JPH07312196A

JPH07312196A - 集束イオンビーム照射方法および集束イオンビーム装置

Info

Publication number: JPH07312196A
Application number: JP10243994A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Umemura; 馨梅村; Yuichi Madokoro; 祐一間所; Yoshimi Kawanami; 義実川浪
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ウエハやデバイスなどの試料に対してＦＩＢ
を照射して、試料または試料製造ラインにコンタミネイ
ションを与えることなく観察、分析、計測、検査などが
行える集束イオンビーム照射方法、およびそれらを実現
する集束イオンビーム装置を提供する。【構成】集束イオンビーム照射によって試料に微細加
工を施して、試料の観察、分析または動作状態の検査の
うちの少なくともいずれかを行なう集束イオンビーム照
射方法であって、特に、上記集束イオンビームは、ＥＨ
Ｄイオン源２から放出され、該ＥＨＤイオン源のイオン
材料が液体不活性ガス種、液体酸素、液体窒素、さら
に、上記試料の主成分とは異種元素で周期律表上同族元
素のうちのいずれかである集束イオンビーム照射方法で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハやデバイ
ス等の試料に集束イオンビーム照射し、観察、計測、分
析を行なう集束イオンビーム照射方法およびこれを用い
た集束イオンビーム装置に係り、特に、集束イオンビー
ム照射の際、試料およびその製造ラインに電気的汚染を
伴わない非汚染集束イオンビーム照射方法、およびこれ
を実現させる集束イオンビーム関する。

【０００２】

【従来の技術】集束イオンビーム（Focused Ion Beam：
以下ＦＩＢと略記）は直径１００nm以下程度の細束なイ
オンビームで、その応用範囲は多岐に渡り、半導体プロ
セスにおけるイオン注入やエッチング、デポジション等
をレジストを用いないで局所的に行なうことができる。
また、分析分野においては、二次イオン質量分析（ＳＩ
ＭＳ）の一次イオンビーム系にＦＩＢを用いることで、
試料表面のサブミクロン領域の組成分析ができる。さら
に、最近では、ＦＩＢ照射による局所スパッタリングを
利用し、試料の特定場所の断面を切り出してその断面を
観察する断面加工技術や、透過型電子顕微鏡用の薄片試
料作成技術も注目されている。

【０００３】電気流体力学的イオン源（Electro-Hydrod
ynamics Ion Source、以下ＥＨＤイオン源と略記）は点
状領域からイオン放出されるため高輝度であり、上記Ｆ
ＩＢを形成させるのに最適なイオン源である。イオン化
すべき材料（イオン材料）が金属である場合、特に、液
体金属イオン源（Liquid Metal Ion Source、略してＬ
ＭＩＳ）とも呼ばれる。ＥＨＤイオン源やＬＭＩＳでは
実用上、殆どの場合ガリウム（Ｇａ）イオンが用いられ
ている。Ｇａの融点および蒸気圧が低いため、イオン材
料として取扱いやすいためと、放出イオン電流が比較的
安定で、実用に耐えうるだけの長寿命を有するためであ
る。

【０００４】ＥＨＤイオン源の概略構成を図２に示す。
イオン材料２１を溶融状態で保持するリザーバ２２と、
これらを加熱しイオン材料２１を溶融状態にするための
ヒータ２３、２３’と、溶融状態のイオン材料２１のイ
オン２４をその先端から放出するためのエミッタ２５
と、エミッタ２５の先端に高電界を集中させてイオンを
引出すための引出し電極２６とから構成されている。溶
融状態のイオン材料２１をエミッタ２５の先端まで濡ら
せた後、引出し電極２６に高電圧を引加すると、あるし
きい電圧でエミッタ２５先端の溶融イオン材料２１はテ
イラーコーンと呼ばれる円錐形状となり、その先端から
イオン放出される。ここで、２７、２７’は、イオン材
料を加熱溶融させるために電源から電力をヒータに伝え
るための電流導入端子、２８は電流導入端子２７、２
７’を支える絶縁碍子、２９はエミッタを支える支持部
である。このＥＨＤイオン源は真空容器に設置し、動作
させる。

【０００５】ＥＨＤイオン源の構成を示す公知例とし
て、論文集『ジャーナル・オブ・ヴァキューム・サイエン
ス・アンド・テクノロジ』第Ａ２巻、（１９８４年）第１
３６５頁から第１３６９頁に記載の『デヴェロップメン
ト・オブ・ボロン・リキッド・メタル・アイアン・ソース』な
る論文に示されている。(Journal of Vacuum Science a
nd Technology, A2, (1984)1365-1369 “Development o
f Boron Liquid Metal Ion Source")（公知例１）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】発明が解決しようとす
る課題を明らかにするために、以下、半導体製造プロ
セスとＦＩＢ照射方法に見られる問題点と、ＦＩＢ形
成のためのイオン源とその問題点に分けて説明する。

【０００７】半導体製造プロセスとＦＩＢ照射方法に
見られる問題点半導体デバイスの製造工程では、各プロセスの評価を各
プロセス直後に行ない、各プロセスの良不良の判別を付
けることは、そのプロセス条件またはデバイスの良不良
が評価でき、製品歩留り向上の面から有効である。例え
ば、現状では光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡を用いた表
面観察や寸法計測がある。このような評価は、試料への
外部からの不純物混入を避けるために生産ラインで行な
われることからインライン評価と呼ばれる。このインラ
イン評価は製造条件の最適化を短周期で行なえ、ある工
程で発生した不良品を次工程に移すことなく除去できる
ため、最終製品の歩留り向上に貢献する方法である。

【０００８】しかし、プロセス現場では表面観察や寸法
計測ばかりでなく、表面下の配線や層間絶縁膜状態、混
入異物などを、プロセス直後にその場で、断面を形成し
て観察や分析、計測をしたいという要求が大きい。所望
の微細領域の断面形成にはＦＩＢが最適であるが、現状
ではＦＩＢはインラインでは用いられず、あるサンプル
についてライン外でプロセス評価や原因究明が行なわれ
ている。理由は、Ｓｉウエハやデバイスに、従来のＧａ
-ＦＩＢを照射すると、Ｇａが試料内部に注入された
り、表面に残留し、これがＳｉ内で電気的に活性化する
ためである。一旦Ｇａ−ＦＩＢ照射した試料を再び製造
ラインに復帰させると、試料は勿論のこと、製造ライン
までもＧａ汚染され、その後に製造されるウエハやデバ
イスまで電気的影響を及ぼし、甚大な被害をもたらす。
さらに、ＦＩＢ光学系内でＦＩＢ照射を受けた部品（例
えば、アパチャ、電極）がスパッタされ、試料上に堆積
する。この堆積物が重金属である場合もＳｉデバイス動
作に悪影響を及ぼす。

【０００９】一方、従来法であるサンプリングについて
は、評価からプロセスへの情報のフィードバックが遅
く、特に、ＦＩＢによる評価工程を１工程毎にウエハを
ラインからサンプリングしてライン外で行なうと、ＦＩ
Ｂ照射を受けなかった残りの素子を無駄にすることにな
り、ウエハ１枚に百以上ものデバイスが作り込まれる最
近のＳｉメモリプロセスでは非常に不経済である。

【００１０】このように、ＦＩＢ技術が半導体生産現
場、例えば、Ｓｉ半導体メモリの量産ラインで利用され
ない最大原因は、ＦＩＢ照射を受ける試料が、ＦＩＢそ
のもの、または、イオン光学系からの発生物によって、
電気的汚染や重金属などの汚染を受けるためである。従
って、ＦＩＢ装置を半導体製造ラインで、光学顕微鏡の
ように工程評価手段として用いるために、ウエハやデバ
イスなどの試料、更には製造ラインまでも汚染を与え
ず、評価がインラインで行える非汚染のＦＩＢ照射方法
が望まれ、さらにこのプロセスを実現させるＦＩＢ装置
が強く望まれていた。

【００１１】ＦＩＢ形成のためのイオン源とその問題
点ＦＩＢでＳｉウエハやデバイスに対して電気的汚染を与
えずに微細加工を施すためには、不活性ガス種であるＮ
ｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、さらに、Ｓｉ基板内でエネルギ
準位を形成しないの周期律表上での同族のＳｉやＧｅな
どで最適である。また、他の化合物半導体などを微細加
工するにも、上記不活性ガス種が好ましい。

【００１２】試料の局所加工や高速分析を実現するＦＩ
Ｂを形成するには、高輝度イオン源が必要で、不活性ガ
ス種については電界電離ガスイオン源（Field Ionizati
on Source、以下ＦＩＳと略記）、金属元素については
ＥＨＤイオン源（ＬＭＩＳ）が該当する。Ｎｅ、Ａｒに
ついてはＦＩＳを用いてイオン放出させようという試み
はあるものの、未だに安定したＦＩＢは得られていな
い。さらに、従来型ＥＨＤイオン源では溶融状態のイオ
ン材料が必要なためガス種は放出できなかった。

【００１３】一方、ＳｉやＧｅイオンを発生させるため
にはＥＨＤイオン源が使用でき、従来、イオン材料にＡ
ｕ−Ｓｉ、Ａｕ−Ｇｅ、Ｐｔ−Ｇｅなどの合金を用いる
方法がある。合金化によって融点をＳｉ、Ｇｅ単体より
も低下させ、イオン放出時に溶融イオン材料の温度ドリ
フトを小さくし、イオン材料として取扱いを容易にする
ためである。しかし、この場合、合金のＡｕ、Ｐｔなど
Ｇｅ以外の成分によって試料や製造ラインが重金属汚染
されるため、インラインでのＳｉ半導体製造、検査に
は、ＳｉまたはＧｅ−ＦＩＢのイオン材料としては、Ｓ
ｉまたはＧｅを単体で用いなければならない。しかしな
がら、ＳｉやＧｅ単体をＥＨＤイオン源のイオン材料と
して用いるには、エミッタ材として一般に使用されてい
るタングステン（Ｗ）を、ＳｉやＧｅが非常に活性元素
であるため短時間のうちに侵食するという問題点があっ
た。Ｓｉ-ＥＨＤイオン源またはＧｅ-ＥＨＤイオン源を
実用化させるためは、溶融ＳｉやＧｅに侵食されず、長
時間安定した濡れを維持できるエミッタ、リザーバ材の
探索が最大課題であった。

【００１４】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、本発明の第１の目的は、ウエハやデバイス
などの試料に対してＦＩＢを照射して、試料もしくは試
料製造ラインにコンタミネイションを与えることなく観
察、分析、計測、検査などが行なえる集束イオンビーム
照射方法を提供することである。

【００１５】また、本発明の第２の目的は、ウエハやデ
バイスなどの試料に電気的汚染やイオンビーム照射によ
るコンタミネイションを発生させることなく試料の特定
箇所の微細加工、観察、分析、計測を実現させるＥＨＤ
イオン源を搭載した集束イオンビーム装置を提供するこ
とにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】まず、半導体素子の製造
プロセスを例に、図３で本発明による集束イオンビーム
プロセスを説明する。図３（ａ）は従来プロセスフロ
ー、（ｂ）は本発明によるフローである。(a)では、半
導体素子はあるプロセスＡを経て次のプロセスＢに移行
し、以下、次々とプロセスを経る。プロセスＡは例えば
ＣＶＤ工程で、プロセスＢはレジスト除去工程などであ
る。この場合、プロセスＡで発生した不良品はそのまま
プロセスＢに送られる。プロセスＢにおいても不良品は
ある確率で発生し、前プロセスＡでの不良品に加算され
る。以下、次々と各プロセスを経て最終製品となる時に
は、完全に仕様を満たす製品の歩留りは低くなる。

【００１７】一方、本発明による集束イオンビームプロ
セス(b)は、プロセスＡを経た後、集束イオンビームに
よる検査工程Ｆを経由し、次プロセスＢに送る。ＦＩＢ
による検査工程には観察、分析、計測等の手段、また、
必要なら電子ビームによる観察や分析工程Ｅを経る。さ
らに、必要ならば修正を施す工程(図示せず)に送ること
もできる。また、不良となれば上記観察、分析、計測等
の手段で原因を明らかにし、プロセスＡの条件を改善す
るように即座にフィードバックをかけることができ、修
正不能の不良品については、ラインから除去し（図中、
除去工程Ｄ）、次プロセスＢ以降のプロセスに送らない
ようにする。このことで歩留りを飛躍的に向上させるこ
とができる。

【００１８】このプロセスで、ＦＩＢイオン種がポイン
トで、ラインに流れる試料（ウエハやデバイス）やライ
ンに汚染を与えないことが、製品歩留りを向上させる必
須条件である。本発明によるプロセスでは、イオン化す
べき材料に、上記試料の主成分元素とは異種元素であ
り、周期律表上、イオン材料と同族の単体元素、もしく
は不活性ガス元素を用いた集束イオンビームを用いる。
これによって、上記第１の目的は解決する。

【００１９】また、このようなプロセスは、上記イオン
種を発生するＥＨＤイオン源を搭載したＦＩＢ装置によ
って実現される。

【００２０】具体的には、試料がＳｉデバイスや、ウエ
ハ、チップである場合、これらに汚染を与えずに微細加
工を施すためには、照射すべきイオン種はＧｅ、不活性
ガス種であるＡｒ、Ｎｅ、Ｋｒの何れかを採用し、これ
らはすべて、単体元素をイオン材料として用いる。イオ
ン源の形態はＥＨＤイオン源を用いることで、試料に対
して高電流密度のＦＩＢを照射することができる。ま
た、ダイヤモンドを基板とするデバイスについては、周
期律表上同族元素のＳｉやＧｅが最適である。Ｓｉデバ
イスに対してＳｉ，ダイヤモンドデバイスに対してＣを
用いないのは、基板と入射ビームの元素が同じ場合、ス
パッタリング収率が小さく、加工効率が低いためであ
る。

【００２１】Ｇｅ-ＥＨＤイオン源の場合、用いるイオ
ン材料はＧｅ単体であり、このイオン源を構成する各部
材のうち、溶融Ｇｅと接触する部材の全て、あるいはそ
のうちの少なくともエミッタ材を炭化タングステン（Ｗ
Ｃ）で作製する。これは、溶融Ｇｅとの反応が軽減でき
るという特徴を有しエミッタ材として好適である。ま
た、イオン光学系に注目すると、集束イオンビーム装置
のイオン光学系内に用いられる各種絞りのうち、少なく
とも上記のＧｅ-ＥＨＤイオン源から放出されるイオン
ビームの拡がりを直接制限するビーム制限アパーチャに
は、炭素、シリコン、炭化ケイ素のうちのいずれかの材
料で作製されたものを用いることで、試料に汚染物質を
堆積させる心配は無くなる。

【００２２】一方、イオン材料として不活性ガス種を用
いる場合、不活性元素を低温で液体状態にし、イオン材
料が貯溜されるリザーバを低温保持する冷却手段と、電
界を集中させる針状電極と、電界を印加する引き出し電
極で構成することで、ＥＨＤイオン源から不活性イオン
を放出させることができる。リザーバの冷却手段とし
て、液体窒素などを冷媒とすることが簡単で経済的であ
る。このような構成のＥＨＤイオン源とＦＩＢ照射光学
系の組合せにより、イオン材料として液体Ａｒ、Ｎｅ、
Ｘｅ、Ｋｒ、さらには液体酸素、液体窒素を用いること
で、不活性ガスイオン、酸素イオンや窒素イオンのＦＩ
Ｂを形成することができる。試料に照射するＦＩＢが不
活性であるために試料は余分な金属元素などで汚染され
ることはない事が最大の利点である。

【００２３】更に具体的には、上記第１の目的は、
（１）ＦＩＢ照射によって試料に微細加工を施し、上記
試料の観察、分析または動作状態の検査のうちの少なく
ともいずれかを行なうＦＩＢ照射方法であって、特に、
上記ＦＩＢはＥＨＤイオン源から放出され、ＥＨＤイオ
ン源のイオン材料が液体不活性ガス種、液体酸素、液体
窒素、さらに、上記試料の主成分とは異種元素で周期律
表上同族元素のうちのいずれであるＦＩＢ照射方法によ
って達成される。

【００２４】または、特に、上記（１）における上記微
細加工が、（２）試料の一部に新たな構造を付加する付
加加工または除去加工であるか、（３）［１］上記ＦＩ
Ｂ照射による微細凹部形成加工、［２］上記ＦＩＢと反
応性ガスの照射による高速凹部形成加工、［３］上記Ｆ
ＩＢと有機ガスの照射による膜形成加工、［４］上記Ｆ
ＩＢ照射によって上記試料表面の異物を除去する表面洗
浄のうちの少なくともいずれか一つであるか、または、
（４）集束電子ビームによる試料の観察または分析に先
立つ工程であるか、（５）試料表面下の構造を露出させ
るための加工であってもよく、特に、（６）上記（４）
における工程が、集束電子ビームによる透過観察または
分析のための薄片形成加工であるＦＩＢ照射方法によっ
て実現できる。また、（７）ＦＩＢを試料に照射し、照
射部からの二次信号を検出し、試料の観察、分析または
動作状態の検査のうちの少なくともいずれかを行なうＦ
ＩＢ照射方法であり、上記ＦＩＢは、ＥＨＤイオン源か
ら放出され、ＥＨＤイオン源のイオン材料が液体不活性
ガス種、液体酸素、液体窒素、さらに、上記試料の主成
分とは異種元素で周期律表上同族元素のうちのいずれで
あるＦＩＢ照射方法でもよく、特に、（８）上記（７）
における二次信号が二次イオンであり、二次イオンを質
量分析することで上記試料の構成成分を分析するＦＩＢ
照射方法であってもよい。また、（９）複数個の試料に
順次ＦＩＢを照射して試料から適正品を選択するＦＩＢ
照射方法であって、特に、ＦＩＢ照射で試料に微細加工
を施すことで、上記試料の観察、分析または動作状態の
検査のうちの少なくともいずれか一つの工程によって上
記複数個の試料から適正品を選択するＦＩＢ照射方法、
または、（１０）複数個の試料に順次ＦＩＢを照射して
試料から適正品を選択するＦＩＢ照射方法であって、特
に、ＦＩＢ照射によって試料に微細加工を施すことで、
試料の観察、分析または動作状態の検査のうちの少なく
ともいずれか一つの工程と、この試料の良不良判定工程
によって上記複数個の試料から適正品を選択するＦＩＢ
照射方法も上記第１の目的を実現させることができる。
また、（１１）上記（９）または（１０）における上記
試料が半導体ウエハまたは半導体素子である場合でもよ
く、また、（１２）上記（９）から（１１）のいずれか
における上記ＦＩＢは、ＥＨＤイオン源から放出され、
該ＥＨＤイオン源のイオン材料が液体不活性ガス種、液
体酸素、液体窒素、さらに、上記試料の主成分とは異種
元素で周期律表上同族元素のうちのいずれであるＦＩＢ
照射方法、また、上記（９）から（１２）のいずれかに
おける上記良不良判定工程は、（１３）電子ビーム照射
によってなされるか、または、（１４）ＦＩＢまたは電
子ビーム照射による二次電子像と、予め計算機に登録し
た初期構造パターンとの比較によるか、または、（１
５）ＦＩＢまたは電子ビーム照射による照射部の組成
と、予め計算機に登録した初期構造組成との比較による
か、または、（１６）ＦＩＢまたは電子ビーム照射によ
る二次電子コントラスト像と、予め計算機に登録した初
期配線パターンとの比較による工程であればよい。

【００２５】また、上記（９）から（１６）のいずれか
における上記試料は、（１７）ＳｉウエハまたはＳｉデ
バイスである場合、上記照射するＦＩＢがイオン材料と
してＧｅ単体から引き出したＧｅ-ＦＩＢであるか、ま
たは、（１８）ダイヤモンド層を有するウエハまたはデ
バイスである場合、照射するＦＩＢがイオン材料として
ＳｉまたはＧｅ単体から引き出したＳｉ-ＦＩＢまたは
Ｇｅ-ＦＩＢであるＦＩＢ照射方法によって達成され
る。

【００２６】次に、上記第２の目的は、（１９）ＥＨＤ
イオン源と、該ＥＨＤイオン源から放出したイオンをＦ
ＩＢに形成して試料に照射するＦＩＢ照射系と、上記試
料を保持する試料台とから構成されたＦＩＢ装置であっ
て、特に、ＥＨＤイオン源のイオン材料が液体ネオン、
液体アルゴン、液体クリプトン、液体キセノン、液体酸
素、液体窒素のうちのいずれかであるＦＩＢ装置によっ
て実現できる。または、（２０）上記（１９）における
上記ＥＨＤイオン源は、イオン材料を貯溜するリザーバ
と、イオン材料のイオンを先端から放出する針状電極、
針状電極に電界を集中させる引出し電極から構成され、
かつ、少なくとも上記リザーバを低温に維持するための
冷却手段を有するものであってもよく、さらに、（２
１）上記（２０）における冷却手段が液体または気体の
冷媒であればよく、（２２）上記（２１）における冷媒
が特に液体窒素であってもよい。また、（２３）ＥＨＤ
イオン源と、ＥＨＤイオン源から放出したイオンをＦＩ
Ｂに成形して試料に照射するＦＩＢ照射系と、試料を保
持する試料台とから構成されたＦＩＢ装置であって、特
に、ＥＨＤイオン源においてイオン材料が、上記試料の
主成分元素とは異種元素で、かつ、周期律表において上
記主成分元素と同族の単体元素であるＦＩＢ装置、また
は、（２４）上記（１９）から（２３）のいずれかの試
料の主成分がＳｉであるＦＩＢ装置、または、（２５）
上記（２３）における上記試料の主成分がＳｉであり、
かつ、ＥＨＤイオン源のイオン材料がＧｅ単体であるＦ
ＩＢ装置、または、（２６）上記（２５）における上記
ＥＨＤイオン源における溶融イオン材料が接触する部材
の全て、あるいは、そのうちの少なくともエミッタ素材
がＷＣであるＦＩＢ装置、または、（２７）上記（２
５）における上記ＥＨＤイオン源におけるリザーバが炭
素から構成されたＦＩＢ装置、または、（２８）上記
（１９）から（２６）のいずれかにおける更に上記ＦＩ
Ｂ照射系内に用いる各種絞りのうち、少なくとも、ＥＨ
Ｄイオン源からの放出イオンの拡がりを制限するビーム
制限アパチャのすべて、もしくは、少なくともイオンビ
ーム照射を受ける面が、上記試料の主成分元素、または
周期律表上同族元素で構成されたＦＩＢ装置、または、
（２９）上記（２８）における上記試料の主成分がＳ
ｉ、イオン材料がＧｅ単体であり、かつ、上記ＦＩＢ照
射系内に用いる各種絞りのうち、少なくとも、上記ＥＨ
Ｄイオン源からの放出イオンの拡がりを制限するビーム
制限アパチャがＳｉで構成されたＦＩＢ装置、または、
（３０）ＥＨＤイオン源と、ＥＨＤイオン源から放出し
たイオンをＦＩＢに形成して試料に照射するＦＩＢ照射
系と、試料を保持する試料台とから構成されたＦＩＢ装
置であって、特に、ＥＨＤイオン源のイオン材料が液体
ネオン、液体アルゴン、液体クリプトン、液体キセノ
ン、液体酸素、液体窒素のうちのいずれか、または、試
料の主成分元素とは異種元素で周期律表上同族の単体元
素であり、さらに、試料へのＦＩＢの照射によって上記
試料の形状、動作状態または上記試料の製造の来歴を検
査する検査手段を有するＦＩＢ装置でもよい。特に、
（３１）上記（３０）における上記検査手段が、観察手
段、分析手段、計測手段のうちの少なくとも１つである
ＦＩＢ装置でもよく、さらに、上記（３１）における観
察手段が、（３２）ＦＩＢ照射によって放出される二次
電子を捕らえる二次電子検出器、または、二次イオン検
出器の少なくともいずれかと、映像表示手段とから構成
され、ＦＩＢ照射位置を二次電子像または二次イオン像
で表示する手段であるか、（３３）ＦＩＢ照射によって
放出される二次イオンの質量分離手段であってもよい。
また、（３４）上記（３１）における計測手段が、ＦＩ
Ｂ照射によって試料に流入した電流または試料から流出
した電流を計測する電流計であるＦＩＢ装置、または、
（３５）上記（３１）において、上記ＦＩＢが照射され
る特定箇所の観察手段、分析手段、計測手段のうちの少
なくとも１つと、上記ＦＩＢの照射部からの二次信号で
製造来歴の良不良を判断する判断手段と、この判断に基
づき試料を次製造工程に送るか製造ラインから除外する
手段を有するＦＩＢ装置、または、（３６）上記（３
０）から（３２）のいずれかで、上記試料室は上記試料
が大気に曝すことなく移動できる通路を有し、少なくと
も走査型電子顕微鏡の試料室とが上記通路によって結合
した構造であるＦＩＢ装置、または、（３７）上記（３
４）において、ＦＩＢ照射による工程の前もしくは後工
程、またはそれら両工程を実行する上記装置が集束電子
ビーム照射系であるＦＩＢ装置でもよい。具体的装置例
として、（３８）上記（１９）から（３５）のいずれか
のＦＩＢ装置が、特に試料表面に付着した異物をＦＩＢ
の照射によって除去する表面異物除去装置、または、
（３９）上記（１９）から（３６）のいずれかのＦＩＢ
装置が、特にＦＩＢの照射によって、Ｘ線マスク、フォ
トマスクなど半導体素子製造用マスク上のパターンを検
査し、必要に応じて上記パターンの追加、除去を行なう
か、または、（４０）ＦＩＢの照射によって半導体素子
上の回路を検査し、必要に応じて配線の短絡部、断線
部、欠落部の補修を行なう半導体素子配線修正装置、ま
たは、（４１）上記（１９）から（３８）のいずれかの
ＦＩＢ装置が、特に、半導体素子上の故障回路を分離す
るために半導体素子上に予め設けたヒューズをＦＩＢの
照射によって切断するヒューズ切断装置、または、（４
２）上記（１９）から（３９）のいずれかのＦＩＢ装置
が、特に、試料の特定部分の断面を走査電子顕微鏡観察
するために、ＦＩＢの照射によって上記断面を露出させ
るＦＩＢ断面加工装置、または、（４３）上記（１９）
から（３９）のいずれかのＦＩＢ装置が、特に、ＦＩＢ
の照射によって、試料の特定部分の断面を透過電子顕微
鏡観察するために薄片を形成させるＦＩＢ薄片形成装
置、または、（４４）上記（１９）から（３９）のいず
れかのＦＩＢ装置が、特に、ＦＩＢの照射によって、半
導体素子製造用マスクのパターンを露光するためのイオ
ンリソグラフィ装置、または、（４５）液体酸素をイオ
ン材料とするＥＨＤイオン源と、このＥＨＤイオン源に
対するＦＩＢ照射系と、該ＦＩＢの照射によって上記試
料から放出する二次イオンを質量分析する二次イオン質
量分析部からなるＳＩＭＳ装置、または、（４６）ＥＨ
Ｄイオン源と、該ＥＨＤイオン源から放出したイオンを
ＦＩＢに成形して試料に照射するＦＩＢ照射系と、上記
試料を保持する試料台から構成されたＦＩＢ装置であっ
て、上記ＥＨＤイオン源からのイオン放出方向を略上向
きに、上記試料がＦＩＢ照射面を略下向きに保持できる
構成であり、かつ、上記ＥＨＤイオン源が上記（１９）
から（２８）のいずれかのＥＨＤイオン源であるＦＩＢ
装置に適用できる。さらに、（４７）半導体製造プロセ
スにおける各工程を行なう複数個のチャンバおよび、こ
れらとウエハの交換を行なうウエハハンドラ、該ウエハ
ハンドラを含み、上記チャンバと連結したウエハハンド
ラハウジングから構成されるマルチチャンバ装置におい
て、上記チャンバのうち少なくとも１個のチャンバが上
記（３７）から（４６）のいずれかのＦＩＢ装置である
マルチチャンバ装置によっても上記ＦＩＢ照射方法を実
現させることができる。

【００２７】

【作用】イオン源に、Ｎｅ，Ｋｒ，Ａｒ，Ｘｅなどの不
活性ガス元素、酸素、窒素、更には、試料の主成分元素
とは異種元素で周期律表上同族元素をイオン材料とした
ＥＨＤイオン源を用いることにより、試料やその製造ラ
インに対して電気的特性に影響を与えるコンタミネイシ
ョンを発生することはない。試料の主成分元素とは異種
で周期律表上同族の単体元素の例として、試料がＳｉウ
エハやＳｉデバイスである場合にはＧｅ単体が相当す
る。ダイヤモンド基板デバイスではＳｉやＧｅが相当す
る。ＳｉやＧｅ単体をイオン材料としたＥＨＤイオン源
を用いて、これから得られる高電流密度のＦＩＢを試料
に照射することで、試料やその製造ラインに電気的な汚
染を与えることなく加工や検査が行える。また、ＦＩＢ
が照射するイオン光学系部品、例えばビーム制限絞りが
ＳｉやＧｅ板であると、イオンスパッタによって生じた
粒子が試料に付着しても、電気的影響を与えることはな
い。

【００２８】Ｇｅ−ＥＨＤイオン源を搭載したＦＩＢ装
置では、照射するイオンビームがＧｅのみで構成されて
いるため、特に半導体素子製造のインプロセスにおいて
重金属、ドーパント元素やアルカリ金属など汚染の心配
なしに使用することができるので極めて実用的である。
Ｇｅ−ＥＨＤイオン源において、少なくとも溶融Ｇｅと
接触するエミッタ、リザーバ部をＷＣ製にすることで、
長寿命で、かつ、高安定にイオン放出するＧｅ−ＥＨＤ
イオン源、さらにはこれを搭載したＧｅ−ＦＩＢを実現
することができる。

【００２９】次に、低温イオン材料を用いたＥＨＤイオ
ン源の作用について、液体キセノンを例にとり図４で説
明する。この例では、ＥＨＤイオン源３０のイオン放出
方向が水平の場合を示した。供給口３１から導入された
液体Ｘｅ３２はリザーバ３３に貯溜される。リザーバ３
３先端は金属製キャピラリ３４になっていて、その先端
は内径約０．１ｍｍにまで絞れらていて、キャピラリ３
４中には電界を集中させるためのエミッタ３５が貫通し
て設置されている。エミッタ先端は約１ｍｍ露出してい
る。イオン材料３２はリザーバ３３からキャピラリ３４
とエミッタ３５の間隙を通ってエミッタ３５先端まで浸
透する。引出し電極３９によって形成された高電界によ
りＥＨＤモードで電離され、下流のイオンビーム照射系
（図示せず）に導入される。

【００３０】リザーバ３３内の液体Ｘｅ３２の冷却維持
方法は、供給口４０から冷却槽３７内に冷媒である液体
窒素３６に供給し、熱伝導率のよく絶縁性の良いサファ
イアブロック３８に接触結合したリザーバ３３を熱伝導
により低温が維持される。

【００３１】ＥＨＤイオン源３０の一部は液体Ｘｅ３
２、液体窒素３７の熱蒸発を防止するために熱伝導の悪
いセラミックス４１で断熱されている。また、リザー
バ、冷却槽を真空容器４２内にある。また、上記イオン
源構造は、イオン材料が他の液体アルゴンや液体酸素な
どであっても適応でき、またイオン放出方向は垂直方向
でも問題はない。

【００３２】上述のようなイオン種のＦＩＢを試料に照
射することにより、試料やその製造ラインにコンタミネ
ーションを与えること無く試料に微細加工を施したり、
試料表面を観察したり、または集束イオンビーム照射に
よって生じる試料からの信号を利用して分析や計測する
ことで試料自身またはその製造来歴を検査することがで
きる。

【００３３】類似技術として、エレクトロスプレイ型イ
オン源があるが、これと本発明による液体不活性ガス用
ＥＨＤイオン源と以下の点で異なる。エレクトロスプレ
イイオン源は、イオン化が生じるイオン化室は大気圧
に近く、差動排気により高真空の分析部へ導かれる。
イオン材料である液体が背圧によって徐々に高電界領域
であるキャピラリ先端に導入されて放出される。

【００３４】

【実施例】

（実施例１）本実施例１では、本発明に係るＦＩＢの発
生源としてゲルマニウム単体をイオン材料としたＧｅ−
ＥＨＤイオン源について説明する。

【００３５】本検査装置に搭載するＧｅ−ＥＨＤイオン
源の全体構成は図２に示したとおりであり、各部の説明
も先述した。本イオン源の構成部品の具体的数値を挙げ
ると、イオン材料はＧｅで搭載量は約１０ｍｇである。
エミッタ２５の形状は、シャフト径０．２５ｍｍ、先端
の頂角５０°、先端曲率半径３μｍの針状で、リザーバ
２２は内径０．４ｍｍ、外径０．５ｍｍ、高さ２ｍｍの
円管状で、いずれも炭化タングステン（ＷＣ）から成る
ことが特徴である。また、直径０．１ｍｍのフィラメン
ト（ヒータ）２３、２３′もＷＣから成る。座２８はア
ルミナセラミック製である。動作温度（リザーバ温度）
は９５０℃から９７０℃以内に設定することで長時間動
作が期待できる。

【００３６】本ＥＨＤイオン源は、イオン材料にＧｅ
単体を用いたため一次イオンビーム内に重金属、ドーパ
ント元素イオンを含むことはなく、試料面への重金属、
ドーパント元素の汚染をもたらさないこと、エミッ
タ、リザーバ材にＷＣを用いたため溶融Ｇｅとの反応を
軽減し、長寿命化が実現したことで、イオン源の交換ま
での時間が長くなり、ＦＩＢ装置の稼働率が向上すると
いう効果を有する。

【００３７】（実施例２）ここでは、実施例１に示した
Ｇｅ−ＥＨＤイオン源を搭載したＳｉウエハ検査装置の
実施例を図１を用いて説明する。

【００３８】最大加速電圧２０ｋＶのＦＩＢ装置１に本
発明によるＧe-ＥＨＤイオン源２を搭載した。３はＧe-
ＥＨＤイオン源のエミッタ、４は引出し電極を示し、Ｆ
ＩＢ光学系５は、イオン源から放出したイオンの拡がり
を制限するビーム制限アパチャ６、集束レンズ７、
７’、電場と磁場を重畳したＥ×Ｂ質量分離器（ウィー
ンフィルタ）８、絞り９、偏向器１０などから成る。試
料台１１上の試料１２にＧe-ＦＩＢ１３を照射し、照射
地点から放出した二次電子１４を二次電子検出器１５に
取り込み、Ｇe-ＦＩＢ１３の偏向とＣＲＴ（図示せず）
の走査を同期させることでＣＲＴ上にＧe-ＦＩＢ１３走
査領域の二次電子像を描かせることができる。また、試
料は製造ラインを流れるウエハに対して、ラインから随
時サンプリングでき、バルブ１６、１６’で仕切られた
試料室１７に搬入、排出できる構成である。

【００３９】本発明による装置の特徴の一つは、ビーム
制限アパチャ６、絞り９はシリコン板で作成したことに
ある。Ｇｅ−ＥＨＤイオン源２から放出したＧｅイオン
がイオン光学部品、特に、ビーム制限アパチャ６、絞り
９を照射し、そこから生じる二次粒子、二次イオンが試
料に到達して汚染源となるためである。したがって、従
来アパチャなどに頻繁に用いられていたモリブデンやタ
ングステンは用いず、Ｓｉ板を用いた。Ｓｉ板のほか
に、炭素板、炭化シリコン板についても同様の効果を示
した。本装置の具体的応用例は下記実施例４で示す。

【００４０】上述のように、本装置は、一次イオンビ
ーム照射系のイオン源にＧｅ−ＥＨＤイオン源を搭載す
ることでイオン源からの重金属、ドーパント元素イオン
の放出を除去できたこと、イオン光学系内のパーツ、
特に、ビーム制限アパチャ、絞りにＳｉ材を用いること
でイオンビーム照射による重金属などの二次粒子の発生
を除去したことで不純物汚染を回避できたこと、試料
は製造ラインを流れるウエハに対して、ラインから随時
サンプリングでき試料室に搬入、排出できる構成である
ため、試料を大気に曝すことなく、連結された他装置か
ら試料を持ち込むことができる。また、インラインで検
査できるため、製造と検査、修正のターンアラウンド時
間の節約という効果ももたらした。

【００４１】この装置と、他装置との関連を示したのが
次の実施例である。

【００４２】（実施例３）本実施例は、図５に示すマル
チチャンバプロセス装置の一つのチャンバに実施例２で
示したＳｉウエハ検査装置を用いた例である。また、こ
れは前記図３で示した本発明によるＦＩＢ照射方法を具
体的に実行するための装置でもある。このマルチチャン
バプロセス装置は、プロセスチャンバ５０Ａ、５０Ｂ、
５０Ｃ、５０Ｄとロードロックチャンバ５３Ａ、５３Ｂ
が、ウエハハンドラ５４を備えてウエハ５５を夫々のチ
ャンバに搬送する搬送チャンバ５６にゲートバルブ５７
Ａ、５７Ｂ、５７Ｃ、５７Ｄ、５７Ｅ、５７Ｆを介して
された装置で、基本的にウエハを大気に触れさせずに連
続した複数のプロセスが処理できる。

【００４３】図５におけるチャンバ５０Ｃは本発明によ
るＳｉウエハ検査装置であり、チャンバ５０Ａ、５０Ｂ
は他の製造装置、チャンバ５０Ｄは走査型電子顕微鏡で
ある。ロードロックチャンバ５３Ａに投入したウエハ５
８は、ゲートバルブ５７Ｆ開放後、ウエハハンドラ５４
によって搬送チャンバ５６に導入される。ゲートバルブ
５７Ｆ閉鎖後、ゲートバルブ５７Ａを開放し、ウエハ５
８をプロセス装置６０のステージに設置される。その
後、ゲートバルブ５７Ａを閉鎖し、プロセス装置６０に
よる処理を開始する。以後、ゲートバルブの開閉、ウエ
ハの移動を繰返し、ウエハ５８を本発明によるＳｉウエ
ハ検査装置５９のステージに設置する。本構成でのＳｉ
ウエハ検査装置５９は、ウエハ５８面上の異物を観察
し、ある場合はスパッタにより除去でき、さらに矩形孔
形成にによりウエハ５８表面下の多層配線間の異常を観
察することができる。さらに、高分解能の観察が必要な
場合、チャンバ５４に設置した走査型電子顕微鏡によっ
て観察することができる。

【００４４】このような装置により、製造プロセス途中
のウエハについて、プロセス条件の良否を確実に、短時
間に、更に、大気に曝すことなく、電気的汚染を伴わず
に実行できる。さらに、ＦＩＢのスパッタリングを利用
して、異物等を除去することができ、また、必要なら電
子顕微鏡によって観察することができる。本実施例で
は、各プロセス装置に具体的な装置を指定しなかった
が、限定されることはない。

【００４５】このように、本発明による集束イオンビー
ム装置は試料や装置に電気的汚染となる物質を発生しな
いため、他の半導体製造装置や分析装置と連結させるこ
とが実現できた。このマルチチャンバプロセス装置によ
り、半導体デバイス、特に、特定使用向けデバイスの製
造が効率的に行なうことができ、歩留りが向上した。

【００４６】（実施例４）この実施例２および３で示し
たＳｉウエハ検査装置を用いた検査例を説明する。検査
内容は、多層配線間の絶縁層の形成が所定の厚さを有し
ているかを確認することである。多層配線構造を正確に
動作させるには、配線間の絶縁膜が所定の膜厚を有し、
絶縁耐圧を示すことが重要課題の一つである。しかし、
検査対象としたデバイスでは、この絶縁膜形成の再現性
が悪く、時折、所定膜厚より薄いために配線間でリーク
を起こす事故が発生し、製品歩留の悪化をもたらしてい
た。そこで、製造ラインをながれるＳｉウエハを無作為
に抽出し、シリコンウエハ上で、予め決められた検査用
デバイス内の特定箇所にＧｅ-ＦＩＢを照射して、断面
を形成して観察した。図６はＳｉウエハ面の一部にＦＩ
Ｂを照射している様子を立体的に示した図である。Ｇｅ
-ＦＩＢ７０の走査により、一辺が約５μｍ、深さ約５
μｍの矩形穴７１を形成し、３層配線の断面（矩形穴の
側面）を、ＦＩＢ照射によって得られる二次電子像によ
って観察、検査した。７２は第１層配線、７３は第２層
配線、７４は第３層配線、７５は第１層間絶縁膜、７６
は第２層間絶縁膜、７７は表面保護膜であり、第１配線
７２と第２配線７３が絶縁され、第２配線７３と第３配
線７４が上下関係に接続してことが観察できる。第１配
線７２と第２配線７２の間の絶縁層７５と第２配線７３
に注目し、特にこの部分を拡大して観察した様子を図７
に示す。図７から絶縁層７５の上面が平坦でないため、
第２配線７３の一部（Ａ点）が第１配線のＢ点に接近し
ていることが観察でき、このＡＢ間で耐圧が低下してい
たことが明らかになった。この操作を１ウエハについて
１０箇所の検査用デバイスについて行なった結果、全点
が同じ傾向を示すため、第１層間絶縁膜７５の平坦化プ
ロセスの条件に修正を施した。プロセス条件の修正後に
同様の検査を行なった結果、検査箇所の全点が所定の寸
法、耐圧を満たし、そのウエハ及びそのロットを良品と
判断して次工程に回した。このような検査方法により、
多層配線形成工程における不良品をいち早く検出するこ
とができ、最終製品の歩留向上に大きく寄与した。

【００４７】本実施例では、今回は多層配線部の断面観
察について説明したがこれに限らず、電子ビームプロー
ビングのためのコンタクトホールの形成、表面配線の短
絡部の切断などに用いてもよいことは言うまでもない。

【００４８】（実施例５）本実施例は、Ａｒガス電界電
離イオン源（以下、Ａｒ−ＦＩＳと略記）を二次イオン
質量分析装置（以下、ＳＩＭＳと記載）に搭載した例で
ある。図８を用いて説明する。二次イオン質量分析装置
８０自体の基本構成は、従来からあるＦＩＢ光学系を擁
する一次イオンビーム照射系８１、試料室８２、二次イ
オン分析部８３からなるが、イオン発生部がＡｒ−ＦＩ
Ｓであることに最大の特徴を有する。一次イオンビーム
照射系８１はＡｒ−ＦＩＳ８４、集束レンズ８５、８
５’、Ｅ×Ｂ質量分離器８６、アライナ８７、偏向器８
８、バルブ８９、８９’などからなる。二次イオン分析
部８３には四重極質量分析計を設置した。勿論、扇型磁
場を有する質量分析計でも問題はない。９０はＡｒガス
を貯溜されたガスタンク。９１はエミッタ９２を冷却す
るための冷却手段である。

【００４９】イオン源８４で電界電離されたＡｒイオン
は、集束レンズ８５、８５’で集束され、試料９３に照
射される。照射部分から二次イオン９４が放出され、こ
れを二次イオン分析部８３で質量分析し、試料表面近傍
の組成分析ができる。

【００５０】従来のＦＩＢ照射系を持つＳＩＭＳ装置は
一次イオンビーム種がＧａであったため、一度分析した
試料を再び半導体製造ラインに復帰させることがライン
の汚染の立場からできなかったことと、分析中（ビーム
照射中）にＧａ液滴が分析部に堆積し、分析結果を信頼
性の無いものにするという問題点を有していた。

【００５１】しかし、本発明によるＡｒ−ＦＩＳ搭載Ｓ
ＩＭＳを用いることで、分析後の試料面をＧａなど金属
汚染することなく製造ラインに復帰させることができ、
また、分析中に一次イオンビームが分析データに影響す
ることがないので、半導体素子製造のインラインでの信
頼性ある分析装置として用いることができる。更に、分
析感度はＧａ-ＦＩＢと大きな違いはない。

【００５２】本実施例でのＳＩＭＳは、試料を汚染しな
いことは勿論、実施例２と同様、試料は製造ラインを流
れるウエハに対してラインから随時サンプリングでき、
試料室に搬入・排出できる構成である。また、実施例３
で示したマルチチャンバプロセス装置にも結合できる。
このためインラインで検査でき、ターンアラウンド時間
の節約という効果をもたらした。

【００５３】（実施例６）本実施例６は、電気流体力学
的キセノンイオン源（以下、Ｘｅ-ＥＨＤイオン源と略
記）を搭載した極微小部の表面異物除去装置である。

【００５４】最近の半導体デバイス製造におけるクリー
ン化技術は高度になってきたが、微塵埃などの完全な除
去は望めず、それらの混入による不良デバイスの発生は
避け難い。特に、混入微塵埃の位置がデバイスの絶縁層
内であったり、配線間にまたがっていると、デバイス動
作に致命的支障を来たす。特に、超大型コンピュータに
内蔵されるＵＬＳＩ（超高集積回路）のように、単品で
作成されるがために非常に高価なデバイスについては、
上記のような微塵埃のための配線短絡などは決して許さ
れない。従って、このような欠陥を早急に見つけ、か
つ、その場で対処できる装置が望まれていた。

【００５５】本実施例で示すＸｅ-ＥＨＤイオン源を搭
載した表面異物除去装置は、エッチングや膜形成等の各
プロセス終了後に、ウエハ表面異物検査装置によって表
面に付着した微小異物を検出し、特に従来の方法では除
去できにくかった異物について、Ｘｅ-ＦＩＢ照射によ
る特定領域のスパッタエッチングを施し、微塵埃を除去
する装置である。

【００５６】図９は表面異物除去装置の概略横断面図
で、上方から見た図である。１００はイオン源、１０１
はＦＩＢ照射系、１０２は試料、１０３は二次電子検出
器である。イオン源１００の概略構成は図４に示し、原
理、動作は上述のとおりである。試料台１０４はデバイ
ス製造ラインから随時、バルブ１０５を介して搬入・搬
出ができる。ＦＩＢ照射系１０１によって集束されたＸ
ｅ-ＦＩＢ１０６は、試料１０２に照射される。

【００５７】以下、本発明によるＸｅ−ＥＨＤイオン源
のＦＩＢ装置への適用例を示す。ここで示す試料は超大
型コンピュータに搭載されるＳｉ-ＵＬＳＩである。図
１０（ａ）は上記ウエハ１１０表面の配線１１１、１１
１’に異物１１２が付着した部分の拡大図である。この
試料は、異物１１２が導電性であったために配線１１
１、１１１’が短絡していた。

【００５８】異物を除去するために、まず、上記試料の
表面観察は表面異物検査装置（図示せず）によって行な
い、異物を発見すると、その正確な位置情報を記憶し、
本実施例の表面異物除去装置内に入れる。異物は試料台
を自動制御することで、イオンビーム照射位置に来るよ
う移動できる。次に、低電流のＸｅ-ＦＩＢ１１３を異
物よりやや広い領域に照射し、この時放出される二次電
子によって試料表面を観察し、異物１１２を確認する。
この時の異物１１２は直径約１μｍの球形であった。Ｘ
ｅ-ＦＩＢ１１３の試料電流を高め、異物１１２を覆う
領域を走査した。約１０分間の照射によって、図１０
（ｂ）のように試料表面はＦＩＢ照射による照射跡１１
４は若干残るものの、上記異物は完全に除去でき、配線
１１１、１１１’間の短絡はなくなり、両配線間の耐圧
は復帰した。

【００５９】このＦＩＢが不活性ガスの一種であるＸｅ
イオンであるため、ＦＩＢ照射による試料への電気的汚
染が全く無いのが最大の効果である。また、この装置は
上に示した異物除去の他に、表面に形成された薄い酸化
膜を除去することもでき、走査型電子顕微鏡での観察
や、ＦＩＢによる表面観察の際に明確なコントラストで
観察することにも利用できる。

【００６０】（実施例７）本実施例では、ＦＩＢの照射
地点周辺に有機金属ガスを吹き付け、ＦＩＢとガスとの
反応で、ガス中の金属が基板に堆積するさせる、所謂、
ＦＩＢアシステッドデポジション（以下、ＦＩＢＡＤと
略記）を利用する配線修正装置について説明する。本実
施例では、イオン材料がＳｉ単体であるＬＭＩＳを用い
てＳｉ-ＦＩＢを形成し、このＳｉ-ＦＩＢと有機金属ガ
スの組み合わせでタングステン（Ｗ）配線を形成した。

【００６１】ＦＩＢＡＤのよく知られた例は、完成に近
い半導体デバイスに対して、配線のデバッグとしてヘキ
サカルボニルタングステン（Ｗ(ＣＯ)₆）ガスとＧａ-Ｆ
ＩＢを用いてＷ配線を堆積させる例がある。つまり、所
定のプロセスを経て作成されたデバイスの中で、回路設
計ミスなどによる部分的不良が生じ、所望の動作をしな
いデバイスに対して配線をつなぎ変える手法、所謂、配
線修正である。ＦＩＢＡＤが適用されるまでの従来のデ
バッグ法は、新たにフォトマスクマスクを作り直し、再
度同じプロセスを経て作り直されていたため、１度デバ
ッグするには１ヶ月以上もの時間を要し、完成までに多
大の時間と費用を必要としていた。一方、ＦＩＢＡＤを
用いると、不良箇所のみを修正するため、修正には数時
間で済み、時間とコストの面から多大の短縮をもたらし
た。

【００６２】しかし、これまでのＦＩＢＡＤには致命的
問題を抱えていた。つまり、修正されたデバイスの動作
寿命が短いことである。原因は、デバッグ時に新たな配
線を有機金属ガスとＧａ-ＦＩＢを用いた金属堆積によ
りなされていたため、配線修正時にＧａがデバイス表面
に付着し、これがＳｉ基板内で活性化し、長期間後に電
気的劣化をもたらした為である。つまり、一次イオンビ
ーム種に問題があった。

【００６３】そこで、従来のＧａ-ＬＭＩＳに替えてＧ
ｅ-ＬＭＩＳを用いた。Ｓｉは基板と同元素であるた
め、電気的汚染を伴わないという最大の利点を有してい
る。

【００６４】実際にＧｅ-ＦＩＢによるＷ配線を行な
い、Ｓｉデバイスのデバッグを行なった。Ｗの堆積効率
を比較すると、従来のＧａ-ＦＩＢの場合と同程度であ
った。さらに、Ｇａ-ＦＩＢによる修正デバイスの寿命
を比較するとＧｅ-ＦＩＢによるものは、修正後約３年
経過しても問題を起こすことなく動作し続け、従来のＧ
ａ-ＦＩＢによる修正デバイスの少なくとも約３倍以上
の寿命を持つことがわかった。つまり、ＦＩＢ種がドー
パントとして働かないためデバイスに電気的な汚染を与
えることが無くなったためである。

【００６５】本実施例の装置を用いることにより、重金
属汚染が生じないことと、ＦＩＢ種がドーパントとして
働かないため、これまで製造ライン外で行なわれていた
デバイス修正が、製造ライン内で行なうことができ、デ
バイス完成までの時間短縮がなされ、かつ、修正された
デバイスの寿命を延ばすことができた。さらに、ＦＩＢ
種、試料共にＳｉであるため、ＦＩＢ照射時に試料をス
パッタエッチングする量が従来のＧａＦＩＢに比べて少
ないので、デポジションが効率的であるという利点を有
している。

【００６６】このように、ウエハやデバイス自身、およ
び製造工程の来歴の検査を半導体製造ラインでできるた
め、不良箇所の修理や、製造工程の条件変更などが即座
に対応でき、不良発見から対応までのターンアラウンド
タイムが大幅に削減されるという効果をもたらした。ま
た、ここでは、完成品に近いデバイスの配線修正につい
て説明したが、シリコンウエハについても同様の操作が
できる。さらに、Ｇｅ-ＬＭＩＳに関しては、エミッ
タ、リザーバ材として炭化ケイ素、窒化ケイ素を用いて
も同様の効果を示した。

【００６７】（実施例８）本実施例は、Ｇｅ−ＦＩＢに
よる微細領域の非晶質層形成および従来イオン注入によ
る極浅イオン注入領域の形成方法である。

【００６８】近年のＵＬＳＩ製造においては、pn接合の
深さはデバイス構造が微細になるにつれて益々浅くな
り、ホウ素（Ｂ）イオンを出来る限り浅くイオン注入す
る方法が模索されている。チャネリングを完全に排除す
るためにＧｅイオンやＳｉイオン注入によって事前にＳ
ｉ基板を非晶質化しておくこと（プレ非晶質化）はよく
行なわれる。特に、Ｇｅの質量はＳｉの約２.６倍ある
ため、ＧｅイオンはＳｉイオンに比べて容易にＳｉ基板
を非晶質化できるため有効なイオン種である。

【００６９】一方、Ｓｉ基板の微小領域にイオン注入す
る方法として、ＦＩＢによるマスクレス注入がある。Ｂ
-ＦＩＢを形成するためにはＬＭＩＳのイオン材料とし
て、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ等の金属を含む合金を用いる。例
えば、エル.ダブリュウ.スワンソンら(L.W.Swanson et
al.)が、論文集『ジャーナル・オブ・ヴァキューム・サ
イエンス・アンド・テクノロジ』第Ｂ６巻（１９８８
年）第４９１頁から第４９５頁(Journal of Vacuum Sci
ence and Technology, B6, (1988) 491-495.）に記載の
“A Comparison of Boron emission characteristics f
or liquid metalion sources of PtB, PdB and NiB"と
題する論文に示されている。（公知例２）しかし、これ
は対象とするデバイスや製造ラインを重金属汚染する危
険性が高く、非汚染ＦＩＢプロセスに反する材料を用い
なければならず、非汚染で所望の微細領域に極浅のイオ
ン注入を施す何らかの方法が望まれていた。

【００７０】そこで、実施例１に示したＧｅＥＨＤイオ
ン源を用いてＧｅＦＩＢを形成し、Ｓｉ基板のある特定
領域に照射することで非晶質化させる。この後に、従来
のイオン注入法によりＢイオン、或いは、ＢＦ₂イオン
を注入することで極浅のＢイオン注入層を形成すること
ができる。

【００７１】図１１は、異なる深さ分布を形成するイオ
ン注入方法を示す。図（ａ）のように、Ｓｉ基板１２０
の一部にＧｅＦＩＢ１２１、１２１’を照射する。基板
１２０の照射部１２２、１２２’は非晶質化される。
（図（ｂ））次に、照射部１２２、１２２’と基板１２
０の一部を除き、基板１２０上にレジスト１２３、１２
３’を形成する。（図（ｃ））このレジスト１２３、１
２３’を介して従来方法によるＢＦ₂イオン注入を行な
う（図（ｄ））と、図（ｅ）のようにＦＩＢ照射部は浅
く、未照射部は深い深さ分布のあるイオン注入領域１２
５を形成することができた。しかも、非晶質部を形成す
るのが、Ｇｅ−ＦＩＢであるため、基板に対して電気的
汚染を与えることなく、しかも、従来以上のレジスト工
程を施すことなく形成することができる。

【００７２】上記実施例は、本発明のうちの僅かな例に
過ぎない。本発明の趣旨は、一次イオンビーム種そのも
のによる汚染や、一次イオンビーム照射によって生じる
イオン光学部品の微塵埃など汚染の発生を抑えた集束イ
オンビーム照射方法および装置を提供することであっ
て、イオンビーム光学系の集束レンズ、偏向器などの個
数や配列などはビーム集束性や試料電流の増加などの観
点から、種々の改変が可能であることは周知ことであ
る。また、イオン源の種類と一次イオンビーム照射系の
組合せについても、本実施例で示した組合せのみではな
く、加工効率、分析感度などの点で許容できるなら、他
の組合せでも良いことは言うまでもない。

【００７３】

【発明の効果】本発明による集束イオンビーム照射方法
およびその装置によって、集束イオンビーム照射による
試料や周辺装置への電気的汚染を与えること無くシリコ
ンウエハやデバイスの微細加工を行えるという効果をも
たらす。例えば、シリコン半導体プロセスにおいて、集
束イオンビーム照射によるウエハやデバイスの微細加
工、観察、分析、動作状態の検査などがインラインで行
えるため、製品の歩留まり向上に貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるゲルマニウム液体金属
イオン源を搭載したシリコンウエハ検査装置を説明する
ための概略構成図である。

【図２】図１に示したシリコンウエハ検査装置に搭載し
たゲルマニウム液体金属イオン源を説明するための概略
構成図である。

【図３】半導体素子製造における従来プロセスフローと
本発明による集束イオンビーム照射方法のフローを説明
するための図である。

【図４】本発明の一実施例であるゼノンＥＨＤイオン源
を説明するための概略断面図である。

【図５】本発明の一実施例である集束イオンビーム装置
をマルチチャンバプロセス装置に搭載した例を示す図で
ある。

【図６】本発明のシリコンウエハ検査装置の効果を示す
ために、ゲルマニウム集束イオンビームによってウエハ
上に矩形孔を形成している様子を示す図ある。

【図７】図６における断面の拡大断面であり、本発明の
ウエハ検査装置によって発見された配線間耐圧不良の原
因を説明するための図である。

【図８】本発明の一実施例である、アルゴン電界電離ガ
スイオン源を搭載したインライン二次イオン質量分析装
置を説明するための概略構成図である。

【図９】本発明の一実施例であるゼノンＥＨＤイオン源
を搭載した表面異物除去装置の概略構成を示す図であ
る。

【図１０】（ａ）は本発明による表面異物除去装置の効
果を説明するために注目したデバイス表面に付着した異
物を示す図であり、（ｂ）は本発明による表面異物除去
装置の効果を示すために、ゼノン集束イオンビームによ
って異物を除去した後の様子を示す図である。

【図１１】は本発明の一実施例であるＧｅ集束イオンビ
ームを用いた微細領域の非晶質層形成および従来イオン
注入による極浅イオン注入領域の形成方法を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１…集束イオンビーム装置、２…ゲルマニウムＥＨＤイ
オン源、３,２５,３５,９２…エミッタ、４,２６,３９
…引出し電極、５…ＦＩＢ光学系、６…ビーム制限アパ
チャ、７,７’,８５,８５’…集束レンズ、８,８６…Ｅ
×Ｂ質量分離器、９…絞り、１０,８８…偏向器、１１,
１０４…試料台、１２,９３,１０２…試料、１３…ゲル
マニウム集束イオンビーム、１４…二次電子、１５…二
次電子検出器、１６,１６’,８９,８９’,１０５…バル
ブ、１７,８２…試料室、２１…イオン材料、２２,３３
…リザーバ、２３,２３’…ヒータ、２４…イオン、２
７,２７’…電流導入端子、２８…絶縁碍子、２９…支
持部、３０…イオン源、３１，４０…供給口、３２…液
体ゼノン（イオン材料）、３４…キャピラリ、３６…冷
媒（液体窒素）、３７…冷却槽、３８…サファイアブロ
ック、４１…セラミックス、４２…真空容器、５０Ａ,
５０Ｂ,５０Ｃ,５０Ｄ…プロセスチャンバ、５３Ａ,５
３Ｂ…ロードロックチャンバ、５４…ウエハハンドラ、
５５,５８,１１０…ウエハ、５６…搬送チャンバ、５７
Ａ,５７Ｂ,５７Ｃ,５７Ｄ,５７Ｅ,５７Ｆ…ゲートバル
ブ、７０…集束イオンビーム、７１…矩形穴、７２…第
１層配線、７３…第２層配線、７４…第３層配線、７５
…第１層間絶縁膜、７６…第２層間絶縁膜、７７…表面
保護膜、８０…二次イオン質量分析装置、８１…一次イ
オンビーム照射系、８３…二次イオン分析部、８４…ア
ルゴンガス電界電離イオン源、８７…アライナ、９０…
ガスタンク、９１…冷却手段、９４…二次イオン、１０
０…イオン源、１０１…ＦＩＢ照射系、１０３…二次電
子検出器、１０６,１１３…Ｘｅ−ＦＩＢ、１１１,１１
１’…配線、１１２…異物、１１４…照射跡、１２０…
Ｓｉ基板、１２２,１２２’…照射部、１２３,１２３’
…レジスト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｊ 37/20 Ｚ 37/22 ５０２Ｈ 37/244 // Ｈ０１Ｌ 21/027 21/304 ３４１Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】集束イオンビーム照射によって試料に微細
加工を施して、上記試料の観察、分析または動作状態の
検査のうちの少なくともいずれかを行なう集束イオンビ
ーム照射方法であって、特に、上記集束イオンビーム
は、電気流体力学的イオン源から放出され、該電気流体
力学的イオン源のイオン材料が液体不活性ガス種、液体
酸素、液体窒素、さらに、上記試料の主成分とは異種元
素で周期律表上同族元素のうちのいずれかであることを
特徴とする集束イオンビーム照射方法。
【請求項２】請求項１記載の集束イオンビーム照射方法
において、特に上記微細加工が、試料の一部に新たな構
造を付加する付加加工または除去加工であることを特徴
とする集束イオンビーム照射方法。
【請求項３】請求項１記載の集束イオンビーム照射方法
において、特に上記微細加工が、（１）上記集束イオン
ビーム照射による微細凹部形成加工、（２）上記集束イ
オンビームと反応性ガスの照射による高速凹部形成加
工、（３）上記集束イオンビームと有機ガスの照射によ
る膜形成加工、（４）上記集束イオンビーム照射によっ
て上記試料表面の異物を除去する表面洗浄のうちの少な
くともいずれか一つであることを特徴とする集束イオン
ビーム照射方法。
【請求項４】請求項１記載の集束イオンビーム照射方法
において、特に上記微細加工が、集束電子ビームによる
試料の観察または分析に先立つ工程であることを特徴と
する集束イオンビーム照射方法。
【請求項５】請求項４記載の集束イオンビーム照射方法
において、特に、上記微細加工が、特に集束電子ビーム
による透過観察または分析のための薄片形成加工である
ことを特徴とする集束イオンビーム照射方法。
【請求項６】請求項１記載の集束イオンビーム照射方法
において、特に上記微細加工が、試料表面下の構造を露
出させるための加工であることを特徴とする集束イオン
ビーム照射方法。
【請求項７】集束イオンビームを試料に照射し、該照射
部からの二次信号を検出して、上記試料の観察、分析ま
たは動作状態の検査のうちの少なくともいずれかを行な
う集束イオンビーム照射方法であって、特に、上記集束
イオンビームは、電気流体力学的イオン源から放出さ
れ、該電気流体力学的イオン源のイオン材料が液体不活
性ガス種、液体酸素、液体窒素、更に、上記試料の主成
分とは異種元素で周期律表上同族元素のうちのいずれで
あることを特徴とする集束イオンビーム照射方法。
【請求項８】請求項７記載の集束イオンビーム照射方法
において、特に上記二次信号が二次イオンであり、該二
次イオンを質量分析することで上記試料の構成成分を分
析することを特徴とする集束イオンビーム照射方法。
【請求項９】複数個の試料に順次集束イオンビームを照
射して、上記試料から適正品を選択する集束イオンビー
ム照射方法であって、特に、上記集束イオンビーム照射
で上記試料に微細加工を施して、上記試料の観察、分析
または動作状態の検査のうちの少なくともいずれか一つ
の工程によって上記複数個の試料から適正品を選択する
ことを特徴とする集束イオンビーム照射方法。
【請求項１０】複数個の試料に順次集束イオンビーム照
射を施して上記試料から適正品を選択する集束イオンビ
ーム照射方法であって、特に、上記集束イオンビーム照
射によって上記試料に微細加工を施して、上記試料の観
察、分析または動作状態の検査のうちの少なくともいず
れか一つの工程と、上記試料の良不良判定工程によって
上記複数個の試料から適正品を選択することを特徴とす
る集束イオンビーム照射方法。
【請求項１１】請求項９または１０に記載の集束イオン
ビーム照射方法において、特に上記試料が半導体ウエハ
または半導体素子であることを特徴とする集束イオンビ
ーム照射方法。
【請求項１２】請求項９から１１のいずれかに記載の集
束イオンビーム照射方法において、特に上記集束イオン
ビームは、電気流体力学的イオン源から放出され、該電
気流体力学的イオン源のイオン材料が液体不活性ガス
種、液体酸素、液体窒素、さらに、上記試料の主成分と
は異種元素で周期律表上同族元素のうちのいずれである
ことを特徴とする集束イオンビーム照射方法。
【請求項１３】請求項１０から１２のいずれかに記載の
集束イオンビーム照射方法において、特に上記良不良判
定工程が、電子ビーム照射によってなされることを特徴
とする集束イオンビーム照射方法。
【請求項１４】請求項１０から１２のいずれかに記載の
集束イオンビーム照射方法において、特に上記良不良判
定工程が、集束イオンビームまたは電子ビーム照射によ
る二次電子像と、予め計算機に登録した初期構造パター
ンとの比較によることを特徴とする集束イオンビーム照
射方法。
【請求項１５】請求項１０から１２のいずれかに記載の
集束イオンビーム照射方法において、特に上記良不良判
定工程が、集束イオンビームまたは電子ビーム照射によ
る照射部の組成と、予め計算機に登録した初期構造組成
との比較によることを特徴とする集束イオンビーム照射
方法。
【請求項１６】請求項１０から１２のいずれかに記載の
集束イオンビーム照射方法において、特に上記良不良判
定工程が、集束イオンビームまたは電子ビーム照射によ
る二次電子コントラスト像と、予め計算機に登録した初
期配線パターンとの比較によることを特徴とする集束イ
オンビーム照射方法。
【請求項１７】請求項９から１６のいずれかに記載の集
束イオンビーム照射方法において、特に上記試料がシリ
コンウエハまたはシリコンデバイスであり、上記照射す
る集束イオンビームがイオン材料としてゲルマニウム単
体から引き出した集束ゲルマニウムイオンビームである
ことを特徴とする集束イオンビーム照射方法。
【請求項１８】請求項９から１６のいずれかに記載の集
束イオンビーム照射方法において、特に上記試料がダイ
ヤモンド層を有するウエハまたはデバイスであり、上記
照射することを特徴とする集束イオンビームがイオン材
料としてシリコンまたはゲルマニウム単体から引き出し
た集束シリコンイオンビームまたは集束ゲルマニウムイ
オンビームであることを特徴とする集束イオンビーム照
射方法。
【請求項１９】電気流体力学的イオン源と、該電気流体
力学的イオン源から放出したイオンを集束イオンビーム
に形成して試料に照射する集束イオンビーム照射系と、
上記試料を保持する試料台とから構成された集束イオン
ビーム装置であって、特に、上記電気流体力学的イオン
源においてイオン化すべき材料が液体ネオン、液体アル
ゴン、液体クリプトン、液体キセノン、液体酸素、液体
窒素のうちのいずれかであることを特徴とする集束イオ
ンビーム装置。
【請求項２０】請求項１９記載の集束イオンビーム照射
方法において、特に上記電気流体力学的イオン源が、イ
オン材料を貯溜するリザーバと、上記イオン材料のイオ
ンを先端から放出する針状電極、該針状電極に電界を集
中させる引出し電極から構成され、かつ、少なくとも上
記リザーバを低温に維持するための冷却手段を有するこ
とを特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項２１】請求項２０記載の集束イオンビーム照射
方法において、上記冷却手段が液体または気体の冷媒に
よることを特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項２２】請求項２１記載の集束イオンビーム照射
方法において、上記冷媒が特に液体窒素であることを特
徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項２３】電気流体力学的イオン源と、該電気流体
力学的イオン源から放出したイオンを集束イオンビーム
に成形して試料に照射することを特徴とする集束イオン
ビーム照射系と、上記試料を保持する試料台とから構成
された集束イオンビーム装置であって、特に、上記電気
流体力学的イオン源においてイオン化すべき材料が、上
記試料の主成分元素とは異種元素で、かつ、周期律表に
おいて上記主成分元素と同族の単体元素であることを特
徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項２４】請求項１９から２３のいずれかに記載の
集束イオンビーム照射方法において、特に上記試料の主
成分がシリコンであることを特徴とする集束イオンビー
ム装置。
【請求項２５】請求項２３記載の集束イオンビーム照射
方法において、特に上記試料の主成分がシリコンであ
り、かつ、上記電気流体力学的イオン源のイオン材料が
ゲルマニウム単体であることを特徴とする集束イオンビ
ーム装置。
【請求項２６】請求項２５記載の集束イオンビーム照射
方法において、特に上記電気流体力学的イオン源におけ
る溶融イオン材料が接触する部材の全て、あるいは、そ
のうちの少なくともエミッタ素材が炭化タングステンで
あることを特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項２７】請求項２５記載の集束イオンビーム照射
方法において、特に上記電気流体力学的イオン源に記載
のリザーバが炭素から構成された集束イオンビーム装
置。
【請求項２８】請求項１９から２６のいずれかに記載の
集束イオンビーム照射方法において、更に上記集束イオ
ンビーム照射系内に用いる各種絞りのうち、少なくと
も、上記電気流体力学的イオン源から放出されたイオン
ビームの拡がりを直接制限するビーム制限アパチャのす
べて、もしくは、少なくともイオンビーム照射を受ける
面が、上記試料の主成分元素、または周期律表上の同族
元素で構成された集束イオンビーム装置。
【請求項２９】請求項２８記載の集束イオンビーム照射
方法において、特に上記試料の主成分がシリコン、イオ
ン材料がゲルマニウム単体であり、かつ、上記集束イオ
ンビーム照射系内に用いる各種絞りのうち、少なくと
も、上記電気流体力学的イオン源から放出されたイオン
ビームの拡がりを直接制限するビーム制限アパチャがシ
リコンで構成された集束イオンビーム装置。
【請求項３０】電気流体力学的イオン源と、該電気流体
力学的イオン源から放出したイオンを集束イオンビーム
に形成して試料に照射することを特徴とする集束イオン
ビーム照射系と、上記試料を保持する試料台とから構成
された集束イオンビーム装置であって、特に、上記電気
流体力学的イオン源においてイオン化すべき材料が液体
ネオン、液体アルゴン、液体クリプトン、液体キセノ
ン、液体酸素、液体窒素のうちのいずれか、または、上
記試料の主成分元素とは異種元素で周期律表において上
記主成分元素と同族の単体元素であり、さらに、試料へ
の集束イオンビームの照射によって上記試料の形状、動
作状態または上記試料の製造の来歴を検査する検査手段
を有することを特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項３１】請求項３０記載の集束イオンビーム装置
において、特に、上記検査手段が、特に、観察手段、分
析手段、計測手段のうちの少なくとも１つであることを
特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項３２】請求項３１記載の集束イオンビーム装置
において、特に上記観察手段が、集束イオンビーム照射
によって放出される二次電子を捕らえる二次電子検出
器、または、二次イオンを捕らえる二次イオン検出器の
少なくともいずれかと、映像表示手段とから構成され、
集束イオンビーム照射位置を二次電子像または二次イオ
ン像で表示する手段であることを特徴とする集束イオン
ビーム装置。
【請求項３３】請求項３１記載の集束イオンビーム装置
において、特に、上記分析手段が、集束イオンビーム照
射によって放出される二次イオンの質量分離手段である
ことを特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項３４】請求項３１記載の集束イオンビーム装置
において、特に、上記計測手段が、集束イオンビーム照
射によって上記試料に流入した電流または上記試料から
流出した電流を計測する電流計であることを特徴とする
集束イオンビーム装置。
【請求項３５】請求項３１記載の集束イオンビーム装置
において、特に、上記集束イオンビームが照射される特
定箇所の観察手段、分析手段、計測手段のうちの少なく
とも１つと、上記集束イオンビームの照射部からの二次
信号で製造来歴の良不良を判断する判断手段と、該判断
に基づき上記試料を次製造工程に送るか上記製造ライン
から除外する手段を有することを特徴とする集束イオン
ビーム装置。
【請求項３６】請求項３０から３２のいずれかに記載の
集束イオンビーム装置において、特に、上記試料室は上
記試料が大気に曝すことなく移動できる通路を有し、少
なくとも走査型電子顕微鏡の試料室とが上記通路によっ
て結合した構造であることを特徴とする集束イオンビー
ム装置。
【請求項３７】請求項３４記載の集束イオンビーム装置
において、特に、集束イオンビーム照射による工程の前
もしくは後工程、またはそれら両工程を実行する上記装
置が集束電子ビーム照射系であることを特徴とする集束
イオンビーム装置。
【請求項３８】請求項１９から３５のいずれかに記載の
集束イオンビーム装置において、特に、試料表面に付着
した異物を集束イオンビームの照射によって除去するこ
とを特徴とする表面異物除去装置。
【請求項３９】請求項１９から３６のいずれかに記載の
集束イオンビーム装置において、特に、集束イオンビー
ムの照射によって、Ｘ線マスク、フォトマスクなど半導
体素子製造用マスク上のパターンを検査し、必要に応じ
て上記パターンの追加、除去することを特徴とする半導
体素子配線修正装置。
【請求項４０】請求項１９から３６のいずれかに記載の
集束イオンビーム装置において、特に、集束イオンビー
ムの照射によって半導体素子上の回路を検査し、必要に
応じて配線の短絡部、断線部、欠落部の補修を行なうこ
とを特徴とする半導体素子配線修正装置。
【請求項４１】請求項１９から３８のいずれかに記載の
集束イオンビーム装置において、特に、半導体素子上の
故障回路を分離するために半導体素子上に予め設けたヒ
ューズを集束イオンビームの照射によって切断するヒュ
ーズ切断装置。
【請求項４２】請求項１９から３９のいずれかに記載の
集束イオンビーム装置において、特に、試料の特定部分
の断面を走査電子顕微鏡観察するために、集束イオンビ
ームの照射によって上記断面を露出させることを特徴と
する集束イオンビーム断面加工装置。
【請求項４３】請求項１９から３９のいずれかに記載の
集束イオンビーム装置において、特に、集束イオンビー
ムの照射によって、試料の特定部分の断面を透過電子顕
微鏡観察するために薄片を形成させることを特徴とする
集束イオンビーム薄片形成装置。
【請求項４４】請求項１９から３９のいずれかに記載の
集束イオンビーム装置において、特に、集束イオンビー
ムの照射によって、半導体素子製造用マスクのパターン
を露光することを特徴とするイオンリソグラフィ装置。
【請求項４５】液体酸素をイオン材料とする電気流体力
学的イオン源と、該電気流体力学的イオン源から放出し
たイオンを集束ビーム化し試料に照射させることを特徴
とする集束イオンビーム照射系と、該集束イオンビーム
の照射によって上記試料から放出する二次イオンを質量
分析する二次イオン質量分析部からなることを特徴とす
る二次イオン質量分析装置。
【請求項４６】電気流体力学的イオン源と、該電気流体
力学的イオン源から放出したイオンを集束イオンビーム
に成形して試料に照射することを特徴とする集束イオン
ビーム照射系と、上記試料を保持する試料台から構成さ
れた集束イオンビーム装置であって、上記電気流体力学
的イオン源からのイオン放出方向を略上向きに、上記試
料が集束イオンビーム照射面を略下向きに保持できる構
成であり、かつ、上記電気流体力学的イオン源が請求項
１９から２８のいずれかの電気流体力学的イオン源であ
ることを特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項４７】半導体製造プロセスにおける各工程を行
なう複数個のチャンバおよび、これらとウエハの交換を
行なうウエハハンドラ、該ウエハハンドラを含み、上記
チャンバと連結したウエハハンドラハウジングから構成
されるマルチチャンバ装置において、上記チャンバのう
ち少なくとも１個のチャンバが請求項３７から４６のい
ずれかの集束イオンビーム装置であることを特徴とする
マルチチャンバ装置。