JPH07335170A - 集束イオンビーム装置における加工位置特定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハ全体を無駄にすることなく正確に加工
位置の特定を行うことができる集束イオンビーム装置に
おける加工位置特定方法を実現する。 【構成】 試料４の表層を部分的に除去し、表層が除去
された領域で、イオンビームＩＢを走査し、この走査に
基づく２次電子を検出することによって試料像を陰極線
管７上に表示する。また、その像に重ねてカーソルを表
示し、試料を移動させながらカーソルの長さ分の移動量
をまとめて計数し、試料の加工位置の特定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、集束イオンビ
ームによって試料の特定部位に穴を穿ち、その穴の断面
の状態を走査電子顕微鏡で観察するようにした集束イオ
ンビーム装置における加工位置特定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウエハ上に完成されたＤＲＡＭ
（ダイナミックランダムアクセスメモリ）などのメモリ
チップは、プローバなどにより電気的に正常に動作する
か否かがテストされる。このテストの結果により特定の
部位（ビット）に不良が発見された場合には、その不良
が生じた原因を調べる目的で、製造工程上の問題点の解
析を行う。

【０００３】この解析のために、集束イオンビーム装置
と電子ビーム装置との複合装置が用いられる。すなわ
ち、まず不良が発見されたウエハを試料として装着し、
その不良部分に集束イオンビームを走査しながら照射す
る。この集束イオンビームの照射によって試料の特定領
域は方形の穴が穿たれる。次に穿たれた穴の断面部分で
電子ビームの走査を行い、例えば断面部分からの２次電
子を検出し、この検出信号に基づいて２次電子走査像を
表示する。この２次電子像を観察し、不良部位の解析を
行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したイオンビーム
による試料の特定部位の加工と走査電子顕微鏡像の観察
において重要なことは、プローバが出力する試料の不良
位置の情報に基づいて、集束イオンビーム装置内で正確
に試料の加工部位を特定し、位置決めできなければなら
ないことである。しかしながら、集束イオンビーム装置
における試料を載せた移動ステージの位置決め精度は、
数１０μｍと比較的大きいのに対して、特定のビット
（不良部位）の大きさは３μｍ四方と比較的小さいた
め、試料の特定ビットを集束イオンビームの加工位置に
正確に位置決めすることはできない。

【０００５】そのため、事前に試料表面の２次イオン像
を得、この２次イオン像を観察しながら、試料の不良部
位を発見することが考えられる。しかしながら、完成し
たメモリチップの表面は防湿のために厚い酸化膜で覆わ
れており、２次イオン像の観察では不良部位（ビット）
を見付ける手掛かりとなるビット線やワード線を観察す
ることができない。

【０００６】このため、現在では、メモリチップ上に覆
われた酸化膜を化学処理で除去した後、光学顕微鏡にそ
の試料を入れ、光学顕微鏡によってビット線やワード線
を数え、不良ビットを特定し、その後、その不良ビット
部分にレーザマーカを用いてマークを付す作業を行って
いる。そして、マークが付された試料を集束イオンビー
ム装置に装填し、２次イオン像の観察を行ってマーク位
置を見付け、このマーク位置を基準にして加工位置の位
置決めを行っている。

【０００７】このような従来技術では、ウエハ全体の酸
化膜を剥がすことから、不良解析のために高価なプロセ
スを経たウエハを１枚全部消耗しなければならない。ま
た、光学顕微鏡の下でメモリの番地を数えるという煩わ
しい、またミスの発生しやすい作業が必要となる。更
に、不良箇所を光学顕微鏡で見付けた後、レーザマーキ
ングという予備作業が必要となるなど、従来の方法は多
くの問題点を有している。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、ウエハ全体を無駄にすることなく
正確に加工位置の特定を行うことができる集束イオンビ
ーム装置における加工位置特定方法を実現するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に基づく集束イオ
ンビーム装置における加工位置特定方法は、試料の特定
位置でイオンビームを試料に照射し、特定位置において
試料を加工し、加工部分の試料像の観察を行うようにし
た集束イオンビーム装置において、試料の表層を部分的
に除去する第１のステップ、試料上の特定視野でビーム
を２次元的に走査し、この走査に基づいて試料から得ら
れた信号を検出し、検出信号を表示装置に供給して試料
の２次元像を得る第２のステップ、表示装置上に長さが
調節可能なカーソルを表示する第３のステップ、カーソ
ルの一方の端部にマークを表示する第４のステップ、試
料を移動させて表示された像を移動させると共に、この
像の移動と同期してマークを像の移動速度と同じ速度で
表示画面上を移動させる第５のステップ、マークがカー
ソルの他方の端部に到達したらステージの移動を止め、
更に、マークをカーソルの一方の端部に移動させる第６
のステップ、前記第５のステップと第６のステップとを
繰り返し行うステップより成る。

【００１０】

【作用】本発明に基づく集束イオンビーム装置における
加工位置特定方法は、試料の表層を部分的に除去し、表
層が除去された領域で、試料像を表示し、その像に重ね
てカーソルを表示し、試料を移動させながらカーソルの
長さ分の移動量をまとめて計数し、試料の加工位置の特
定を行う。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の方法を実施するための装置
の一例を示している。１はイオンビームカラムであり、
詳しくは図示していないが、このカラム１内には、イオ
ン銃と、イオン銃から発生し加速されたイオンビームを
集束する集束レンズや対物レンズと、試料に照射される
イオンビームを２次元的に走査するための偏向器などが
含まれている。２はイオンビームカラム１の下部に設け
られた試料室であり、この試料室２内には移動ステージ
３が設けられ、そして、この移動ステージ３上には試料
４が載せられている。試料室２には、試料４へのイオン
ビームＩＢの照射に基づいて発生した、例えば２次電子
を検出するための検出器５が配置されている。なお、図
示していないが、試料室２の上には電子ビームカラムが
配置されており、走査電子顕微鏡像の観察が可能なよう
に構成されている。

【００１２】検出器５の検出信号は、輝度信号制御回路
６を介して陰極線管７に供給される。８は制御コンピュ
ータであり、制御コンピュータ８は移動ステージ３の移
動を制御するステージ制御回路９、カウント数表示回路
１０、十字マーク制御回路１１、ボックスカーソル制御
回路１２などを制御する。ステージ制御回路９には、ス
テージ操作パネル１３が接続され、また、十字マーク制
御回路１１とボックスカーソル制御回路１２には、カー
ソル操作パネル１４が接続されている。このような構成
の動作を次に説明する。

【００１３】まず、試料室２内の移動ステージ３上に欠
陥部分が発見されたウエハ試料４が載せられる。このウ
エハ試料については、事前にプローバにより欠陥部位の
位置（番地）が判明している。この欠陥部位がイオンビ
ームの光軸下に配置されるように移動ステージ３が駆動
される。移動ステージ３の移動精度は、前記したよう
に、例えば、１０μｍ程度と欠陥部位の正確な加工観察
にとって必要な精度である３μｍより低い。このため、
移動ステージの移動によって加工位置を決定し、直ちに
イオンビームによる加工を実行することはできない。

【００１４】そのため、加工位置の正確な特定を実施し
なければならない。この特定方法を試料がダイナミック
ランダムアクセスメモリー（ＤＲＡＭ）の場合を例にし
て説明する。ＤＲＡＭのメモリーセルは、基本的には２
５６ビット×２５６ビット＝６４Ｋビット，または、５
１２ビット×２５６ビット＝１２８Ｋビットを単位とし
て配列されている。図２は４Ｍ−ＤＲＡＭのメモリーセ
ルＭの配置を示しており、６４Ｋビットの単位セルが横
に１６、縦に４配置されている。なお、それらの単位間
には、センスアンプや列デコーダなどの異種回路が配置
されているため、この部分にパターン上の区切りができ
ており、これを論理アドレス計数の副基準とすることが
できる。

【００１５】論理アドレスは、チップ全体について見た
場合には、単純に左から右に向かって番号が増加するよ
うに配置されているわけではないが、１単位内では左か
ら右に、上から下に向かって順に番号が振られている。
しかし集束イオンビーム装置を使用する装置のオペレー
タにとっては、指定された任意の論理アドレスが、図２
のどの単位領域（６４Ｋビット領域）に含まれているか
は既知である。従って、以下、単位領域内での位置の特
定について説明する。

【００１６】メモリーセルＭの物理的大きさは、現在主
流になりつつある０．５μｍルールの場合、おおよそ３
μｍ×１．５μｍである。従って、６４Ｋビット領域の
大きさは、８００μｍ×４００μｍとなる。加工観察し
たいビットの論理アドレスが分かっているとき、オペレ
ータは、そのビットを含む単位領域の境界から数えて何
本目のビット線と何本目のワード線の交点にそのビット
が存在するかを知っている。集束イオンビーム装置にお
いて、座標変換プログラムを用いて得られた物理座標に
基づいて、目的のビットを観察視野内に移動した場合、
装置の移動ステージの精度が±１０μｍとすると、視野
中心から±１０μｍ範囲内のどこかに目的のビットが存
在することになる。

【００１７】次に視野中心を含んで、例えば、２０μｍ
×１００μｍの範囲にイオンビームを走査して試料表面
の酸化膜である表層を除去する。この様子を図３（ａ）
に示すが、この図で十字マークが視野中心、点線で囲ま
れた領域Ｒ１が第１回目のイオンビームの照射による表
層除去領域である。この表層除去領域Ｒ１では、表層に
覆われていたワード線Ｗが露出されている。

【００１８】次に視野を左に移動し、図３（ｂ）に示す
ように第１回目の表層除去領域Ｒ１に隣り合った２０μ
ｍ×１００μｍの範囲にイオンビームを走査して試料表
面の酸化膜である表層を除去する。図中、一点鎖線で囲
まれた領域Ｒ２が２回目の表層除去領域である。その後
更に視野を左に移動し、図３（ｃ）に示すように第２回
目の表層除去領域Ｒ２に隣り合った２０μｍ×１００μ
ｍの範囲にイオンビームを走査して試料表面の酸化膜で
ある表層を除去する。図中、二点鎖線で囲まれた領域Ｒ
３が３回目の表層除去領域である。この時、単位領域境
界Ｂが現れたらその段階でイオンビームによる表層除去
プロセスを停止する。

【００１９】上記したプロセスは、制御コンピュータ８
から移動ステージ３の制御回路９や、イオンビームカラ
ム１の各構成要素を制御する制御回路（図示せず）を制
御することによって実行される。図３（ｃ）の状態で単
位領域境界Ｂが現れた状態の陰極線管画面を図４に示
す。図３と図４では、走査イオン顕微鏡像（ＳＩＭ像）
の倍率が異なっている。

【００２０】この状態で、カーソル操作パネル１４のボ
ックスカーソルスイッチＳ１を押すと、ボックスカーソ
ル制御回路１２からの信号によって輝度信号制御回路６
が制御され、陰極線管７画面上にはＳＩＭ像に重畳して
ボックスカーソルＣが表示される。次に、カーソル操作
パネル１４の矢印キーを押すとボックスカーソルＣの左
上角の位置が移動し、始点スイッチＳ２を押すとこの点
が固定される。更に、矢印キーを押すと、ボックスカー
ソルＣのみ右下角の位置が移動し、終点スイッチＳ３を
押すとこの点が固定される。

【００２１】このボックスカーソルＣの表示は、上記し
たようにカーソル操作パネル１４の始点スイッチＳ２，
終点スイッチＳ３、矢印キーによって調整することがで
きる。ここで、オペレータは各スイッチとキーを用いて
陰極線管７の画面上で例えば、１０本分のリード線を数
えてその両端にカーソルＣを合わせる。次に、カーソル
操作パネル１４の十字スイッチＳ４を押し、十字マーク
制御回路１１により輝度信号制御回路６を制御すること
により、陰極線管７の画面上に十字マークを表示する。
この十字マークの画面上の位置は、カーソル操作パネル
１４の矢印キーによって任意に移動させることができ
る。この操作により、十字マークをボックスカーソルの
右端に表示させる。

【００２２】次に、ステージ操作パネル１３の矢印キー
を押すことにより、移動ステージ３を移動させる。ステ
ージ３は、走査像の倍率に応じて、制御コンピュータ８
が設定する一定の速度でステージ制御回路９により移動
させられる。この結果、陰極線管７の画面上の像も移動
ステージ３の移動に伴って移動する。例えば、図４に示
した陰極線管画面上の像は、左方向に移動する。この
時、十字マーク制御回路１１により像の移動の速度と同
じ速度で十字マークが移動する。すなわち、ステージ３
を移動させると、特定のワード線上に張り付いて十字マ
ークが移動するように見える。

【００２３】ステージの移動により、十字マークがボッ
クスカーソルＣの左端まで到達したとき、ステージ３の
移動を止め、十字マークのみボックスカーソルＣの右端
に戻す。もちろん、この操作は、カーソル操作パネル１
４の十字スイッチＳ４と矢印キーを用いて行う。この動
作を行うことにより、制御コンピュータ８はワード線の
数を計数する。例えば、カーソルＣが１０本分のワード
線をカバーしているとすると、制御コンピュータ８は１
０本単位でワード線を計数する。制御コンピュータ８は
ステージの移動と十字マークのカーソルの左端から右端
への移動の繰返回数を計数し、カウント数表示回路１０
を用い、陰極線管７上にその計数に応じたワード線の数
を表示させる。例えば、繰返回数が１２の場合は、陰極
線管７には１２０の値が表示される。なお、図４におけ
るＤがカウント数表示領域である。

【００２４】上記した処理により、単位領域境界Ｂを基
準としたワード線の数の計数が行われる。オペレータ
は、陰極線管７上に表示されたワード線の数をモニター
し、予め確認されている欠陥部位のビットの番地との比
較を行う。例えば、欠陥部位の番地が２４５であり、陰
極線管上に表示されたワード線の数が２３０となった場
合、その後は陰極線管画面に表示された像を見て、カー
ソルＣの左端からワード線の数を目視により数え、５本
目のワード線（合計２４５）を確認し、その位置に対応
した試料上に、イオンビームを照射し、例えば、十字マ
ークをイオンビームにより形成しておく。

【００２５】上記した一連の処理により欠陥部位の水平
方向の位置の特定が完了する。この後欠陥部位の垂直方
向の位置の特定を行う。垂直方向の位置の特定に当たっ
ては、まず、陰極線管画面上、垂直方向（上方向）に前
記した水平方向（横方向）と同じようにウエハ上の表層
（酸化膜）と層間絶縁膜の除去を行う。この場合、絶縁
膜を効率良く除去するために、特定のエッチングガスを
導入しながら、選択エッチングを行うと、上のワード線
を失うことなく下のビット線を露出させることができ
る。

【００２６】このようにして選択エッチングを視野を変
化させながら行うことにより、垂直方向の単位領域境界
が出現する。この単位領域境界が出現したら選択エッチ
ングを停止し、その後、水平方向のワード線の計数と同
様の処理方法でビット線の計数を行う。そして、欠陥部
位の番地に該当するビット線を見付け、前記したワード
線の計数処理により見付けられた欠陥部位のワード線と
の交点部分を確認することができる。この交点部分が欠
陥部位であり、この部分で所定の大きさにイオンビーム
が照射され、適宜な穴が穿たれる。その後形成された穴
の断面が走査電子顕微鏡などにより観察され、欠陥部位
の解析作業が行われる。

【００２７】以上の処理内容により、ウエハ全面の酸化
膜を除去するようなことを行う必要がなくなり、極く限
られた範囲のウエハの表層のみエッチングで取り除くよ
うにしたので、ウエハに形成されたほとんどのチップを
駄目にすることは防止されると共に、正確な加工位置の
特定を行うことができる。

【００２８】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、陰極線管への像
の表示は、イオンビームを走査することによって得られ
た２次電子を検出することによって行ったが、図示はし
ていないが、電子ビームカラムからの電子ビームを試料
上で走査し、その結果発生した２次電子や反射電子を検
出することによって像を得るようにしても良い。また、
陰極線管上にボックスカーソルを表示するようにした
が、カーソルの形状はボックス状に限定されず、ライン
状であっても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく集
束イオンビーム装置における加工位置特定方法は、試料
の表層を部分的に除去し、表層が除去された領域で、試
料像を表示し、その像に重ねてカーソルを表示し、試料
を移動させながらカーソルの長さ分の移動量をまとめて
計数し、試料の加工位置の特定を行うように構成したの
で、従来のようにウエハ試料の全面の表層を除去する必
要はない。その為、高価なプロセスを経たウエハを１枚
全部駄目にすることは防止される。また、ラインプロフ
ァイル中のピーク信号を自動的に計数するようにしたの
で、正確な欠陥部位の位置の特定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための装置の一例を示す図で
ある。

【図２】メモリーセルの配置を示した図である。

【図３】試料表面の表層の除去の様子を示す図である。

【図４】陰極線管画面を示す図である。

【符号の説明】

１ イオンビームカラム ２ 試料室 ３ 移動ステージ ４ 試料 ５ 検出器 ６ 輝度信号制御回路 ７ 陰極線管 ８ 制御コンピュータ ９ ステージ制御回路 １０ カウント数表示回路 １１ 十字マーク制御回路 １２ ボックスカーソル制御回路 １３ ステージ操作パネル １４ カーソル操作パネル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料の特定位置でイオンビームを試料に
   照射し、特定位置において試料を加工し、加工部分の試
   料像の観察を行うようにした集束イオンビーム装置にお
   いて、 試料の表層を部分的に除去する第１のステップ、 試料上の特定視野でビームを２次元的に走査し、この走
   査に基づいて試料から得られた信号を検出し、検出信号
   を表示装置に供給して試料の２次元像を得る第２のステ
   ップ、 表示装置上に長さが調節可能なカーソルを表示する第３
   のステップ、 カーソルの一方の端部にマークを表示する第４のステッ
   プ、 試料を移動させて表示された像を移動させると共に、こ
   の像の移動と同期してマークを像の移動速度と同じ速度
   で表示画面上を移動させる第５のステップ、 マークがカーソルの他方の端部に到達したらステージの
   移動を止め、更に、マークをカーソルの一方の端部に移
   動させる第６のステップ、 前記第５のステップと第６のステップとを繰り返し行う
   ステップより成る集束イオンビーム装置における加工位
   置特定方法。