JPH0680672B2 - IC element processing equipment - Google Patents

IC element processing equipment

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JPH0680672B2
JPH0680672B2 JP30311087A JP30311087A JPH0680672B2 JP H0680672 B2 JPH0680672 B2 JP H0680672B2 JP 30311087 A JP30311087 A JP 30311087A JP 30311087 A JP30311087 A JP 30311087A JP H0680672 B2 JPH0680672 B2 JP H0680672B2
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JP
Japan
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wiring
ion beam
sample
scanning
beam spot
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JP30311087A
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博史 山口
朗 嶋瀬
建興 宮内
幹雄 本郷
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔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等の加工
を行なうIC素子の加工装置に関するものである。
The present invention relates to an IC device processing apparatus for processing a fine wiring pattern or the like of a highly integrated device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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3μ幅から2μ幅の素
子が実現され、そして1.5μ,1μ、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、また素子の制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。
In semiconductor integrated circuits, CaAs devices, magnetic valve memories, Josephson devices, etc., pattern widths and wiring widths are becoming finer. That is, devices with a width of 3μ to 2μ have been realized, and devices with wiring widths of 1.5μ, 1μ and submicron are being developed. For these devices, conventionally, wiring cutting for debugging at the device development stage, and cutting of a part of the device for relief, writing, resistance value, capacitance, adjustment at the defective part production stage,
Means such as connection have been taken.

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 Silicon等の配線にも適
用できることは明らかである。
The cutting of Al wiring for debugging will be described below as a typical example. It is clear that the following can also be applied to wiring such as Au and Poli Silicon.

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。第1図に
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。すなわち第2
図(a)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第2図(b)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。第1図において参照光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。
In a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as “IC”), a prototype chip often does not operate as it is because of a design defect or a process defect in the design and development process. In this case, in order to determine the defective portion, it is necessary to cut the wiring around the defective portion and perform an operation test or the like. For a pattern of 5 μm or more, a method of observing the device with a microscope and scratching it with a thin metal needle attached to the manipulator was used as a means for this purpose.
However, this method has a low success rate and requires skill, so it cannot be used for ICs with a 3 μ pattern or less. FIG. 1 shows a device for cutting the wiring of an IC with a laser. A laser beam 1a emitted from a laser oscillator 1 is reflected by a mirror 2 and then expanded in beam diameter by a beam expander 3 composed of a combination of lenses 3a and 3b.
The reduced projection image of the rectangular pattern is formed by the lens 7 on the sample 8 placed on the stage 9. In this case, the light from the reference light lamp 2a is reflected by the concave mirror 2b, is made into a parallel beam by the lens 2c, and forms an image on the wiring through the same path as the laser beam. Etc. are possible. Ie the second
In FIG. 3A, the Al wiring portion 11 is adjacent to the wiring-free portion 10. That is, the cross section is as shown in FIG. 2B, and the Al wiring 15 is formed on the Si substrate 13 via the insulating layer 14 of SiO 2 . Slit by reference beam 2d in Fig. 1
Although images 5 and 6 are projected, the width of the slit is adjusted by the micrometers 5a and 6a to match the width of the wiring 11 to be cut. After that, when the laser is irradiated, the laser light forms an image at exactly the same position 12 and this portion is removed. In this case, there were the following problems. That is, the portion melted by the laser scatters to the periphery and adheres to the adjacent portion, which deteriorates the characteristics and causes a short circuit. Further, it causes damage to the lower Si, and a part of the Si melts and rises to cause a short circuit with the Al wiring. In addition, the side of the wiring is also likely to affect the adjacent portion where there is no Al wiring, damage the lower Si, and cause the same Al-Si short circuit as described above.
This is mainly because it is difficult to position the laser irradiation area and a part of the laser light is irradiated to a portion without Al wiring, or the adjacent Si portion is damaged during heat conduction and Al scattering.

とくに第5図のように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Si
O2,Si3N4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、第6図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課題があった。
Especially when the passivation film 18 is coated on the Al wiring 15 as shown in FIG. 5, these films 18 are generally made of Si.
Since it is made of O 2 , Si 3 N 4, etc. and is transparent to laser light, it is not directly processed by laser and the lower Al wiring 15 absorbs the laser and receives thermal energy, so that the upper passivation film is removed. It will break and jump out. Therefore, in this case, the scattered Al particles have much higher energy than when there is no passivation film, and as shown in FIG. 6, the lower part and the periphery are easily damaged, and the passivation film itself is also damaged. It may cause cracks. In addition, the cut part has a hole 20 in the passivation film.
However, there is a problem that the characteristics are deteriorated because there is no method for easily filling this.

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。すなわち第1図に示した結像投影法によ
ってもまた、第7図のごとくレンズ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56-80131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。
Further, as a fundamental problem, the wiring cutting method by laser processing has a limit to the tendency that the wiring width is narrowed from 2μ to 1.5,1μ and submicron due to the miniaturization and high integration of ICs. That is, according to the image projection method shown in FIG. 1 as well, even when the beam is narrowed down by the lens 21 as shown in FIG. It is difficult to obtain a spot diameter (0.5μ in visible light). Furthermore, in the laser processing method, it is impossible to avoid the influence of the surroundings due to heat conduction and melting jet because the material absorbs the laser light and changes into heat and then blows it away. However, the heat affected zone was always larger than the spot diameter. That is, the practical minimum processing size is about 1 μm, and thus it is difficult to apply the laser processing method to a wiring pattern of 1 μm or less. Further, as conventional techniques, JP 56-80131 A, JP 56-94630 A, Applied, Physics, and Letter `` A High Intensity Scanning Ion Probe with Submicrometer Spot Size (Appl.Phys.
Lett.34 (5), “A highintesity scanning ionprobe
with submicrometer spot size ") P310-311, 1979 Mar.
Published on Jan. 1st, The Institute of Applied Physics, The Institute of Applied Physics, Japan Society for Applied Physics, Japan Society for the Promotion of Applied Electronic Properties, Japan Society for the Promotion of Science, Application of charged particle beam to industry, 132nd Committee, 13th Symposium "Ion Implantation and Submicron Machining" February 3, 1982
Sun-5, pages 19-22, "Fine Focusing Device Using Liquid Metal Ion Source" is known. In any of the conventional techniques, only a sputter etching processing technique using a focused ion beam is described. The SIM observation device merely observes the sputter-etched state.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

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、配線切断しようとする箇所
において保護膜の下層に存在する配線まで配線の幅に亘
って一様な深さでもってスパッタ加工をして、下部、周
辺部の配線や基板に損傷、短絡を発生またはそのおそれ
を防止すると共にその特性に影響を及ぼすことなく前記
配線切断等を実用に供せる短時間で行なって不良箇所の
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。
The object of the present invention is to complete VLSKI, ULSI, etc. having a step-like protective film on an ultrafine wiring of 1 μm or less without the drawbacks of the conventional wiring cutting method of an IC by the laser processing and its device. For the IC element, sputter processing is performed with a uniform depth over the width of the wiring up to the wiring existing in the lower layer of the protective film at the point where the wiring is to be cut, and the wiring in the lower and peripheral areas and the substrate are processed. Prevents damage or short-circuiting, or the possibility of causing it, and at the same time disconnects the wiring without affecting its characteristics, performs wiring analysis in a short time, analyzes and corrects defects, and significantly shortens the development period. , It is to provide a processing device of an IC element capable of improving the yield at the time of development.

また本発明の目的は、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の切断加工と、更
に絶縁膜等について局所成膜加工とを行なって不良箇所
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。
Further, an object of the present invention is to cut a wiring existing in a lower layer of a protective film for a completed IC element such as VLSKI or ULSI having a step-like protective film on an ultrafine wiring of 1 μm or less, and further An IC that can perform a short circuit in the development period, improve the yield at the time of development, etc. by performing local film forming processing on the insulating film etc. to analyze and correct defective parts
An object is to provide a device processing device.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

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前記配線の
幅より大幅に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、配線上に配
線に倣った段差状の保護膜を被覆した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素子の保護膜表面から発
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前記IC素子の配線
切断しようとする箇所付近の保護膜表面の観察領域に走
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
記偏向電極による走査領域を制御して前記配線切断しよ
うとする箇所における配線の幅に亘る領域のみにエネル
ギーを10KeV以上にして前記配線の幅より大幅に細いイ
オンビームスポットを走査照射して前記保護膜への少な
くとも配線の幅に亘る一様な穴あけスパッタ加工とその
下層における配線の幅に亘っての一様な切断スパッタ加
工とを行いながら配線切断の終点を検出して前記ブラン
キング電極を制御してイオンビームスポットの照射を停
止す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。また本発明は、上記他の目的を達成するた
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
ンビームを前記配線の幅より大幅に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にさ
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、配線上に配線に倣った段差状の保護膜を被
覆した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
素子の保護膜表面から発生する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
ットを前記IC素子の配線切断しようとする箇所付近の保
護膜表面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
鏡と前記試料室内のIC素子の表面近傍にガスを導入する
ガス導入手段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偏向電極による走
査領域を制御して前記配線切断しようとする箇所におけ
る配線の幅に亘る領域のみにエネルギーを10KeV以上に
して前記配線の幅より大幅に細いイオンビームスポット
を走査照射して前記保護膜への少なくとも配線の幅に亘
る一様な穴あけスパッタ加工とその下層における配線の
幅に亘っての一様な切断スパッタ加工とを行って配線切
断の終点を検出して前記ブランキング電極を制御してイ
オンビームスポットの照射を停止し、更に前記走査イオ
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素子の所望の個所に前記偏向電極によるイオンビーム
スポットの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する制御手段を備え
たことを特徴とするIC素子の加工装置である。また本発
明は、前記IC素子の加工装置において、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。また本発明は、前記IC素子の加工装置にお
いて、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。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a liquid metal ion source that emits a high-intensity ion beam and an aperture that extracts near the central portion with high energy density from the high-intensity ion beam emitted from the liquid metal ion source. Means and a charged particle optical system for focusing the high-brightness ion beam extracted by the aperture means to an ion beam spot diameter significantly narrower than the width of the wiring, and irradiation / stop of the ion beam focused by the charged particle optical system. A barrel having a blanking electrode and a deflecting electrode for scanning an ion beam spot focused by the charged particle optical system, and an IC element coated with a step-like protective film on the wiring are installed on the wiring. Secondary electrons generated from the surface of the protective film of the IC element by the ion beam spot focused by the sample stage and the charged particle optical system, Is a processing device of an IC element 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. And scan the irradiation area on the surface of the protective film in the vicinity of the portion where the wiring of the IC element is to be cut, and control the deflection electrode based on the secondary electrons or secondary ions detected by the secondary charged particle detector. A scanning ion microscope that displays a magnified SIM image of the observation region and magnifies and observes the deflection signal to control the scanning region by the deflection electrode based on the magnified SIM image magnified and observed by the scanning ion microscope. Then, the protective film is formed by scanning and irradiating an ion beam spot that is significantly narrower than the width of the wiring with energy of 10 KeV or more only in the region across the width of the wiring in the portion where the wiring is to be cut. Of at least the wiring width of the wiring and the uniform cutting sputter processing over the width of the wiring in the lower layer while performing the sputter processing of the wiring, detecting the end point of the wiring cutting and controlling the blanking electrode. It is a processing device for an IC element, which is provided with a control means for stopping irradiation of an ion beam spot. In order to achieve the above-mentioned other object, the present invention provides a liquid metal ion source that emits a high-intensity ion beam and a high-intensity ion beam emitted from the liquid metal ion source, in the vicinity of a central portion having a high energy density. Aperture means for extracting, a charged particle optical system for focusing the high-intensity ion beam extracted by the aperture means to an ion beam spot diameter significantly narrower than the width of the wiring, and irradiation of an ion beam focused by the charged particle optical system. .A lens barrel having a blanking electrode for stopping and a deflection electrode for scanning the ion beam spot focused by the charged particle optical system, and an IC covered with a step-like protective film on the wiring The IC is provided by a sample stage on which an element is installed and an ion beam spot focused by the charged particle optical system.
A processing device for an IC device, which comprises a sample chamber provided with a secondary charged particle detector for detecting secondary electrons or secondary ions generated from the surface of a protective film of the device, and a sample chamber configured to form a vacuum container, Secondary electrons detected by the secondary charged particle detector by scanning and irradiating the observation area on the surface of the protective film in the vicinity of the portion where the wiring of the IC element is to be cut by controlling the deflection electrode A scanning ion microscope that receives a deflection signal that controls the deflection electrode based on secondary ions and displays an enlarged SIM image of the observation region for enlarged observation, and a gas that introduces a gas near the surface of the IC element in the sample chamber. Controlling the scanning area by the deflection electrode based on the magnified SIM image magnified and observed by the scanning ion microscope with the introduction means, and of the area across the width of the wiring in the portion where the wiring is to be cut. The energy to 10 KeV or more to scan and irradiate an ion beam spot that is significantly narrower than the width of the wiring to form a uniform hole sputter processing over at least the width of the wiring on the protective film and the width of the wiring in the underlying layer. Uniform cutting sputter processing to detect the end point of wiring cutting and control the blanking electrode to stop the irradiation of the ion beam spot, and to obtain a magnified SIM image magnified and observed by the scanning ion microscope. Based on said I
An IC element characterized by comprising a control means for controlling a scanning region of an ion beam spot by the deflection electrode at a desired position of the C element to locally form a film by a reaction with a gas introduced by the gas introducing means. Processing equipment. Further, the present invention is, in the processing device of the IC element, provided with a sample exchange chamber connected to the sample chamber through a gate valve,
It is characterized in that the IC element can be mounted on the sample table in the sample chamber from the sample exchange chamber through the gate valve. Further, the present invention is characterized in that, in the IC device processing apparatus, 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.

〔作用〕[Action]

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1μ
m以下の幅を有する配線に対して該配線幅より大幅に細
い0.3μm以下のスポット径のイオンビームを配線切断
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
に基づいて第9図(b)に示すように偏向電極による走
査領域を制御して、前記配線切断しようとする箇所にお
ける配線の幅に亘る領域のみに、エネルギーを10KeV以
上にして前記荷電粒子光学系により配線の幅より大幅に
細い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第12図に示すように
前記保護膜への少なくとも配線の幅に亘る穴あけスパッ
タ加工とその下層における配線の幅に亘っての切断スパ
ッタ加工とを行なうため、第4図(b)に示す加工とは
異なり、第12図(b)に示すように配線幅に亘って配線
断面の通りの、即ち一様な深さのスパッタ加工が実用に
供せる短時間で可能となり、下層および周辺への損傷等
を防止して1μm以下の配線への切断加工が容易にかつ
高精度に行なうことができる。更に本発明は、フォーカ
スしたイオンビームによるマイクロデポジションを併用
して例えば切断後のパツシベーシヨン膜の穴の部分を埋
めるような局所成膜を行なうことが可能である。
Particularly in the case of the present invention, a spot diameter of 0.3 to 0.1 μ or less can be obtained, and since the processing process is sputtering processing by collision and scattering of ions and target atoms, there is almost no influence on the periphery due to thermal diffusion. Since it does not exist, it can be processed with dimensions of 0.3μ or less, and 1μ
Protective film (passivation film) in the vicinity of the part where the ion beam having a spot diameter of 0.3 μm or less, which is significantly narrower than the wiring having a width of m or less, is to be cut
A secondary charged particle detector detects and scans secondary electrons or secondary ions generated from the observation region of the surface of the protective film which is projected by scanning and projected, and projected onto the observation region of the surface for irradiation. An enlarged SIM image of the observation region is displayed on an ion microscope and enlarged observation is performed, and the scanning region by the deflection electrode is controlled based on the enlarged SIM image observed by the enlargement to control the scanning region by the deflection electrode, as shown in FIG. 9B. Ion beam projected with an energy of 10 KeV or more and an ion beam spot diameter of 0.3 μm or less, which is much smaller than the width of the wiring, by the charged particle optical system only in the region across the width of the wiring where the wiring is to be cut As shown in FIG. 12 by performing scanning irradiation with a hole, sputter processing over the width of the wiring to the protective film and cutting sputter processing over the width of the wiring in the underlying layer are performed. Unlike the processing shown in Fig. 12 (b), as shown in Fig. 12 (b), it is possible to carry out sputter processing with the same depth as the wiring cross section, that is, in a short time for practical use. Therefore, it is possible to prevent damage to the lower layer and its periphery and to easily and highly accurately cut the wiring of 1 μm or less. Further, according to the present invention, it is possible to carry out local film formation such that the hole portion of the passivation film after cutting is filled by using microdeposition with a focused ion beam.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

第6図に本発明に係る配線切断装置の一実施例を示す。FIG. 6 shows an embodiment of the wiring cutting device according to the present invention.

この第6図に示す装置は、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67、アパーチア69、静電レンズ7
0,71,72、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80,8
1、高圧電源82、ブランキング電極用電源83、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。
The apparatus shown in FIG. 6 includes a pedestal 37, a lens barrel 39 forming a vacuum container, a sample chamber 40, and a sample exchange chamber connected to the sample chamber 40.
41, vacuum exhaust system, sample stage 55 for sample, liquid metal ion source 65, control (bias) electrode 66, ion beam extraction electrode 67, aperture 69, electrostatic lens 7
0,71,72, brushing electrode 73, aperture 74, deflection electrodes 75,76, filament power supply 77, control electrode power supply 78, extraction electrode power supply 79, electrostatic lens electrodes 80,8
1, high-voltage power supply 82, blanking electrode power supply 83, deflection electrode power supply 84, power supply control device 85, secondary charged particle detector 86 inserted in the sample chamber 40, SIM (scanning ion microscope) observation device 87, and means 89 for preventing spot disturbance due to the electric charge of the ion beam.

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。
The pedestal 37 is earthquake-proofed by an air support 38.

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。
The sample chamber 40 and the sample exchange chamber 41 are installed on the pedestal 37, and the lens barrel 39 is installed on the sample chamber 40.

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。
The sample chamber 40 and the lens barrel 39 are partitioned by a gate valve 43, and the sample 40 and the sample exchange chamber 41 are separated by another gate valve.
It is separated by 43.

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10-5
torr以下の真空にしうるようになっている。
The vacuum exhaust system includes an oil rotary pump 47, an oil trap 48, an ion pump 49, a turbo molecular pump 50, and valves 51, 52, 53, 54. The vacuum exhaust system is connected to the lens barrel 39, the sample chamber 40, and the sample exchange chamber 41 via vacuum pipes 44, 45, and 46, and the lens barrel 39, the sample chamber 40, and the sample exchange chamber 41 are vacuum pipes. It is connected via the 44, 45 and 46, these barrels 39, sample chamber 40, the specimen-exchange chamber 41 10-5
It is designed so that a vacuum below torr can be achieved.

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。
The above-described object table 55 is provided with X, Y, through rotation introduction terminals 61, 62, 63.
The moving micrometers 56, 57, 58 in the Z direction are attached, and the moving ring 59 in the θ direction is provided, and the stage 55 uses the moving micrometers 56, 57, 58 and the moving ring 59 for X, The fine movements in the Y and Z directions and the rotation angle in the horizontal plane are adjusted.

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、第6図において試料
を符号90で示す。
A sample table 60 is installed on the above-described table 55, and the sample table 60 is installed.
The sample is placed on the 60. And
The sample table 60 is connected to the sample chamber 40 and the sample exchange chamber by the sample drawing tool 64.
It is possible to move between 41.When exchanging a sample, the gate valve 43 is opened, the sample table 60 is pulled out to the sample chamber 40, the gate valve 43 is closed, the door of the sample exchange chamber 41 is opened, and the sample is exchanged. Place it, close the door, and pre-evacuate the sample exchange chamber 41, then open the gate valve 43 and move the sample table 60 to the sample chamber 40.
It is designed to be put in. The sample is indicated by reference numeral 90 in FIG.

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
第7図に示すものは、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65
3、該ニードル653に取付けられたイオン源となる金属65
4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651′,652′を通じて第
6図に示すように、高圧電源82に接続されたフィラメン
ト用電源77に接続されている。
The liquid metal ion source 65 is provided in the sample chamber 40 at the head of the lens barrel 39.
It is provided to face. The liquid metal ion source 65 shown in FIG. 7 includes a base 650 made of an insulator, filaments 651 and 652 attached to the Vess 650 in a U shape, and made of tungsten or the like between the tip portions of both filaments 651 and 652. Sharp needle 65 attached by spot welding to the
3, a metal 65 attached to the needle 653 as an ion source
It has four and. As the metal 654 serving as an ion source, Ca, In, Au, Bi, Sn, Cu or the like is used. The filaments 651 and 652 are connected to the filament power source 77 connected to the high voltage power source 82 through the electrodes 651 'and 652', as shown in FIG.

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。
The control electrode 66 is installed under the liquid metal ion source 65 and is connected to a concrete electrode power supply 78 connected to a high voltage power supply 82.
A low positive and negative voltage is applied to the installation position of 66 to control the current which is an ion beam.

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82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、1
0-5torr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65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、第6図中のイオ
ンビームを符号68で示し、またスポットを符号68′で示
す。
The ion beam extraction electrode 67 is a control electrode.
It is connected to an extraction electrode power supply 79 which is installed below 66 and is connected to a high voltage power supply 82. Then, an electric current is supplied to the filaments 651 and 652 of the liquid metal ion source 65,
When a negative voltage of tens of KV is applied to the extraction electrode 67 after heating and melting in a vacuum of 0 -5 torr or less, the ion beam is extracted from the extremely narrow region at the tip of the needle 653 of the liquid metal ion source 65. To be done. The ion beam in FIG. 6 is indicated by reference numeral 68, and the spot is indicated by reference numeral 68 '.

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。
The aperture 69 is installed below the extraction electrode 67 and extracts only the vicinity of the central portion of the ion beam extracted by the extraction electrode 67.

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8
0,81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。
The pair of electrostatic lenses 70, 71, 72 is arranged under the aperture 69 and is connected to a high-voltage power supply 82.
It is connected to 0,81. These electrostatic lenses 70,71,72
Is designed to focus the ion beam extracted by the aperture 69.

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。
The blanking electrode 73 is installed under the electrostatic lens 72 and is connected to a blanking electrode power source 83 connected to a control device 85. This blanking electrode 73 is
Scan the ion beam at a very high speed in the direction orthogonal to the direction toward the sample, remove the aperture 74 installed below the blanking electrode 73, and stop the irradiation of the ion beam to the IC element at high speed. It has become.

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、第4図または第16図(a)
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。
The aperture 74 is the spot of the ion beam focused by the electrostatic lenses 70, 71 and 72, as shown in FIG. 4 or FIG.
The image is projected and imaged on the IC element shown in (3) with a spot diameter of 0.3 to 0.1 μm or less.

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、第4図または第16図(a)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。
The pair of deflection electrodes 75 and 76 is connected to a deflection electrode power supply 84 which is installed under the aperture 74 and is connected to a control device 85. The deflecting electrodes 75 and 76 are used to focus the spots of the ion beams focused by the electrostatic lenses 70, 71 and 72 in X and Y directions.
It can be deflected in the direction, and can be connected on the IC element shown in FIG. 4 or FIG. 16 (a) with a spot diameter of 0.3 to 0.1 μm or less.

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。
A high voltage power supply 82 for applying a voltage to the filament power supply 77, the control electrode power supply 78, the ion beam extraction electrode power supply 79, and the lens power supplies 80 and 81 of the liquid metal ion source 65.
Is used for several tens of KV.

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。
The controller 85 controls the blanking electrode 73 and the deflecting electrodes 75 and 76 through a blanking electrode power source 83 and a deflecting electrode power source 84 so as to operate according to a certain pattern.

前記2次荷電粒子検出器86は、試料室40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、第4図または第16図(a)に示すI
C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。
The secondary charged particle detector 86 is installed in the sample chamber 40 toward the sample, which is an IC element, and is controlled by a control signal from the control device 85 via the blanking electrode power source 83 to deflect the blanking electrode 73 and the deflection. The deflection electrodes 75 and 76 are controlled via the electrode power source 84, and I shown in FIG. 4 or FIG.
Passivation film (protective film) with stepped C element 18
When the observation region of the surface of the is irradiated with an ion beam spot having a spot diameter of 0.3 to 0.1 μm or less, it receives secondary electrons or secondary ions emitted from the surface of the passivation film 18 having steps. The intensity corresponding to the step is converted into the intensity of the current, and the signal is converted to SIM observation device 87
It is designed to be sent to.

前記SIM観察装置97は、ブラウン管88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ヨン
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SIM、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。
The SIM observation device 97 includes a cathode ray tube 88. Then, the SIM observing device 87 receives a signal relating to the deflection amount of the ion beam in the X and Y directions from the deflection electrode power supply 84 in order to observe the observation region, and synchronizes with this to obtain a cathode ray tube.
By scanning the bright spots of 88 and changing the brightness of the bright spots in accordance with the current intensity signal sent from the secondary charged particle detector 86, the passivation film 18 having a step is formed on the surface of the passivation film 18. The SIM that can obtain a step image corresponding to the secondary electron emission capability at each point, that is, the function of the scanning ion microscope, enables magnified observation of the IC surface.

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の第8図に示すものは、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100V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。この第8図中、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。
The means 89 for preventing the spot disturbance due to the electric charge of the ion beam is provided between the deflection electrode 76 and the IC element. The means 89 for preventing the spot disturbance is shown in FIG. 8 in which the electron shower 890,
891 is a counter device, each electronic shower 890,891 is a cup-shaped main body 892, a filament 893 provided therein,
The main body 892 includes a grid-shaped extraction electrode 894 provided in the opening. And each electronic shower 890,89
1 draws the electron stream 895 from the filament 893 with an accelerating voltage of about 100 V by the extraction electrode 894, discharges the electron stream 895 into the space through which the ion beam passes, and imparts a negative charge to the ion beam to neutralize it. ing. In FIG. 8, reference numeral 68 is an ion beam, 75 and 76 are deflection electrodes, and 90 is a sample which is an IC element.

次に、第6図ないし第9図(a),(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。
Next, with reference to FIGS. 6 to 9 (a) and (b), the operation of the element correcting apparatus of the above-described embodiment and an embodiment mode of the element correcting method of the present invention will be described. Sample 90 which is an IC element
Is placed on the sample table 60 in the sample exchange chamber 41, and then the sample exchange chamber 41 is sealed, and after preliminary evacuation by the vacuum exhaust system, the sample is put into the sample chamber 40 via the sample withdrawing tool 64 and placed. Place it on the stand 55.

ついで、真空排気系により鏡筒39と試料室40内を10-6to
rr程度に真空引きし、その真空状態に保つ。
Then, the interior of the lens barrel 39 and the sample chamber 40 is moved to 10 -6 to
Evacuate to about rr and maintain that vacuum state.

次に、第6図に示す装置において、試料として第4図ま
たは第16図(a)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0.3〜0.1
μm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75,76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、0.3〜0.1μm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第9図(a)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。ま
た後述する局所成膜においてもSIM観察装置87のブラウ
ン管88により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局所成膜する範囲を設定
することは明らかである。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、第12図(a)または第16図(b)に示すように
パッシベーシヨン膜18に穴をあけ、更に第12図(b)ま
たは第16図(b)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。
Next, in the apparatus shown in FIG. 6, the IC chip or wafer shown in FIG. 4 or FIG.
The method of installing on 90 and cutting the wiring will be described.
First, the high voltage power source 82 operates the filament power source 77, the control electrode power source 78, and the extraction electrode power source 79 to extract the high-intensity ion beam from the aperture 69 of the liquid metal ion source, and the lens power sources 80 and 81. Activated and electrostatic lens 70, 71, 72 and aperture 70 to 0.3-0.1
Focusing on a spot system of μm or less and setting the ion beam irradiation condition to a low energy beam, a control device
By controlling the blanking electrode 73 and the deflecting electrodes 75, 76 via the blanking electrode power source 83 and the deflecting electrode power source 84 by the control signal from the 85, the observation area on the surface of the passivation film 18 of the IC chip or the wafer is controlled. , An ion beam spot having a spot diameter of 0.3 to 0.1 μm or smaller is scanned and irradiated, and secondary electrons or secondary electrons output from the secondary charged particle detector 86 at each point on the surface of the passivation film 18 having a step are detected. An enlarged image of the step surface of the passivation film 18 due to the secondary ions is observed by the cathode ray tube 88 of the SIM observation device 87, and based on the step information of the passivation film 18 obtained from the observed enlarged image, as shown in FIG. The range (cutting point) is set to cut the wiring of 1 μm or less shown. Also in the local film formation described later, it is clear that the range of the local film formation is set based on the step information of the passivation film 18 obtained from the enlarged image observed by the cathode ray tube 88 of the SIM observation device 87. Then, the energy is set to 10 KeV or more so that the in-beam irradiation condition can be processed by sputtering, and the spot diameter of 0.3 to 0.1 μm or less is focused on the portion to be cut of the wiring set by the control signal from the control device 85. The irradiated ion beam spot is scanned and irradiated to form a hole in the passivation film 18 as shown in FIG. 12 (a) or 16 (b), and further, FIG. 12 (b) or 16 (b). As shown in, the wiring located under the hole is sputtered to remove and cut. In this case, it is necessary to match the scanning width with the wiring width, which can be performed with high precision by the control system of the deflection voltage.

第9図(a),(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。第9図(a)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の部分に対して第9図(b)に示す如く集束イ
オンビーム200a,200b,200d,200c,…,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。
9 (a) and 9 (b) show the case where the wiring is cut by the sputtering method in this case. In FIG. 9A, it is assumed that the rectangular portion indicated by 12 in the Al wiring on the IC chip or wafer covered with the passivation film 18 is the area to be cut and removed. At this time, the focused ion beams 200a, 200b, 200d, 200c, ..., As shown in FIG. 9 (b) for the 12 portions set based on the step position information of the passivation film 18 observed as the SIM image. While scanning with the deflection electrodes 75 and 76 in the order of 200 z, focused irradiation is performed to open a hole in the passivation film 18 of the irradiation portion and to remove the wiring of the irradiation portion to perform cutting.

第10図は、本発明の実施例ではないところの参考図であ
り、第6図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204,205,206,207に入射する。このイオンビーム光学
系は、第1図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。この場合は第9図(a)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。
FIG. 10 is a reference diagram which is not an embodiment of the present invention, and shows a configuration in which the configuration of the ion beam optical system in the apparatus of FIG. 6 is changed to an aperture projection system.
That is, the ion beam emitted from the high-brightness ion source 210 becomes a parallel beam by the electrostatic lenses 201, 202, 203 and enters the apertures 204, 205, 206, 207. This ion beam optical system has the same configuration as that of the laser optical system shown in FIG. 1, and is for projecting an aperture image on the sample 210 in a reduced image by lenses 208 and 209. Here, 211 indicates the projected image. For example, if the lenses 208 and 209 are 40 × magnification lenses, the micrometer head will be used in the aperture section.
If 204a, 205a, 206a, and 207a are adjusted and a 40μ rectangle is set with an accuracy of ± 2μ, a 1μ rectangular ion beam image is set with an accuracy of ± 0.05μ on the sample surface when aberration is ignored. It will be. Therefore, highly accurate positioning can be easily performed, which is advantageous. In this case, the aperture 11 is set so that the rectangular beam 12 is irradiated with the ion beam in FIG. 9A, and the ion beam is irradiated to cut the wiring 11.

第6図に示すようなイオンビーム光学系を用いて第2図
(b)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15のみが精
度よく周辺への影響の損傷なしに除去でき、第11図のよ
うな断面が得られる。
As shown in FIG. 2 (b) using the ion beam optical system as shown in FIG. 6, even when the wiring of an IC having no passivation film, which is not the object of the present invention, is cut by ion beam sputtering. Only the Al wiring 15 can be removed with high accuracy and without damage to the surroundings, and a cross section as shown in FIG. 11 can be obtained.

次に第4図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、まず第12図(a)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、Al配線15を加工
して第12図(b)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。
Next, when the wiring having the passivation coat as shown in FIG. 4 is cut, since the passivation film on the surface is sequentially processed by the ion beam processing, first, as shown in FIG. The passivation film 18 is processed to the surface of the wiring 15, and then the Al wiring 15 is processed to obtain a cross section as shown in FIG. 12 (b). Also in this case, unlike the case of laser processing, no damage to the periphery, cracks in the passivation film, and damage to the lower portion and the adjacent portion are observed at all.

第13図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、架台等は第6図と同様であり、省略されてい
る。
FIG. 13 shows a main sectional view of an apparatus according to another embodiment of the present invention. Here, the vacuum exhaust system, the secondary electron image display, the sample exchange chamber, the pedestal and the like are the same as those in FIG. 6 and are omitted.

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7
0,71,72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7
3、偏向電極75,76を経て、試料面90に到達する。
The liquid metal ion source 65 is assumed to be an alloy ion source such as Al-Si and Au-Si. The ion beam extracted by the extraction electrode 66 and controlled by the control electrode 67 is the lens 7
An electric field applied by the power control unit 115 of the EXB mass filter 102 when passing through the EXB mass filter (mass separation device) 102 after being made into a parallel beam by 0, 71, 72 and part of which is taken out by the aperture 101. E, adjusting the magnetic field B, only ions of a specific mass go straight through the lower aperture 103, ions of other masses are bent like a beam 104, kicked by the aperture 103, and moved downward. Can be prevented from reaching. The ions that have proceeded straight are focused by focusing lenses 104, 105, and 106, and the blanking electrode 7
3. The sample surface 90 is reached via the deflection electrodes 75 and 76.

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ガス、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9
0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1
12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102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。
The sample chamber 102 is exhausted from the passage 119 by an exhaust pump. A gas introduction nozzle 107 from a gas cylinder 109 for N 2 gas, O 2 gas, etc. is installed in the sample chamber 120, and the valve of the cylinder is controlled by a controller 117. The vacuum gauge 110 installed in the sample chamber 120 monitors the degree of vacuum inside the sample chamber 120, and the controller 117 controls the valve 108 so that the gas concentration becomes constant. In the sample chamber, in addition to the secondary electron detector 86, there is a secondary ion mass spectrometer 111 such as a quadrupole mass spectrometer tube.
The system for performing mass analysis of secondary ions which is formed when the ion beam is irradiated at 0 is controlled by one controller 118, and is a controller 1 of the secondary ion mass spectrometer 111.
12 signals go into this. Further, 113 is an ion source power supply control unit, which is a current of the heater 65 of the ion source, a voltage of the extraction electrode 66,
The voltage of the control electrode 67 is controlled. 114 is a power control unit for the first lens 70,
It controls 71 and 72. 115 is a power supply control unit, EXB
The power source of the mass filter 102 is controlled. A power supply control unit 116 controls the power supply of the second lenses 104, 105, 106.

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。
A control device 118 controls all of the ion source power supply control unit 113, the first lens power supply control unit 114, the EXB mass filter power supply control unit 115, the second lens power supply control unit 116, and the like. In addition, although not shown in the drawing, the power supply control units of the blanking electrode 73 and the deflection electrodes 75 and 76 are also controlled by the control device 118.

第14図(a)は、二次イオン質量分析管の出力を示すも
のである。第14図(b)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次イオン電流は第14図(a)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第15
図の制御装置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。
FIG. 14 (a) shows the output of the secondary ion mass spectrometer tube. When the sample having an Al thin film on Si is processed by an ion beam as shown in FIG. 14 (b), the secondary ion current is initially Al only (as shown in FIG. 14 (a)). Solid line). However, when the boundary between Al and Si becomes closer, Si (dotted line) becomes visible, and this changes at the boundary, and when processing continues, Al does not come out.
Only Si. In this way, the time point t 1 when the processing reaches the boundary can be detected. If this signal is used,
The control device 118 shown in the figure can control the ion beam irradiation to be stopped at a time t 1 when only Al is processed.

第13図によれば、第12図(b)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、
第12図(b)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117で弁108の開閉を制御する。
According to FIG. 13, the holes of the passivation film can be filled after cutting the Al wiring except for the passivation film on the upper side, as shown in FIG. That is, the ion source
As 65, for example, using an Au-Si alloy ion source, only the Au ions are extracted and processed by the EXB mass separator 102,
After processing the passivation film and the Al wiring as shown in FIG. 12 (b), the electric field and magnetic field applied to the EXB mass separator are changed so that only Si ions are extracted. Further, the valve 108 of the gas cylinder 109 is opened, O 2 gas is introduced into the sample chamber 120, the pressure is measured by a vacuum gauge, and the controller 117 controls the opening and closing of the valve 108 so that the pressure becomes constant.

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。
In addition, the voltage applied to the first lens and the second lens is changed by the power supply control units 114 and 116 so that the ion beam is applied to the sample unit from several KeV to several KeV.
The energy is set to 10 eV, and the light is made to enter while being finely focused. (When processing, the energy is 10 KeV or more.) With such low energy, the ion beam adheres to the sample surface and deposition is performed.

以上のようであるから、第12図(b)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、
これにより第15図に示したようにSiO2膜111を蒸着する
ことができる。
As described above, the Si ion beam is irradiated in the O 2 atmosphere to the opening of the passivation film 18 shown in FIG.
As a result, the SiO 2 film 111 can be deposited as shown in FIG.

導入するガスとしてO2の代りにN2を用いれば、Si3N4
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。
If N 2 is used instead of O 2 as a gas to be introduced, a Si 3 N 4 film can be deposited. As a result, the passivation film on the cut portion of the Al wiring can be filled with the passivation film, and the passivation film can be recoated, so that deterioration of the device can be prevented and electrical characteristics can be stabilized.

第16図(a)〜(e)は第13図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。
FIGS. 16 (a) to 16 (e) are new embodiments of the apparatus shown in FIG. That is, a method is shown in which the Al wiring runs in two layers above and below and the lower layer portion is cut by an ion beam at the intersection.

第16図(a)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。第13図の装置でイオン源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Al
イオンビームのみを分離して下方へとり出し、第16図
(a)の試料に照射して下部のAl配線まで加工し、第16
図(b)のごとき断面を得る。次にEXBマスセパレータ1
02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102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
工部に蒸着して第16図(c)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第16図(d)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。
In FIG. 16A, the Al wiring 302 runs left and right on the Si 301 via the SiO 2 insulating film 309, and the Al wiring 304 runs on the Si 301 in the direction perpendicular to the paper surface via the SiO 2 insulating film 303. . Further, a passivation film 305 of SiO 2 is formed on it. In this case, a method of cutting only the lower Al wiring 309 will be shown below. As the ion source 65 in the apparatus shown in FIG.
-Al alloy by EXB mass separator 102 using -Si alloy ion source
Only the ion beam is separated and taken out downward, and the sample in Fig. 16 (a) is irradiated and the lower Al wiring is processed.
Obtain a cross section as shown in FIG. Next EXB mass separator 1
By changing the electric field and magnetic field of 02, only the Si ion balm is taken out downward, and O 2 is introduced from the gas cylinder 109 into the sample chamber 102. In addition, the voltage of the lens is controlled so that the Si ion beam is focused on the sample with energy of several KeV or less. In this manner, the SiO 2 film is vapor-deposited on the processed portion up to the original height of the lower Al wiring by the method described in detail above to obtain a cross section as shown in FIG. 16 (c). After that, the sample chamber was made an oxygen-free atmosphere in which O 2 gas was stopped and exhausted, and only Al was taken out by the EXB mass separator 102, and Al vapor deposition such as 307 in FIG. 16 (d) was performed with energy of several KeV or less. Obtain the layer and recreate the original top Al wiring.
Further, a SiO 2 film 308 is vapor-deposited thereon to form a passivation layer by the same method as described above. By the following, only the lower Al wiring could be cut at the intersection of the Al wiring.

上記第13図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。第17図(a)はこ
のような装置の一例であり、第17図(b)はその断面を
示すものである。第17図(a)において、鏡筒部403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406a,406b,406
c,…が円柱状の回転体415にとりつけられており、鏡筒
部に接続した真空容器416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408a,408b,408c,…コントロール電極409a,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。第17図(a)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。
The above Fig. 13 shows a method of taking out one kind of metal with an EXB mass separator using an alloy ion source, but if there is no suitable alloy ion source, prepare several kinds of ion sources and switch. Need to FIG. 17 (a) shows an example of such a device, and FIG. 17 (b) shows its cross section. In FIG. 17A, the lens barrel portion 403 includes elements such as the lens 413 deflector 414. The ion source section is a container for a plurality of different element ion sources 406a, 406b, 406.
.. are attached to a cylindrical rotating body 415, and are housed in a vacuum container 416 connected to the lens barrel portion. These ion source containers are ion source parts 407a, 407b, 407c, ... Extraction electrodes 408a, 408b, 408c, ... Control electrodes 409a, 409ba, 409,
Contains ... The heater current, the extraction voltage, the control voltage, etc. are introduced into each ion source by branch cables 410a, 410b, 410c, ... Through an introduction terminal 411 which also serves as a terminal by a high voltage cable 412. In FIG. 17 (a), the ion source 407a is used by being connected to the optical system, but the rotating body 415 is rotated about the axis 405 to provide the ion source 40a.
It can be used by switching to 7b, 407c, .... In this apparatus, an angle deflection mechanism, a fine adjustment mechanism, and a fixing mechanism are attached to the axis of the optical system with high accuracy, but they are omitted in the figure.

この装置を用いれば第13図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。
If this device is used, the wiring repair process described above can be performed by combining not only the metal ion species forming a specific alloy as in the case of FIG. 13 but also any liquid metal ion source (or other type of ion source). Is possible.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

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、
第4図(b)に示す加工とは異なり、第12図(b)に示
すように配線幅に亘うて配線断面の通りの、即ち一様な
深さのスパッタ加工が可能となり、下層および周辺への
損傷等を防止して1μm以下の配線幅を有する配線の切
断加工を実用に供せる短時間で実現することができる効
果を奏する。
According to the present invention, for a completed IC element such as VLSI or ULSI in which a wiring having a wiring width of 1 μm or less is covered with a protective film,
Unlike the processing shown in FIG. 4 (b), as shown in FIG. 12 (b), it is possible to perform the sputtering processing as shown in FIG. The present invention has an effect of preventing damage to the periphery and the like and cutting the wiring having a wiring width of 1 μm or less in a short time for practical use.

この場合従来のレーザ加工法と異なり周辺への損傷や影
響は殆んどない。
In this case, unlike the conventional laser processing method, there is almost no damage or influence on the surroundings.

また本発明によれば、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および局所成膜
の修正加工とを一台の液体金属イオン源を用いた高輝度
集束イオンビーム加工装置で実現することができる効果
を奏する。
Further, according to the present invention, the fine cutting process having a passivation coat on the upper portion, which is difficult to perform well by the conventional laser processing method, is used to perform wiring cutting and local film correction processing. The effect that can be realized by the high-intensity focused ion beam processing apparatus using the liquid metal ion source is obtained.

即ち、本発明は、VLSI,ULSIをはじめとした今後益々極
微細化していく、あらゆる種類のIC素子について、IC素
子としての機能が形成でき、保護膜が被覆されてほぼ完
成された状態において所望の1μm以下の極微細な配線
個所に正確に切断加工と局所成膜加工とを一台の液体金
属イオン源を用いた高輝度集束イオンビーム加工装置で
行なうことができ、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でき、その効果は極めて大
きい。
That is, the present invention is desirable in a state in which a function as an IC element can be formed for almost any type of IC element which is further miniaturized in the future, including VLSI and ULSI, and a protective film is almost completed. Precisely cutting and local film forming can be performed on the extremely fine wiring part of 1 μm or less in a high-intensity focused ion beam processing apparatus using a single liquid metal ion source, and as a result, analysis of defective points It is possible to make corrections and the like, and it is possible to greatly shorten the development period and improve the yield at the time of development, and the effect is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は従来のレーザによる配線切断装置を示す構成
図、第2図(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、第2図(b)は同断面図である。
第3図は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、第4図(a),(b)は各々試料の断面
図、第5図は従来のレーザによる配線切断装置を示す構
成図、第6図は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、第7図は液体金属イオン源を示す
図、第8図は電子シャワーによるビームの中性化を示す
図、第9図(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、第10図は本発明の実施例で
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、第11図は試料断面図、第12図
(a),(b)は各々試料断面図、第13図は同金イオン
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、第14図(a)は質量分析装置の出力を示す
図、第14図(b)は試料断面図、第15図は試料断面図、
第16図(a)〜(e)は下部の配線を切断する方法を示
す断面図、第17図(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、第17図(b)
はその断面図である。 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
FIG. 1 is a block diagram showing a conventional wiring cutting device by a laser, and FIG. 2 (a) is an IC showing a cutting method of an Al wiring by it.
FIG. 2 (b) is a plan view of the Al wiring part of FIG.
FIG. 3 is a plan view showing the influence on the periphery when cutting Al wiring with a laser, FIGS. 4 (a) and 4 (b) are cross-sectional views of the respective samples, and FIG. 5 is a conventional wiring cutting apparatus with a laser. FIG. 6 is a configuration diagram of an ion beam wiring cutting device according to the present invention, FIG. 7 is a diagram showing a liquid metal ion source, and FIG. 8 is a diagram showing beam neutralization by an electron shower. 9 (a) and 9 (b) are front views showing wiring cutting by scanning with an ion beam, and FIG. 10 is a projection type ion beam wiring cutting device configuration which is not an embodiment of the present invention. Fig. 11 is a sectional view of the sample, Figs. 12 (a) and 12 (b) are sectional views of the sample, respectively, and Fig. 13 is a configuration diagram of an ion beam wiring repair apparatus equipped with the same gold ion source and mass spectrometer. , Fig. 14 (a) is a diagram showing the output of the mass spectrometer, and Fig. 14 (b) is a sample cross section. , FIG. 15 sample cross section,
FIGS. 16 (a) to 16 (e) are cross-sectional views showing a method for cutting the lower wiring, and FIG. 17 (a) is a view showing a wiring cutting device by an ion beam having many ion mirrors, FIG. (B)
Is a sectional view thereof. 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 (56)参考文献 特開 昭56−80131(JP,A) 特開 昭56−94630(JP,A) 特開 昭57−132653(JP,A) 特開 昭57−87124(JP,A) 特開 昭58−2202(JP,A)Front Page Continuation (72) Inventor Mikio Hongo 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama, Kanagawa Pref., Institute of Industrial Science, Hitachi, Ltd. (56) Reference JP-A-56-80131 (JP, A) JP-A-56 -94630 (JP, A) JP 57-132653 (JP, A) JP 57-87124 (JP, A) JP 58-2202 (JP, A)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項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
度イオンビームを前記配線の幅より大幅に細いイオンビ
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、配線上に配線に倣った段差状の保護膜
を被覆した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素子の保護膜表面から発生する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
スポットを前記IC素子の配線切断しようとする箇所付近
の保護膜表面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偏向電極による走査領域
を制御して前記配線切断しようとする箇所における配線
の幅に亘る領域のみにエネルギーを10KeV以上にして前
記配線の幅より大幅に細いイオンビームスポットを走査
照射して前記保護膜への少なくとも配線の幅に亘る一様
な穴あけスパッタ加工とその下層における配線の幅に亘
っての一様な切断スパッタ加工とを行いながら配線切断
の終点を検出して前記ブランキング電極を制御してイオ
ンビームスポットの照射を停止す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。
1. A liquid metal ion source which emits a high-intensity ion beam and an high-intensity ion beam emitted from the liquid metal ion source are extracted by an aperture unit and an aperture unit for extracting the vicinity of a central portion having a high energy density. The charged particle optical system for focusing the focused high-intensity ion beam to an ion beam spot diameter much smaller than the width of the wiring, the blanking electrode for irradiating and stopping the ion beam focused by the charged particle optical system, and the charging. The lens barrel having a deflection electrode for scanning an ion beam spot focused by a particle optical system, a sample stage on which an IC element coated with a step-like protective film following the wiring is provided on the wiring, and the charged particle optics. Detect secondary electrons or secondary ions generated from the surface of the protective film of the IC element by the ion beam spot focused by the system 2 A device for processing an IC device configured to form a vacuum chamber with a sample chamber equipped with a secondary charged particle detector, wherein the deflection electrode is controlled to disconnect the ion beam spot from the IC device. The observation region on the surface of the protective film near the point to be scanned is irradiated with scanning light, and the observation is performed by receiving a deflection signal for controlling the deflection electrode based on secondary electrons or secondary ions detected by the secondary charged particle detector. An attempt is made to control the scanning area by the deflection electrode based on the enlarged SIM image magnified and observed by the scanning ion microscope, and to cut the wiring by providing a scanning ion microscope for displaying the enlarged SIM image of the area and magnifying and observing. At least the width of the wiring to the protective film by scanning and irradiating an ion beam spot that is significantly narrower than the width of the wiring by setting the energy to 10 KeV or more only in the region across the width of the wiring at the location. While performing uniform hole sputter processing and uniform cutting sputter processing across the width of the wiring in the lower layer, the end point of wiring cutting is detected and the blanking electrode is controlled to irradiate the ion beam spot. A device for processing an IC element, comprising a control means for stopping.
【請求項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。
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. The processing device for an IC element according to claim 1, wherein the processing device is configured.
【請求項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。
3. The IC device processing apparatus according to claim 1, wherein an electronic shower is provided in the sample chamber in order to prevent the disturbance of the ion beam spot with which the IC device is irradiated.
【請求項4】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
度イオンビームを前記配線の幅より大幅に細いイオンビ
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
束に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、配線上に配線に倣った段差状の保護
膜を被覆した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素子の保護膜表面から発生する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
ムスポットを前記IC素子の配線切断しようとする箇所付
近の保護膜表面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
ン顕微鏡と前記試料室内のIC素子の表面近傍にガスを導
入するガス導入手段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偏向電極に
よる走査領域を制御して前記配線切断しようとする箇所
における配線の幅に亘る領域のみにエネルギーを10KeV
以上にして前記配線の幅より大幅に細いイオンビームス
ポットを走査照射して前記保護膜への少なくとも配線の
幅に亘る一様な穴あけスパッタ加工とその下層における
配線の幅に亘っての一様な切断スパッタ加工とを行って
配線切断の終点を検出して前記ブランキング電極を制御
してイオンビームスポットの照射を停止し、更に前記走
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素子の所望の個所に前記偏向電極によるイオン
ビームスポットの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する制御手段
を備えたことを特徴とするIC素子の加工装置。
4. A liquid metal ion source that emits a high-intensity ion beam and an high-intensity ion beam emitted from the liquid metal ion source are extracted by an aperture unit and an aperture unit for extracting the vicinity of a central portion having a high energy density. The charged particle optical system for focusing the focused high-intensity ion beam to an ion beam spot diameter much smaller than the width of the wiring, the blanking electrode for irradiating and stopping the ion beam focused by the charged particle optical system, and the charging. A lens barrel having a deflection electrode for scanning an ion beam spot focused by a particle optical system, a sample stage on which an IC element coated with a step-like protective film on the wiring, which covers the wiring, and the charged particles are installed. Secondary electrons or 2 generated from the surface of the protective film of the IC element by the ion beam spot focused by the optical system
An apparatus for processing an IC element, which is configured to form a vacuum chamber with a sample chamber provided with a secondary charged particle detector for detecting a secondary ion, wherein the deflection electrode is controlled to control the ion beam spot to the ion beam spot. Deflection for controlling the deflection electrode based on secondary electrons or secondary ions detected by the secondary charged particle detector by scanning and irradiating the observation region on the surface of the protective film near the portion where the wiring of the IC element is to be cut. Magnification observation with the scanning ion microscope equipped with a scanning ion microscope for receiving a signal and displaying an enlarged SIM image of the observation region for magnifying observation and a gas introducing means for introducing gas near the surface of the IC element in the sample chamber Based on the magnified SIM image obtained, the scanning area by the deflection electrode is controlled so that the energy is 10 KeV only in the area across the width of the wiring in the portion where the wiring is to be cut.
As described above, the ion beam spot, which is much narrower than the width of the wiring, is irradiated by scanning to form a uniform hole-sputtering process on the protective film at least over the width of the wiring and a uniform width over the width of the wiring in the lower layer. Cutting spattering and detecting the end point of wiring cutting to control the blanking electrode to stop the irradiation of the ion beam spot, and further the IC based on the magnified SIM image magnified and observed by the scanning ion microscope. An IC device characterized by comprising control means for controlling a scanning region of an ion beam spot by the deflection electrode at a desired portion of the device to locally form a film by a reaction with a gas introduced by the gas introducing device. Processing equipment.
【請求項5】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4項記載のIC素子の加工装置。
5. 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. The processing device for an IC element according to claim 4, which is configured.
【請求項6】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4項記載のIC素
子の加工装置。
6. An apparatus for processing an IC element according to claim 4, wherein an electronic shower is provided in the sample chamber to prevent the ion beam spot irradiated on the IC element from being disturbed.
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