JPH05198282A - 集束荷電粒子を用いた加工領域位置決め方法 - Google Patents
集束荷電粒子を用いた加工領域位置決め方法Info
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- JPH05198282A JPH05198282A JP899092A JP899092A JPH05198282A JP H05198282 A JPH05198282 A JP H05198282A JP 899092 A JP899092 A JP 899092A JP 899092 A JP899092 A JP 899092A JP H05198282 A JPH05198282 A JP H05198282A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】加工領域の形状が長方形の様な細長の場合で
も、加工領域の位置決めを高精度で行う方法を提供する
ことにある。 【構成】試料の加工領域の一部および全体をそれぞれ倍
率が大小異なる複数枚の顕微鏡像をブラウン管上に同時
に表示し、低倍率顕微鏡像で加工領域をモニターしなが
ら、かつ高倍率顕微鏡像で加工領域の必要部の高精度位
置決めを行う。ただし、該加工領域枠は全顕微鏡像内で
連動して位置表示されている。
も、加工領域の位置決めを高精度で行う方法を提供する
ことにある。 【構成】試料の加工領域の一部および全体をそれぞれ倍
率が大小異なる複数枚の顕微鏡像をブラウン管上に同時
に表示し、低倍率顕微鏡像で加工領域をモニターしなが
ら、かつ高倍率顕微鏡像で加工領域の必要部の高精度位
置決めを行う。ただし、該加工領域枠は全顕微鏡像内で
連動して位置表示されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子などの微細
素子を集束ビームを用いてマスクレスでエッチングや堆
積などを行う加工プロセスにおける加工領域の高精度位
置決め方法に関するものである。特に、集束イオンビー
ムによるエッチングを利用したものにデバイスの断面加
工があり、デバイスの製造プロセス管理や不良解析に利
用されている。
素子を集束ビームを用いてマスクレスでエッチングや堆
積などを行う加工プロセスにおける加工領域の高精度位
置決め方法に関するものである。特に、集束イオンビー
ムによるエッチングを利用したものにデバイスの断面加
工があり、デバイスの製造プロセス管理や不良解析に利
用されている。
【０００２】
【従来の技術】集束イオンビーム(Focused Ion Beam,
略してＦＩＢ)を用いたデバイスのマスクレスプロセス
である断面加工の従来技術は、例えば公知例（１）のプ
ロシーディング、１９８９年のＩＥＥＥ／ＩＲＰＳ、第
４３頁から５２頁にK.Nikawaらによって述べられてい
る。そこには、断面加工のためのＦＩＢの走査領域の位
置決めが、ＦＩＢ照射による試料からの放出二次電子を
利用した走査イオン顕微鏡(Scanning Ion Microscope,
略してＳＩＭ）像を用いて行われることが示されてい
る。図２は公知例におけるデバイスのコンタクト穴部の
断面加工の順序を示したものである。図２（ａ)，(ｂ）
および（ｃ）はそれぞれ加工前、粗加工（ビーム径が大
のＦＩＢを使用）後、および仕上加工（微細のＦＩＢを
使用）後のデバイスのスケッチである。図３は図２
（ａ）に対応した加工領域設定のために形成したディス
プレイ装置（ＣＲＴ）上のＳＩＭ像である。図２（ａ）
および図３の破線の矩形内が断面加工のために設定した
ＦＩＢ走査領域である。
略してＦＩＢ)を用いたデバイスのマスクレスプロセス
である断面加工の従来技術は、例えば公知例（１）のプ
ロシーディング、１９８９年のＩＥＥＥ／ＩＲＰＳ、第
４３頁から５２頁にK.Nikawaらによって述べられてい
る。そこには、断面加工のためのＦＩＢの走査領域の位
置決めが、ＦＩＢ照射による試料からの放出二次電子を
利用した走査イオン顕微鏡(Scanning Ion Microscope,
略してＳＩＭ）像を用いて行われることが示されてい
る。図２は公知例におけるデバイスのコンタクト穴部の
断面加工の順序を示したものである。図２（ａ)，(ｂ）
および（ｃ）はそれぞれ加工前、粗加工（ビーム径が大
のＦＩＢを使用）後、および仕上加工（微細のＦＩＢを
使用）後のデバイスのスケッチである。図３は図２
（ａ）に対応した加工領域設定のために形成したディス
プレイ装置（ＣＲＴ）上のＳＩＭ像である。図２（ａ）
および図３の破線の矩形内が断面加工のために設定した
ＦＩＢ走査領域である。
【０００３】この従来法で例えば連続した４個のコンタ
クト穴を同時に断面加工する場合、図４に示すように加
工領域の形状は短辺と長辺との長さが大きく異なる長方
形となる。この加工位置決めのＳＩＭ像は図３の様な１
個のコンタクト穴の場合より低倍率となるため、加工領
域の位置設定精度も劣化する欠点があった。ただし、Ｆ
ＩＢ径はディスプレイ装置上での像分解能の実試料上で
の換算値より小さい実験条件が必要である。（これは、
通常の加工時には満足されている。）
クト穴を同時に断面加工する場合、図４に示すように加
工領域の形状は短辺と長辺との長さが大きく異なる長方
形となる。この加工位置決めのＳＩＭ像は図３の様な１
個のコンタクト穴の場合より低倍率となるため、加工領
域の位置設定精度も劣化する欠点があった。ただし、Ｆ
ＩＢ径はディスプレイ装置上での像分解能の実試料上で
の換算値より小さい実験条件が必要である。（これは、
通常の加工時には満足されている。）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、その
加工領域の形状が長方形の様な細長の場合でも、加工領
域の位置決めを高精度で行う方法を提供することにあ
る。
加工領域の形状が長方形の様な細長の場合でも、加工領
域の位置決めを高精度で行う方法を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、加工領域（例えば、長方形形状の加工領域）を含む
やや大きめの領域全体をＦＩＢでデジタル走査し、その
高分解能ＳＩＭ像を画像メモリーに取り込み、該試料の
加工領域の一部および全部をそれぞれ倍率が大小異なる
複数枚の顕微鏡像をディスプレイ装置上に同時に表示
し、かつ該加工領域の位置表示は全顕微鏡像上にオーバ
ラップして、かつ連動させて表示する。
に、加工領域（例えば、長方形形状の加工領域）を含む
やや大きめの領域全体をＦＩＢでデジタル走査し、その
高分解能ＳＩＭ像を画像メモリーに取り込み、該試料の
加工領域の一部および全部をそれぞれ倍率が大小異なる
複数枚の顕微鏡像をディスプレイ装置上に同時に表示
し、かつ該加工領域の位置表示は全顕微鏡像上にオーバ
ラップして、かつ連動させて表示する。
【０００６】
【作用】上記手段により、加工すべき領域の全部を低倍
率ＳＩＭ像で観察し、一方、高精度に位置決めしたい加
工領域の一部を高倍率ＳＩＭ像で観察することにより、
加工領域の全体をモニターしながら、かつ必要部分では
高い位置精度を持たせて加工領域の位置設定が可能とな
る。
率ＳＩＭ像で観察し、一方、高精度に位置決めしたい加
工領域の一部を高倍率ＳＩＭ像で観察することにより、
加工領域の全体をモニターしながら、かつ必要部分では
高い位置精度を持たせて加工領域の位置設定が可能とな
る。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。断面加工
試料は図４と同じデバイスで、連続したコンタクト穴４
個の断面加工を目的としたものである。加工すべき領域
は図４のＳＩＭ像上に表示した破線枠７内と同じであ
る。加工領域の位置決め手順を下記（１）〜（３）に示
す。
試料は図４と同じデバイスで、連続したコンタクト穴４
個の断面加工を目的としたものである。加工すべき領域
は図４のＳＩＭ像上に表示した破線枠７内と同じであ
る。加工領域の位置決め手順を下記（１）〜（３）に示
す。
【０００８】まず、（１）長方形の加工領域を含む大き
めの領域全体８０μｍ角（図４の一点鎖線枠内１０）を
ＦＩＢでデジタル走査し、その高分解能ＳＩＭ像を画像
メモリー（２０４８×２０４８ pixels）に取り込む。
次に、（２）この画像メモリーデータを用いて、マルチ
・ウインドウ化したディスプレイ装置画面１（図１参
照）に倍率の大小異なる３枚のＳＩＭ像２，３，４を同
時表示する。ＳＩＭ像２は低倍率像で加工領域全体を表
示するもので、メモリ画像データを１／２倍に圧縮した
その一部を、縦×横：１０２４×４８０ pixelsで表示
したものである。一方、ＳＩＭ像３，４はそれぞれメモ
リー画像データの中から特に領域５，６対応部分を切り
だし、１.７５×１.７５倍にズームアップして、いずれ
も５１２×７２０ pixelsで表示した高倍率像である。
後者の高倍率ＳＩＭ像３，４は前者の低倍率ＳＩＭ像２
と比べて、ディスプレイ画面１上で３.５×３.５倍の高
倍率となっている。ウインドウの大きさは可変できその
最大はディスプレイ装置画面であり、また高倍率ＳＩＭ
像は画像メモリ内の任意の場所に移動可能である。
めの領域全体８０μｍ角（図４の一点鎖線枠内１０）を
ＦＩＢでデジタル走査し、その高分解能ＳＩＭ像を画像
メモリー（２０４８×２０４８ pixels）に取り込む。
次に、（２）この画像メモリーデータを用いて、マルチ
・ウインドウ化したディスプレイ装置画面１（図１参
照）に倍率の大小異なる３枚のＳＩＭ像２，３，４を同
時表示する。ＳＩＭ像２は低倍率像で加工領域全体を表
示するもので、メモリ画像データを１／２倍に圧縮した
その一部を、縦×横：１０２４×４８０ pixelsで表示
したものである。一方、ＳＩＭ像３，４はそれぞれメモ
リー画像データの中から特に領域５，６対応部分を切り
だし、１.７５×１.７５倍にズームアップして、いずれ
も５１２×７２０ pixelsで表示した高倍率像である。
後者の高倍率ＳＩＭ像３，４は前者の低倍率ＳＩＭ像２
と比べて、ディスプレイ画面１上で３.５×３.５倍の高
倍率となっている。ウインドウの大きさは可変できその
最大はディスプレイ装置画面であり、また高倍率ＳＩＭ
像は画像メモリ内の任意の場所に移動可能である。
【０００９】（３）加工領域７は大きさは約１０×７５
μｍ2 の長方形である。観察したい加工断面は縦に並ん
だコンタクト穴４個であり、該長方形の左辺が全てのコ
ンタクト穴の中心を通る様に位置精度良く設定すること
が必要である。ここでは、加工領域（長方形）７の左辺
を最上部と最下部のコンタクト穴部の高倍率ＳＩＭ像
３，４を用いて両者の穴中心に合わせば、全ての穴に合
わせられると考えた。加工領域（長方形）の枠はＳＩＭ
像２，３，４のいずれの像からも、その上に書き込み、
移動，拡大，修正ができ、その枠表示は、全てのＳＩＭ
像上で連動している。これらの加工領域位置設定作業
は、ディスプレイ装置画面は計算機（図示せず）により
制御されており、マウス入力により行った。仕上加工用
としてビーム径０.１μｍ のＦＩＢを用いた場合、低倍
率ＳＩＭ像２および高倍率ＳＩＭ像３，４での加工位置
設定精度は、それぞれ約０.４μｍおよび０.１μｍであ
り、本実施例の穴断面加工では高倍率像３，４が必要で
あった。
μｍ2 の長方形である。観察したい加工断面は縦に並ん
だコンタクト穴４個であり、該長方形の左辺が全てのコ
ンタクト穴の中心を通る様に位置精度良く設定すること
が必要である。ここでは、加工領域（長方形）７の左辺
を最上部と最下部のコンタクト穴部の高倍率ＳＩＭ像
３，４を用いて両者の穴中心に合わせば、全ての穴に合
わせられると考えた。加工領域（長方形）の枠はＳＩＭ
像２，３，４のいずれの像からも、その上に書き込み、
移動，拡大，修正ができ、その枠表示は、全てのＳＩＭ
像上で連動している。これらの加工領域位置設定作業
は、ディスプレイ装置画面は計算機（図示せず）により
制御されており、マウス入力により行った。仕上加工用
としてビーム径０.１μｍ のＦＩＢを用いた場合、低倍
率ＳＩＭ像２および高倍率ＳＩＭ像３，４での加工位置
設定精度は、それぞれ約０.４μｍおよび０.１μｍであ
り、本実施例の穴断面加工では高倍率像３，４が必要で
あった。
【００１０】手順（２）の画像データ・ズームアップ機
能は、以下の効果が有る。ディスプレイ装置（ＣＲＴ）
の画面上における１ pixelは約０.３mm であり、目視で
加工位置を１ pixel程度の精度で設定するのは困難であ
る。しかし、例えば上記実施例の様に約２倍のズームア
ップで１ pixelは０.６mm 程度と大きくなる。このズー
ムアップ画像を利用すれば、加工位置精度を高分解能Ｓ
ＩＭ像換算で１ pixel程度の分解能に容易に高めること
ができる。ただし、ＦＩＢのビーム径はズームアップ前
のＳＩＭ像上で１ pixel 程度以下である。
能は、以下の効果が有る。ディスプレイ装置（ＣＲＴ）
の画面上における１ pixelは約０.３mm であり、目視で
加工位置を１ pixel程度の精度で設定するのは困難であ
る。しかし、例えば上記実施例の様に約２倍のズームア
ップで１ pixelは０.６mm 程度と大きくなる。このズー
ムアップ画像を利用すれば、加工位置精度を高分解能Ｓ
ＩＭ像換算で１ pixel程度の分解能に容易に高めること
ができる。ただし、ＦＩＢのビーム径はズームアップ前
のＳＩＭ像上で１ pixel 程度以下である。
【００１１】上記例では１つのディスプレイ装置に３枚
のＳＩＭ像を同時表示したが、別々に３つのディスプレ
イ装置に表示しても良い。ただし、この場合は複数のデ
ィスプレイ装置を必要とする短所がある。また、上記実
施例では加工領域設定の画像に走査ＦＩＢ照射試料から
放出される二次粒子の内の二次電子を用いたＳＩＭ像を
用いたが、二次粒子として二次イオンを用いることもで
きる。信号強度の観点からは、一般に二次電子の方が二
次イオンよりＳＮ比の良いＳＩＭ像が得られる。しか
し、二次イオンは二次電子と比べてその放出強度の元素
依存性が強く、加工対象によっては二次イオンの方が好
都合の場合がある。
のＳＩＭ像を同時表示したが、別々に３つのディスプレ
イ装置に表示しても良い。ただし、この場合は複数のデ
ィスプレイ装置を必要とする短所がある。また、上記実
施例では加工領域設定の画像に走査ＦＩＢ照射試料から
放出される二次粒子の内の二次電子を用いたＳＩＭ像を
用いたが、二次粒子として二次イオンを用いることもで
きる。信号強度の観点からは、一般に二次電子の方が二
次イオンよりＳＮ比の良いＳＩＭ像が得られる。しか
し、二次イオンは二次電子と比べてその放出強度の元素
依存性が強く、加工対象によっては二次イオンの方が好
都合の場合がある。
【００１２】さらに、集束ビーム種としては上記実施例
のイオンの他、電子を用いることもできる。イオンや電
子のビーム照射している試料表面近傍にフッ素や塩素系
の反応ガスを導入すれば、ビーム誘起エッチングができ
る。この場合、エッチングされた粒子が残らないことや
エッチング速度が高まる点が特長となる。また、堆積加
工においては、堆積させたい元素を含むガスをビーム照
射している試料表面近傍にノズルで局所的に吹き付けて
ビーム誘起デポジションを行うことができる。別実施例
では、ガス源材料として粉末状のタングテン・ヘキサカ
ルボニル（Ｗ（ＣＯ)6）を約５０℃に加熱してその蒸気
圧ガスを試料に吹き付け、タングステン堆積を行った。
このメタルデポジションはデバイスの局所配線設置に使
用した。
のイオンの他、電子を用いることもできる。イオンや電
子のビーム照射している試料表面近傍にフッ素や塩素系
の反応ガスを導入すれば、ビーム誘起エッチングができ
る。この場合、エッチングされた粒子が残らないことや
エッチング速度が高まる点が特長となる。また、堆積加
工においては、堆積させたい元素を含むガスをビーム照
射している試料表面近傍にノズルで局所的に吹き付けて
ビーム誘起デポジションを行うことができる。別実施例
では、ガス源材料として粉末状のタングテン・ヘキサカ
ルボニル（Ｗ（ＣＯ)6）を約５０℃に加熱してその蒸気
圧ガスを試料に吹き付け、タングステン堆積を行った。
このメタルデポジションはデバイスの局所配線設置に使
用した。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、半導体素子などの微細
素子の集束ビームを用いたマスクレスのエッチングやデ
ポジションの加工プロセスにおいて、加工領域の形状が
長方形の様な細長の場合でも、加工領域の高精度位置設
定ができるため、加工の高度化が図られる。
素子の集束ビームを用いたマスクレスのエッチングやデ
ポジションの加工プロセスにおいて、加工領域の形状が
長方形の様な細長の場合でも、加工領域の高精度位置設
定ができるため、加工の高度化が図られる。
【図１】本発明の実施例の倍率が大小異なる３枚のＳＩ
Ｍ像を同時にマルチウインドウ表示したディスプレイ装
置画面を示す図である。
Ｍ像を同時にマルチウインドウ表示したディスプレイ装
置画面を示す図である。
【図２】デバイスの断面加工の加工順序（ａ）加工前，
（ｂ）粗加工後，（ｃ）仕上加工後の説明図である。
（ｂ）粗加工後，（ｃ）仕上加工後の説明図である。
【図３】加工領域位置決めのためのＳＩＭ像（図２
（ａ）の断面加工に対応）を示す図である。
（ａ）の断面加工に対応）を示す図である。
【図４】従来法による断面加工の加工領域位置決めのた
めのＳＩＭ画像を示す図である。
めのＳＩＭ画像を示す図である。
１…ディスプレイ装置画面、２…低倍率ＳＩＭ像、３…
加工部５の高倍率SIM像、４…加工部６高倍率ＳＩＭ
像、５…加工領域７の最上端コンタクト穴部、６…加工
領域７の最下端コンタクト穴部、７…加工領域（長方形
形状）、８…加工領域７の左端枠部、９…加工領域７の
左端枠部、１０…画像メモリーに取り込んだ高分解能Ｓ
ＩＭ像のＦＩＢ走査範囲。
加工部５の高倍率SIM像、４…加工部６高倍率ＳＩＭ
像、５…加工領域７の最上端コンタクト穴部、６…加工
領域７の最下端コンタクト穴部、７…加工領域（長方形
形状）、８…加工領域７の左端枠部、９…加工領域７の
左端枠部、１０…画像メモリーに取り込んだ高分解能Ｓ
ＩＭ像のＦＩＢ走査範囲。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川浪 義実 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】集束荷電粒子を用いて試料基板の特定領域
をマスクレスでエッチング、堆積などを行う加工プロセ
スにおいて、該試料の加工領域の一部および全部をそれ
ぞれ倍率が大小異なる複数枚の顕微鏡像をディスプレイ
装置上に同時に表示し、かつ該加工領域の位置表示は全
顕微鏡像上にオーバラップして、かつ連動させて表示
し、該低倍率顕微鏡像では加工領域の全部を観察し、一
方、該高倍率顕微鏡像では加工領域の一部を観察して高
精度に加工領域の位置設定することを特徴とする集束荷
電粒子を用いた加工領域位置決め方法。 - 【請求項２】該ディスプレイ装置をマルチ・ウインドウ
化し、倍率が大小異なる複数枚の顕微鏡像を１つのディ
スプレイ装置に同時表示したことを特徴とする請求項１
記載の集束荷電粒子を用いた加工領域位置決め方法。 - 【請求項３】該顕微鏡像が試料からの二次電子を利用し
たものであることを特徴とする請求項１又は２記載の集
束荷電粒子を用いた加工領域位置決め方法。 - 【請求項４】該集束荷電粒子が集束イオンビームである
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の
集束荷電粒子を用いた加工領域位置決め方法。 - 【請求項５】該集束荷電粒子が電子ビームであることを
特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の集束荷
電粒子を用いた加工領域位置決め方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP899092A JPH05198282A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 集束荷電粒子を用いた加工領域位置決め方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP899092A JPH05198282A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 集束荷電粒子を用いた加工領域位置決め方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05198282A true JPH05198282A (ja) | 1993-08-06 |
Family
ID=11708127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP899092A Pending JPH05198282A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 集束荷電粒子を用いた加工領域位置決め方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05198282A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5532494A (en) * | 1993-04-07 | 1996-07-02 | Hitachi, Ltd. | Treatment and observation apparatus using scanning probe |
| US6348689B1 (en) | 1998-05-15 | 2002-02-19 | Seiko Instruments Inc. | Focused ion beam apparatus |
| JP2010025682A (ja) * | 2008-07-17 | 2010-02-04 | Hitachi High-Technologies Corp | 微細試料の加工方法，観察方法，及び装置 |
| JP2016081878A (ja) * | 2014-10-22 | 2016-05-16 | 日本電子株式会社 | 試料作製装置及び試料作製方法 |
-
1992
- 1992-01-22 JP JP899092A patent/JPH05198282A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5532494A (en) * | 1993-04-07 | 1996-07-02 | Hitachi, Ltd. | Treatment and observation apparatus using scanning probe |
| US6348689B1 (en) | 1998-05-15 | 2002-02-19 | Seiko Instruments Inc. | Focused ion beam apparatus |
| JP2010025682A (ja) * | 2008-07-17 | 2010-02-04 | Hitachi High-Technologies Corp | 微細試料の加工方法，観察方法，及び装置 |
| JP2016081878A (ja) * | 2014-10-22 | 2016-05-16 | 日本電子株式会社 | 試料作製装置及び試料作製方法 |
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