JPH0562640A - Probe and surface correction device using probe - Google Patents
Probe and surface correction device using probeInfo
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Landscapes
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体製造プロ
セスで形成される薄膜絶縁膜の表面欠陥を探索するとと
もに修正するのに適用される探針及びこの探針を用いた
表面修正装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a probe applied to search and repair a surface defect of a thin insulating film formed in, for example, a semiconductor manufacturing process, and a surface repairing device using this probe.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体ＩＣのような固体デバイスは、多
層配線及び絶縁層から形成されておりその微細化及び形
状の複雑化がより一層進んでいる。このような半導体Ｉ
Ｃの製造プロセスにおいて問題となっているところは、
隣接し合う又は上下に位置する各配線同士のリーク電流
の発生である。このリーク電流発生の原因は各配線間を
絶縁するために形成されるＳｉＯ2 などの薄膜絶縁層の
表面欠陥にあると言われている。この薄膜絶縁層の表面
欠陥はスケールが非常に小さく原子レベルのスケールと
同レベルになるものもある。2. Description of the Related Art A solid-state device such as a semiconductor IC is formed of a multi-layer wiring and an insulating layer, and its miniaturization and its shape are becoming more complicated. Such a semiconductor I
The problem in the C manufacturing process is
This is the occurrence of a leak current between adjacent wirings or wirings located above and below. It is said that the cause of this leak current is a surface defect of a thin film insulating layer such as SiO 2 formed to insulate each wiring. In some cases, the surface defects of the thin film insulating layer have a very small scale and are at the same level as the atomic scale.
【０００３】ところで、最近になって走査型原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ）により薄膜絶縁層の表面を原子レベルの
分解能で観察できるようになっている。このＡＦＭは飛
込み板状で剛性の低いカンチレバー（片持ち梁）の先端
に先端の尖った探針を設け、この探針を試料上に走査し
たときのカンチレバーの変位を測定系により測定して試
料の表面形状を求めるものである。このとき、測定系は
探針先端の原子と試料表面の原子との間に働く原子間力
（およそ１０-9Ｎの斥力）によるカンチレバーの湾曲つ
まり変位を検出している。By the way, recently, it has become possible to observe the surface of a thin film insulating layer with a resolution of atomic level by a scanning atomic force microscope (AFM). This AFM is a diving plate-shaped cantilever (cantilever) with low rigidity, provided with a probe with a sharp tip, and the displacement of the cantilever when this probe is scanned on the sample is measured by a measurement system. To obtain the surface shape of. At this time, the measurement system detects the bending or displacement of the cantilever due to the interatomic force (repulsive force of about 10 −9 N) acting between the atom at the tip of the probe and the atom on the surface of the sample.
【０００４】しかしながら、このＡＦＭでは薄膜絶縁膜
の表面形状を原子レベルの分解能で測定できるが、表面
欠陥に対してはこれを検出するのみで、この表面欠陥を
修正することは全く不可能である。However, although this AFM can measure the surface shape of the thin film insulating film with atomic level resolution, it can detect only surface defects and cannot repair these surface defects at all. ..
【０００５】これに対して表面欠陥を修正する方法とし
て電子ビーム又はイオンビームなどの荷電粒子を用いて
雰囲気中のガスを励起分解して堆積するものがある。こ
の場合、薄膜絶縁膜の表面観察は試料表面から放出され
る二次電子又は二次イオンを検出して行い、この観察結
果から表面欠陥位置に荷電粒子ビームを当て堆積させる
ことになるが、この表面観察では薄膜絶縁膜の表面欠陥
を検出できる分解能がない。又、荷電粒子ビーム径を絞
るにも限度があり、例えば原子スケールの微小な領域の
表面欠陥に荷電粒子ビームを当ることは不可能である。On the other hand, as a method for correcting the surface defects, there is a method in which charged particles such as an electron beam or an ion beam are used to excite and decompose the gas in the atmosphere to deposit. In this case, the surface of the thin insulating film is observed by detecting secondary electrons or secondary ions emitted from the surface of the sample, and from this observation result, a charged particle beam is applied to the surface defect position to deposit it. In surface observation, there is no resolution that can detect surface defects in the thin insulating film. Further, there is a limit to narrowing the diameter of the charged particle beam, and it is impossible to hit the charged particle beam on a surface defect in a minute area on an atomic scale, for example.
【０００６】又、その他の方法として走査型トンネル顕
微鏡を使用することが考えられるが、この走査型トンネ
ル顕微鏡では絶縁性の材料に対しての表面形状の測定は
不可能である。As another method, it is possible to use a scanning tunneling microscope, but this scanning tunneling microscope cannot measure the surface shape of an insulating material.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】以上のようにＡＦＭで
は薄膜絶縁膜の表面形状を原子レベルの分解能で測定で
きるが、表面欠陥を修正することは全く不可能であり、
又イオンビームなどの荷電粒子を用いて雰囲気中のガス
を励起分解して堆積する方法では薄膜絶縁膜の表面欠陥
を検出できる分解能がない。そこで本発明は、表面形状
を原子レベルの分解能で測定するとともに表面欠陥に対
する修正に適用される探針を提供することを目的とす
る。又、本発明は、表面形状を原子レベルの分解能で測
定できるとともに表面欠陥に対する修正ができる表面修
正装置を提供することを目的とする。As described above, the AFM can measure the surface shape of the thin film insulating film with atomic level resolution, but it is completely impossible to correct the surface defects.
Further, the method of exciting and decomposing gas in the atmosphere by using charged particles such as an ion beam does not have a resolution capable of detecting surface defects of the thin insulating film. Therefore, an object of the present invention is to provide a probe that is applied to the correction of surface defects while measuring the surface shape with atomic resolution. It is another object of the present invention to provide a surface repairing device capable of measuring the surface profile with atomic level resolution and repairing surface defects.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、先端が尖鋭に
形成され、かつ液体金属イオンの供給によりこの液体金
属イオンが先端表面に付着してテイラーコーンを形成し
て液体金属イオンのイオンビームを放出するようにして
上記目的を達成しようとする探針である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to an ion beam of liquid metal ions which has a sharp tip and is supplied with liquid metal ions so that the liquid metal ions adhere to the tip surface to form a Taylor cone. It is a probe that aims to achieve the above object by emitting
【０００９】又、本発明は、被処理体の上方に配置さ
れ、かつ先端が尖鋭に形成されるとともに液体金属イオ
ンが供給されて先端表面に付着してテイラーコーンを形
成する探針と、この探針が設けられたカンチレバーと、
探針と被処理体との間に所定電圧を印加する電圧印加手
段と、探針を被処理体に対して走査したときのカンチレ
バーの変位から被処理体の表面形状を求めるとともに探
針と被処理体との間の電圧印加時に流れる探針と被処理
体との間のリーク電流から被処理体上の表面欠陥を求め
る形状測定手段と、この形状測定手段により表面欠陥が
検出された位置で探針と被処理体との間の電界を高くし
て液体金属イオンからイオンビームを放出させて表面欠
陥にイオンビームによる反応生成物を堆積させる成膜手
段とを備えて上記目的を達成しようとする表面修正装置
である。The present invention also provides a probe which is arranged above the object to be processed, has a sharp tip and is supplied with liquid metal ions to adhere to the surface of the tip to form a Taylor cone. A cantilever with a probe,
Voltage applying means for applying a predetermined voltage between the probe and the object to be processed, and the surface shape of the object to be processed are obtained from the displacement of the cantilever when the probe is scanned with respect to the object to be processed, and the probe and the object to be processed are obtained. At the position where the surface defect is detected by the shape measuring means for obtaining the surface defect on the object to be processed from the leak current between the probe and the object to be processed which flows when a voltage is applied between the object and the object to be processed. In order to achieve the above object, there is provided a film forming means for increasing an electric field between a probe and an object to be processed to emit an ion beam from a liquid metal ion to deposit a reaction product by the ion beam on a surface defect. It is a surface modification device that does.
【００１０】[0010]
【作用】このような手段を備えたことにより、液体金属
イオンが尖鋭に形成された探針先端表面を濡らしてテイ
ラーコーンを形成し、その先端部からイオンビームが放
出される。By providing such means, liquid metal ions wet the sharp tip surface of the probe to form a Taylor cone, and the ion beam is emitted from the tip.
【００１１】又、本発明は、探針と被処理体との間に電
圧印加手段により所定電圧が印加され、このとき形状測
定手段により探針を被処理体に対して走査したときのカ
ンチレバーの変位から被処理体の表面形状を求めるとと
もに探針と被処理体との間に流れるリーク電流から被処
理体上の表面欠陥を求める。そして、表面欠陥が検出さ
れた位置で成膜手段により探針と被処理体との間の電界
が高くされて液体金属イオンからイオンビームを放出さ
せ、これにより表面欠陥にイオンビームによる反応生成
物を堆積させる。Further, according to the present invention, a predetermined voltage is applied between the probe and the object to be processed by the voltage applying means, and at this time, the shape measuring means causes the cantilever of the cantilever to scan the object to be processed. The surface shape of the object to be processed is determined from the displacement, and the surface defect on the object to be processed is determined from the leak current flowing between the probe and the object to be processed. Then, at the position where the surface defect is detected, the electric field between the probe and the object to be processed is increased by the film forming means to emit an ion beam from the liquid metal ion, whereby the reaction product by the ion beam is generated on the surface defect. Deposit.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１３】図１は表面修正装置の構成図である。チャ
ンバ１には反応ガスのガス供給ライン２及びガス排気ラ
イン３が設けられている。このチャンバ１の内部にはス
テージ４が設けられ、このステージ４上に被処理体５が
載置されている。又、チャンバ１の内部には圧電素子か
ら成る微動素子６及び支持体７を介してカンチレバー８
が設けられている。FIG. 1 is a block diagram of a surface correction device. The chamber 1 is provided with a reaction gas gas supply line 2 and a gas exhaust line 3. A stage 4 is provided inside the chamber 1, and an object 5 to be processed is placed on the stage 4. Further, a cantilever 8 is provided inside the chamber 1 via a fine movement element 6 composed of a piezoelectric element and a support body 7.
Is provided.
【００１４】このカンチレバー８には探針９が設けら
れ、かつ図２に示すように凹溝の流路１０が先端に向か
って形成されている。支持体７には液体金属イオン源１
１の予備的な補給源としての液体金属イオン源溜１２が
形成されており、この液体金属イオン源溜１２に流路１
０が結ばれている。又、カンチレバー８の先端における
探針９の上方にも液体金属イオン源溜１３が形成されて
いる。この液体金属イオン源溜１３に溜められている液
体金属イオン源１１はカンチレバー８の形成材料よりも
低い融点をもつ金属である。A probe 9 is provided on the cantilever 8 and a channel 10 of a concave groove is formed toward the tip as shown in FIG. The liquid metal ion source 1 is used as the support 7.
1. A liquid metal ion source reservoir 12 is formed as a preliminary replenishment source for the liquid metal ion source reservoir 1.
0 is tied. A liquid metal ion source reservoir 13 is also formed above the probe 9 at the tip of the cantilever 8. The liquid metal ion source 11 stored in the liquid metal ion source reservoir 13 is a metal having a melting point lower than that of the material forming the cantilever 8.
【００１５】探針９は導電性材料により形成され、図３
に示すように先端ほど尖鋭に、かつその内部は空洞に形
成されて前記液体金属イオン源溜１３と連結されてい
る。又、この探針９の周囲には液体金属イオン源１１の
流出孔１４が複数形成されている。従って、これ流出孔
１４から液化された液体金属イオン１１ａが流出すると
図４に示すように探針９の先端部には液体金属イオン１
１ａで覆われてその頂点にはテイラーコーンが形成され
る。The probe 9 is made of a conductive material, and is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the tip is sharpened and the inside thereof is formed into a cavity to be connected to the liquid metal ion source reservoir 13. A plurality of outflow holes 14 of the liquid metal ion source 11 are formed around the probe 9. Therefore, when the liquefied liquid metal ion 11a flows out from the outflow hole 14, the liquid metal ion 1a is deposited at the tip of the probe 9 as shown in FIG.
It is covered with 1a and a Taylor cone is formed at its apex.
【００１６】このテイラーコーンが形成されるのは表面
欠陥の修正時であって、表面形状の測定時にはテイラー
コーンは形成されず、探針９の先端部はただ単に液体金
属イオン１１ａで覆われているだけである。The Taylor cone is formed when the surface defect is repaired, the Taylor cone is not formed when the surface shape is measured, and the tip of the probe 9 is simply covered with the liquid metal ion 11a. I'm just there.
【００１７】ここで、表面形状測定時、表面欠陥修正時
における探針９の先端部の状態を図５を参照して説明す
ると、先ず表面形状の測定前、カンチレバー８は加熱さ
れ、この加熱により液体金属イオン源１１は同図(a) に
示すように液化して探針９の先端部を濡らす。そして、
電界Ｅが加えられ、これにより探針９の先端部は同図
(b) に示すように液化された液体金属イオン１１ａによ
り覆われてテイラーコーンが形成される。このときのテ
イラーコーンの長さをΔｙとする。Here, the state of the tip portion of the probe 9 at the time of measuring the surface shape and at the time of correcting the surface defect will be described with reference to FIG. 5. First, the cantilever 8 is heated before the surface shape is measured, and by this heating. The liquid metal ion source 11 liquefies and wets the tip of the probe 9, as shown in FIG. And
An electric field E is applied, which causes the tip of the probe 9 to
As shown in (b), the Taylor cone is formed by being covered with the liquefied liquid metal ions 11a. The length of the Taylor cone at this time is Δy.
【００１８】次に表面形状の測定は同図(c) に示すよう
に探針９に加えられる電界Ｅの強さが弱められ、これに
よりテイラーコーンは形成されず、探針９の先端部は液
体金属イオン１１ａにより覆われた状態となる。Next, in the measurement of the surface shape, the strength of the electric field E applied to the probe 9 is weakened as shown in FIG. 6 (c), so that the Taylor cone is not formed and the tip of the probe 9 is not formed. The state is covered with the liquid metal ions 11a.
【００１９】次に表面欠陥の修正時は同図(d) に示すよ
うに探針９がテイラーコーンの長さΔｙだけ上昇され、
この状態に同図(e) に示すように探針９に対してテイラ
ーコーンが形成される強さの電界が加えられる。そし
て、さらに電界が強められると、テイラーコーンの先端
からイオンビームが放出される。Next, when the surface defect is repaired, the probe 9 is raised by the Taylor cone length Δy as shown in FIG.
In this state, an electric field having a strength for forming a Taylor cone is applied to the probe 9 as shown in FIG. Then, when the electric field is further strengthened, an ion beam is emitted from the tip of the Taylor cone.
【００２０】一方、カンチレバー８は探針９と同様に導
電性材料から形成され、その上方には変位センサ１５が
配置されている。この変位センサ１５はカンチレバー８
の変位を検出してその変位検出信号を出力する。この変
位検出信号はフィードバック回路１６に送られており、
このフィードバック回路１６は変位検出信号を受けて探
針９の先端と被処理体５の表面との間隔が一定となるよ
うに微動素子６に電圧を印加するとともに、この印加電
圧つまりカンチレバー８の変位を処理装置１７に送る機
能を有している。又、ステージコントローラ１８はステ
ージ４をＸＹ平面上に走査させる機能を有している。On the other hand, the cantilever 8 is made of a conductive material like the probe 9, and a displacement sensor 15 is arranged above it. This displacement sensor 15 is a cantilever 8.
The displacement is detected and the displacement detection signal is output. This displacement detection signal is sent to the feedback circuit 16,
The feedback circuit 16 receives the displacement detection signal and applies a voltage to the fine movement element 6 so that the distance between the tip of the probe 9 and the surface of the object 5 to be processed becomes constant, and the applied voltage, that is, the displacement of the cantilever 8 is applied. Is sent to the processing device 17. The stage controller 18 has a function of scanning the stage 4 on the XY plane.
【００２１】一方、カンチレバー８には電圧コントロー
ラ１９が接続され、この電圧コントローラ１９はカンチ
レバー８を通して探針９と被処理体５との間に所定の電
圧を印加し、かつ処理装置１７からの修正指令を受けて
探針９と被処理体５との間に印加する電圧を高く制御す
る電圧印加手段及び成膜手段として一部機能を有してい
る。On the other hand, a voltage controller 19 is connected to the cantilever 8, and the voltage controller 19 applies a predetermined voltage between the probe 9 and the object 5 to be processed through the cantilever 8 and corrects it from the processing device 17. It partially functions as a voltage applying unit and a film forming unit that receives a command and controls the voltage applied between the probe 9 and the object 5 to be high.
【００２２】電流検出回路２０は電圧コントローラ１９
により所定電圧が探針９と被処理体５との間に印加され
ているときに、これら探針９と被処理体５との間に流れ
るリーク電流を検出してその電流検出信号を処理装置１
７に送出する機能を有している。The current detection circuit 20 is a voltage controller 19
Thus, when a predetermined voltage is applied between the probe 9 and the object 5 to be processed, the leak current flowing between the probe 9 and the object 5 to be processed is detected and the current detection signal is processed by the processing device. 1
7 has the function of sending the data.
【００２３】処理装置１７はフィードバック回路１６か
らのカンチレバー８の変位及びステージコントローラ１
８からの走査位置信号を受けて被処理体５の表面３次元
形状を求め、かつ電流検出回路２０からの電流検出信号
を受けたときに表面欠陥位置と判断して電圧コントロー
ラ１９に修正指令を発する機能を有している。次に上記
の如く構成された装置の作用について説明する。先ず、
被処理体５の表面形状の測定について説明する。The processing device 17 includes the displacement of the cantilever 8 from the feedback circuit 16 and the stage controller 1
8 to obtain the surface three-dimensional shape of the object 5 to be processed, and when the current detection signal from the current detection circuit 20 is received, it is determined to be a surface defect position and a correction command is issued to the voltage controller 19. It has a function to emit. Next, the operation of the device configured as described above will be described. First,
The measurement of the surface shape of the target object 5 will be described.
【００２４】この表面形状の測定時に探針９は上記図６
(c) に示すように液化された液体金属イオン１１ａによ
り覆われた状態にあり、かつテイラーコーンは形成され
ていない。なお、カンチレバー８は表面形状の測定前か
ら加熱されており、この加熱により液化された液体金属
イオン源１１は液化されて流路１０を流れて液体金属イ
オン源溜１３に到達し、さらに探針９の内部に流込み、
図７に示すように各流出孔１４から流出する。このよう
に各流出孔１４から液化された液体金属イオン１１ａが
流出することにより、上記の如く探針９は液体金属イオ
ン１１ａにより覆われる。When the surface shape is measured, the probe 9 is moved to the position shown in FIG.
As shown in (c), it is in a state of being covered with the liquefied liquid metal ions 11a, and the Taylor cone is not formed. The cantilever 8 is heated before the surface shape is measured, and the liquid metal ion source 11 liquefied by this heating is liquefied and flows through the flow path 10 to reach the liquid metal ion source reservoir 13 and further the probe tip. Pour into the inside of 9,
As shown in FIG. 7, it flows out from each outflow hole 14. Thus, the liquefied liquid metal ions 11a flow out from each outflow hole 14, so that the probe 9 is covered with the liquid metal ions 11a as described above.
【００２５】ステージコントローラ１８はステージ４を
ＸＹ平面上に走査する。この状態に探針９の先端と被処
理体５の表面の原子との間に働く原子間力によりカンチ
レバー８は被処理体５の表面形状に応じて変位する。変
位センサ１５はカンチレバー８の変位を検出してその変
位検出信号を出力する。フィードバック回路１６は変位
検出信号を受けて図６に示すように探針９の先端と被処
理体５の表面との間隔ｄが一定となるように微動素子６
に電圧を印加するとともに、この印加電圧つまりカンチ
レバー８の変位を処理装置１７に送る。これにより、微
動素子６は印加電圧に応じて変位し、探針９の先端と被
処理体５の表面との間隔ｄは一定に制御される。The stage controller 18 scans the stage 4 on the XY plane. In this state, the cantilever 8 is displaced according to the surface shape of the object 5 to be processed by the interatomic force acting between the tip of the probe 9 and the atoms on the surface of the object 5 to be processed. The displacement sensor 15 detects the displacement of the cantilever 8 and outputs the displacement detection signal. The feedback circuit 16 receives the displacement detection signal and, as shown in FIG. 6, the fine movement element 6 so that the distance d between the tip of the probe 9 and the surface of the object 5 is constant.
Voltage is applied to the processing device 17, and the applied voltage, that is, the displacement of the cantilever 8 is sent to the processing device 17. As a result, the fine movement element 6 is displaced according to the applied voltage, and the distance d between the tip of the probe 9 and the surface of the object 5 is controlled to be constant.
【００２６】一方、処理装置１７はフィードバック回路
１６からのカンチレバー８の変位及びステージコントロ
ーラ１８からの走査位置信号を受けて図８に示すように
被処理体表面の３次元形状を求める。次に表面欠陥の修
正の作用について説明する。On the other hand, the processing unit 17 receives the displacement of the cantilever 8 from the feedback circuit 16 and the scanning position signal from the stage controller 18, and obtains the three-dimensional shape of the surface of the object to be processed as shown in FIG. Next, the function of correcting surface defects will be described.
【００２７】この場合、図５(d) に示すように探針９が
テイラーコーンの長さΔｙだけ上昇され、この状態に同
図(e) に示すように探針９に対してテイラーコーンが形
成される強さの電界が加えられる。In this case, the probe 9 is raised by the Taylor cone length Δy as shown in FIG. 5 (d), and in this state, the Taylor cone is moved relative to the probe 9 as shown in FIG. 5 (e). An electric field of the strength created is applied.
【００２８】この状態にステージコントローラ１８はス
テージ４をＸＹ平面上に走査する。電圧コントローラ１
９はカンチレバー８を通して探針９と被処理体５との間
に所定の電圧を印加する。これとともに電流検出回路２
０は探針９と被処理体５との間に流れるリーク電流を検
出し、このリーク電流を検出したときにその電流検出信
号を処理装置１７に送出する。In this state, the stage controller 18 scans the stage 4 on the XY plane. Voltage controller 1
9 applies a predetermined voltage between the probe 9 and the object 5 to be processed through the cantilever 8. Along with this, the current detection circuit 2
0 detects a leak current flowing between the probe 9 and the object 5 to be processed, and when the leak current is detected, the current detection signal is sent to the processing device 17.
【００２９】この処理装置１７は電流検出回路２０から
の電流検出信号の取込まれるのを待ち、この電流検出信
号が取込まれたときにステージコントローラ１８からの
走査位置信号から被処理体５上における表面欠陥の位置
を判断する。そして、処理装置１７は表面欠陥の位置を
判断すると、このとき電圧コントローラ１９に対して修
正指令を発する。The processing unit 17 waits for the current detection signal from the current detection circuit 20 to be fetched, and when this current detection signal is fetched, the processing position is detected from the scanning position signal from the stage controller 18 on the object 5. The position of the surface defect in is determined. When the processing device 17 determines the position of the surface defect, it issues a correction command to the voltage controller 19 at this time.
【００３０】しかして、この修正指令を受けると電圧コ
ントローラ１９は、カンチレバー８を通して探針９と被
処理体５との間に印加する電圧をさらに高く制御する。
つまり、図５(e) に示すテイラーコーンが形成されてい
るときの電界よりもさらに大きい電界が加わるように電
圧を高める。そして、探針９と被処理体５とへの印加電
圧は、この印加電圧によって流れる電流により加熱され
るカンチレバー８の温度が液体金属イオン源１１の融点
以上となる値である。これにより、カンチレバー８を通
して探針９、被処理体５に流れる電流量は増加し、かつ
探針９と被処理体５との間の電界の強さは大きくなる。
かくして、図９に示すように液体金属イオン１１ａはイ
オン化されてイオンビームとして放出され、陰極である
被処理体５に向かう。Upon receiving this correction command, the voltage controller 19 controls the voltage applied between the probe 9 and the object 5 through the cantilever 8 to be higher.
That is, the voltage is increased so that an electric field larger than the electric field when the Taylor cone shown in FIG. 5 (e) is formed is applied. The voltage applied to the probe 9 and the object 5 is a value at which the temperature of the cantilever 8 heated by the current flowing by the applied voltage is equal to or higher than the melting point of the liquid metal ion source 11. As a result, the amount of current flowing through the cantilever 8 to the probe 9 and the object 5 to be processed increases, and the strength of the electric field between the probe 9 and the object 5 to be processed increases.
Thus, as shown in FIG. 9, the liquid metal ions 11a are ionized and emitted as an ion beam, and travel toward the object 5 to be processed which is the cathode.
【００３１】このイオンビームが放出されると、被処理
体５には薄膜が形成されるが、次にこの薄膜形成の作用
について説明する。ガス供給ライン２からはガス分子３
０ａ、３０ｂが供給されており、これらガス分子３０は
イオンビームにより励起分解されて活性種３１を生じ
る。次にこれら活性種３１とガス分子３０ｂとが反応し
て反応生成物３２が被処理体５の表面上に堆積する。こ
の場合、探針９の先端は表面欠陥の上方に位置している
ので、反応生成物３２は表面欠陥上に堆積する。When this ion beam is emitted, a thin film is formed on the object 5 to be processed. The operation of forming this thin film will be described below. Gas molecules 3 from the gas supply line 2
0a and 30b are supplied, and these gas molecules 30 are excited and decomposed by an ion beam to generate active species 31. Next, the active species 31 and the gas molecules 30b react with each other to deposit a reaction product 32 on the surface of the target object 5. In this case, since the tip of the probe 9 is located above the surface defect, the reaction product 32 is deposited on the surface defect.
【００３２】具体的に材料名等を挙げて説明する。カン
チレバー８及び探針９として導電性が良く高融点の金属
であるタングステンＷを使用し、液体金属イオン源１１
としてＳｉ、Ａｕ−Ｓｉ、Ａｕ−Ｓｉ−Ｂｅ等のＳｉを
含む共晶金属を使用し、かつ一方のガス分子３０として
テトラメトキシシランＳｉ（ＯＣＨ3）4 を使用し、他
方のガス分子３１としてＯ2 を使用した場合である。The material names will be specifically described. As the cantilever 8 and the probe 9, tungsten W, which is a metal having a good conductivity and a high melting point, is used, and a liquid metal ion source 11
As Si, Au-Si, by using a eutectic metal including Si such as Au-Si-Be, and using tetramethoxysilane Si (OCH 3) 4 as one of the gas molecules 30, as the other gas molecules 31 This is the case when O 2 is used.
【００３３】この場合、液体金属イオン１１からはＳｉ
2+のイオンビームが放出される。このイオンビームが放
出されると、ガス分子３０はイオンビームにより励起分
解されてＳｉ系活性種３１を生じる。次にこれら活性種
３１とガス分子３０ｂとが反応してＳｉＯ2 の反応生成
物３２が被処理体５の表面上に堆積する。In this case, from the liquid metal ions 11 to Si
A 2+ ion beam is emitted. When this ion beam is emitted, the gas molecules 30 are excited and decomposed by the ion beam to generate Si-based active species 31. Next, the active species 31 and the gas molecules 30b react with each other to deposit a reaction product 32 of SiO 2 on the surface of the object 5.
【００３４】このように上記一実施例においては、探針
９と被処理体５との間に所定電圧を印加して探針９の被
処理体５に対する走査により被処理体５の表面形状を求
めるとともに、探針９と被処理体５との間に流れるリー
ク電流から被処理体５上の表面欠陥を求め、これら探針
９と被処理体５との間の電界を高くして液体金属イオン
１１ａからイオンビームを放出させて表面欠陥に反応生
成物３２を堆積させるようにしたので、原子レベルスケ
ールと同一レベルの薄膜絶縁層における表面欠陥が検出
できるとともにこの表面欠陥の修正ができる。この場
合、探針９の先端にはテイラーコーンが形成されるの
で、その形状は探針９の先端形状がいかなる形状でも常
にテイラーコーン形成で一定となり、安定で微小サイズ
のイオンビームを放出でき、これにより一度に行える反
応生成物３２の堆積面積はイオンビームの放出角度に依
存し、よって探針９と被処理体５との間隔が短い程小さ
くできる。従って、探針９と被処理体５との間隔を調整
することによって原子レベルの表面欠陥に成膜をするこ
とができる。又、表面欠陥の検出と表面欠陥の修正とが
できる。As described above, in the above-described embodiment, a predetermined voltage is applied between the probe 9 and the object 5 to be processed, and the surface shape of the object 5 is processed by scanning the object 9 with the probe 9. At the same time, the surface defects on the object 5 to be processed are obtained from the leak current flowing between the probe 9 and the object 5 to be processed, and the electric field between the probe 9 and the object 5 is increased to increase the liquid metal. Since the ion beam is emitted from the ions 11a to deposit the reaction product 32 on the surface defects, the surface defects in the thin film insulating layer at the same level as the atomic level scale can be detected and the surface defects can be corrected. In this case, since a Taylor cone is formed at the tip of the probe 9, its shape is always constant by forming the Taylor cone regardless of the shape of the tip of the probe 9, and a stable and minute ion beam can be emitted. As a result, the deposition area of the reaction product 32 that can be performed at one time depends on the emission angle of the ion beam, and therefore the shorter the distance between the probe 9 and the object 5 to be treated, the smaller the area. Therefore, by adjusting the distance between the probe 9 and the object 5 to be processed, it is possible to form a film on an atomic level surface defect. Further, it is possible to detect surface defects and correct the surface defects.
【００３５】又、被処理体５が熱に強いものであれば、
探針９の先端にテイラーコーンを形成した状態で表面形
状の測定を行なってもよいが、被処理体５が熱に弱いも
のであれば、探針９の加熱を一時と止めて表面形状の測
定を行なうしたよほうがよい。If the object 5 to be processed is resistant to heat,
The surface shape may be measured in a state where a Taylor cone is formed at the tip of the probe 9, but if the object 5 to be processed is weak to heat, the heating of the probe 9 is stopped temporarily and the surface shape is measured. You had better make a measurement.
【００３６】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよ
い。例えば、探針９と被処理体５との間の電界を強くし
てイオンビームのエネルギを大きくし、その高エネルギ
のイオンビームによって被処理体５の表面をエッチング
することもできる。このエッチングを利用して被処理体
５の表面上に存在する微細なパーティクルの除去や配線
パターンの余分な凸部の補正、又絶縁膜を挟んで上下関
係にある電極同士を繋ぐ配線のための溝を形成できる。
又、液体金属イオン１１を探針９の先端のみに覆うので
なく、カンチレバー８及び探針９の全体に覆うようにし
てもよい。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, but may be modified within the scope of the invention. For example, the electric field between the probe 9 and the object 5 to be processed can be increased to increase the energy of the ion beam, and the surface of the object 5 to be processed can be etched by the high-energy ion beam. Utilizing this etching, it is possible to remove fine particles existing on the surface of the object 5 to be processed, to correct an extra convex portion of the wiring pattern, and to connect wirings having upper and lower electrodes sandwiching an insulating film. Grooves can be formed.
Further, the liquid metal ions 11 may be covered not only on the tip of the probe 9 but on the entire cantilever 8 and the probe 9.
【００３７】探針９と被処理体５との間の印加電圧を変
化させ、この印加電圧変化に対する探針９と被処理体５
との間の電流から被処理体５の表面形状等の分析を行っ
てもよい。又、この表面形状等の分析を微動素子６に一
定周期の周波数成分を含む電圧を印加することにより、
探針９と被処理体５との間の斥力から求めるようにして
もよい。さらに液体金属イオン源の種類を代えて各種金
属の堆積を行ったり、この堆積のときにステージを移動
させて任意のパターンを形成してもよい。The applied voltage between the probe 9 and the object 5 to be processed is changed, and the probe 9 and the object 5 to be processed with respect to this applied voltage change.
You may analyze the surface shape etc. of the to-be-processed object 5 from the electric current between and. Further, by analyzing the surface shape and the like by applying a voltage including a frequency component of a constant period to the fine movement element 6,
It may be obtained from the repulsive force between the probe 9 and the object 5 to be processed. Further, various metals may be deposited by changing the type of the liquid metal ion source, or the stage may be moved during the deposition to form an arbitrary pattern.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、表
面形状を原子レベルの分解能で測定するとともに表面欠
陥に対する修正に適用される探針を提供できる。又、本
発明は、表面形状を原子レベルの分解能で測定できると
ともに表面欠陥に対する修正ができる表面修正装置を提
供できる。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a probe for measuring the surface shape with atomic resolution and correcting the surface defect. Further, the present invention can provide a surface repairing device capable of measuring the surface profile with atomic level resolution and repairing surface defects.
【図１】本発明に係る表面修正装置の一実施例を示す構
成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a surface correction device according to the present invention.
【図２】本発明に係る探針の一実施例を示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of a probe according to the present invention.
【図３】同探針の具体的な構成図。FIG. 3 is a specific configuration diagram of the probe.
【図４】同探針に形成されるテイラーコーンを示す図。FIG. 4 is a view showing a Taylor cone formed on the probe.
【図５】同探針先端部における測定及び修正での状態を
示す図。FIG. 5 is a diagram showing a state of measurement and correction at the tip of the probe.
【図６】同探針よる被処理体表面の走査を示す図。FIG. 6 is a diagram showing scanning of the surface of the object to be processed by the probe.
【図７】表面修正時における探針の液体金属イオンの覆
う状態を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a state in which the probe is covered with liquid metal ions during surface modification.
【図８】表面修正装置による表面形状の測定結果を示す
図。FIG. 8 is a diagram showing a measurement result of a surface shape by a surface correction device.
【図９】表面修正時における反応生成物の堆積作用を示
す図。FIG. 9 is a diagram showing the deposition action of reaction products during surface modification.
１…チャンバ、２…カス供給ライン、３…ガス排出ライ
ン、４…ステージ、５…被処理体、６…微動素子、８…
カンチレバー、９…探針、１０…溝、１１…液体金属イ
オン源、１２，１３…液体金属イオン源溜、１４…流出
孔、１５…変位センサ、１６…フィードバック回路、１
７…処理装置、１８…ステージコントローラ、１９…電
圧コントローラ、２０…電流検出回路。1 ... Chamber, 2 ... Dust supply line, 3 ... Gas discharge line, 4 ... Stage, 5 ... Object to be treated, 6 ... Fine movement element, 8 ...
Cantilever, 9 ... Probe, 10 ... Groove, 11 ... Liquid metal ion source, 12, 13 ... Liquid metal ion source reservoir, 14 ... Outflow hole, 15 ... Displacement sensor, 16 ... Feedback circuit, 1
7 ... Processing device, 18 ... Stage controller, 19 ... Voltage controller, 20 ... Current detection circuit.
Claims (2)
オンの供給によりこの液体金属イオンが前記先端表面に
付着してテイラーコーンを形成して前記液体金属イオン
のイオンビームを放出することを特徴とする探針。1. A sharp tip is formed, and when the liquid metal ion is supplied, the liquid metal ion adheres to the surface of the tip to form a Taylor cone and emits an ion beam of the liquid metal ion. And the probe.
尖鋭に形成されるとともに液体金属イオンが供給されて
前記先端表面に付着してテイラーコーンを形成する探針
と、この探針が設けられたカンチレバーと、前記探針と
前記被処理体との間に所定電圧を印加する電圧印加手段
と、前記探針を前記被処理体に対して走査したときの前
記カンチレバーの変位から前記被処理体の表面形状を求
めるとともに前記探針と前記被処理体との間の電圧印加
時に流れる前記探針と前記被処理体との間のリーク電流
から前記被処理体上の表面欠陥を求める形状測定手段
と、この形状測定手段により表面欠陥が検出された位置
で前記探針と前記被処理体との間の電界を高くして前記
液体金属イオンからイオンビームを放出させて前記表面
欠陥に前記イオンビームによる反応生成物を堆積させる
成膜手段とを具備したことを特徴とする表面修正装置。2. A probe, which is disposed above the object to be processed, has a sharp tip, and is supplied with liquid metal ions to adhere to the surface of the tip to form a Taylor cone, and the probe. A cantilever provided, voltage applying means for applying a predetermined voltage between the probe and the object to be processed, and displacement of the cantilever when the probe scans the object to be processed. A shape for determining the surface shape of the object to be processed and for determining a surface defect on the object to be processed from a leak current between the probe and the object to be processed which flows when a voltage is applied between the probe and the object to be processed. A measuring unit and an electric field between the probe and the object to be processed are increased at a position where a surface defect is detected by the shape measuring unit to emit an ion beam from the liquid metal ion to cause the surface defect to the surface defect. Aeon Bee And a film forming means for depositing a reaction product of the aluminum film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3219941A JP2653575B2 (en) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | Cantilever body and surface modification device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3219941A JP2653575B2 (en) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | Cantilever body and surface modification device using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0562640A true JPH0562640A (en) | 1993-03-12 |
| JP2653575B2 JP2653575B2 (en) | 1997-09-17 |
Family
ID=16743430
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2653575B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009172703A (en) * | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Seiko Instruments Inc | Probe for micromachining device and micromachining device |
| JP2010046788A (en) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Seoul National Univ Industry Foundation | Catalyst particle on tip |
| JP2021128009A (en) * | 2020-02-12 | 2021-09-02 | 本田技研工業株式会社 | Ion behavior detection device, secondary battery device and scanning probe microscope |
Citations (1)
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| JPH0513034A (en) * | 1991-06-18 | 1993-01-22 | Fujitsu Ltd | Process and processor using ion particle |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP3219941A patent/JP2653575B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2021128009A (en) * | 2020-02-12 | 2021-09-02 | 本田技研工業株式会社 | Ion behavior detection device, secondary battery device and scanning probe microscope |
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| Publication number | Publication date |
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| JP2653575B2 (en) | 1997-09-17 |
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