JPH06244178A - Ic processing device - Google Patents

Ic processing device

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JPH06244178A
JPH06244178A JP28466493A JP28466493A JPH06244178A JP H06244178 A JPH06244178 A JP H06244178A JP 28466493 A JP28466493 A JP 28466493A JP 28466493 A JP28466493 A JP 28466493A JP H06244178 A JPH06244178 A JP H06244178A
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ion beam
ion
charged particle
beam spot
scanning
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博司 山口
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朗 嶋瀬
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Abstract

PURPOSE:To perform analysis, modification, etc., on the defective part of a finished IC by locally forming an insulating film, wiring layer, etc., at a desired part after cutting wiring in a layer below a protective film. CONSTITUTION:The title processing device is constituted of charged particle optical systems 104-106 which converge a high-luminance ion beam emitted from an ion source 65 into an ion beam spot having a small diameter, a blanking electrode 73 which starts and stops the irradiation with the ion beam, deflecting electrodes 75 and 76 which moves the ion beam spot for scanning, a sample stage 55 for mounting an IC, a secondary charged particle detector 86, etc. The device performs the cutting of wiring, formation of an insulating film, etc., by irradiating an area to be observed on the surface of the IC near an area where a film is to be locally formed with the ion beam spot by controlling the electrodes 75 and 76.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は高集積デバイスの微細な
配線パターンの修正を行なうIC素子の所望個所に局所
成膜するIC素子の加工装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】半導体集積回路、CaAs素子、磁気バル
ブメモリ、ジョセフソン素子などにおいてはパターン
幅、配線幅が微細化の一途をたどっている。すなわち3
μ幅から2μ幅の素子が実現され、そして1.5μ,1
μ、サブミクロンの配線幅の素子が開発されつつある。
これらの素子に対し、従来、デバイス開発段階において
デバッグのための配線切断が、また素子の製作段階にお
いて不良箇所の救済、書込み、抵抗値、容量、調整のた
めの素子の一部の切断、接続などの手段がとられてき
た。 【0003】以下代表的な用例としてデバッグのための
Al配線の切断につき述べる。以下がAuやPoli Sili
con等の配線にも適用できることは明らかである。 【0004】半導体集積回路(以下“IC”とよぶ)に
おいては設計開発工程において設計不良、プロセス不良
のため、試作したチップがそのままでは動作しないこと
が多い。この場合不良箇所を判定するためには、その周
辺の配線を切断して動作試験等を行なうことが必要とな
る。5μ以上のパターンにおいてはこのための手段とし
て顕微鏡でデバイスを観察しながらマニユピレータにと
りつけた細い金属針により引っかいて切断する方法が用
いられていた。しかしながらこの方法は成功率が低く熟
練を要するため3μパターン以下のICでは使用不可能
である。図1にレーザによりICの配線の切断を行なう
装置を示す。レーザ発振器1から出たレーザビーム1a
はミラー2で反射されて後、レンズ3a,3bの組合せ
から成るビームエクスパンダー3によりビーム径を拡げ
られ、可変スリット5,6による矩形パターンの縮小投
影像をレンズ7により載物台9の上に置かれた試料8の
上に結像する。この場合において参照光用ランプ2aか
らの光は凹面鏡2bにより反射され、レンズ2cにより
平行ビームとされてレーザビームと同じ経路を通って配
線上に結像するのでこれを用いてレーザ除去部の位置決
め等が可能となる。すなわち図2aにおいてAl配線部
11は配線のない部分10に隣接している。すなわちそ
の断面は図2bのようであり、Si基板13上にSiO2
の絶縁層14を介してAl配線15が形成されている。
図1において参照光2dによるスリット5,6の像12
が投影されるが、スリットの幅をマイクロメータ5a,
6aにより調整して切断すべき配線11の幅に合わせ
る。そののちレーザを照射すればレーザ光は全く同じ位
置12に結像してこの部分を除去する。この場合に以下
のような問題が存在した。すなわちレーザにより溶融し
た部分が周辺に飛散して隣接部分に付着し、特性を劣化
し、また短絡を生じたりする。また下部のSiへ損傷を
生じさせ、またSiの一部が溶融して盛上ることにより
Al配線との短絡を生じさせる。また配線の側方におい
ても隣接するAl配線のない部分に影響を与えて下部の
Siを損傷し、また上記と同様なAl−Siの短絡を生じ
させやすい。これは主としてレーザの照射領域の位置決
めが困難でレーザ光の一部がAl配線のない部分に照射
されたり、熱伝導とAlの飛散の際、隣接するSi部分に
損傷を与えるためである。 【0005】とくに図5のようにAl配線15の上にパ
ツシベーシヨン膜18がコートされている場合、これら
の膜18は一般にSiO2,Si34などで出来ていてレ
ーザ光に対して透明であるため、直接レーザにより加工
されず下部のAl配線15がレーザを吸収し、熱エネル
ギーを受けて、上部のパツシベーシヨン膜を破って飛び
出してゆくこととなる。したがってこの場合には飛散す
るAl粒子はパツシベーシヨン膜がないときに比べては
るかに高いエネルギーを有しており、図6にみられるよ
うに下部や周辺に損傷を与えやすくまたパツシベーシヨ
ン膜自体にもクラックを生じたりする。さらに切断部分
はパツシベーシヨン膜に穴20があいてしまい、容易に
これを埋める方法がないため特性の劣化を来たすという
ような問題点があった。 【0006】さらに、根本的な問題として、ICが微細
化、高集積化して配線幅が2μから1.5,1μそして
サブミクロンと狭くなっていく傾向に対してレーザ加工
による配線切断法は限界を有する。すなわち図1に示し
た結像投影法によってもまた、図7のごとくレンズ21
によりビームを細く絞り、焦点22に試料を置いてこれ
を加工する場合でもレーザ光の回析限界のため波長(可
視光で0.5μ)スポット径を得ることは困難である。
さらにレーザ加工法では材料がレーザ光を吸収してこれ
が熱に変化してからこれを吹飛ばすという過程を経るた
め熱伝導や溶融噴出などによる周辺の影響を避けること
は不可能であり、加工域、熱影響域はスポット径よりも
大きくなってしまうのが常であった。すなわち実用的な
最小加工寸法は1μ程度であり、このため1μ以下の配
線パターンに対してレーザ加工法を適用することは困難
であった。また、従来技術として、特開昭56−801
31号公報、特開昭56−94630号公報、アプライ
ド、フイジックス、レター「ア ハイインテンシテイ
スキヤニング イオン プローブ ウィズ サブマイク
ロメータ スポット サイズ(Appl.Phys.Lett.34
(5)、“A highintesity scanning ionprobe with
submicrometer spot size”)P310−311、1979年
3月1日発行、および理化学研究所半導体工学研究室応
用物理学会応用電子物性分科会日本学術振興会荷電粒子
ビームの工業への応用第132委員会第13回シンポジ
ウム「イオン注入とサブミクロン加工」日時昭和57年
2月3日−5日第19−22頁「液体金属イオン源によ
る微小集束装置」が知られている。いずれも従来技術
も、単に収束イオンビームによるスパッタエッチング加
工技術が記載されているに過ぎないものである。そして
SIM観察装置は、単にスパッタエッチング加工された
状態を観察するものに過ぎないものである。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来のレーザ加工によるICの配線切断法とその装
置の欠点をなくして、1μm以下の極微細配線上に段差
状の保護膜を有するVLSKI,ULSI等の完成され
たIC素子に対して、保護膜の下層に存在する配線を切
断した後、所望の個所に絶縁膜や配線層等を局所成膜し
て不良箇所の解析、修正などを行ない、開発期間の大幅
な短絡、開発時における歩留り向上などを実現できるよ
うにしたIC素子の加工装置を提供することにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、高輝度イオンビームを放射する液体金属
イオン源と該液体金属イオン源から放射される高輝度イ
オンビームの内、エネルギー密度の高い中央部付近を取
出すアパーチア手段と該アパーチア手段で取出された高
輝度イオンビームを細いイオンビームスポット径に集束
させる荷電粒子光学系と該荷電粒子光学系により集束さ
れるイオンビームの照射・停止を行なうブランキング電
極と前記荷電粒子光学系により集束されたイオンビーム
スポットを走査させる偏向電極とを備えた鏡筒と、IC
素子を設置する試料台と前記荷電粒子光学系により集束
にされたイオンビームスポットによって前記IC素子の
表面から発生する2次電子または2次イオンを検出する
2次荷電粒子検出器と前記IC素子の表面の近傍にガス
を導入するガス導入手段とを備えた試料室とを真空容器
を形成するように構成したIC素子の加工装置であっ
て、前記偏向電極を制御して前記イオンビームスポット
を局部成膜しようとする所望の個所付近の前記IC素子
表面上の観察領域に走査照射して前記2次荷電粒子検出
器で検出される2次電子または2次イオンに基づいて前
記偏向電極を制御する偏向信号を受けて前記観察領域の
拡大SIM画像を表示して拡大観察する走査イオン顕微
鏡とを備えて前記走査イオン顕微鏡で拡大観察された拡
大SIM画像に基づいて前記IC素子上の所望の個所に
前記イオンビームスポットを前記偏向電極による走査領
域を制御して前記ガス導入手段で導入されたガスとの反
応により局所成膜して前記ブランキング電極を制御して
前記イオンビームの照射を停止させる制御手段を備えた
ことを特徴とするIC素子の加工装置である。 【0009】また本発明は、複数種類の元素からの高輝
度イオンビームを照射する液体金属イオン源と該液体金
属イオン源から放射される高輝度イオンビームの内、エ
ネルギー密度の高い中央部付近を取出すアパーチア手段
と該アパーチア手段を介して放射される高輝度イオンビ
ームの内特定のイオン種を分離して放射する質量分離手
段と取出された高輝度イオンビームを細いイオンビーム
スポット径に集束させる荷電粒子光学系と該荷電粒子光
学系により集束されるイオンビームの照射・停止を行な
うブランキング電極と前記荷電粒子光学系により集束さ
れたイオンビームスポットを走査させる偏向電極とを備
えた鏡筒と、IC素子を設置する試料台と前記荷電粒子
光学系により集束にされたイオンビームスポットによっ
て前記IC素子の表面から発生する2次電子または2次
イオンを検出する2次荷電粒子検出器とを備えた試料室
とを真空容器を形成するように構成したIC素子の加工
装置であって、前記偏向電極を制御して前記イオンビー
ムスポットを局部成膜しようとする所望の個所付近の前
記IC素子表面上の観察領域に走査照射して前記2次荷
電粒子検出器で検出される2次電子または2次イオンに
基づいて前記偏向電極を制御する偏向信号を受けて前記
観察領域の拡大SIM画像を表示して拡大観察する走査
イオン顕微鏡とを備えて前記走査イオン顕微鏡で拡大観
察された拡大SIM画像に基づいて前記IC素子上の所
望の個所に前記イオンビームスポットを前記偏向電極に
よる走査領域を制御して局所成膜して前記ブランキング
電極を制御して前記イオンビームの照射を停止させる制
御手段を備えたことを特徴とするIC素子の加工装置で
ある。 【0010】また本発明は、各々所定のイオン種の高輝
度イオンビームを照射する複数の液体金属イオン源と該
複数の液体金属イオン源を切換えて特定のイオン種から
なる高輝度イオンビームを取出す切換手段と該切換手段
で切換えて放射される特定のイオン種からなる高輝度イ
オンビームの内、エネルギー密度の高い中央部付近を取
出すアパーチア手段と該アパーチア手段で取出された高
輝度イオンビームを細いイオンビームスポット径に集束
させる荷電粒子光学系と該荷電粒子光学系により集束さ
れるイオンビームの照射・停止を行なうブランキング電
極と前記荷電粒子光学系により集束されたイオンビーム
スポットを走査させる偏向電極とを備えた鏡筒と、IC
素子を設置する試料台と前記荷電粒子光学系により集束
にされたイオンビームスポットによって前記IC素子の
表面から発生する2次電子または2次イオンを検出する
2次荷電粒子検出器とを備えた試料室とを真空容器を形
成するように構成したIC素子の加工装置であって、前
記偏向電極を制御して前記イオンビームスポットを局部
成膜しようとする所望の個所付近の前記IC素子表面上
の観察領域に走査照射して前記2次荷電粒子検出器で検
出される2次電子または2次イオンに基づいて前記偏向
電極を制御する偏向信号を受けて前記観察領域の拡大S
IM画像を表示して拡大観察する走査イオン顕微鏡とを
備えて前記走査イオン顕微鏡で拡大観察された拡大SI
M画像に基づいて前記IC素子上の所望の個所に前記イ
オンビームスポットを前記偏向電極による走査領域を制
御して局所成膜して前記ブランキング電極を制御して前
記イオンビームの照射を停止させる制御手段を備えたこ
とを特徴とするIC素子の加工装置である。 【0011】 【作用】特に本発明の場合、0.3〜0.1μないしはそ
れ以下のスポット径が得られること、かつ加工のプロセ
スがイオンとターゲット原子との衝突、散乱によるスパ
ッタ加工であるため熱拡散による周辺への影響がほとん
どないことから、0.3μ以下の寸法、加工が可能であ
り、しかも0.3μm以下のスポット径のイオンビーム
を局所成膜しようとする箇所付近の保護膜(パツシベー
シヨン膜)表面の観察領域に投影して走査させて照射
し、この走査して投影照射された保護膜表面の観察領域
から発生する2次電子または2次イオンを2次荷電粒子
検出器で検出して走査イオン顕微鏡に前記観察領域の拡
大SIM画像を表示して拡大観察し、この拡大観察され
た拡大SIM画像に基づいて図9bに示すように偏向電
極による走査領域を制御して、前記局所成膜しようとす
る箇所において前記荷電粒子光学系により0.3μm以
下のイオンビームスポット径にして投影させたイオンビ
ームを走査照射して絶縁膜等を局所成膜することによっ
て配線切断個所等の保護をはかることができ、また局所
配線膜を形成して切断した配線間を接続することもでき
る。 【0012】 【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
6に本発明に係る配線切断装置の一実施例を示す。 【0013】この図6に示す装置は、架台37、真空容
器を構成する鏡筒39と試料室40、該試料室40に連
設された試料交換室41、真空排気系、試料であるマス
クの載物台55、液体金属イオン源65、コントロール
(バイアス)電極66、イオンビームの引出し電極6
7、アパーチア69、静電レンズ70,71,72、ブ
ラシキング電極73、アパーチア74、偏向電極75,
76、フィラメント用電源77、コントロール電極用電
源78、引出し電極用電源79、静電レンズ用電極8
0,81、高圧電源82、ブランキング電極用電源8
3、偏向電極用電源84、電源の制御装置85、試料室
40内に挿入された2次荷電粒子検出器86、SIM
(走査型イオン顕微鏡)観察装置87、イオンビームの
電荷によるスポットの乱れを防ぐ手段89とを備えてい
る。 【0014】前記架台37は、エアサポート38により
防震措置が施されている。前記試料室40および試料交
換室41は、前記架台37の上に設置され、試料室40
の上に鏡筒39が設置されている。 【0015】前記試料室40と鏡筒39とは、ゲートバ
ルブ43で仕切られており、試料40と試料交換室41
とは、他のゲートバルブ43で仕切られている。 【0016】前記真空排気系は、オイルロータリポンプ
47、オイルトラップ48、イオンポンプ49、ターボ
分子ポンプ50、バルブ51,52,53,54、とを
有して構成されている。この真空排気系と前記鏡筒3
9、試料室40、試料交換室41とは真空パイプ44,
45,46を介して接続され、これら鏡筒39、試料室
40、試料交換室41とは真空パイプ44,45,46
を介して接続され、これら鏡筒39、試料室40、試料
交換室41を10~5torr以下の真空にしうるようになっ
ている。 【0017】前記載物台55には、回転導入端子61,
62,63を介してX,Y,Z方向の移動マイクロメー
タ56,57,58が取付けられ、かつθ方向の移動リ
ング59が設けられており、載物台55はこれら移動マ
イクロメータ56,57,58と移動リング59とによ
りX,Y,Z方向の微動および水平面内における回転角
が調整されるようになっている。 【0018】前記載物台55の上には、試料台60が設
置され、該試料台60の上に試料が載置されるようにな
っている。そして、試料台60は試料引出し具64によ
り試料室40と試料交換室41間を移動しうるようにな
っており、試料交換時にはゲートバルブ43を開け、試
料台60を試料室40に引出し、ゲートバルブ43を閉
じ、試料交換室41の扉を開け、試料の交換、載置し、
扉を閉め、試料交換室41の予備排気を行なってからゲ
ートバルブ43を開け、試料台60を試料室40に入れ
るようになっている。なお、図6において試料を符号9
0で示す。 【0019】前記液体金属イオン源65は、鏡筒39の
頭部に、試料室40に対峙して設けられている。この液
体金属イオン源65の図7に示すものは、絶縁体で作ら
れたベース650、該ベス650にU型に取付けられた
フィラメント651,652、タングステン等で作られ
かつ両フィラメント651,652の先端部間にスポッ
ト溶接等で取付けられた鋭いニードル653、該ニード
ル653に取付けられたイオン源となる金属654とを
有して構成されている。イオン源となる金属654とし
ては、Ca,In,Au,Bi,Sn,Cu等が用いられる。
また前記フィラメント651,652はその電極65
1′,652′を通じて図6に示すように、高圧電源8
2に接続されたフィラメント用電源77に接続されてい
る。 【0020】前記コントロール電極66は、液体金属イ
オン源65の下位に設置され、かつ高圧電源82に接続
されたコンクリート電極用電源78に接続されており、
このコントロール電極66の設置位置に低い正負の電圧
を印加し、イオンビームである電流を制御する。 【0021】前記イオンビームの引出し電極67は、コ
ントロール電極66の下位に設置され、かつ高圧電源8
2に接続された引出し電極用電源79に接続されてい
る。そして、前記液体金属イオン源65のフィラメント
651,652に電流を供給し、10~5torr以下の真空
中において加熱溶融したうえで、引出し電極67に−数
10KVの負の電圧を印加すると、液体金属イオン源6
5のニードル653の先端部の極めて狭い領域からイオ
ンビームが引出される。なお、図6中のイオンビームを
符号68で示し、またスポットを符号68′で示す。 【0022】前記アパーチア69は、引出し電極67の
下位に設置されており、引出し電極67により引出され
たイオンビームの中央部付近のみを取出すようになって
いる。前記静電レンズ70,71,72の組は、アパー
チア69の下位に配列され、かつ高圧電源82に接続さ
れたレンズ用電源80,81に接続されている。これら
の静電レンズ70,71,72は、アパーチア69によ
り取出されたイオンビームを集束するようになってい
る。 【0023】前記ブランキング電極73は、静電レンズ
72の下位に設置され、かつ制御装置85に接続された
ブランキング電極用電源83に接続されている。このブ
ランキング電極73は、極めて速い速度でイオンビーム
を試料に向かう方向と直交する方向に走査させ、ブラン
キング電極73の下位に設置されたアパーチア74の外
べはずし、IC素子へのイオンビームの照射を高速で停
止させるようになっている。 【0024】前記アパーチア74は、静電レンズ70,
71,72で集束されたイオンビームのスポットを、図
4または図16aに示すIC素子上に0.3〜0.1μm
乃至はそれ以下のスポット径で投影結像させるようにな
っている。 【0025】前記偏向電極75,76の組は、アパーチ
ア74の下位に設置され、かつ制御装置85に接続され
た偏向電極用電源84に接続されている。この偏向電極
75,76は、前記静電レンズ70,71,72で集束
されたイオンビームのスポットをX,Y方向に偏向さ
せ、図4または図16aに示すIC素子上に0.3〜0.
1μm乃至はそれ以下のスポット径で結ばせるようにな
っている。 【0026】前記液体金属イオン源65のフィラメント
用電源77、コントロール電極用電源78、イオンビー
ムの引出し電極用電源79、レンズ用電源80,81に
電圧を印加する高圧電源82には、数10KVのものが
使用される。 【0027】前記制御装置85は、ブランキング電極用
電源83および偏向電極用電源84を通じて、ブランキ
ング電極73および偏向電極75,76を一定のパター
ンにしたがって作動するように制御する。 【0028】前記2次荷電粒子検出器86は、試料室4
0内においてIC素子である試料に向かって設置され、
制御装置85からの制御信号により、ブランキング電極
用電源83を介してブランキング電極73および偏向電
極用電源84を介して偏向電極75,76が制御され、
図4または図16aに示すIC素子の段差を有するパツ
シベーシヨン膜(保護膜)18の表面の観察領域に、
0.3〜0.1μm乃至はそれ以下のスポット径のイオン
ビームスポットが走査照射されたとき、段差を有するパ
ツシベーシヨン膜18の表面から出る2次電子または2
次イオンを受止め、段差に応じたその強度を電流の強弱
に変換し、その信号をSIM観察装置87に送るように
なっている。 【0029】前記SIM観察装置97は、ブラウン管8
8を備えている。そして、SIM観察装置87は、観察
領域について観察すべく、偏向電極用電源84からイオ
ンビームのX,Y方向の偏向量に関する信号を受け、こ
れと同期させてブラウン管88の輝点を走査し、かつそ
の輝点の輝度を前記2次荷電粒子検出器86から送られ
てくる電流強度の信号に応じて変化させることにより、
段差を有するパツシベーション膜18の表面上の各点に
おける2次電子放出能に応じた段差像が得られるSI
M、即ち走査型イオン顕微鏡の機能により、IC表面の
拡大観察を行ない得るようになっている。 【0030】前記イオンビームの電荷によるスポットの
乱れを防ぐ手段89は、偏向電極76とIC素子間に設
置されている。このスポットの乱れを防ぐ手段89の図
8に示すものは、イオンビームの通過方向と交差する方
向に電子シャワ890,891を対向装置しており、各
電子シャワ890,891はカップ型の本体892、そ
の内部に設けられたフィラメント893、本体892の
開口部に設けられた格子状の引出し電極894とを有し
て構成されている。そして、各電子シャワ890,89
1はフィラメント893から引出し電極894により1
00V程度の加速電圧で電子流895を引出し、該電子
流895をイオンビームの通過する空間に放出し、イオ
ンビームに負電荷を与えて中和するようになっている。
この図8中、符号68はイオンビーム、75,76は偏
向電極、90はIC素子である試料を示す。 【0031】次に、図6ないし図9a,bに関連して前
記実施例の素子修正装置の作用とともに本発明の素子修
正方法の一実施例態様を説明する。IC素子である試料
90を試料交換室41内において試料台60の上に載置
しついで試料交換室41を密閉し、真空排気系による予
備排気を行なった後、試料引出し具64を介して試料室
40に入れ、載物台55の上に載置する。 【0032】ついで、真空排気系により鏡筒39と試料
室40内を10~6torr程度に真空引きし、その真空状態
に保つ。 【0033】次に、図6に示す装置において、試料とし
て図4または図16aに示すICチップまたはウエハを
載物台90の上に設置して配線切断する方法について説
明する。まず、高圧電源82によりフィラメント用電源
77、コントロール電極用電源78、及び引出し電極用
電源79を作動させて、液体金属イオン源のアパーチア
69から高輝度イオンビームを引出すと共にレンズ用電
源80,81を作動させて静電レンズ70,71,72
及びアパーチア70により0.3〜0.1μm乃至はそれ
以下のスポット系に集束させ、イオンビーム照射条件を
低エネルギーのビームにして、制御装置85からの制御
信号によりブランキング電極用電源83及び偏向電極用
電源84を介してブランキング電極73及び偏向電極7
5,76を制御して、ICチップまたはウエハのパツシ
ベーシヨン膜18の表面の観察領域に、0.3〜0.1μ
m乃至はそれ以下のスポット径のイオンビームスポット
が走査照射し、段差を有するパツシベーシヨン膜18の
表面上の各点における2次荷電粒子検出器86から出力
される2次電子または2次イオンによるパツシベーショ
ン膜18の段差表面の拡大像をSIM観察装置87のブ
ラウン管88により観察し、観察される拡大像から得ら
れるパツシベーシヨン膜18の段差情報に基いて図9a
に示す1μm以下の配線を切断すべく範囲(切断個所)
を設定する。そして、インオビーム照射条件をスパッタ
加工できるようにエネルギーを10KeV以上にして、
制御装置85からの制御信号により設定された配線の切
断すべき個所に、0.3〜0.1μm乃至はそれ以下のス
ポット径に集束されたイオンビームスポットを走査照射
して、図12aまたは図16bに示すようにパッシベー
シヨン膜18に穴をあけ、更に図12bまたは図16b
に示すようにその穴の下に位置する配線をスパッタ加工
して除去し、切断する。この場合、走査幅と配線幅を一
致させることが必要であり、これは偏向電圧の制御系に
より高精度を行なうことができる。 【0034】図9a,bにこの場合のスパッタ加工法に
より配線を切断する場合を示す。図9aにおいてパツシ
ベーシヨン膜18が被覆されたICチップまたはウエハ
上のAl配線のうち、12で示す矩形部分が切断する除
去すべき範囲であるとする。このとき、SIM像として
観察されたパツシベーシヨン膜18の段差位置情報に基
いて設定された12の部分に対して図9bに示す如く集
束イオンビーム200a,200b,200d,200
c,…,200zの順に偏向電極75,76により走査
しつつ、集束照射して照射部のパッシベーシヨン膜18
への穴あけと照射部の配線を除去して切断とを行なう。 【0035】図10は、本発明の実施例ではないところ
の参考図であり、図6の装置においてイオンビーム光学
系の構成をアパーチアの投影方式にかえた構成を示すも
のである。すなわち高輝度イオン源210から出たイオ
ンビームは静電レンズ201,202,203により平
行ビームとなりアパーチア204,205,206,2
07に入射する。このイオンビーム光学系は、図1に示
したレーザ光学系と同様の構成であり、アパーチアの像
をレンズ208,209により試料210上に縮小結像
投影するものである。ここで211は投影された像を示
す。たとえばレンズ208,209が倍率40倍のレン
ズとなるらばアパーチア部においてマイクロメータヘッ
ド204a,205a,206a,207aを調整して
40μの矩形を±2μの精度で設定するならば収差を無
視したとき試料表面においては1μの矩形のイオンビー
ム像が±0.05μの精度で設定されることになる。し
たがって高精度の位置決めが容易に行なえ、有利であ
る。この場合は図9aにおいて矩形12の部分にイオン
ビームが照射されるようにアパーチアを設定しイオンビ
ームの照射をして配線11の切断を行なう。 【0036】図6に示すようなイオンビーム光学系を用
いて図2bに示す如く、本発明の対象外であるパツシベ
ーシヨン膜のないICの配線切断を行なう場合において
もイオンビームのスパッタリング加工によりAl配線1
5のみが精度よく周辺への影響の損傷なしに除去でき、
図11のような断面が得られる。 【0037】次に図4のごときパツシベーシヨンコート
を有する配線の切断を行なう場合においては、イオンビ
ームによる加工では表面のパツシベーシヨン膜から順に
加工してゆくため、まず図12aのごとくAl配線15
の表面までパツシベーシヨン膜18を加工し、次に、A
l配線15を加工して図12bのごとき断面を得る。こ
の場合においてもレーザ加工の場合と異なり、周辺の損
傷、パツシベーシヨン膜のクラック、下部及び隣接部へ
の損傷は全くみられない。 【0038】図13は本発明の別の実施例である装置の
主要断面図を示す。ここで真空排気系、二次電子像ディ
スプレー、試料交換室、架台等は図6と同様であり、省
略されている。 【0039】液体金属イオン源65はAl−Si,Au−
Siなどの合金イオン源であるとする。引出し電極66
により引出され、コントロール電極67により制御を受
けたイオンビームはレンズ70,71,72により平行
ビームとされ、アパーチア101によりその一部をとり
出され、EXBマスフィルター(質量分離装置)102
を通過する際にEXBマスフィルター102の電源制御
部115によってこれにかける電界E、磁界Bを調節
し、特定の質量のイオンのみが直進して下部のアパーチ
ア103を通過し、他の質量のイオンはビーム104の
ように方向が曲げられて、アパーチア103により蹴ら
れて下方へ到達できないようにできる。直進したイオン
は、集束用のレンズ104,105,106で集束さ
れ、ブランキング電極73、偏向電極75,76を経
て、試料面90に到達する。 【0040】試料室102は119の通路から排気ポン
プにより排気されている。試料室120には、N2
ス、O2ガスなどのガスボンベ109からのガス導入ノ
ズル107が設置されており、ボンベの弁は、コントロ
ーラ117により制御される。また試料室120に設置
された真空計110により試料室120の内部の真空度
をモニターし、コントローラ117により一定のガス濃
度となるように弁108をコントロールする。試料室に
は、二次電子ディテクター86の他に4重極質量分析管
などの2次イオン質量分析計111を有しており、試料
90にイオンビームが照射されるときこれより出来る2
次イオンの質量分析を行なう系は1つの制御装置118
により制御され、2次イオン質量分析計111のコント
ローラ112の信号はこれに入る。また113はイオン
源電源制御部で、イオン源のヒータ65の電流、引出し
電極66の電圧、コントロール電極67の電圧等をコン
トロールするものである。114は第1レンズの電源制
御部で、第1レンズ70,71,72を制御するもので
ある。115は電源制御部で、EXBマスフィルタ10
2の電源を制御するものである。116は電源制御部で
第2レンズ104,105,106の電源を制御するも
のである。 【0041】118は制御装置で、イオン源電源制御部
113、第1レンズの電源制御部114、EXBマスフ
ィルタの電源制御部115及び第2レンズの電源制御部
116等を全て制御する。この他、図では省略されてい
るがブランキング電極73、偏向電極75,76の電源
制御部も制御装置118によりコントロールをうける。 【0042】図14aは、二次イオン質量分析管の出力
を示すものである。図14bのようにSi上にAlの薄膜
を有する試料の上部からイオンビームにより加工してゆ
く場合において、2次イオン電流は図14aのようには
じめはAlのみ(実線)を示す。しかしAlとSiの境界
が近くなると、Si(点線)がみられるようになり、境
界においてこれが交替し、更に加工を続けるとAlが出
なくなってSiのみとなる。このようにして加工が境界
部に達した時点t1を検出することができる。この信号
を用いれば図15の制御装置118によりAlのみか加
工された時点t1でイオンビームの照射を止めるなどの
制御を行なうことができる。 【0043】図13によれば、図12bのように上部の
パツシベーシヨン膜を除いてAl配線を切断した後にパ
ツシベーシヨン膜の穴を埋めることができる。すなわ
ち、イオン源65としてたとえばAu−Si合金イオン源
を用いてEXBマスセパレータ102によりAuイオン
のみをとり出して加工し、図12bのようにパツシベー
シヨン膜、Al配線を加工した後、EXBマスセパレー
タにかける電界、磁界を変更し、Siイオンのみをとり
出すようにする。また、ガスボンベ109の弁108を
開き、O2ガスを試料室120へ導入し、真空計により
圧力を測定して一定の圧力になるようにコントローラ1
17で弁108の開閉を制御する。 【0044】また、第1レンズと第2レンズにかける電
圧を電源制御部114,116で変更してイオンビーム
が試料部へ数KeV〜数10eVのエネルギーで微細に集
束されつつ入射するようにする。(加工を行なう場合は
エネルギーは10KeV以上である。)このような低エ
ネルギーでは、イオンビームは試料表面に付着し、デポ
ジションが行なわれる。 【0045】以上のようであるから、図12bパツシベ
ーシヨン膜18の開孔部にO2雰囲気中でSiイオンビー
ムを照射し、これにより図15に示したようにSiO2
111を蒸着することができる。 【0046】導入するガスとしてO2の代りにN2を用い
れば、Si34膜を蒸着することもできる。これにより
Al配線の切断部の上のパツシベーシヨン膜の孔を埋め
て、パツシベーシヨン膜の再コートを行なうことがで
き、素子の劣化を防ぐことができ、また電気特性を安定
化できる。 【0047】図16a〜eは図13に示した装置による
新たな実施例である。すなわちAl配線が上下二層に走
っていてその交叉部において下層部をイオンビームで切
断する方法を示す。 【0048】図16aにおいてSi301の上にSiO2
の絶縁膜309を介してAl配線302が左右に走り、
その上にSiO2絶縁膜303を介してAl配線304が
紙面垂直方向に走っている。さらにその上にSiO2のパ
ツシベーシヨン膜305が形成されている。この場合に
おいて下部のAl配線309のみを切断する方法を以下
に示す。図13の装置でイオン源65としてAl−Si合
金イオン源を用いEXBマスセパレータ102によりA
lイオンビームのみを分離して下方へとり出し、図16
aの試料に照射して下部のAl配線まで加工し、図16
bのごとき断面を得る。次にEXBマスセパレータ10
2の電界磁界を変更して、Siイオンバームのみを下方
へとりだし、またガスボンベ109からO2を試料室1
02へ導入する。またレンズの電圧をコントロールして
数KeV以下のエネルギーでSiイオンビームが集束しつ
つ試料に照射されるようにする。このようにして前に詳
しく述べた方法によりSiO2膜をもとの上部Al配線の
下部の高さまで加工部に蒸着して図16cのごとき断面
を得る。さらにその後試料室をO2ガスを止めて排気し
た無酸素雰囲気にし、かつEXBマスセパレータ102
によりAlのみをとり出し、数KeV以下のエネルギーに
て図16dの307のようなAl蒸着層を得て、もとの
上部Al配線を再形成する。さらに前と同じ方法でこの
上にSiO2膜308を蒸着してパツシベーシヨン層とす
る。以下によりAl配線の交叉部において下部のAl配線
のみの切断を行なうことができた。 【0049】上記図13は合金イオン源を用いてEXB
マスセパレータによりそのうちの一種類の金属をとり出
すやり方であるが、適当な合金イオン源が存在しない場
合は何種かのイオン源を用意して切換る必要がある。図
17aはこのような装置の一例であり、図17bはその
断面を示すものである。図17aにおいて、鏡筒部40
3はレンズ413デフレクタ414などの素子をふく
む。イオン源部は複数個の異なる元素イオン源の容器4
06a,406b,406c,…が円柱状の回転体41
5にとりつけられており、鏡筒部に接続した真空容器4
16に納められている。これらのイオン源容器はイオン
源部407a,407b,407c,…引出し電極40
8a,408b,408c,…コントロール電極409
a,409ba,409,…を含んでいる。ヒータ電流、
引出し電圧、コントロール電圧等は高圧ケーブル412
によりターミナルをかねた導入端子411を介して分岐
ケーブル410a,410b,410c,…により各イ
オン源へと導入されている。図17aにおいて407a
のイオン源が光学系と接続されて用いられているが、回
転体415を軸405を中心に回転させてイオン源40
7b,407c,…に切換えて用いることができる。こ
の装置において光学系の軸にイオン源が高精度に合致さ
れるような角度よみとり機構、微調機構、固定機構がと
りつけられているが図では省略されている。 【0050】この装置を用いれば図13の場合のように
特定の合金をつくる金属イオン種だけでなく、任意の液
体金属イオン源(あるいはその他の種類のイオン源)の
組合せにより上記した配線修理プロセスの遂行が可能と
なる。 【0051】上記実施例では液体金属イオン源を用いた
場合につき説明したが、他の種類の高輝度イオン源、例
えば極低温の電界電離イオン源、マイクロ放電形イオン
源を適用することができる場合がある。 【0052】 【発明の効果】本発明によれば、1μm以下の配線幅の
配線上に保護膜を被覆したVLSI,ULSI等の完成
されたIC素子に対して、従来のレーザ加工法では良好
な加工が困難であった上部にパツシベーシヨンコートを
有するような微細な配線部について配線切断加工個所等
に局所成膜によって修正加工して、その個所の保護や配
線間の配線接続ができ、その結果不良箇所の解析、修正
などを行なうことができ、開発期間の大幅な短縮、開発
時における歩留り向上などを実現することができる効果
を奏する。
Detailed Description of the Invention [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is applicable to fine integration of highly integrated devices.
Locally at the desired location of the IC element that corrects the wiring pattern
The present invention relates to an IC device processing apparatus for forming a film. [0002] 2. Description of the Related Art Semiconductor integrated circuits, GaAs devices, magnetic balls
Patterns for memory, Josephson devices, etc.
The width and the wiring width are becoming finer. Ie 3
Devices from μ to 2μ wide are realized, and 1.5μ, 1
Devices with μ and submicron wiring widths are being developed.
For these devices, conventionally, at the device development stage
Wiring cutting for debugging is also required at the device manufacturing stage.
For repairing defective areas, writing, resistance value, capacitance, adjustment
Some measures such as disconnecting and connecting some of the
It was The following is a typical example for debugging.
The cutting of the Al wiring will be described. The following are Au and Poli Sili
It is obvious that it can also be applied to wiring such as con. For semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as "IC")
In the design and development process, design defects and process defects
Therefore, the prototype chip does not work as it is.
There are many. In this case, to determine the defective part,
It is necessary to cut the side wiring and perform an operation test, etc.
It As a means for this in patterns of 5 μm or larger
While observing the device with a microscope,
Use the method of scratching with a thin metal needle attached
I was there. However, this method has a low success rate and is ripe.
Cannot be used in ICs with a 3μ pattern or less because it requires training
Is. The wiring of the IC is cut by the laser in FIG.
Shows the device. Laser beam 1a emitted from laser oscillator 1
Is reflected by the mirror 2 and then the combination of the lenses 3a and 3b
Expand the beam diameter by the beam expander 3 consisting of
The variable slits 5 and 6 reduce the rectangular pattern.
The image of the sample 8 placed on the stage 9 by the lens 7
Image on top. In this case, the reference light lamp 2a
These lights are reflected by the concave mirror 2b and are reflected by the lens 2c.
It is considered as a parallel beam and is distributed along the same path as the laser beam.
Since the image is formed on the line, use this to position the laser removal unit.
It becomes possible. That is, in FIG. 2a, the Al wiring part
11 is adjacent to the portion 10 without wiring. That is
2b has a cross section as shown in FIG.2
Al wiring 15 is formed through the insulating layer 14 of FIG.
In FIG. 1, an image 12 of the slits 5 and 6 by the reference light 2d
Is projected, the width of the slit is set to the micrometer 5a,
6a to adjust the width of the wiring 11 to be cut
It After that, if the laser is irradiated, the laser light will be exactly the same.
An image is formed on the table 12, and this portion is removed. In this case
There was such a problem. That is, the laser melts
The scattered parts scatter around and adhere to adjacent parts, degrading the characteristics.
And may cause a short circuit. Also damage the lower Si
And a part of Si melts and rises
This causes a short circuit with the Al wiring. Also, beside the wiring
Even if it affects the part without adjacent Al wiring,
It damages Si and causes the Al-Si short circuit similar to the above.
Easy to make. This is mainly for positioning the laser irradiation area.
It is difficult to irradiate, and a part of the laser beam is applied to the part without Al wiring.
When heat is transferred or Al is scattered, the adjacent Si part
This is because it causes damage. In particular, as shown in FIG.
If the tubulation film 18 is coated, these
The film 18 is generally made of SiO 2.2, Si3NFourIt is made of
Since it is transparent to laser light, it is directly processed by laser
The Al wiring 15 below does not absorb the laser and heat energy
When I received a ghee, I broke the upper passivation film and flew.
It will be released. Therefore, in this case, scatter
Compared to the case without a passivation film, the Al particles
It has a very high energy and can be seen in Figure 6.
It is easy to damage the lower part of the sea urchin and its surroundings.
The film itself may also crack. Further cutting part
Easily makes holes 20 in the passivation film,
Since there is no method to fill this, it is said that the characteristics will deteriorate.
There was such a problem. Further, as a fundamental problem, the IC is
And the high integration, wiring width from 2μ to 1.5, 1μ and
Laser processing against the tendency of narrowing to submicron
The wiring cutting method according to (1) has a limit. Ie shown in FIG.
The image projection method also produces the lens 21 as shown in FIG.
The beam is narrowed down by the
Even when processing a laser beam, the wavelength (possible
It is difficult to obtain a spot diameter of 0.5 μ under visual light.
Furthermore, in the laser processing method, the material absorbs laser light and
Is changed to heat and then blown away
Therefore, avoid the influence of surroundings such as heat conduction and melt jet.
Is impossible, and the processing area and heat affected area are
It was always getting bigger. Ie practical
The minimum processing size is about 1μ.
It is difficult to apply the laser processing method to the line pattern
Met. Further, as a conventional technique, Japanese Patent Laid-Open No. 56-801
No. 31, JP-A-56-94630, Apply
De, Physics, Letter "A High Intensity
Scanning ion probe with sub microphone
Lometer spot size (Appl. Phys. Lett. 34
(5), "A highintesity scanning ionprobe with
  submicrometer spot size ”) P310-311, 1979
Published March 1st, and Semiconductor Engineering Laboratory, RIKEN
Applied Physics Society of Japan
Application of beam to industry 132nd Committee 13th Symposium
Um "Ion implantation and submicron processing" Date 1982
February 3-5, pp. 19-22 "By liquid metal ion source
Micro focusing device "is known. Conventional technology
Also, sputter etching with a focused ion beam
The technology is only described. And
The SIM observation device was simply sputter-etched
It is nothing more than an observation of the condition. [0007] DISCLOSURE OF INVENTION Problems to be Solved by the Invention
Conventional method for cutting IC wiring by laser processing and its mounting
Eliminates the disadvantages of placement, and steps on ultrafine wiring of 1 μm or less
Completed VLSKI, ULSI, etc. with a protective film
For the IC element, disconnect the wiring existing under the protective film.
After disconnecting, form an insulating film, wiring layer, etc. locally at the desired location.
The failure time is analyzed and repaired.
Short circuit, yield improvement during development, etc.
An object of the present invention is to provide a processing device for such an IC device. [0008] The present invention achieves the above objects.
Liquid metal that emits a high-intensity ion beam to produce
The ion source and the high-brightness ion emitted from the liquid metal ion source.
A part of the on-beam near the center with high energy density is
Apertia means to put out and high taken out by the Apertia means
Focusing a bright ion beam on a narrow ion beam spot diameter
And a charged particle optical system that is focused by the charged particle optical system.
Blanking battery for irradiating and stopping the ion beam
Ion beam focused by a pole and the charged particle optics
A lens barrel having a deflection electrode for scanning a spot, and an IC
Focused by the sample stage where the element is installed and the charged particle optical system
Of the IC element by the focused ion beam spot.
Detects secondary electrons or ions generated from the surface
Gas near the surface of the secondary charged particle detector and the IC element
And a sample chamber equipped with a gas introducing means for introducing
Is a processing device for IC elements configured to form
The ion beam spot by controlling the deflection electrode.
The IC element near a desired location where a local film is to be formed
Scanning irradiation of the observation area on the surface to detect the secondary charged particles
Based on secondary electrons or secondary ions detected by the detector
In response to the deflection signal for controlling the deflection electrode,
Scanning ion microscopy for displaying enlarged SIM images for magnifying observation
And a magnifying glass observed under the scanning ion microscope.
Based on the large SIM image, the desired location on the IC device
The ion beam spot is scanned by the deflection electrode.
The gas is controlled by controlling the area and reacts with the gas introduced by the gas introducing means.
To locally form a film to control the blanking electrode.
And a control means for stopping the irradiation of the ion beam
It is a processing device of an IC element characterized by the above. The present invention also provides high brightness from multiple types of elements.
Liquid metal ion source for irradiating an ion beam and liquid gold
Of the high-intensity ion beams emitted from the genus ion source,
Aperture means to extract near the central part with high energy density
And a high-intensity ion beam emitted through the aperture means.
Mass separation hand that separates and emits a specific ion species in the chamber
A high-intensity ion beam that has been extracted stepwise is a thin ion beam
Charged particle optical system for focusing on spot diameter and charged particle light
Irradiate and stop the ion beam focused by the academic system.
Focused by a blanking electrode and the charged particle optical system.
And a deflection electrode for scanning the focused ion beam spot.
The lens barrel, the sample stage on which the IC element is installed, and the charged particles
The ion beam spot focused by the optics
Secondary electrons or secondary electrons generated from the surface of the IC element
Sample chamber with secondary charged particle detector for detecting ions
Processing of an IC element configured to form a vacuum container
A device for controlling the deflection electrode to control the ion beam.
Before the desired spot where the local spot is to be formed
The secondary load is formed by scanning and irradiating the observation area on the surface of the IC element.
For secondary electrons or secondary ions detected by an electron particle detector
The deflection signal for controlling the deflection electrode based on
Scanning for magnifying observation by displaying a magnified SIM image of the observation area
Equipped with an ion microscope and a magnified view with the scanning ion microscope
The location on the IC device based on the magnified SIM image
Place the ion beam spot on the deflection electrode at the desired location.
Blanking by controlling the scanning area by local film formation
A control for controlling the electrodes to stop the irradiation of the ion beam.
A device for processing an IC element characterized by having a control means.
is there. Further, the present invention provides high brightness of each predetermined ionic species.
And a plurality of liquid metal ion sources for irradiating an ion beam
Select multiple ion sources by switching between multiple liquid metal ion sources
And a switching means for extracting the high-intensity ion beam
A high-brightness image consisting of a specific ion species that is switched and emitted by
A part of the on-beam near the center with high energy density is
Apertia means to put out and high taken out by the Apertia means
Focusing a bright ion beam on a narrow ion beam spot diameter
And a charged particle optical system that is focused by the charged particle optical system.
Blanking battery for irradiating and stopping the ion beam
Ion beam focused by a pole and the charged particle optics
A lens barrel having a deflection electrode for scanning a spot, and an IC
Focused by the sample stage where the element is installed and the charged particle optical system
Of the IC element by the focused ion beam spot.
Detects secondary electrons or ions generated from the surface
A vacuum chamber with a sample chamber equipped with a secondary charged particle detector
A device for processing an IC element configured to
The ion beam spot is locally controlled by controlling the deflection electrode.
On the surface of the IC element in the vicinity of the desired location for film formation
The observation area of the target is scanned and irradiated with the secondary charged particle detector.
The deflection based on the emitted secondary electrons or secondary ions
Enlargement S of the observation area in response to a deflection signal for controlling the electrodes
With a scanning ion microscope that displays IM images and observes them magnified
Enlarged SI prepared by enlarging and observing with the scanning ion microscope
Based on the M image, the image is located at a desired position on the IC element.
The on-beam spot controls the scanning area by the deflection electrode.
Control and locally control the blanking electrode.
Note that a control means for stopping the irradiation of the ion beam is provided.
And an IC device processing device. [0011] In particular, in the case of the present invention, it is 0.3 to 0.1 μm or so.
The spot diameter below
Spa caused by collisions and scattering of ions with target atoms
Since it is a machining process, there is almost no influence on the surroundings due to thermal diffusion.
Therefore, it is possible to process and dimension less than 0.3μ.
And an ion beam with a spot diameter of 0.3 μm or less
Of the protective film (passive
(Syon film) Projected on the observation area of the surface and scanned to irradiate
Then, the observation area of the surface of the protective film which was scanned and projected and irradiated.
Secondary electrons or secondary ions generated from the secondary charged particles
Detect with a detector, and expand the observation area with a scanning ion microscope.
A large SIM image is displayed and magnified and observed.
Based on the enlarged SIM image shown in FIG.
The local scanning is attempted by controlling the scanning area by the pole.
At a location of 0.3 μm or less due to the charged particle optical system.
Ion beam projected with the lower ion beam spot diameter
By scanning and irradiating the film to locally form an insulating film, etc.
Can protect the wiring disconnection, etc.
It is also possible to form a wiring film and connect the cut wires.
It [0012] DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. Figure
6 shows an embodiment of the wiring cutting device according to the present invention. The apparatus shown in FIG. 6 includes a pedestal 37 and a vacuum chamber.
The lens barrel 39 and the sample chamber 40 that form the container are connected to the sample chamber 40.
The sample exchange chamber 41, the vacuum exhaust system, the sample mass
Ku's stage 55, liquid metal ion source 65, control
(Bias) electrode 66, ion beam extraction electrode 6
7, aperture 69, electrostatic lenses 70, 71, 72,
Lasking electrode 73, aperture 74, deflection electrode 75,
76, filament power supply 77, control electrode power
Source 78, power source 79 for extraction electrode, electrode 8 for electrostatic lens
0, 81, high-voltage power supply 82, blanking electrode power supply 8
3, deflection electrode power source 84, power source control device 85, sample chamber
Secondary charged particle detector 86, SIM inserted in 40
(Scanning ion microscope) observation device 87, ion beam
And means 89 for preventing the disturbance of the spot due to the electric charge.
It The mount 37 is supported by an air support 38.
Earthquake-proof measures are taken. The sample chamber 40 and the sample exchange
The exchange chamber 41 is installed on the pedestal 37, and the sample chamber 40
A lens barrel 39 is installed on the above. The sample chamber 40 and the lens barrel 39 are connected to each other by a gate bar.
The sample 40 and the sample exchange chamber 41 are separated by a cylinder 43.
And are separated by another gate valve 43. The vacuum exhaust system is an oil rotary pump.
47, oil trap 48, ion pump 49, turbo
The molecular pump 50, valves 51, 52, 53, 54, and
It is configured to have. This vacuum exhaust system and the lens barrel 3
9, the sample chamber 40 and the sample exchange chamber 41 are vacuum pipes 44,
45 and 46, and these lens barrel 39 and sample chamber
40 and the sample exchange chamber 41 are vacuum pipes 44, 45, 46.
Are connected via the lens barrel 39, the sample chamber 40, and the sample.
Exchange room 41 to 10 ~FiveIt became possible to make a vacuum below torr
ing. The above-described object table 55 includes a rotation introducing terminal 61,
62, 63 via X, Y, Z movement micro
Attached with the motors 56, 57, and 58,
The mounting table 55 is provided with the mounting table 55.
By the icrometers 56, 57, 58 and the moving ring 59,
Fine movement in X, Y and Z directions and rotation angle in the horizontal plane
Is adjusted. A sample table 60 is installed on the object table 55.
So that the sample is placed on the sample table 60.
ing. Then, the sample table 60 is fixed by the sample drawing tool 64.
So that it can move between the sample chamber 40 and the sample exchange chamber 41.
When exchanging the sample, open the gate valve 43 and
Pull out the table 60 to the sample chamber 40 and close the gate valve 43.
Then, open the door of the sample exchange chamber 41, exchange and place the sample,
After closing the door and performing the preliminary evacuation of the sample exchange chamber 41,
Open the valve 43 and insert the sample table 60 into the sample chamber 40.
It has become so. In addition, in FIG.
It is indicated by 0. The liquid metal ion source 65 is provided in the lens barrel 39.
It is provided on the head so as to face the sample chamber 40. This liquid
The body metal ion source 65 shown in FIG. 7 is made of an insulator.
Mounted base 650, attached to the Ves 650 in a U-shape
Made of filament 651,652, tungsten etc.
In addition, a spot is placed between the tips of both filaments 651 and 652.
Sharp needle 653 attached by welding or the like
And a metal 654 that is an ion source attached to the
It is configured to have. As a metal 654 that serves as an ion source
For example, Ca, In, Au, Bi, Sn, Cu or the like is used.
In addition, the filaments 651 and 652 have electrodes 65
As shown in FIG. 6 through 1'and 652 ', the high voltage power source 8
Connected to the filament power supply 77 connected to
It The control electrode 66 is a liquid metal ion.
Installed under the on-source 65 and connected to the high-voltage power supply 82
Connected to the concrete electrode power supply 78
Low positive and negative voltage at the installation position of the control electrode 66
Is applied to control the current that is the ion beam. The extraction electrode 67 for the ion beam is
It is installed under the control electrode 66 and has a high voltage power supply 8
2 is connected to the power supply 79 for the extraction electrode connected to
It And the filament of the liquid metal ion source 65
Supply current to 651 and 652, and 10 ~FiveVacuum below torr
After being melted by heating in the
When a negative voltage of 10 KV is applied, the liquid metal ion source 6
No. 5 needle 653 from the extremely narrow area at the tip
Beam is pulled out. In addition, the ion beam in FIG.
The spot is shown at 68 and the spot is shown at 68 '. The aperture 69 is the same as that of the extraction electrode 67.
It is installed at the lower level and is extracted by the extraction electrode 67.
Only the central part of the ion beam can be extracted
There is. The pair of electrostatic lenses 70, 71 and 72 is an aperture.
It is arranged under the cheer 69 and is connected to the high voltage power supply 82.
Connected to the lens power sources 80 and 81. these
The electrostatic lenses 70, 71, 72 of
It is designed to focus the extracted ion beam
It The blanking electrode 73 is an electrostatic lens.
Installed below 72 and connected to controller 85
It is connected to the blanking electrode power source 83. This bu
The ranking electrode 73 uses an ion beam at an extremely high speed.
Scan in the direction orthogonal to the direction toward the sample, and
Outside the aperture 74 installed under the king electrode 73
Remove the beam and stop the irradiation of the ion beam to the IC element at high speed.
It is supposed to stop. The aperture 74 includes an electrostatic lens 70,
Figure 7 shows the spot of the ion beam focused by 71 and 72.
4 or 0.3 to 0.1 μm on the IC device shown in FIG. 16a.
Or, the projection image is formed with a spot diameter smaller than that.
ing. A pair of the deflection electrodes 75 and 76 is an aperture.
It is installed under A74 and is connected to the control device 85.
It is connected to the deflection electrode power source 84. This deflection electrode
75 and 76 are focused by the electrostatic lenses 70, 71 and 72
The spot of the focused ion beam is deflected in the X and Y directions.
On the IC element shown in FIG. 4 or 16a.
It is possible to connect with a spot diameter of 1 μm or less.
ing. Filament of the liquid metal ion source 65
Power supply 77, control electrode power supply 78, ion bee
Power supply 79 for the extraction electrode of the lens and power supplies 80, 81 for the lens
The high-voltage power supply 82 that applies voltage is of the order of several tens of KV.
used. The control device 85 is for blanking electrodes.
Through the power source 83 and the deflection electrode power source 84, a blank
The scanning electrode 73 and the deflection electrodes 75 and 76 with a constant pattern.
Control to operate according to the following. The secondary charged particle detector 86 is provided in the sample chamber 4
It is installed toward the sample which is an IC element in 0,
The blanking electrode is controlled by the control signal from the controller 85.
The blanking electrode 73 and the deflection electrode are
The deflection electrodes 75 and 76 are controlled via the polar power source 84,
A pad having steps of the IC element shown in FIG. 4 or 16a.
In the observation area on the surface of the oxidation film (protective film) 18,
Ions with a spot diameter of 0.3 to 0.1 μm or less
When the beam spot is scanned and irradiated,
Secondary electrons or 2 emitted from the surface of the tubulation film 18
Receives secondary ions and changes its intensity according to the level difference
And send the signal to the SIM observation device 87
Has become. The SIM observation device 97 is a cathode ray tube 8.
Eight. Then, the SIM observation device 87
In order to observe the area, the deflection electrode power supply 84
Receive signals related to the X- and Y-direction deflection of the beam.
The bright spot of the cathode ray tube 88 is scanned in synchronization with
The brightness of the bright spots of is sent from the secondary charged particle detector 86.
By changing according to the signal of the incoming current intensity,
At each point on the surface of the passivation film 18 having steps
SI to obtain a step image according to the secondary electron emission capability in
M, that is, the function of the scanning ion microscope,
It is designed for magnified observation. Of the spot due to the charge of the ion beam
The means 89 for preventing disturbance is provided between the deflection electrode 76 and the IC element.
It is placed. Figure of means 89 to prevent disturbance of this spot
The one shown in 8 is the one that intersects with the passing direction of the ion beam.
The electronic showers 890 and 891 are facing each other, and
The electronic showers 890 and 891 are cup-shaped main bodies 892 and
Of the filament 893 and the main body 892 provided inside the
And a grid-shaped extraction electrode 894 provided in the opening.
Is configured. Then, each electronic shower 890, 89
1 is drawn from the filament 893 by the extraction electrode 894.
The electron flow 895 is extracted with an accelerating voltage of about 00 V,
A stream 895 is emitted into the space through which the ion beam passes,
The beam is given a negative charge to neutralize it.
In FIG. 8, reference numeral 68 is an ion beam, and 75 and 76 are polarized beams.
A counter electrode, 90 indicates a sample which is an IC element. Next, referring to FIGS. 6 to 9a and 9b,
In addition to the operation of the element correction device of the embodiment,
An embodiment of the positive method will be described. Sample that is an IC device
90 is placed on the sample table 60 in the sample exchange chamber 41.
Then, the sample exchange chamber 41 is closed and the vacuum exhaust system
After evacuating, the sample chamber is opened via the sample drawer 64.
40, and it is placed on the stage 55. Then, the lens barrel 39 and the sample are evacuated by the vacuum exhaust system.
10 in the room 406Vacuum to about torr, and the vacuum state
Keep on. Next, using the apparatus shown in FIG.
The IC chip or wafer shown in FIG. 4 or 16a.
Explain the method of installing on the stage 90 and cutting the wiring
Reveal First, the high voltage power source 82 is used to power the filament.
77, power supply 78 for control electrode, and extraction electrode
Activating the power supply 79, the aperture of the liquid metal ion source
A high-intensity ion beam is extracted from 69 and lens power is applied.
Actuating the sources 80, 81 to activate the electrostatic lenses 70, 71, 72
And according to Aperthia 70, 0.3 to 0.1 μm or so
Focus on the following spot system and adjust the ion beam irradiation conditions.
Control from the control device 85 with a low energy beam
Power supply 83 for blanking electrode and deflection electrode by signal
Blanking electrode 73 and deflection electrode 7 via power supply 84
5 and 76 are controlled to pass the IC chip or wafer
In the observation area on the surface of the basin film 18, 0.3-0.1 μm
Ion beam spot with a spot diameter of m or less
Of the passivation film 18 having steps
Output from the secondary charged particle detector 86 at each point on the surface
Passivation by secondary electrons or secondary ions
An enlarged image of the stepped surface of the film 18 is displayed by the SIM observation device 87.
Observed by the round tube 88 and obtained from the magnified image
FIG. 9A based on the step information of the passivation film 18 that is stored.
Range (cutting point) to cut the wiring of 1 μm or less shown in
To set. Then, set the in-beam irradiation conditions to sputtering.
The energy is 10 KeV or more so that it can be processed,
Wiring cut set by the control signal from the control device 85
At the point where it should be cut off, the gap of 0.3-0.1 μm or less
Scanning irradiation with an ion beam spot focused on the pot diameter
Then passivate as shown in FIG. 12a or 16b.
A hole is made in the membrane film 18 and further, as shown in FIG.
The wiring located under the hole is sputtered as shown in
Then remove and cut. In this case, make the scan width and the wiring width equal.
It is necessary to make it compatible with the deflection voltage control system.
Higher precision can be achieved. FIGS. 9a and 9b show the sputtering method in this case.
The case where the wiring is cut further is shown. In Figure 9a
IC chip or wafer covered with the basin film 18
Of the Al wiring above, the rectangular part indicated by 12 is cut off.
It is the range to be removed. At this time, as a SIM image
Based on the step position information of the observed passivation film 18,
The 12 parts that have been set are set as shown in Fig. 9b.
Bundled ion beams 200a, 200b, 200d, 200
Scanning with deflection electrodes 75 and 76 in the order of c, ..., 200z.
While performing focused irradiation, the passivation film 18 of the irradiation part
A hole is drilled in and the wiring of the irradiation part is removed to perform cutting. FIG. 10 shows an embodiment of the present invention.
6 is a reference diagram of the ion beam optics in the apparatus of FIG.
The configuration of the system is changed to the projection method of Apertia.
Of. That is, the ions emitted from the high-intensity ion source 210
The beam is flattened by electrostatic lenses 201, 202 and 203.
A row beam becomes an aperture 204, 205, 206, 2
It is incident on 07. This ion beam optical system is shown in Fig. 1.
It has the same structure as the laser optical system
Image on the sample 210 with lenses 208 and 209
It is to project. Where 211 is the projected image
You For example, the lenses 208 and 209 are lenses with a magnification of 40 times.
In the aperture part, the micrometer head
Adjust the cables 204a, 205a, 206a, 207a
If a 40μ rectangle is set with an accuracy of ± 2μ, there will be no aberration.
A rectangular ion beam of 1μ on the sample surface when viewed
The image will be set with an accuracy of ± 0.05μ. Shi
Therefore, highly accurate positioning can be easily performed, which is advantageous.
It In this case, in the rectangle 12 in FIG.
Set the aperture so that the beam is emitted and
The beam 11 is irradiated to cut the wiring 11. An ion beam optical system as shown in FIG. 6 is used.
As shown in FIG. 2b, a patch that is not the subject of the present invention.
-When disconnecting the wiring of an IC without a film
Al wiring 1 by ion beam sputtering
Only 5 can be removed accurately without damage to the surroundings,
A cross section as shown in FIG. 11 is obtained. Next, a passivation coat as shown in FIG.
When cutting the wiring that has
In the case of machining with a dome, the passivation film on the surface is
First, as shown in Fig. 12a, Al wiring 15 is used for processing.
The passivation film 18 is processed up to the surface of
The wiring 15 is processed to obtain a cross section as shown in FIG. 12b. This
Unlike the case of laser processing,
Scratches, cracks in the passivation film, to the bottom and adjacent parts
No damage is seen. FIG. 13 shows an apparatus according to another embodiment of the present invention.
A main sectional view is shown. Here, the vacuum exhaust system and the secondary electron image
The spray, sample exchange room, gantry, etc. are the same as in Fig. 6,
Abbreviated. The liquid metal ion source 65 is made of Al-Si, Au-
It is assumed to be an alloy ion source such as Si. Extraction electrode 66
And is controlled by the control electrode 67.
The beam of ion beams is made parallel by the lenses 70, 71, 72.
Beam, and part of it is taken by Aperture 101
Issued, EXB mass filter (mass separation device) 102
Control of EXB mass filter 102 when passing through
The electric field E and the magnetic field B applied to this by the part 115 are adjusted.
However, only ions of a certain mass go straight and the lower aperture
Ions of other mass pass through the beam 103
The direction is bent so that it is kicked by the aperture 103.
It can be prevented from reaching downward. Aeon going straight
Is focused by the focusing lenses 104, 105 and 106.
Through the blanking electrode 73 and the deflection electrodes 75 and 76.
Reach the sample surface 90. The sample chamber 102 is provided with an exhaust pump from the passage 119.
Exhausted by In the sample chamber 120, N2Moth
Su, O2Gas introduction from gas cylinder 109 such as gas
The slue 107 is installed and the cylinder valve is
Is controlled by the controller 117. Also installed in the sample chamber 120
The degree of vacuum inside the sample chamber 120
The controller 117 monitors a constant gas concentration.
The valve 108 is controlled so that the frequency becomes the same. In the sample chamber
Is a quadrupole mass spectrometer tube in addition to the secondary electron detector 86.
A secondary ion mass spectrometer 111 such as
90 when ion beam is irradiated
The system for mass spectrometry of secondary ions is one controller 118.
Control of the secondary ion mass spectrometer 111.
The signal of roller 112 goes into this. 113 is an ion
In the source power control unit, the current of the heater 65 of the ion source
The voltage of the electrode 66, the voltage of the control electrode 67, etc.
It's a troll. 114 is the power control of the first lens
The control unit controls the first lenses 70, 71, 72.
is there. Reference numeral 115 denotes a power supply control unit, which is an EXB mass filter 10
It controls the second power source. 116 is a power control unit
The power of the second lens 104, 105, 106 is also controlled.
Of. Reference numeral 118 denotes a control device, which is an ion source power source control unit.
113, power control unit 114 of the first lens, EXB mass
Filter power supply control unit 115 and second lens power supply control unit
116 and the like are all controlled. In addition, it is omitted in the figure
Power supply for blanking electrode 73 and deflection electrodes 75 and 76
The control unit is also controlled by the control device 118. FIG. 14a shows the output of the secondary ion mass spectrometer tube.
Is shown. A thin film of Al on Si as shown in FIG. 14b
From above the sample with
In this case, the secondary ion current is
Bullet shows only Al (solid line). But the boundary between Al and Si
When () becomes near, Si (dotted line) comes to be seen, and
This is replaced in the world, and if further processing continues, Al will come out.
Only Si will be lost. In this way processing is the boundary
Point t1Can be detected. This signal
Is used, the control device 118 of FIG.
Time t1Such as stopping the irradiation of the ion beam with
Control can be performed. According to FIG. 13, as shown in FIG.
After cutting the Al wiring except the passivation film,
The holes in the tubulation film can be filled. Sanawa
As the ion source 65, for example, an Au-Si alloy ion source
With the EXB mass separator 102 using Au ions
Take only the chisel and process it.
EXB mass separator after processing film and Al wiring
Change the electric field and magnetic field applied to
I will put it out. In addition, the valve 108 of the gas cylinder 109
Open, O2Introduce the gas into the sample chamber 120 and use a vacuum gauge.
Controller 1 to measure the pressure and keep it constant
The opening and closing of the valve 108 is controlled by 17. In addition, the voltage applied to the first lens and the second lens
The pressure is changed by the power supply control units 114 and 116, and the ion beam is changed.
Finely collects on the sample part with energy of several KeV to several tens of eV.
Make it incident while being bundled. (When processing
Energy is over 10 KeV. ) Such low
In energy, the ion beam adheres to the sample surface and
Session is performed. As described above, FIG.
O at the opening of the film 182Si ion bee in the atmosphere
Irradiating the glass, which causes the SiO 2 as shown in FIG.2film
111 can be deposited. O as a gas to be introduced2Instead of N2Using
Then Si3NFourThe film can also be deposited. This
Fill the hole in the passivation film above the cut part of the Al wiring.
The passivation film can be recoated.
Can prevent element deterioration and stabilize electrical characteristics.
Can be converted. 16a to 16e show the device shown in FIG.
This is a new embodiment. That is, the Al wiring runs in two layers, upper and lower.
And cut the lower layer with an ion beam at the intersection.
Here's how to turn it off. In FIG. 16a, SiO is formed on top of Si301.2
Al wiring 302 runs right and left through the insulating film 309 of
On top of that2Al wiring 304 is formed through the insulating film 303.
It runs in the direction perpendicular to the page. On top of that, SiO2The Pa
A passivation film 305 is formed. In this case
In the following, the method of cutting only the Al wiring 309 at the bottom is as follows.
Shown in. In the apparatus shown in FIG. 13, the Al-Si combination is used as the ion source 65.
A with the EXB mass separator 102 using a gold ion source
l Only the ion beam is separated and taken out downward.
Irradiate the sample of a and process to the lower Al wiring,
Obtain a cross section such as b. Next, EXB mass separator 10
Change the electric field and magnetic field of 2 and move only the Si ion balm down.
Take out, and again from the gas cylinder 1092The sample room 1
Introduction to 02. Also control the voltage of the lens
The Si ion beam is focused at an energy of several KeV or less.
One sample is irradiated. In this way details
By the method described above2Of the upper Al wiring from the film
Deposition on the processed part up to the height of the bottom and a cross section as shown in Fig. 16c.
To get After that, open the sample chamber2Stop the gas and exhaust it
EXB mass separator 102
To extract only Al, and the energy to a few KeV or less
16d to obtain an Al deposited layer such as 307 in FIG.
Reform the upper Al wiring. This is done in the same way as before
SiO on top2A film 308 is deposited to form a passivation layer.
It By the following, the lower Al wiring at the intersection of the Al wiring
Only the cutting could be done. FIG. 13 shows the EXB using an alloy ion source.
Extract one type of metal with a mass separator
If there is no suitable alloy ion source,
If so, it is necessary to prepare and switch some kind of ion source. Figure
17a is an example of such a device, and FIG.
A cross section is shown. In FIG. 17a, the lens barrel portion 40
3 includes elements such as lens 413 deflector 414
Mu. The ion source part is a container 4 for a plurality of different element ion sources.
06a, 406b, 406c, ... are cylindrical rotating bodies 41
5 is attached to the vacuum container 4 connected to the lens barrel
It is housed in 16. These ion source containers are
Source parts 407a, 407b, 407c, ... Extraction electrode 40
8a, 408b, 408c, ... Control electrode 409
a, 409 ba, 409, ... Heater current,
High voltage cable 412 for pull-out voltage, control voltage, etc.
Branch through the introduction terminal 411 that doubles as a terminal
The cables 410a, 410b, 410c, ...
Introduced to On Source. 407a in FIG. 17a
Ion source is used in connection with the optical system.
The rotating body 415 is rotated about the axis 405 to rotate the ion source 40.
7b, 407c, ... Can be used by switching. This
In this device, the ion source is accurately aligned with the axis of the optical system.
The angle deflection mechanism, fine adjustment mechanism, and fixing mechanism
It is attached but omitted in the figure. With this device, as in the case of FIG.
Not only the metal ion species that makes a specific alloy, but also any liquid
Of body metal ion source (or other type of ion source)
The combination makes it possible to carry out the above-mentioned wiring repair process.
Become. In the above embodiment, a liquid metal ion source was used.
As mentioned above, other types of high intensity ion sources, eg
For example, cryogenic field ionization ion source, micro discharge type ion
The source may be applicable. [0052] According to the present invention, a wiring width of 1 μm or less is obtained.
Completion of VLSI, ULSI, etc. in which a protective film is coated on the wiring
The conventional laser processing method is good for the manufactured IC element.
The passivation coat was applied to the upper part, which was difficult to process.
For minute wiring parts such as those where wiring is cut
It is modified by local film formation on the
Wiring connection between lines is possible, resulting in analysis and correction of defective points
Etc. can be performed, and the development period can be significantly shortened
The effect that can improve yield at the time
Play.

【図面の簡単な説明】 【図1】従来のレーザによる配線切断装置を示す構成
図。 【図2】aはそれによるAl配線の切断法を示すICの
Al配線部の平面図、bは同断面図である。 【図3】Al配線のレーザによる切断時の周辺への影響
を示す平面図。 【図4】a,bは各々試料の断面図。 【図5】従来のレーザによる配線切断装置を示す構成
図。 【図6】本発明にかかるイオンビームによる配線切断装
置の構成図。 【図7】液体金属イオン源を示す図。 【図8】電子シャワーによるビームの中性化を示す図。 【図9】a,bは各々イオンビームの走査による配線切
断を示す正面図。 【図10】本発明の実施例ではないところの投影方式に
よるイオンビームの配線切断装置構成を示す参考図。 【図11】試料断面図。 【図12】a,bは各々試料断面図。 【図13】同金イオン源と質量分析器を備えたイオンビ
ームによる配線修理装置の構成図。 【図14】aは質量分析装置の出力を示す図、bは試料
断面図。 【図15】試料断面図。 【図16】a〜eは下部の配線を切断する方法を示す断
面図。 【図17】aは多くのイオン鏡をそなえたイオンビーム
による配線切断装置を示す図、bはその断面図である。 【符号の説明】 37…架台、 40…試料室。 41…試料交換室、 55…載物台、 65…液体金属イオン源、 85…2次荷電粒子検出器。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing a conventional wiring cutting device using a laser. FIG. 2A is a plan view of an Al wiring portion of an IC showing a method of cutting an Al wiring therewith, and FIG. 2B is a sectional view of the same. FIG. 3 is a plan view showing the influence on the periphery when the Al wiring is cut by a laser. 4A and 4B are cross-sectional views of a sample. FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional wiring cutting device using a laser. FIG. 6 is a block diagram of an ion beam wiring cutting device according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing a liquid metal ion source. FIG. 8 is a diagram showing neutralization of a beam by an electron shower. 9A and 9B are front views showing wiring cutting by scanning with an ion beam. FIG. 10 is a reference view showing a configuration of an ion beam wiring cutting device according to a projection method, which is not an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a sectional view of a sample. 12A and 12B are cross-sectional views of a sample. FIG. 13 is a configuration diagram of an ion beam wiring repair apparatus including the same gold ion source and a mass spectrometer. 14A is a diagram showing the output of the mass spectrometer, and FIG. 14B is a sectional view of the sample. FIG. 15 is a sectional view of a sample. 16A to 16E are cross-sectional views showing a method of cutting a lower wiring. FIG. 17A is a diagram showing an ion beam wiring cutting device provided with many ion mirrors, and FIG. 17B is a sectional view thereof. [Explanation of Codes] 37 ... Stand, 40 ... Sample Chamber 41 ... Sample exchange chamber, 55 ... Loading stage, 65 ... Liquid metal ion source, 85 ... Secondary charged particle detector.

フロントページの続き (72)発明者 本郷 幹雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内Continued front page    (72) Inventor Mikio Hongo             Stock, 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa             Production Engineering Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.高輝度イオンビームを放射する液体金属イオン源と
該液体金属イオン源から放射される高輝度イオンビーム
の内、エネルギー密度の高い中央部付近を取出すアパー
チア手段と該アパーチア手段で取出された高輝度イオン
ビームを細いイオンビームスポット径に集束させる荷電
粒子光学系と該荷電粒子光学系により集束されるイオン
ビームの照射・停止を行なうブランキング電極と前記荷
電粒子光学系により集束されたイオンビームスポットを
走査させる偏向電極とを備えた鏡筒と、IC素子を設置
する試料台と前記荷電粒子光学系により集束にされたイ
オンビームスポットによって前記IC素子の表面から発
生する2次電子または2次イオンを検出する2次荷電粒
子検出器と前記IC素子の表面の近傍にガスを導入する
ガス導入手段とを備えた試料室とを真空容器を形成する
ように構成したIC素子の加工装置であって、前記偏向
電極を制御して前記イオンビームスポットを局部成膜し
ようとする所望の個所付近の前記IC素子表面上の観察
領域に走査照射して前記2次荷電粒子検出器で検出され
る2次電子または2次イオンに基づいて前記偏向電極を
制御する偏向信号を受けて前記観察領域の拡大SIM画
像を表示して拡大観察する走査イオン顕微鏡とを備えて
前記走査イオン顕微鏡で拡大観察された拡大SIM画像
に基づいて前記IC素子上の所望の個所に前記イオンビ
ームスポットを前記偏向電極による走査領域を制御して
前記ガス導入手段で導入されたガスとの反応により局所
成膜して前記ブランキング電極を制御して前記イオンビ
ームの照射を停止させる制御手段を備えたことを特徴と
するIC素子の加工装置。 2.前記試料室とゲートバルブを介して接続された試料
交換室を設けて前記IC素子を該試料交換室から前記ゲ
ートバルブを介して前記試料室内の試料台へ載置できる
ように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のIC素子の加工装置。 3.前記試料室内にIC素子に照射されるイオンビーム
スポットの乱れを防止するために電子シャワを設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のIC素子の
加工装置。 4.前記ガス導入手段としてノズルを有することを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載のIC素子の加工装
置。 5.複数種類の元素からの高輝度イオンビームを照射す
る液体金属イオン源と該液体金属イオン源から放射され
る高輝度イオンビームの内、エネルギー密度の高い中央
部付近を取出すアパーチア手段と該アパーチア手段を介
して放射される高輝度イオンビームの内特定のイオン種
を分離して放射する質量分離手段と取出された高輝度イ
オンビームを細いイオンビームスポット径に集束させる
荷電粒子光学系と該荷電粒子光学系により集束されるイ
オンビームの照射・停止を行なうブランキング電極と前
記荷電粒子光学系により集束されたイオンビームスポッ
トを走査させる偏向電極とを備えた鏡筒と、IC素子を
設置する試料台と前記荷電粒子光学系により集束にされ
たイオンビームスポットによって前記IC素子の表面か
ら発生する2次電子または2次イオンを検出する2次荷
電粒子検出器とを備えた試料室とを真空容器を形成する
ように構成したIC素子の加工装置であって、前記偏向
電極を制御して前記イオンビームスポットを局部成膜し
ようとする所望の個所付近の前記IC素子表面上の観察
領域に走査照射して前記2次荷電粒子検出器で検出され
る2次電子または2次イオンに基づいて前記偏向電極を
制御する偏向信号を受けて前記観察領域の拡大SIM画
像を表示して拡大観察する走査イオン顕微鏡とを備えて
前記走査イオン顕微鏡で拡大観察された拡大SIM画像
に基づいて前記IC素子上の所望の個所に前記イオンビ
ームスポットを前記偏向電極による走査領域を制御して
局所成膜して前記ブランキング電極を制御して前記イオ
ンビームの照射を停止させる制御手段を備えたことを特
徴とするIC素子の加工装置。 6.前記試料室内のIC素子の表面の近傍にガスを導入
するガス導入手段を備えて前記局所成膜をガスとの反応
によって行なうように構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第5項記載のIC素子の加工装置。 7.各々所定のイオン種の高輝度イオンビームを照射す
る複数の液体金属イオン源と該複数の液体金属イオン源
を切換えて特定のイオン種からなる高輝度イオンビーム
を取出す切換手段と該切換手段で切換えて放射される特
定のイオン種からなる高輝度イオンビームの内、エネル
ギー密度の高い中央部付近を取出すアパーチア手段と該
アパーチア手段で取出された高輝度イオンビームを細い
イオンビームスポット径に集束させる荷電粒子光学系と
該荷電粒子光学系により集束されるイオンビームの照射
・停止を行なうブランキング電極と前記荷電粒子光学系
により集束されたイオンビームスポットを走査させる偏
向電極とを備えた鏡筒と、IC素子を設置する試料台と
前記荷電粒子光学系により集束にされたイオンビームス
ポットによって前記IC素子の表面から発生する2次電
子または2次イオンを検出する2次荷電粒子検出器とを
備えた試料室とを真空容器を形成するように構成したI
C素子の加工装置であって、前記偏向電極を制御して前
記イオンビームスポットを局部成膜しようとする所望の
個所付近の前記IC素子表面上の観察領域に走査照射し
て前記2次荷電粒子検出器で検出される2次電子または
2次イオンに基づいて前記偏向電極を制御する偏向信号
を受けて前記観察領域の拡大SIM画像を表示して拡大
観察する走査イオン顕微鏡とを備えて前記走査イオン顕
微鏡で拡大観察された拡大SIM画像に基づいて前記I
C素子上の所望の個所に前記イオンビームスポットを前
記偏向電極による走査領域を制御して局所成膜して前記
ブランキング電極を制御して前記イオンビームの照射を
停止させる制御手段を備えたことを特徴とするIC素子
の加工装置。 8.前記試料室内のIC素子の表面の近傍にガスを導入
するガス導入手段を備えて前記局所成膜をガスとの反応
によって行なうように構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第7項記載のIC素子の加工装置。
[Claims] 1. A liquid metal ion source that emits a high-intensity ion beam, an aperture means for extracting the vicinity of the central portion with high energy density among the high-intensity ion beams emitted from the liquid metal ion source, and a high-intensity ion extracted by the aperture means A charged particle optical system for focusing the beam to a narrow ion beam spot diameter, a blanking electrode for irradiating and stopping the ion beam focused by the charged particle optical system, and a scanning ion beam spot focused by the charged particle optical system. Detecting secondary electrons or secondary ions generated from the surface of the IC element by a lens barrel having a deflection electrode, a sample stage on which an IC element is installed, and an ion beam spot focused by the charged particle optical system. And a gas introducing means for introducing a gas into the vicinity of the surface of the IC element. A device for processing an IC element configured to form a vacuum chamber with a sample chamber, wherein the deflection electrode is controlled so that the ion beam spot is locally formed on a surface of the IC element near a desired position. Of the observation area is scanned and irradiated, and a deflection signal for controlling the deflection electrode is received based on secondary electrons or secondary ions detected by the secondary charged particle detector to display an enlarged SIM image of the observation area. A scanning ion microscope for magnifying and observing the ion beam spot at a desired position on the IC element based on the magnified SIM image magnified and observed by the scanning ion microscope to control a scanning region by the deflection electrode. And a control unit for controlling the blanking electrode to stop the irradiation of the ion beam by locally forming a film by a reaction with the gas introduced by the gas introducing unit. Processing of the IC element, characterized in that. 2. A sample exchange chamber connected to the sample chamber via a gate valve is provided so that the IC element can be placed on the sample table in the sample chamber from the sample exchange chamber via the gate valve. An IC device processing apparatus according to claim 1. 3. The IC device processing apparatus according to claim 1, wherein an electronic shower is provided in the sample chamber in order to prevent disturbance of an ion beam spot with which the IC device is irradiated. 4. The IC device processing apparatus according to claim 1, further comprising a nozzle as the gas introducing unit. 5. A liquid metal ion source for irradiating a high-intensity ion beam from a plurality of kinds of elements, and an aperture unit for extracting the vicinity of a central portion having a high energy density among the high-intensity ion beam emitted from the liquid metal ion source and the aperture unit are provided. Of the high-intensity ion beam emitted through the mass separation means for separating and emitting a specific ion species, the high-intensity ion beam extracted, and a charged particle optical system for converging the extracted high-intensity ion beam into a narrow ion beam spot diameter and the charged particle optics. Lens barrel including a blanking electrode for irradiating and stopping the ion beam focused by the system, a deflection electrode for scanning the ion beam spot focused by the charged particle optical system, and a sample stage on which an IC element is installed. Secondary electrons generated from the surface of the IC element by the ion beam spot focused by the charged particle optical system. Is a processing device of an IC device configured to form a vacuum chamber with a sample chamber provided with a secondary charged particle detector for detecting secondary ions, and controlling the deflection electrode to provide the ion beam spot. Is irradiated to the observation area on the surface of the IC element near a desired portion for local film formation by scanning and irradiating the deflection electrode based on the secondary electrons or secondary ions detected by the secondary charged particle detector. A scanning ion microscope for displaying and magnifying an enlarged SIM image of the observation area in response to a deflection signal to be controlled, and based on the enlarged SIM image magnified and observed by the scanning ion microscope, a desired image on the IC element is obtained. Control means for locally forming a film of the ion beam spot by controlling the scanning area by the deflection electrode to control the blanking electrode to stop the irradiation of the ion beam. Processing of the IC element, characterized in that was e. 6. The gas introducing means for introducing a gas is provided in the vicinity of the surface of the IC element in the sample chamber, and the local film formation is performed by a reaction with the gas. IC device processing equipment. 7. A plurality of liquid metal ion sources each irradiating a high-intensity ion beam of a predetermined ion species and a switching means for switching between the plurality of liquid metal ion sources to extract a high-brightness ion beam of a specific ion species and the switching means are switched. Of a high-intensity ion beam consisting of a specific ion species emitted by the electron beam, and an electric charge for converging the high-intensity ion beam extracted by the aperture means for extracting the vicinity of the central portion with high energy density into a narrow ion beam spot diameter. A lens barrel including a particle optical system, a blanking electrode for irradiating and stopping an ion beam focused by the charged particle optical system, and a deflection electrode for scanning an ion beam spot focused by the charged particle optical system, The sample stage on which the IC element is installed and the ion beam spot focused by the charged particle optical system I constructed a sample chamber and a secondary charged particle detector for detecting secondary electrons or secondary ions generated from the surface of the element so as to form a vacuum vessel
A device for processing a C element, wherein the deflection electrode is controlled to scan and irradiate the observation region on the surface of the IC element near the desired portion where the ion beam spot is to be locally deposited to the secondary charged particle. A scanning ion microscope that receives a deflection signal for controlling the deflection electrode based on secondary electrons or secondary ions detected by a detector and displays an enlarged SIM image of the observation region to perform enlarged observation. Based on the magnified SIM image magnified and observed with the ion microscope, the I
Control means for locally forming a film of the ion beam spot by controlling the scanning area of the deflection electrode to control the blanking electrode to stop irradiation of the ion beam at a desired position on the C element A device for processing an IC element characterized by: 8. The gas introducing means for introducing a gas is provided in the vicinity of the surface of the IC element in the sample chamber, and the local film formation is performed by a reaction with the gas. IC device processing equipment.
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