JPH0691054B2 - イオンビーム加工方法及びその装置 - Google Patents
イオンビーム加工方法及びその装置Info
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- JPH0691054B2 JPH0691054B2 JP32537687A JP32537687A JPH0691054B2 JP H0691054 B2 JPH0691054 B2 JP H0691054B2 JP 32537687 A JP32537687 A JP 32537687A JP 32537687 A JP32537687 A JP 32537687A JP H0691054 B2 JPH0691054 B2 JP H0691054B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集束イオンビームを用いた加工技術に係り、特
に、加工対象面に凹凸が存在し、その段差部分を跨いで
加工する場合にも、加工形状を歪ませず、加工底面を平
坦に加工し、加工歩留りを向上させるのに好適なイオン
ビーム加工方法に関する。
に、加工対象面に凹凸が存在し、その段差部分を跨いで
加工する場合にも、加工形状を歪ませず、加工底面を平
坦に加工し、加工歩留りを向上させるのに好適なイオン
ビーム加工方法に関する。
第８図に周知の代表的集束イオンビーム（Focused Ion
Beam＝FIBと以下略称）加工装置の基本構成を示す。イ
オンビーム10を引き出すイオン源１には高輝度で１μｍ
φ（直径を表わす、以下同じ）以下にビームを集束して
も1nAオーダの電流が得られる液体金属イオン源を使用
している。イオン源１にはイオン源電源12からイオンの
加速電源とイオン化する金属を溶融するためのヒータ電
流を供給する。引き出されたイオンビーム10はレンズ電
源13からレンズ電極２へ印加する電圧を適正に調整し、
イオンビーム10の軌道を曲げ、ターゲット（被加工物）
４上に集束する。また、イオンビーム10は偏向コントロ
ーラ15から偏向電極３へ印加する電圧によって偏向す
る。通常この電圧は鋸歯状波で、ターゲット４上でイオ
ンビーム10を矩形に走査させる。また、イオンビーム10
の照射によってターゲット４の表面から２次電子11が放
出される。これを２次電子検出器６で検出し、その信号
強度に比例して、ターゲット４上でのイオンビーム10走
査と同期してCRT14上を走査している輝点に輝度変調を
かける。これは走査電子顕微鏡（Scanning Electron Mi
croscope＝SEM）と同じ原理で、ターゲット表面の形状
を観察でき、CRT14に表示する像はSTM像（走査イオン顕
微鏡像Scanning Ion Microscope Image）と呼ばれる。
なお、ターゲット４を乗せているステージ５はステージ
コントローラ16で所定の加工位置をCRT14の視野内に入
れられる精度を有している。また、これらを収納するチ
ャンバ18内は排気系コントローラ17で制御された真空ポ
ンプ９で１×10-6Torr以上の真空度を維持している。チ
ャンバ18が載っている定盤７は床からの振動を遮断する
ため、エアサーボマウント８の上に設置している。
Beam＝FIBと以下略称）加工装置の基本構成を示す。イ
オンビーム10を引き出すイオン源１には高輝度で１μｍ
φ（直径を表わす、以下同じ）以下にビームを集束して
も1nAオーダの電流が得られる液体金属イオン源を使用
している。イオン源１にはイオン源電源12からイオンの
加速電源とイオン化する金属を溶融するためのヒータ電
流を供給する。引き出されたイオンビーム10はレンズ電
源13からレンズ電極２へ印加する電圧を適正に調整し、
イオンビーム10の軌道を曲げ、ターゲット（被加工物）
４上に集束する。また、イオンビーム10は偏向コントロ
ーラ15から偏向電極３へ印加する電圧によって偏向す
る。通常この電圧は鋸歯状波で、ターゲット４上でイオ
ンビーム10を矩形に走査させる。また、イオンビーム10
の照射によってターゲット４の表面から２次電子11が放
出される。これを２次電子検出器６で検出し、その信号
強度に比例して、ターゲット４上でのイオンビーム10走
査と同期してCRT14上を走査している輝点に輝度変調を
かける。これは走査電子顕微鏡（Scanning Electron Mi
croscope＝SEM）と同じ原理で、ターゲット表面の形状
を観察でき、CRT14に表示する像はSTM像（走査イオン顕
微鏡像Scanning Ion Microscope Image）と呼ばれる。
なお、ターゲット４を乗せているステージ５はステージ
コントローラ16で所定の加工位置をCRT14の視野内に入
れられる精度を有している。また、これらを収納するチ
ャンバ18内は排気系コントローラ17で制御された真空ポ
ンプ９で１×10-6Torr以上の真空度を維持している。チ
ャンバ18が載っている定盤７は床からの振動を遮断する
ため、エアサーボマウント８の上に設置している。
上記のFIB装置で所定の被加工領域を加工する時、通常
第９図のようにイオンビーム10を走査して照射し、ター
ゲット４の原子29をスパッタしていく。第９図のＡ−Ａ
断面を見ると、第10図に示すように、表面40が平坦な場
合には第10図（ａ）のように加工穴の底面50は水平であ
る。ところが、第10図（ｂ）のように表面40′に段差が
あり、それを跨いで加工する場合にはこの差が加工穴底
60の形状に影響を与える。加工穴底が歪んでいると、例
えば第10図（ｃ）のようにターゲット４内に配線が走っ
ているとした時、上層配線30を切断した上で下層配線31
にダメージを与えないイオン注入量のマージンが狭く、
加工歩留りが低い。
第９図のようにイオンビーム10を走査して照射し、ター
ゲット４の原子29をスパッタしていく。第９図のＡ−Ａ
断面を見ると、第10図に示すように、表面40が平坦な場
合には第10図（ａ）のように加工穴の底面50は水平であ
る。ところが、第10図（ｂ）のように表面40′に段差が
あり、それを跨いで加工する場合にはこの差が加工穴底
60の形状に影響を与える。加工穴底が歪んでいると、例
えば第10図（ｃ）のようにターゲット４内に配線が走っ
ているとした時、上層配線30を切断した上で下層配線31
にダメージを与えないイオン注入量のマージンが狭く、
加工歩留りが低い。
実際にFIBでLSIを加工した例は、ジャーナル・オブ・バ
キューム・サイエンス・アンド・テクノロジー B4
（１）Jan/Feb（1986年）第176頁から第180頁（J.Vac.S
ci.Technol.B4（１）Jan/Feb（1986）p.176〜p.180）に
記載されている。
キューム・サイエンス・アンド・テクノロジー B4
（１）Jan/Feb（1986年）第176頁から第180頁（J.Vac.S
ci.Technol.B4（１）Jan/Feb（1986）p.176〜p.180）に
記載されている。
上記のように従来、LSI等の段差部分を含む被加工物の
段差部の加工において、段差が加工形状に影響を与え、
加工穴底に傾斜または凹凸を生じさせる。この底面の傾
きおよび凹凸は加工深さの設定のマージを縮小し、加工
歩留りを低下させる。
段差部の加工において、段差が加工形状に影響を与え、
加工穴底に傾斜または凹凸を生じさせる。この底面の傾
きおよび凹凸は加工深さの設定のマージを縮小し、加工
歩留りを低下させる。
例えば、前述の従来技術では、第11図（ａ）に模式的に
示したように、平坦な基板36上に形成された幅広のアル
ミニウム配線32及びその上に形成された絶縁膜35の構造
のものにおいて、アルミニウム配線32を切断するに際
し、イオンビーム10を広い走査領域33で加工している
が、この場合もアルミニウム配線の両側の段差部37が、
その後の加工形状に影響を及ぼし、これら両側の段差の
形状が共に後退して中央部に寄って行き、アルミニウム
配線を完全に除去した時点では、第11図（ｂ）に示すよ
うに中央部34に突起が残り、切断歩留りを低下させる原
因となっている。
示したように、平坦な基板36上に形成された幅広のアル
ミニウム配線32及びその上に形成された絶縁膜35の構造
のものにおいて、アルミニウム配線32を切断するに際
し、イオンビーム10を広い走査領域33で加工している
が、この場合もアルミニウム配線の両側の段差部37が、
その後の加工形状に影響を及ぼし、これら両側の段差の
形状が共に後退して中央部に寄って行き、アルミニウム
配線を完全に除去した時点では、第11図（ｂ）に示すよ
うに中央部34に突起が残り、切断歩留りを低下させる原
因となっている。
本発明の目的は加工する領域が段差部分を跨いでいる場
合に、段差部の影響を速やかに減少させ、加工穴底面を
平坦にし、加工深さ設定のマージンを水平部の加工と同
じように広げ、加工歩留りを向上させることのできる改
良されたイオンビーム加工方法及びその装置を提供する
ことにある。
合に、段差部の影響を速やかに減少させ、加工穴底面を
平坦にし、加工深さ設定のマージンを水平部の加工と同
じように広げ、加工歩留りを向上させることのできる改
良されたイオンビーム加工方法及びその装置を提供する
ことにある。
スパッタ率は水平部に比べ傾斜部が高いため、加工の進
行に従い段差は後退する。その時、第10図（ｂ）のよう
に段差が加工領域の片側にあると片側にしか段差が後退
しないが、第11図のように段差が両側にあると差が両側
から後退する。もし、両段差間が充分に近ければ後退し
た段差が段差間の中央で重なり合い消滅する。そこで、
段差を有する被加工物の段差部を加工する際に、加工を
開始後段差が早急に重なり合う状況を作ることにより、
段差部の影響を速やかに減少させることができる。
行に従い段差は後退する。その時、第10図（ｂ）のよう
に段差が加工領域の片側にあると片側にしか段差が後退
しないが、第11図のように段差が両側にあると差が両側
から後退する。もし、両段差間が充分に近ければ後退し
た段差が段差間の中央で重なり合い消滅する。そこで、
段差を有する被加工物の段差部を加工する際に、加工を
開始後段差が早急に重なり合う状況を作ることにより、
段差部の影響を速やかに減少させることができる。
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、
本発明の第１の目的は、イオンビームを照射して、段差
部分を有する被加工物に所定形状寸法の穴あけ加工をす
るに際し、上記段差部分の高部領域のみあらかじめ前記
段差部分の低部領域とほぼ等しい高さになるまで加工す
る前段加工工程と、次いで前記前段加工工程により加工
された領域を含み上記所定形状寸法の穴の深さまで上記
被加工物を加工する本加工工程との２段階加工工程から
成ることを特徴とするイオンビーム加工方法によって達
成される。そして、上記段差部分の高部領域を加工する
に際しては、上記被加工物の設計位置情報に前記段差部
分を有する被加工物を製造する際の製造プロセス情報を
加えて上記前段加工の位置決めを行うことが好ましい。
さらに精度の高い位置決めを要する場合には、上記段差
部分の高部領域を加工するに際して、上記被加工物の設
計位置情報と上記イオンビームの照射によって前記被加
工物から放射される２次粒子を検出して得られる前記被
加工物表面の位置情報とから上記前段加工の位置決めを
行うことがより好ましい。
本発明の第１の目的は、イオンビームを照射して、段差
部分を有する被加工物に所定形状寸法の穴あけ加工をす
るに際し、上記段差部分の高部領域のみあらかじめ前記
段差部分の低部領域とほぼ等しい高さになるまで加工す
る前段加工工程と、次いで前記前段加工工程により加工
された領域を含み上記所定形状寸法の穴の深さまで上記
被加工物を加工する本加工工程との２段階加工工程から
成ることを特徴とするイオンビーム加工方法によって達
成される。そして、上記段差部分の高部領域を加工する
に際しては、上記被加工物の設計位置情報に前記段差部
分を有する被加工物を製造する際の製造プロセス情報を
加えて上記前段加工の位置決めを行うことが好ましい。
さらに精度の高い位置決めを要する場合には、上記段差
部分の高部領域を加工するに際して、上記被加工物の設
計位置情報と上記イオンビームの照射によって前記被加
工物から放射される２次粒子を検出して得られる前記被
加工物表面の位置情報とから上記前段加工の位置決めを
行うことがより好ましい。
また、本発明の第２の目的は、同一平面において、複数
個に分割されて少なくとも１対の２次粒子検出板を構成
する２次粒子検出手段と、前記１対の検出板にて検出さ
れた被加工面の画像信号を演算処理する画像処理装置
と、上記演算処理された画像信号を表示する画像表示手
段とを有する被加工物の位置決め装置を備えて成ること
を特徴とするイオンビーム加工装置によって達成され
る。
個に分割されて少なくとも１対の２次粒子検出板を構成
する２次粒子検出手段と、前記１対の検出板にて検出さ
れた被加工面の画像信号を演算処理する画像処理装置
と、上記演算処理された画像信号を表示する画像表示手
段とを有する被加工物の位置決め装置を備えて成ること
を特徴とするイオンビーム加工装置によって達成され
る。
上記の本発明においては、被加工領域内に段差がある場
合、まずは段差の位置をあらかじめ認識し、目的とする
所定領域の加工の前に、前段加工として段差の高部領域
を加工してこの段差部を尾根部とし、その上で本加工と
して所定の領域を加工すれば尾根部では段差部が接近
し、加工が進行するにしたがい段差（尾根部）は速やか
に解消する。その後は平坦な面を加工していくことにに
なり、最終的な加工穴の底面を平坦にすることができ
る。
合、まずは段差の位置をあらかじめ認識し、目的とする
所定領域の加工の前に、前段加工として段差の高部領域
を加工してこの段差部を尾根部とし、その上で本加工と
して所定の領域を加工すれば尾根部では段差部が接近
し、加工が進行するにしたがい段差（尾根部）は速やか
に解消する。その後は平坦な面を加工していくことにに
なり、最終的な加工穴の底面を平坦にすることができ
る。
以下、本発明の実施例を図面によって説明する。
第12図は段差が片側に存在する被加工物について通常の
走査でｄ＝２μｍの段差部を幅Ｗにわたり加工した場合
の加工の進行状況を示している。前述のように加工穴底
部60は傾斜している。そこで、本発明では第１図のよう
に本来の加工領域（幅W1、深さd1）を加工する前に前段
加工として段差の高部領域Ｃを加工領域（幅W2、深さ
d2）に設定し、段差の低部Ｂと同じ高さになるまで、つ
まりd2の深さまで加工する（前段加工による穴底面5
0′）。その段階で、最初段差のあった所には尾根Ｐが
残っている。次に加工領域を本来の加工領域に設定し直
し、加工を始める。加工が進むと尾根部の側壁は両側か
ら浸蝕されて行き、早い段階で解消する。その後は平坦
な面の加工が進行し、結局加工穴底面50は平坦になる。
走査でｄ＝２μｍの段差部を幅Ｗにわたり加工した場合
の加工の進行状況を示している。前述のように加工穴底
部60は傾斜している。そこで、本発明では第１図のよう
に本来の加工領域（幅W1、深さd1）を加工する前に前段
加工として段差の高部領域Ｃを加工領域（幅W2、深さ
d2）に設定し、段差の低部Ｂと同じ高さになるまで、つ
まりd2の深さまで加工する（前段加工による穴底面5
0′）。その段階で、最初段差のあった所には尾根Ｐが
残っている。次に加工領域を本来の加工領域に設定し直
し、加工を始める。加工が進むと尾根部の側壁は両側か
ら浸蝕されて行き、早い段階で解消する。その後は平坦
な面の加工が進行し、結局加工穴底面50は平坦になる。
第13図は段差が両側に存在する被加工物についてｄ＝２
μｍ段差の幅の広い配線（図示せず）を切断する場合の
通常の走査の例、第２図は本発明の実施例となるもの
で、上記第１図のように２段階で加工した時の加工形状
の変化で、前述の段差加工と同様に２段階の加工では加
工穴底面50は平坦となり、中央部に加工残りが生じず、
配線を切断する時の歩留りが向上する。つまり、第２図
の第１段の加工は、幅W2、深さd2（段差の底部Ｂに達し
てないがほぼ近い高さ）、第２段の本来の加工は幅W1、
深さd1まである。
μｍ段差の幅の広い配線（図示せず）を切断する場合の
通常の走査の例、第２図は本発明の実施例となるもの
で、上記第１図のように２段階で加工した時の加工形状
の変化で、前述の段差加工と同様に２段階の加工では加
工穴底面50は平坦となり、中央部に加工残りが生じず、
配線を切断する時の歩留りが向上する。つまり、第２図
の第１段の加工は、幅W2、深さd2（段差の底部Ｂに達し
てないがほぼ近い高さ）、第２段の本来の加工は幅W1、
深さd1まである。
実際のLSIを加工する場合、設計データから加工位置を
決める。設計データには例えばアルミニウムのごとき配
線の位置情報しか入っていない。第３図は、LSIチップ
上に導体層（アルミニウムなど）32の表面を覆って例え
ばSiO2、ポリイミド樹脂のごときパッシベーシヨン膜35
を形成した、LSIチツプの一部の断面構造を示したもの
であり、第３図（ａ）はパツシベーシヨン膜35をCVD
（Ｃhemical Ｖapor Ｄeposition）により形成した場合
を、第３図（ｂ）はスパツタリングで形成した場合をそ
れぞれ示している。このように表面のパツシベーシヨン
膜はアルミ配線の段差を反映しているが、パツシベーシ
ヨン膜35をCVDで形成した場合とスパッタでデポジシヨ
ンした場合とでは段差の位置に違う。さらに、スパツタ
の場合、段差位置はロツト間、あるいは、ウエハ内でも
ばらつき位置が定まらない。そのばらつきの範囲は±0.
5μｍ程である。したがって、特にスパツタで形成する
場合には設計データの位置情報のみで上記の前段加工の
位置決めると、前段加工の領域内に段差を含む場合があ
り、前段加工の加工底面自体が傾斜し、最終加工底面も
通常の加工と同様に傾斜する。そこで、設計データと表
面パツシベーシヨンを成膜する時のプロセス条件を含ん
だプロセスデータとを組み合わせて前段加工の位置を決
め、パツシベーシヨン膜35の段差位置のばらつきはウェ
ハ内でのばらつきに抑える必要がある。今、FIB加工の
自動位置決め精度が±0.3μｍとすると前段加工の位置
ずれは最大±0.8μｍとなる。第４図（ｂ）の前段加工
の適正位置から±0.8μｍ位置がずれた場合の加工状態
を調べてみると、その範囲では第４図（ａ）、（ｃ）の
ようにどちらにずれても加工底面は平坦となる。つま
り、第４図（ａ）は右にずれた場合、第４図（ｂ）は左
にずれた場合をそれぞれ示している。したがって、２μ
ｍの段差を３μｍ掘り込む第４図のような場合には設計
データにプロセスデータを加えて処理して位置決めし、
段差高部を前段加工した上で本加工を行なえば平坦な加
工底面を得ることが全自動でできる。しかし、LSIの中
にはプロセスデータが不明なものや、パツシベーシヨン
膜の段差位置のばらつきの大きなものがある。これに対
しては加工前にパツシベーシヨン膜の段差がどこに位置
するかをあらかじめ例えばSIM像を観察するなどにより
認識しておけばよい。
決める。設計データには例えばアルミニウムのごとき配
線の位置情報しか入っていない。第３図は、LSIチップ
上に導体層（アルミニウムなど）32の表面を覆って例え
ばSiO2、ポリイミド樹脂のごときパッシベーシヨン膜35
を形成した、LSIチツプの一部の断面構造を示したもの
であり、第３図（ａ）はパツシベーシヨン膜35をCVD
（Ｃhemical Ｖapor Ｄeposition）により形成した場合
を、第３図（ｂ）はスパツタリングで形成した場合をそ
れぞれ示している。このように表面のパツシベーシヨン
膜はアルミ配線の段差を反映しているが、パツシベーシ
ヨン膜35をCVDで形成した場合とスパッタでデポジシヨ
ンした場合とでは段差の位置に違う。さらに、スパツタ
の場合、段差位置はロツト間、あるいは、ウエハ内でも
ばらつき位置が定まらない。そのばらつきの範囲は±0.
5μｍ程である。したがって、特にスパツタで形成する
場合には設計データの位置情報のみで上記の前段加工の
位置決めると、前段加工の領域内に段差を含む場合があ
り、前段加工の加工底面自体が傾斜し、最終加工底面も
通常の加工と同様に傾斜する。そこで、設計データと表
面パツシベーシヨンを成膜する時のプロセス条件を含ん
だプロセスデータとを組み合わせて前段加工の位置を決
め、パツシベーシヨン膜35の段差位置のばらつきはウェ
ハ内でのばらつきに抑える必要がある。今、FIB加工の
自動位置決め精度が±0.3μｍとすると前段加工の位置
ずれは最大±0.8μｍとなる。第４図（ｂ）の前段加工
の適正位置から±0.8μｍ位置がずれた場合の加工状態
を調べてみると、その範囲では第４図（ａ）、（ｃ）の
ようにどちらにずれても加工底面は平坦となる。つま
り、第４図（ａ）は右にずれた場合、第４図（ｂ）は左
にずれた場合をそれぞれ示している。したがって、２μ
ｍの段差を３μｍ掘り込む第４図のような場合には設計
データにプロセスデータを加えて処理して位置決めし、
段差高部を前段加工した上で本加工を行なえば平坦な加
工底面を得ることが全自動でできる。しかし、LSIの中
にはプロセスデータが不明なものや、パツシベーシヨン
膜の段差位置のばらつきの大きなものがある。これに対
しては加工前にパツシベーシヨン膜の段差がどこに位置
するかをあらかじめ例えばSIM像を観察するなどにより
認識しておけばよい。
前述のようにFIBを走査し、ターゲツトから放出される
２次電子を検出してSIM像が得られる。SIM像は表面の凹
凸像で、パツシベーシヨン膜の段差を観察できる。そこ
で、設計データに従い±0.3μｍの精度で加工位置決め
した所でSIM像から段差高部を観察し、段差部を含まぬ
よう前段加工領域を設定する。ただし、その場合通常の
MCP20（マイクロチヤンネルプレート、第５図（ｂ）に
図示）を使用した２次電子検出器ではターゲツト直上か
ら照明を当てたようにSIM像が見えるため、どの段差の
斜面も同じ明るさに見え、SIM画面中でどちら側が段差
の高部であるかの判断がつけにくい。そこで、第５図
（ａ）のように、MCP20で増幅した２次電子信号を検出
する円板を21（ａ）、21（ｂ）、21（ｃ）、21（ｄ）の
４つに分割し、それぞれからの電流をモニタして段差の
高部、低部を判断する。例えば、第６図のようなダーゲ
ツトの段差22を検出板21（ａ）、21（ｃ）で検出すると
段差斜面が検出器の方向を向いており、平坦部より多く
の２次電子が検出できる。一方、検出板21（ｂ）、21
（ｄ）で検出するとその逆で段差斜面からの２次電子検
出量が減る。そこで、各検出板からの信号を画像処理装
置23に取り込み、それらの差を取るか、あるいは、どち
らか一方の検出板（この場合、検出板21（ａ）、21
（ｃ））からの信号を取って、第６図のような信号24を
得る。次に、２つのレベルの閾い電圧V1、V2を設定し、
V1レベルを越える領域があれば、SIM画像の右側が段差
の高部、V2レベルより下回わる領域があれば、逆に右側
が段差高部と判断できる。この例では、右側が段差の高
部にあたるため、V1レベルと２次電子信号レベルとが交
差する右側の点Ｑから右側の領域25に前段加工を施す。
つまり、第１図の場合のW2に相当する幅を位置決めして
前段加工することになる。ここで、点Ｑは画像処理装置
23内に組み込んだソフトウエア、または、１度画像処理
装置23からメインコントローラ26へ２次電子信号24を送
信し、メインコントローラ26内で閾い値V1と比較するソ
フトウエアのどちらを使っても、求められる。また、段
差が第６図の紙面に垂直な方向にあった時には、検出板
21（ａ）、21（ｂ）と検出板21（ｃ）、21（ｄ）の組み
合わせで、上記と同様に処理して、前段加工の位置が求
められる。この方式は各加工において、SIM画像情報を
１度画像処理装置23に取り込み、段差を認識して、前段
加工領域を設定するソフトウエアとこれらの処理のため
に一定の処理時間を必要とする。しかし、前段加工の位
置設定は設計データをプロセスデータで補正する方式に
比べ、精度が段差部の認識誤差だけで規定されるため、
より正確である。
２次電子を検出してSIM像が得られる。SIM像は表面の凹
凸像で、パツシベーシヨン膜の段差を観察できる。そこ
で、設計データに従い±0.3μｍの精度で加工位置決め
した所でSIM像から段差高部を観察し、段差部を含まぬ
よう前段加工領域を設定する。ただし、その場合通常の
MCP20（マイクロチヤンネルプレート、第５図（ｂ）に
図示）を使用した２次電子検出器ではターゲツト直上か
ら照明を当てたようにSIM像が見えるため、どの段差の
斜面も同じ明るさに見え、SIM画面中でどちら側が段差
の高部であるかの判断がつけにくい。そこで、第５図
（ａ）のように、MCP20で増幅した２次電子信号を検出
する円板を21（ａ）、21（ｂ）、21（ｃ）、21（ｄ）の
４つに分割し、それぞれからの電流をモニタして段差の
高部、低部を判断する。例えば、第６図のようなダーゲ
ツトの段差22を検出板21（ａ）、21（ｃ）で検出すると
段差斜面が検出器の方向を向いており、平坦部より多く
の２次電子が検出できる。一方、検出板21（ｂ）、21
（ｄ）で検出するとその逆で段差斜面からの２次電子検
出量が減る。そこで、各検出板からの信号を画像処理装
置23に取り込み、それらの差を取るか、あるいは、どち
らか一方の検出板（この場合、検出板21（ａ）、21
（ｃ））からの信号を取って、第６図のような信号24を
得る。次に、２つのレベルの閾い電圧V1、V2を設定し、
V1レベルを越える領域があれば、SIM画像の右側が段差
の高部、V2レベルより下回わる領域があれば、逆に右側
が段差高部と判断できる。この例では、右側が段差の高
部にあたるため、V1レベルと２次電子信号レベルとが交
差する右側の点Ｑから右側の領域25に前段加工を施す。
つまり、第１図の場合のW2に相当する幅を位置決めして
前段加工することになる。ここで、点Ｑは画像処理装置
23内に組み込んだソフトウエア、または、１度画像処理
装置23からメインコントローラ26へ２次電子信号24を送
信し、メインコントローラ26内で閾い値V1と比較するソ
フトウエアのどちらを使っても、求められる。また、段
差が第６図の紙面に垂直な方向にあった時には、検出板
21（ａ）、21（ｂ）と検出板21（ｃ）、21（ｄ）の組み
合わせで、上記と同様に処理して、前段加工の位置が求
められる。この方式は各加工において、SIM画像情報を
１度画像処理装置23に取り込み、段差を認識して、前段
加工領域を設定するソフトウエアとこれらの処理のため
に一定の処理時間を必要とする。しかし、前段加工の位
置設定は設計データをプロセスデータで補正する方式に
比べ、精度が段差部の認識誤差だけで規定されるため、
より正確である。
以上、極めて単純な場合についての前段加工によって加
工穴底面を平坦にする加工方法を示した。
工穴底面を平坦にする加工方法を示した。
実際の加工においては第７図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の
ようにさらに複雑なパターンの加工も有るが、これらも
斜線部を前段加工領域27として加工し、さらに、本加工
領域28を加工すれば同様に平坦な底面の加工が可能とな
る。
ようにさらに複雑なパターンの加工も有るが、これらも
斜線部を前段加工領域27として加工し、さらに、本加工
領域28を加工すれば同様に平坦な底面の加工が可能とな
る。
本発明によれば、一般のLSI等半導体装置、または、例
えば磁気バルブメモリ素子などそれ以外の段差を有する
被加工物をFIBにて加工する際に、従来の問題であった
段差の影響によって、加工底面が傾斜すること、また
は、段差が残留することなどを解消することができ、平
坦な底面加工ができる。このため、半導体装置の配線を
切断する場合であれば、配線の切断が加工底面の傾斜も
しくは段差（突起など）に基づく歪みによって失敗する
確率が低下し、切断時の歩留りを向上させることができ
る。つまり、本発明によれば、被加工物の表面にどのよ
うな形状の凹凸があっても、平坦な底面を持つように加
工できる。したがって、さらにそこへ別の加工を施して
いけば、表面の状態に関係無く、任意の加工形状を得る
ことが可能となる。
えば磁気バルブメモリ素子などそれ以外の段差を有する
被加工物をFIBにて加工する際に、従来の問題であった
段差の影響によって、加工底面が傾斜すること、また
は、段差が残留することなどを解消することができ、平
坦な底面加工ができる。このため、半導体装置の配線を
切断する場合であれば、配線の切断が加工底面の傾斜も
しくは段差（突起など）に基づく歪みによって失敗する
確率が低下し、切断時の歩留りを向上させることができ
る。つまり、本発明によれば、被加工物の表面にどのよ
うな形状の凹凸があっても、平坦な底面を持つように加
工できる。したがって、さらにそこへ別の加工を施して
いけば、表面の状態に関係無く、任意の加工形状を得る
ことが可能となる。
第１図、第２図はそれぞれ本発明の異なる実施例を示し
たもので、イオンビーム加工の進行状態を示す断面図で
あり、第12図及び第13図は比較例としての従来法による
断面図であり、第３図はパツシベーシヨン膜の位置を示
す断面図、第４図は本発明の実施例を示すもので加工位
置のずれの影響を示す断面図、第５図は本発明を実施す
るためのイオンビーム加工装置における２次電子検出器
の正面および平面図、第６図は同じく本発明を実施する
ためのイオンビーム加工装置における段差部位置決め、
加工領域を決定する処理過程を示したもので、２次電子
信号の処理を示す流れ図、第７図は本発明のさらに異な
る実施例を示す前段加工領域を示す平面図である。ま
た、第８図はFIB加工装置の概略構成図、第９図は加工
状態の斜視図、第10図は加工跡を示す断面図、第11図は
幅広配線の加工を示す断面図であり、いずれも通常の装
置及び加工方法を説明するための図である。 図において、 １……イオン源、２……静電レンズ ３……偏向電極、４……ターゲット ５……ステージ、６……２次粒子検出器 ７……定盤、８……エアサーボマウント ９……真空ポンプ、10……イオンビーム 11……２次粒子、12……イオン源電源 ３……レンズ電源、14……CRT 15……偏向コントローラ 16……ステージコントローラ 17……真空排気系コントローラ 18……真空チヤンバ、19……アルミニウム配線 20……MCP、21……検出板 22……段差、23……画像処理装置 24……２次電子信号、25……前段加工領域 26……メインコントローラ 27……前段加工領域、28……本加工領域 29……ターゲット原子、30……上層配線 31……下層配線、32……アルミニウム配線 33……イオンビーム走査領域 34……突起、35……パッシベーション膜
たもので、イオンビーム加工の進行状態を示す断面図で
あり、第12図及び第13図は比較例としての従来法による
断面図であり、第３図はパツシベーシヨン膜の位置を示
す断面図、第４図は本発明の実施例を示すもので加工位
置のずれの影響を示す断面図、第５図は本発明を実施す
るためのイオンビーム加工装置における２次電子検出器
の正面および平面図、第６図は同じく本発明を実施する
ためのイオンビーム加工装置における段差部位置決め、
加工領域を決定する処理過程を示したもので、２次電子
信号の処理を示す流れ図、第７図は本発明のさらに異な
る実施例を示す前段加工領域を示す平面図である。ま
た、第８図はFIB加工装置の概略構成図、第９図は加工
状態の斜視図、第10図は加工跡を示す断面図、第11図は
幅広配線の加工を示す断面図であり、いずれも通常の装
置及び加工方法を説明するための図である。 図において、 １……イオン源、２……静電レンズ ３……偏向電極、４……ターゲット ５……ステージ、６……２次粒子検出器 ７……定盤、８……エアサーボマウント ９……真空ポンプ、10……イオンビーム 11……２次粒子、12……イオン源電源 ３……レンズ電源、14……CRT 15……偏向コントローラ 16……ステージコントローラ 17……真空排気系コントローラ 18……真空チヤンバ、19……アルミニウム配線 20……MCP、21……検出板 22……段差、23……画像処理装置 24……２次電子信号、25……前段加工領域 26……メインコントローラ 27……前段加工領域、28……本加工領域 29……ターゲット原子、30……上層配線 31……下層配線、32……アルミニウム配線 33……イオンビーム走査領域 34……突起、35……パッシベーション膜
───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 高橋 貴彦 東京都小平市上水本町1450番地 株式会社 日立製作所コンピューター事業部デバイス 開発センター内 (56)参考文献 特開 昭61−102740（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−57020（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (4)
- 【請求項１】イオンビームを照射して、段差部分を有す
る被加工物に所定形状寸法の穴あけ加工をするに際し、
上記段差部分の高部領域のみをあらかじめ前記段差部分
の低部領域とほぼ等しい高さになるまで加工する前段加
工工程と、次いで前記前段加工工程により加工された領
域を含み上記所定形状寸法の穴の深さまで上記被加工物
を加工する本加工工程との２段階加工工程から成ること
を特徴とするイオンビーム加工方法。 - 【請求項２】上記段差部分の高部領域を加工するに際し
ては、上記被加工物の設計位置情報に前記段差部分を有
する被加工物を製造する際の製造プロセス情報を加えて
上記前段加工の位置決めを行うことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のイオンビーム加工方法。 - 【請求項３】上記段差部分の高部領域を加工するに際し
ては、上記被加工物の設計位置情報と上記イオンビーム
の照射によって前記被加工物から放射される２次粒子を
検出して得られる前記被加工物表面の位置情報とから上
記前段加工の位置決めを行うことを特徴とする特許請求
の範囲第１記記載のイオンビーム加工方法。 - 【請求項４】同一平面において、複数個に分割されて少
なくとも１対の２次粒子検出板を構成する２次粒子検出
手段と、前記１対の検出板にて検出された被加工面の画
像信号を演算処理する画像処理装置と、上記演算処理さ
れた画像信号を表示する画像表示手段とを有する被加工
物の位置決め装置を備えて成ることを特徴とするイオン
ビーム加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32537687A JPH0691054B2 (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | イオンビーム加工方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32537687A JPH0691054B2 (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | イオンビーム加工方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01168029A JPH01168029A (ja) | 1989-07-03 |
| JPH0691054B2 true JPH0691054B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=18176142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32537687A Expired - Fee Related JPH0691054B2 (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | イオンビーム加工方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0691054B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0364915A (ja) * | 1989-08-02 | 1991-03-20 | Nec Corp | 絶縁膜のエッチング方法 |
| US7388218B2 (en) * | 2005-04-04 | 2008-06-17 | Fei Company | Subsurface imaging using an electron beam |
-
1987
- 1987-12-24 JP JP32537687A patent/JPH0691054B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01168029A (ja) | 1989-07-03 |
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|---|---|---|---|
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