optical path expander 52. Sample 10
The reflected light passes through the same path in the opposite direction, has its optical path bent by the beam splitter 48 , and enters the 7-meter 49 . Further, the other laser beam whose optical path was first split by the beam splitter 48 is reflected by the reflecting mirror 59, passes through the beam splitter 48, and enters the photomultiple 49. As described above, the two lights reflected by the sample 10 and the reflecting mirror 59 interfere, and the intensity of the interference light is reduced to 7.
Measured using Otomal 49. At this time, according to instructions from the main controller 25, the hiezo element 60 is used to reflect f.
Finely move the i59 to finely adjust the optical path difference between the two lights. A method for measuring the machining depth using the Michelson interferometer configured as described above will be explained with reference to FIGS. 16 to 19.

まず、単一波長λのレーザを用いた干渉計の模式図を第
16図に示す。試料10に照射するレーザ光は、第16
図に示す様に常に加工穴底から反射してもどる様にする
。加工に伴い加工穴底の反射面が後退するため、2つの
光の光路差が変化し干渉光強度が変化する。そこで、フ
ォトマル49により干渉光強度の変化を測定し、2つの
光の光路差をモニタすることによシ、加工穴底の深さを
求めることができる。ここで、ビームスプリッタ48と
して透過率と反射率が等しい材質を選ぶと、フォトマル
49に入射する2つの光の振幅は、それぞれ試料10お
よび反射鏡590反射率に比例する。例えば試料10と
反射鏡590反射率をそれぞれrおよび1とおくと、2
つの光の振幅はフォトマル49に入射する時点でrao
l 8qと表わせる。従って2つの光の位相差をδとす
ると干渉光の振幅a、は aj = aO+rageδ    :、(11となる
。ここで加工の開始時に干渉光強度が最大(すなわちδ
=0)になる様に反射鏡59の位置を微調整する。する
と位相差δは加工深さdVcより次式で表わせる。
First, FIG. 16 shows a schematic diagram of an interferometer using a laser with a single wavelength λ. The laser beam irradiated onto the sample 10 is the 16th laser beam.
As shown in the figure, the light should always be reflected back from the bottom of the machined hole. Since the reflective surface at the bottom of the machined hole recedes during processing, the optical path difference between the two lights changes and the intensity of the interference light changes. Therefore, by measuring the change in the interference light intensity using the photomultiplier 49 and monitoring the optical path difference between the two lights, the depth of the bottom of the machined hole can be determined. Here, if a material with equal transmittance and reflectance is selected for the beam splitter 48, the amplitudes of the two lights incident on the photomultiplier 49 are proportional to the reflectances of the sample 10 and the reflector 590, respectively. For example, if the reflectances of the sample 10 and the reflector 590 are r and 1, then 2
The amplitude of the two lights is rao at the time of incidence on the photomultiple 49.
It can be expressed as l 8q. Therefore, if the phase difference between the two lights is δ, the amplitude a of the interference light is aj = aO+rageδ: (11).
Finely adjust the position of the reflecting mirror 59 so that the value becomes 0). Then, the phase difference δ can be expressed by the following equation from the machining depth dVc.

δ=μ・2π       ・・・(2)λ (1)式(2)式よシ干渉光強度工、が次の様に求まる
δ=μ・2π (2) λ (1) From equation (2), the interference light intensity factor is determined as follows.

■、=: l aj 12 =ao′(1+r2+2r0Tπ・・・(3)例えばL
SI加工において、M配線や81基板を加工する際は反
射率rはほぼ一定と考えてよい。
■, =: l aj 12 = ao'(1+r2+2r0Tπ...(3) For example, L
In SI processing, when processing an M wiring or an 81 board, the reflectance r can be considered to be approximately constant.

このとき(3)式のrは定数となり、加工深さdに伴い
干渉元強度工、は第17図に示すグラフの様に変化する
。そこで加工開始から、干渉光強度工。
At this time, r in equation (3) becomes a constant, and the interference source strength changes as the machining depth d changes as shown in the graph shown in FIG. Therefore, from the start of processing, interference light intensity was worked on.

の変化を追跡すれば、第17図の関係から加工深さdを
モニタできる。また、逆に干渉光強度11が最大値のま
t変化しない様に、すなわち試料10側の加工に伴う反
射面の後退を打ち消す様に、反射鏡59を動かす。する
と、反射鏡59の移動量から加工深さdを直接読みとる
ことができる。
By tracking the change in , the machining depth d can be monitored from the relationship shown in FIG. Conversely, the reflecting mirror 59 is moved so that the maximum value of the interference light intensity 11 does not change, that is, so as to cancel out the retreat of the reflecting surface due to processing on the sample 10 side. Then, the machining depth d can be directly read from the amount of movement of the reflecting mirror 59.

このとき反射鏡59の微動に用いるヒエゾ素子は、全ス
トロークに対する移動量の分解能は1000分の1程度
であり、例えば20μmの加工深さまで対応する場合、
深さの読みとり精度は102μmとなシこれは十分な精
度である。
At this time, the resolution of the movement amount of the hiezo element used for fine movement of the reflecting mirror 59 with respect to the entire stroke is about 1/1000, and for example, when processing up to a machining depth of 20 μm,
The depth reading accuracy is 102 μm, which is sufficient accuracy.

一方LSI加工において、絶縁層の5i02膜を加工す
る際は、試料10に照射した光が5102gによシ多重
干渉を起こす。このとき反射率rは5102膜厚す々わ
ち加工深さにより変化し、もはや定数として扱えない。
On the other hand, in LSI processing, when processing the 5i02 film of the insulating layer, the light irradiated onto the sample 10 causes multiple interference with the 5102g. At this time, the reflectance r changes depending on the 5102 film thickness, that is, the processing depth, and can no longer be treated as a constant.

従って、上記の干渉を用いた深さモニタを適用した場合
、干渉光強度I。
Therefore, when the depth monitor using interference described above is applied, the interference light intensity I.

の変化が複雑になり、モニタ精度が低下する可能性があ
る。この場合はむしろ、試料10からの反射光強度のみ
を測定し、加工深さす々わち5102膜厚の変化に伴う
反射光強度の変化を用いて、加工深さをモニタした方が
モニタ精度は向上する。
This may result in complex changes and lower monitoring accuracy. In this case, it would be better to measure only the intensity of the reflected light from the sample 10 and monitor the machining depth using changes in the reflected light intensity as the machining depth changes, that is, the 5102 film thickness. improves.

このモニタ方式については後述する。なお、本実施例の
干渉計においても、反射鏡59からの反射光を光吸収体
等を用いて遮断することによシ、容易に試料10からの
反射光強度単独の測定に切り替えることができる。従っ
て、多層LSIにおいて、8102層とM層を順次加工
する場合には、8102層とM層でそれぞれ反射光強度
測定および干渉光強度測定による深さモニタに切り替え
て適用することによシ、全体として精度よい深さモニタ
を行うことができる。
This monitoring method will be described later. Note that in the interferometer of this embodiment as well, by blocking the reflected light from the reflecting mirror 59 using a light absorber or the like, it is possible to easily switch to measuring the intensity of the reflected light from the sample 10 alone. . Therefore, when processing the 8102 layer and the M layer sequentially in a multilayer LSI, switching to depth monitoring using reflected light intensity measurement and interference light intensity measurement for the 8102 layer and the M layer, respectively, will improve the overall performance. Depth monitoring can be performed with high accuracy.

次に、複数波長のレーザを用いた干渉計の模式図を第1
8図に示す。干渉計部の構成は第16図と同様である。
Next, a schematic diagram of an interferometer using lasers with multiple wavelengths is shown in the first part.
It is shown in Figure 8. The structure of the interferometer section is the same as that shown in FIG. 16.

照明光の発振部は、レーザ発振器A61 、B62.C
63から発振したそれぞれ波長λ1.λ2.λ3のレー
ザ光をシャッタ64.シャッタ65.シャッタ65.シ
ャッタ66により、ON 、OFFして各々のレーザ光
を切シ替えて照射する構成としている。レーザ光を照射
し干渉元強度工、を測定するが、試料100反射率rが
一定の場合(A1やSiを加工する場合)の、加工深さ
dに伴う工、の変化を第19図に示す。ここでレーザ発
振器A、B、Cを用いた場合の干渉光強度をそれぞれI
2A I  I2B I  I2゜とじ、第19図にお
いてそれぞれ実線、−点鎖線、点線で示した。各々の干
渉光強度変化は第17図と同様であり、波長の1/2の
周期で変化する。しかし、波長λ1.λ2.λ3が異な
るため、I2A t  I21112Gの値は深さdの
増加に伴いずれていく。例えば、レーザA、B、Cとし
て、Arレーザのブルー、Arレーザのグリーン+ H
e  Neレーザーを用いた場合λ1=488nm+ 
 λ2=515nm。
The illumination light oscillation unit includes laser oscillators A61, B62 . C
The respective wavelengths λ1. λ2. The laser beam of λ3 is sent to the shutter 64. Shutter 65. Shutter 65. The shutter 66 is configured to switch between ON and OFF to irradiate each laser beam. The interference source intensity is measured by irradiating a laser beam. Figure 19 shows the change in the intensity of the interference source with the machining depth d when the reflectance r of the sample 100 is constant (when processing A1 or Si). show. Here, the interference light intensity when using laser oscillators A, B, and C is I
2A I I2B I I2° binding, which are shown by solid lines, -dot-dashed lines, and dotted lines in FIG. 19, respectively. Each interference light intensity change is similar to that shown in FIG. 17, and changes at a period of 1/2 of the wavelength. However, the wavelength λ1. λ2. Since λ3 is different, the value of I2A t I21112G changes as the depth d increases. For example, as lasers A, B, and C, Ar laser blue, Ar laser green + H
When using e Ne laser λ1=488nm+
λ2=515nm.

λ、=633nmであり%  工2A I  I2B 
t  I2Cが再び一致するのは計算上深さdが511
III程度の時になる。実際の加工(dく数10μm〉
を考えた場合、工2A + I2B 、 I、。が再び
一致することはない。従って、I2A I I2B I
  I2Cの3つの干渉光強度を測定すれば、第19図
の関係からその時点の深さdが決定できる。
λ, = 633 nm and %E2A I I2B
Calculated depth d is 511 for t I2C to match again.
It will be around 3rd grade. Actual processing (number of 10 μm)
If we consider, E2A + I2B, I,. will never match again. Therefore, I2A I I2B I
By measuring the intensity of the three I2C interference lights, the depth d at that point can be determined from the relationship shown in FIG.

単一波長のレーザを用いた第16図の干渉計による深さ
モニタでは、同一試料に多数の加工を行う場合でも各々
の加工を開始する毎に、干渉光強度が最大になる様に初
期値を調整する必要がある。
In depth monitoring using an interferometer as shown in Figure 16, which uses a laser with a single wavelength, the initial value is set so that the intensity of the interference light is maximized at each start of each process, even when multiple processes are performed on the same sample. need to be adjusted.

これに対し、複数波長のレーザを用いた第18図の干渉
計による深さモニタでは、基準となる高さにおいて、3
つの干渉光強度が最大になる様に、1度だけ調整すれば
よい。各々の加工開始時には、I2A l 1231 
t I2Cの値からまず基準高さに対する加工開始面の
相対高さを求め、引き続き第19図の関係を用いて、所
望の深さまでの加工をモニタすればよい、この複数波長
レーザを用いた深さモニタは、第18図に示した様な多
段加工を行う際に特に有効である。
On the other hand, in the depth monitor using an interferometer shown in Fig. 18, which uses lasers with multiple wavelengths, at the reference height, 3
It is only necessary to adjust it once so that the intensity of the two interference lights becomes maximum. At the start of each process, I2A l 1231
First, the relative height of the machining start surface with respect to the reference height is determined from the value of tI2C, and then the relationship shown in Figure 19 is used to monitor the machining to the desired depth. This monitor is particularly effective when performing multi-stage machining as shown in FIG.

次に本実施例の装置を用いた、局所成膜方法について説
明する。第14図においてレーザ発振器50から発振し
たレーザ光は、前述の経路を通って試料10上に照射さ
れる。透過率可変フィルタ53によりレーザ光強度を十
分な強さに調整するとともに、(4Dガスをノズル16
より供給しレーザCVDによる局所成膜を行う。またイ
オンと一部の照射と同時に、CVDガスを供給しイオン
ビームCVDによる局所成膜を行う。本装置では、イオ
ンビームとレーザ光をそれぞれブランキングコントロー
ラ12およびシャッタ51を用いて、任意にON 、O
FFすることができる。従ってノズル16よりCVDガ
スを供給しながら、イオンビームとレーザ光のON 、
OF’Fを制御することにより、イオンビームCVD 
、レーザCVD 、および両者による同時成膜を、任意
に選択して行うことができる。
Next, a local film forming method using the apparatus of this embodiment will be explained. In FIG. 14, the laser beam oscillated from the laser oscillator 50 is irradiated onto the sample 10 through the aforementioned path. The transmittance variable filter 53 adjusts the laser beam intensity to a sufficient level, and (4D gas is supplied to the nozzle 16
Then, local film formation is performed by laser CVD. Further, at the same time as ion and partial irradiation, CVD gas is supplied to perform local film formation by ion beam CVD. In this device, the ion beam and laser beam can be turned on and off as desired using a blanking controller 12 and a shutter 51, respectively.
Can be FF. Therefore, while supplying CVD gas from the nozzle 16, the ion beam and laser beam are turned on.
Ion beam CVD by controlling OF'F
, laser CVD, and simultaneous film formation using both methods can be arbitrarily selected.

本装置を用いた局所配線形成例を第20図だ示す。ここ
でレーザCVDでは、レーザ光により試料を局所加熱し
、熱エネルギーにより試料表面近傍のCVDガス分子を
分解し、成膜を行う、レーザ光強度を十分な強さに調整
すれば、結晶構造のよい低抵抗配線を高速に成膜できる
長所があるが、熱の拡散が生じるため細い配線を形成し
にくい欠点がある。またイオンビームCVDでは、照射
イオンの物理的なエネルギーにより、CVDガス分子を
分解し成膜を行う。イオンビームは微細に集束可能で周
辺へのエネルギー拡散も少ないため、微細な配線を形成
できる長所があるが、結晶構造が整いてくいため抵抗率
が高くなり、エネルギー量が少ないため高速成膜が難か
しい欠点がある。
FIG. 20 shows an example of local wiring formation using this device. In laser CVD, the sample is locally heated using a laser beam, and the thermal energy decomposes the CVD gas molecules near the sample surface to form a film.If the laser beam intensity is adjusted to a sufficient level, the crystal structure can be Although it has the advantage of being able to form high-quality low-resistance wiring at high speed, it has the disadvantage that it is difficult to form thin wiring due to heat diffusion. Further, in ion beam CVD, film formation is performed by decomposing CVD gas molecules using the physical energy of irradiated ions. Ion beams have the advantage of being able to form fine wiring because they can be focused finely and have little energy dispersion to the surrounding area, but the resistivity is high because the crystal structure is difficult to prepare, and the low energy content makes it difficult to form films at high speed. There are some difficult drawbacks.

第20図は、これら両CVD配線の長所を組み合せて配
線形成を行った例である。コンタクトホール86で下N
jA1配線85に接続し、Mパッド83とMパッド84
の間の狭いすき間を通る間は、イオンビームのみを照射
し、微細なイオンビームCVD配線87を形成する。周
辺への影響がない位置まで配線を引き出し念後、レーザ
光を重量照射し低抵抗のレーザCVD配線88を高速形
成する。
FIG. 20 shows an example of wiring formed by combining the advantages of both of these CVD wirings. Lower N at contact hole 86
jA1 wiring 85, M pad 83 and M pad 84
Only the ion beam is irradiated while passing through the narrow gap between the two, forming fine ion beam CVD wiring 87. After drawing out the wiring to a position where it will not affect the surrounding area, a laser CVD wiring 88 with low resistance is formed at high speed by irradiating the wiring with a heavy laser beam.

次に本装置を用いたLSIへのレーザCVD配線形成に
ついて、第21図を用いて説明する。LSIはその大部
分が、SiO□絶縁層とその下のM配線層によシ表面を
覆われている。レーザ光をLSIだ照射すると、810
2層は透過し、M層表面では反射し、レーザ光のエネル
ギーのごく一部しか吸収されない、従って、LSI表面
にレーザCVD配線を形成する場合、レーザ光を単純に
照射したのではレーザ光強度を非常に強くする必要が生
じ、素子へのダメージ等が問題となる。これに対し、本
実施例の装置によれば、第21図に示す様にイオンビー
ム89とレーザ光90を重畳して同時に照射することが
できる。この重畳ビームを用いてCvD配線形成を行う
と、まずイオンビームCVD配線87が形成され、この
配線が効率よくレーザ光90を吸収し、レーザCVD配
線88を形成する。このとき、レーザ光900強度は低
く抑えることができるので、素子へのダメージ等の問題
を防ぐことができる。なお、本方式を用いればLSIに
限らず、透過率や反射率のかなり大きな材質に対しても
、レーザCVDだよる局所成膜が可能となる。
Next, laser CVD wiring formation on an LSI using this apparatus will be explained using FIG. 21. The surface of most of the LSI is covered with an SiO□ insulating layer and an M wiring layer therebelow. When a laser beam is irradiated on an LSI, 810
It is transmitted through the second layer, reflected on the surface of the M layer, and only a small portion of the laser beam energy is absorbed. Therefore, when forming laser CVD wiring on the surface of an LSI, simply irradiating the laser beam with the laser beam will reduce the intensity of the laser beam. It becomes necessary to make it extremely strong, and damage to the element becomes a problem. On the other hand, according to the apparatus of this embodiment, as shown in FIG. 21, the ion beam 89 and the laser beam 90 can be superimposed and irradiated simultaneously. When CvD wiring is formed using this superimposed beam, an ion beam CVD wiring 87 is first formed, and this wiring efficiently absorbs the laser beam 90 to form a laser CVD wiring 88. At this time, since the intensity of the laser beam 900 can be kept low, problems such as damage to the element can be prevented. Note that by using this method, local film formation using laser CVD becomes possible not only for LSIs but also for materials with considerably high transmittance and reflectance.

第22図に本発明の他の実施例の装置構成を示す。集束
イオンビーム光学系の鏡筒部と、光学顕微鏡像の観察部
は上記実施例と同様である0本実施例は、光学的測定手
段としてレーザ走査顕微鏡を付加したものである。レー
ザ発振器50から発振したレーザ光は、シャッタ51、
透過率可変フィルタ55を通シ集東レンズ91によプい
ったん集光された後XYスキャナ93に入射する。XY
スキャナ93を通過したレーザは、窓18を通って真空
チャンバ17内に入射し、反射鏡23,40により光路
を曲げられた後、対物レンズ28゜35.41によシ試
料10上に集光される。試料10からの反射光は同じ経
路を逆圧通って、ハーフミラ−92により光路を曲げら
れ、ピンホール94で結像し、7オトマル96に入射す
る。ここで、集束レンズ91によシ集光したレーザ光を
点光源として用いているが、この点光源と反射光の結像
位置(ピンホール位置)は共焦点位置の関係を成し、1
つの対物レンズ28,35.41をレーザ光が往復する
ことで、全体が共焦点型の光学系になっている。以上の
様にして、試料10上の集束レーザ光のスポット領域1
点からの反射光強度を、フォトマル95により検出する
。XYスキャナ93を用いて、集束レーザ光を試料10
上で走査し、走査と同期してフォトマル95により反射
光強度を検出し、レーザ走査顕微鏡像を得る。
FIG. 22 shows an apparatus configuration of another embodiment of the present invention. The lens barrel section of the focused ion beam optical system and the observation section for optical microscope images are the same as those in the above embodiment.In this embodiment, a laser scanning microscope is added as an optical measurement means. The laser beam oscillated from the laser oscillator 50 is transmitted through a shutter 51,
The light passes through the variable transmittance filter 55 and is once focused by the focusing lens 91, and then enters the XY scanner 93. XY
The laser that has passed through the scanner 93 enters the vacuum chamber 17 through the window 18, and after its optical path is bent by the reflecting mirrors 23 and 40, it is focused onto the sample 10 by the objective lens 28° 35.41. be done. The reflected light from the sample 10 passes through the same path under reverse pressure, has its optical path bent by the half mirror 92, forms an image at the pinhole 94, and enters the 7-axis 96. Here, the laser beam focused by the focusing lens 91 is used as a point light source, and the image formation position (pinhole position) of this point light source and the reflected light form a confocal position relationship, and 1
The laser beam reciprocates through the two objective lenses 28, 35, and 41, making the entire optical system a confocal type. As described above, the spot area 1 of the focused laser beam on the sample 10 is
The intensity of reflected light from the point is detected by a photomultiplier 95. Using the XY scanner 93, the focused laser beam is applied to the sample 10.
The intensity of the reflected light is detected by a photomultiplier 95 in synchronization with the scanning, and a laser scanning microscope image is obtained.

レーザ走査顕微鏡像は分解能が高く、不要散乱光はピン
ホールで除去し、その影響を全く受けないので、コント
ラストの高いすつきシした像が得られる。また同じ対物
レンズを用いても、像としての焦点深度が深くなるので
、特に多層LSI等の奥行のある試料に対して、最適の
光学的観察手段となる。
Laser scanning microscope images have high resolution, and unnecessary scattered light is removed by pinholes and is not affected by it at all, so a clear image with high contrast can be obtained. Furthermore, even if the same objective lens is used, the depth of focus as an image becomes deeper, so it becomes an optimal optical observation means especially for a deep sample such as a multilayer LSI.

次に反射光強度測定を利用した、加工深さモニタについ
て説明する。実施例1で触れた様に、LSIの透明絶縁
膜(S10□膜等)に光を照射すると、元が多重干渉を
起こし、反射光強度は膜厚により変化する。そこで、多
層LSIの絶縁膜への窓開は加工等を行う場合、加工と
同時に集束レーザ光を加工大成に照射し、加工に伴う絶
縁膜の膜厚変化を、反射光強度変化として検出し、加工
深さモニタを行う。
Next, a processing depth monitor using reflected light intensity measurement will be explained. As mentioned in Example 1, when a transparent insulating film (S10□ film, etc.) of an LSI is irradiated with light, multiple interference occurs, and the intensity of reflected light changes depending on the film thickness. Therefore, when processing a window in the insulating film of a multilayer LSI, a focused laser beam is irradiated onto the processed material at the same time as the processing, and changes in the thickness of the insulating film due to processing are detected as changes in reflected light intensity. Monitors the machining depth.

第23図に透明膜による光の多重干渉の模式図を示す、
試料はLSIとし、M配線102の上に透明絶縁層10
1の薄膜が形成しである。入射光Loは、膜厚りの絶縁
層71の間をくシ返し反射し、第1.第2.第3.・・
・の反射光L1+ L2  +L5.・・・を生ずる。
Figure 23 shows a schematic diagram of multiple interference of light due to a transparent film.
The sample is an LSI, and a transparent insulating layer 10 is placed on the M wiring 102.
A thin film of No. 1 was formed. The incident light Lo is repeatedly reflected between the thick insulating layers 71 and passes through the first . Second. Third.・・・
・Reflected light L1+ L2 +L5. ... will occur.

Ll +L2 + L5+・・・すべての反射光が干渉
した干渉光強度が、実際の反射光強度として検出される
。真空から絶縁層101への透過率9反射率をt、1 
rl 1絶縁層101からM配線102への透過率9反
射率をt2 Hr2 +絶縁層101から真空への透過
率1反射率をt′。
Ll+L2+L5+...The interference light intensity in which all the reflected lights interfere is detected as the actual reflected light intensity. Transmittance 9 reflectance from vacuum to insulating layer 101 is t, 1
rl 1 The transmittance 9 reflectance from the insulating layer 101 to the M wiring 102 is t2 Hr2 + the transmittance 1 reflectance from the insulating layer 101 to vacuum is t'.

r/、とおく、また入射光り。の振幅をa。、相隣れる
反射光(例えばり、とL2)の位相差をa、絶縁層71
の光吸収率をαとすると、くり返し反射干渉光の振@a
5はり、 、 L2.  L、・・・を全て加えてa3
=aqr1+a(1t1t’1r2e   a+aot
1t’1r4r22e−’αD、12δ+0.。
r/, and the incident light. The amplitude of a. , the phase difference between adjacent reflected lights (for example, and L2) is a, and the insulating layer 71
If the light absorption rate of is α, then the amplitude of the repeatedly reflected interference light @a
5 beams, , L2. Add all L,... to a3
=aqr1+a(1t1t'1r2e a+aot
1t'1r4r22e-'αD, 12δ+0. .

(ここでr’1 ”−r 1 + fa 、t’1 =
1  r2.を用いた)となる、iた位相差δは、絶縁
層101の膜厚り、屈折率nによ)次式で表わせる。
(Here r'1 ''-r 1 + fa, t'1 =
1 r2. The phase difference δ obtained by i can be expressed by the following equation using the thickness of the insulating layer 101 and the refractive index n.

(引式(5)式よりくり返し反射干渉光の強度工、は次
の様に求まる。
(From Equation (5), the intensity of the repeatedly reflected interference light can be found as follows.

15 =la312 ・・・(6) 次に本実施例において、反射光強度測定による深さモニ
タを実現するための、装置構成の模式図を第24図に示
す。光源として複数波長のレーザを用いる。レーザ発振
器AlO3,B104.ClO3から発振したそれぞれ
波長λ4.λ2.λ3のレーザ光をシャッタ106.シ
ャッタ1o7゜シャッタ108によりON 、OF’F
して各々のレーザ光を切り替えて照射する。レーザ光を
照射し反射光強度I、を測定するが、試料がLSIであ
るとき(6)式においてαキロとなり、膜厚りによる工
、の変化は概して第25因に示す様になる。
15 =la312 (6) Next, in this example, a schematic diagram of the device configuration for realizing depth monitoring by measuring the intensity of reflected light is shown in FIG. A laser with multiple wavelengths is used as a light source. Laser oscillator AlO3, B104. Each wavelength λ4 oscillated from ClO3. λ2. The laser beam of λ3 is sent to the shutter 106. Shutter 1o7° ON, OFF'F by shutter 108
Then, each laser beam is switched and irradiated. Laser light is irradiated and the reflected light intensity I is measured, but when the sample is an LSI, α kg is obtained in equation (6), and the change in I due to film thickness is generally as shown in the 25th factor.

ここでレーザ発振器A、B、Cを用いた場合の反射光強
度をそれぞれI3A l  km I Is。とじ、第
25図においてそれぞれ実線、−点鎖線2点線で示した
。各々の反射光強度は、波長の1/2nの周期で変化す
るが、3つの波長が異なるためそれぞれの反射光強度は
膜厚りの値とともにずれていく、実際のLSIにおける
膜厚範囲ではl3AII5B * rxcが一致するこ
とはないので、5つの反射光強度を測定すれば、その値
から絶縁膜の膜厚を決定できる。実際の窓開は加工の際
には、加工と同時に3つのレーザ光をくり返し加工大成
に照射し、反射光強度から膜厚りを求めて、Dの値がゼ
ロになるまで加工を行えばよい。
Here, the reflected light intensity when using laser oscillators A, B, and C is I3A l km I Is, respectively. The binding is shown in FIG. 25 by a solid line, a two-dot chain line, and a two-dot chain line, respectively. The intensity of each reflected light changes at a period of 1/2n of the wavelength, but since the three wavelengths are different, the intensity of each reflected light shifts with the value of the film thickness. * Since rxc will never match, by measuring the five reflected light intensities, the thickness of the insulating film can be determined from the values. To actually open the window, at the same time as processing, three laser beams are repeatedly irradiated onto the processed material, the film thickness is determined from the intensity of the reflected light, and processing is performed until the value of D becomes zero. .

なお、試料上に光を照射するレーザ照明光学系を斜方照
明するように構成してもよいことは明らかである。
Note that it is clear that the laser illumination optical system that irradiates light onto the sample may be configured to provide oblique illumination.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、集束光によシ加工
状態を光学的にモニタしながら、集束エネルギービーム
によシ加工が行えるので、多層化微細化した半導体装置
の下層配線等を加工する場合においても、位置精度、深
さ精度の高い加工ができ、かつエネルギービームの集束
性能を向上し大電流ビームを微細に集束できるので、平
面加工精度の高い加工を高速に行える効果がある。
As explained above, according to the present invention, processing can be performed using a focused energy beam while optically monitoring the processing state using focused light. Even in such cases, processing can be performed with high positional accuracy and depth accuracy, and the focusing performance of the energy beam can be improved and a large current beam can be focused finely, so there is an effect that processing with high plane processing accuracy can be performed at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例を示す装置構成図、第2
図は従来装置の構成図、第3図は集束イオンビームと光
の同軸光学系を有する装置の構成図、第4図および第5
図は作動距離と集束性能の関係の一例を示す因、第6因
および第7図は8電極デフレクタスティグマ電極を設け
た反射対物レンズの模式図、第8図は本発明の第2実施
例を示す装置構成図、第9図および第10図は8電極デ
フレクタスティグマ電極を設けた透過対物レンズの模式
図、第11図は本発明の第5の実施例を示す装置構成図
、第12図および第13図はデフレクタ電極を設けた反
射鏡の模式図、第14図は本発明の第4の実施例を示す
装置構成図、第15図はSIM像および光学顕微鏡像の
説明図、第16図は光の干渉による深さ測定の原理を示
す説明図。 第17図は深さと干渉光強度の関係の一例を示す図、第
18図は複数の波長照明を用いた光の干渉による深さ測
定の原理を説明する説明図、第19図は複数の波長照明
を用いたときの深さと干渉光強度の関係の一例を示す図
、第20図は第14図に示す装置によりCVD配線を施
した模式図、第21図は第14に示す装置によるCVD
配線形成方法を説明する図、第22図は第14図と異な
る本発明の実施例を示す装置構成図、第23図はくり返
し反射干渉の説明図、第24図はくり返し反射干渉光に
よる膜厚測定の原理説明図、第25図は膜厚をくり返し
反射干渉光強度の関係の一例を示す図である。 1・・・イオン源、 2・・・イオンビーム、 3・・
・引出電極、 4・・・集束レンズ、 5・・・ビーム
リミッティングアパーチャ、 6・・・ブランキング電
極。 7・・・ブランキングアパーチャ、 8・・・デフレク
タスティグマ電極、 9・・・2次粒子ディテクタ、1
2・・・ブランキングコントローラ、 13・・・デフ
レクタスティグマコントローラ、 14・・・流量調整
バルブ、15・・・CVDガスボンベ、 16・・・ノ
ズ)L/、  t9−−−ランプ、2l−−−TVカメ
ラ、 24−−−反射対物レンズ、 25・・・メイン
コントローラ、28・・・8電極デフレクタスティグマ
電極を設けた反射対物レンズ、29・・・反射凸面鏡、
 30・・・反射凹面鏡、  31.32・・・8電極
デフレクタスティグマ電極、 34・・・絶縁体、35
・・・8電極デフレクタスティグマ電極を設けた透過対
物レンズ、36・・・8電極デフレクタスティグマ電極
、 37・・・透明導電膜、 40・・・デフレクタ電
極を設けた反射鏡、 44・・・デフレクタ電極、 4
5・・・透明導電膜、 46・・・反射膜コーテイング
面。 第3図 第40 第50 第60 第′7図 第8L¥1 第90 \ 第10口 M11図 第1z図 11′ 第+611¥1 第170 深さ に 第20口 第21図 第24121 第2511 腺厚 D
FIG. 1 is an apparatus configuration diagram showing a first embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a block diagram of a conventional device, Figure 3 is a block diagram of a device having a coaxial optical system for a focused ion beam and light, and Figures 4 and 5.
The figure shows an example of the relationship between working distance and focusing performance. The sixth factor and FIG. 7 are schematic diagrams of a reflective objective lens equipped with an eight-electrode deflector stigma electrode. FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention. 9 and 10 are schematic diagrams of a transmission objective lens provided with an 8-electrode deflector stigma electrode, and FIG. 11 is a diagram of an apparatus configuration showing a fifth embodiment of the present invention, and Fig. 13 is a schematic diagram of a reflecting mirror provided with a deflector electrode, Fig. 14 is an apparatus configuration diagram showing the fourth embodiment of the present invention, Fig. 15 is an explanatory diagram of a SIM image and an optical microscope image, Fig. 16 is an explanatory diagram showing the principle of depth measurement using light interference. Fig. 17 is a diagram showing an example of the relationship between depth and interference light intensity, Fig. 18 is an explanatory diagram explaining the principle of depth measurement by light interference using multiple wavelength illumination, and Fig. 19 is a diagram showing an example of the relationship between depth and interference light intensity. A diagram showing an example of the relationship between depth and interference light intensity when using illumination, Figure 20 is a schematic diagram of CVD wiring performed using the apparatus shown in Figure 14, and Figure 21 is a diagram showing CVD wiring using the apparatus shown in Figure 14.
FIG. 22 is a diagram illustrating the wiring formation method, FIG. 22 is an apparatus configuration diagram showing an embodiment of the present invention different from FIG. FIG. 25, which is a diagram explaining the principle of measurement, is a diagram showing an example of the relationship between the intensity of reflected interference light with repeated changes in film thickness. 1...Ion source, 2...Ion beam, 3...
- Extraction electrode, 4... Focusing lens, 5... Beam limiting aperture, 6... Blanking electrode. 7...Blanking aperture, 8...Deflector stigma electrode, 9...Secondary particle detector, 1
2...Blanking controller, 13...Deflector stigma controller, 14...Flow rate adjustment valve, 15...CVD gas cylinder, 16...Nozzle) L/, t9---Lamp, 2l--- TV camera, 24-- Reflective objective lens, 25... Main controller, 28... Reflective objective lens provided with an 8-electrode deflector stigma electrode, 29... Reflective convex mirror,
30... Reflective concave mirror, 31.32... 8-electrode deflector stigma electrode, 34... Insulator, 35
...Transmissive objective lens provided with an 8-electrode deflector stigma electrode, 36...8 electrode deflector stigma electrode, 37...Transparent conductive film, 40...Reflector provided with a deflector electrode, 44...Deflector electrode, 4
5...Transparent conductive film, 46...Reflective film coating surface. Figure 3 Figure 40 Figure 50 Figure 60 Figure '7 Figure 8L\1 Figure 90\10 M11 Figure 1z Figure 11' +611\1 170 Depth to 20 Figure 21 Figure 24121 Figure 2511 Gland Thickness D

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、イオンビームを集束照射し、保護膜が被覆された配
線を有する基板に加工又はCVD成膜を施す集束イオン
ビーム処理装置において、光の集光照射・検出光学系の
少なくとも一部を上記イオンビームの集束光学系の光軸
上に配置したことを特徴とする集束イオンビーム処理装
置。 2、上記イオンビームの集束光学系の偏向電極とこの偏
向電極の下部に隣接させて上記光の集光照射・検出光学
系の小形の凸状反射鏡及び凹状反射鏡とを共に中央部を
中空にして一体的に形成したことを特徴とする請求項1
記載の集束イオンビーム処理装置。 3、上記光の集光照射・検出光学系のレンズを、上記イ
オンビームの集束光学系の偏向電極の内側に一体的に配
置し、上記レンズの中央部に穿設された穴内に上記偏向
電極から配線を施したことを特徴とする請求項1記載の
集束イオンビーム処理装置。
[Scope of Claims] 1. In a focused ion beam processing apparatus that irradiates an ion beam in a focused manner and performs processing or CVD film formation on a substrate having wiring covered with a protective film, a light condensed irradiation/detection optical system is used. A focused ion beam processing device, characterized in that at least a portion of the ion beam is disposed on the optical axis of the ion beam focusing optical system. 2. A deflection electrode of the ion beam focusing optical system and a small convex reflecting mirror and a concave reflecting mirror of the light focusing irradiation/detection optical system are arranged adjacent to the lower part of this deflection electrode, and the center portions of both are hollow. Claim 1 characterized in that it is integrally formed with
The focused ion beam processing device described. 3. The lens of the light condensing irradiation/detection optical system is integrally arranged inside the deflection electrode of the ion beam focusing optical system, and the deflection electrode is placed in the hole drilled in the center of the lens. 2. The focused ion beam processing apparatus according to claim 1, wherein wiring is provided from the ion beam.
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