JPH09283073A - Ion beam radiating device - Google Patents

Ion beam radiating device

Info

Publication number
JPH09283073A
JPH09283073A JP9506396A JP9506396A JPH09283073A JP H09283073 A JPH09283073 A JP H09283073A JP 9506396 A JP9506396 A JP 9506396A JP 9506396 A JP9506396 A JP 9506396A JP H09283073 A JPH09283073 A JP H09283073A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion beam
image
focused ion
processing
mark
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9506396A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyasu Kaga
広靖 加賀
Hiroshi Iwamoto
寛 岩本
Hiroshi Hirose
博 広瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP9506396A priority Critical patent/JPH09283073A/en
Publication of JPH09283073A publication Critical patent/JPH09283073A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simply observe and machine a sample with high accuracy of sub- microns by combining a focusing ion optical system and a cofocal optical microscope fitted in parallel with it, and making a specific correction. SOLUTION: An ion beam radiating system constituted of an ion beam radiating mechanism focusing and radiating the ions 4 extracted from an ion source 2 to a sample 9 on a multi-dimensional movable mechanism 11 and two- dimensionally scanning 7, 8 the radiation position and a secondary particle detecting mechanism applying mark-machining at multiple positions on the sample 9 via this radiation, detecting 13 the secondary particles 12 generated from the marks, and forming a secondary particle image 15 from the detection signals and a different image observing system (cofocal optical microscope) 29 are combined. The marks machined by the focused ion beam are used as the normal coordinates to make the coordinate transformation between different optical systems as a mechanism adjusting and superimposing the different images containing the position information of the machined portions below the surface unobservable by the secondary particle image 15 and the secondary particle image 15.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はイオンビーム照射装
置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ion beam irradiation apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光学観察装置に光学顕微鏡を組み
合わせたものは、たとえば実公昭59−10687 号公報に示
すごとく、加工位置決めのために光学顕微鏡を使用した
もので、単に粗い観察加工位置設定のために使用される
ので、光学顕微鏡の倍率が低く、光学顕微鏡の光軸と光
学観察装置の光軸も100μmオーダのずれがあり、か
つ、解像度が悪く加工位置測長用としての工夫もされて
いない。
2. Description of the Related Art A conventional optical observation apparatus combined with an optical microscope uses an optical microscope for machining positioning as shown in, for example, Japanese Utility Model Publication No. 59-10687. The optical microscope has a low magnification, the optical axis of the optical microscope and the optical axis of the optical observation device have a deviation of the order of 100 μm, and the resolution is poor and the device is used for measuring the processing position. Not not.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来、集束イオンビー
ム装置は半導体デバイスの回路修正,不良解析に応用実
用化されているが、近年半導体デバイスは、最下層Al
配線上の層間絶縁膜の平坦化が進んでおり、表面の凹凸
を観察する走査イオン顕微鏡では最下層Al配線情報は
得られない。第2層Al配線上の層間絶縁膜も平坦化さ
れているので、第2層Al配線の情報もほとんど得られ
ない。また、今後更に平坦化が進む方向にあって、将来
最上層Al配線の観察すら困難になる可能性が高い。
Conventionally, a focused ion beam apparatus has been put to practical use for circuit correction and failure analysis of a semiconductor device.
Since the interlayer insulating film on the wiring is being flattened, the lowermost layer Al wiring information cannot be obtained by a scanning ion microscope for observing surface irregularities. Since the interlayer insulating film on the second layer Al wiring is also flattened, almost no information on the second layer Al wiring can be obtained. Further, there is a possibility that even the observation of the uppermost layer Al wiring will be difficult in the future because the planarization will be further advanced in the future.

【0004】また、半導体の集積化が進みデバイスの最
小線幅もサブミクロン以下であり、更に積層化も進みデ
バイスの厚さ方向も10μm程度で有る。今後、更にこ
の傾向は進む方向にあり、通常の光学顕微鏡では、深さ
方向10μmにわたってサブミクロンオーダの像分解能
で観察することができない。
Further, as semiconductor integration progresses, the minimum line width of the device is less than submicron, and further the lamination progresses, and the thickness direction of the device is about 10 μm. In the future, this tendency will be further advanced, and it will not be possible to observe with an ordinary optical microscope over a depth direction of 10 μm with an image resolution on the order of submicrons.

【0005】集束イオンビーム装置において共焦点光学
顕微鏡を用いると、最下層Al配線の情報を得ることが
できる。しかし、集束イオン像と共焦点光学顕微鏡像の
像倍率,回転,歪みが異なるため、共焦点光学顕微鏡像
で加工位置決めを行うには、集束イオン像と共焦点光学
顕微鏡像間の歪みを補正することが必要である。
When a confocal optical microscope is used in the focused ion beam apparatus, information on the lowermost Al wiring can be obtained. However, since the focused ion image and the confocal optical microscope image have different image magnifications, rotations, and distortions, the distortion between the focused ion image and the confocal optical microscope image is corrected in order to perform processing positioning in the confocal optical microscope image. It is necessary.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】半導体デバイスの絶縁膜
や保護膜は光学的には透明であるから、共焦点光学顕微
鏡を用いた場合にはサブミクロンの最下層Al配線まで
観察することができる。更に、像の積算をデバイスの最
下層から表面まで行うとサブミクロンの線幅であって
も、最下層Al配線と最上部Al配線を同じ像に鮮明な
像として観察できる。また、加工位置決めを、集束イオ
ンビームでマーク加工を行い、次に共焦点顕微鏡を用い
て加工位置を求めて、マークから加工位置までの距離を
共焦点光学顕微鏡で測定する。前記測定したマークから
の距離を元に集束イオン像で加工を行えば、最下層Al
に対しても加工が可能になる。更に加工位置決め精度を
上げるために、異種光学系間の倍率,回転,歪みの較正
を行う必要があるが、本方法によれば、簡単にかつ迅速
に精度良く行うことができる。
Since an insulating film and a protective film of a semiconductor device are optically transparent, even a submicron lowermost layer Al wiring can be observed by using a confocal optical microscope. . Furthermore, if the image integration is performed from the bottom layer to the surface of the device, even if the line width is submicron, the bottom layer Al wiring and the top Al wiring can be observed as the same image as a clear image. In addition, the processing positioning is performed by performing the mark processing with the focused ion beam, then obtaining the processing position using the confocal microscope, and measuring the distance from the mark to the processing position with the confocal optical microscope. If the focused ion image is processed based on the distance from the measured mark, the bottom layer Al
Can also be processed. Further, in order to improve the processing positioning accuracy, it is necessary to calibrate magnification, rotation, and distortion between different optical systems, but according to this method, it is possible to perform easily and quickly with high accuracy.

【0007】本発明の課題を解決するための手段は次の
通りである。
Means for solving the problems of the present invention are as follows.

【0008】1.集束イオンビーム装置と平行に搭載さ
れた異種光学系(共焦点光学顕微鏡)を用いて所望の加
工位置を探す。
[0008] 1. A desired processing position is searched for using a heterogeneous optical system (confocal optical microscope) mounted in parallel with the focused ion beam device.

【0009】2.異種光学系で求めた加工位置を集束イ
オンビームの方に移す。集束イオンビームでマークを加
工(Xi,Yi)i=0〜4(たとえば、四角形の四隅
と中心)する。この加工位置(Xi,Yi)は、集束イ
オンビーム装置の偏向器の座標系で加工したもので、ま
た、断面加工も集束イオンビーム装置で行うので集束イ
オンビーム装置の座標系を基準座標とする。このため、
偏向器に与える信号(si,ti)i=0〜4と偏向量
(Xi,Yi)i=0〜4が等しいと考える。つまり、
si=Xi,ti=Yi;i=0〜4である。
[0009] 2. The processing position determined by the different optical system is moved to the focused ion beam. The mark is processed (Xi, Yi) i = 0 to 4 (for example, the four corners and the center of a quadrangle) with a focused ion beam. This processing position (Xi, Yi) is processed by the coordinate system of the deflector of the focused ion beam device, and since the cross-section processing is also performed by the focused ion beam device, the coordinate system of the focused ion beam device is used as the reference coordinate. . For this reason,
It is considered that the signals (si, ti) i = 0 to 4 given to the deflector and the deflection amount (Xi, Yi) i = 0 to 4 are equal. That is,
si = Xi, ti = Yi; i = 0-4.

【0010】3.マークを異種光学系の方に移す。異種
光学系を用いて、集束イオンビームで加工したマークを
観察ワークステーションに表示する。
3. Move the mark to the different optical system. A mark processed by a focused ion beam is displayed on an observation workstation by using a heterogeneous optical system.

【0011】4.このワークステーション上の像から各
マーク位置を5点(xi,yi)i=0〜4を測定す
る。
4. Five points (xi, yi) i = 0 to 4 are measured for each mark position from the image on the workstation.

【0012】次に、集束イオンビーム装置の偏向板に
(Sj=sj−s0,Tj=tj−t0)j=1〜4な
るデータを与えると、実際の偏向距離(座標)が(uj
=xj−x0,vj=yj−y0)j=1〜4であるよ
うに変換する。
Next, when data of (Sj = sj-s0, Tj = tj-t0) j = 1 to 4 is given to the deflection plate of the focused ion beam apparatus, the actual deflection distance (coordinates) becomes (uj
= Xj-x0, vj = yj-y0) j = 1 to 4 is converted.

【0013】5.このため、異種光学系の座標((u
i,vi)i=0〜3:測定位置)を集束イオンビーム
光学系の座標((Si,ti)i=0〜3:加工位置)
に次式の変換式を用いて合わせる。
5. Therefore, the coordinates ((u
i, vi) i = 0 to 3: measurement position) is the coordinate of the focused ion beam optical system ((Si, ti) i = 0 to 3: processing position)
To the conversion formula below.

【0014】即ち、i=0〜3としてThat is, assuming i = 0 to 3

【0015】[0015]

【数3】 ui=Si+a1Si+a2Ti+a3SiTi+a0 …(数3)Equation 3 ui = Si + a1Si + a2Ti + a3SiTi + a0 (Equation 3)

【0016】[0016]

【数4】 vi=Ti+b1Si+b2Ti+b3SiTi+b0 …(数4) である。Equation 4 vi = Ti + b1Si + b2Ti + b3SiTi + b0 (Equation 4)

【0017】この数3,数4を制御計算機で解き変換係
数a0〜a3,b0〜b3を求める。
The equations 3 and 4 are solved by a control computer to obtain the conversion coefficients a0 to a3 and b0 to b3.

【0018】次に、(u,v)なるデータを与えてそれ
に対応する(S,T)を求める。これは、ui,vi,
a0〜a3,b0〜b3から数3,数4をSi,Tiに
ついて解き、求める。
Next, data (u, v) is given and the corresponding (S, T) is obtained. This is ui, vi,
Equations 3 and 4 are solved for a Si and a Ti from a0 to a3 and b0 to b3 to obtain.

【0019】6.ワークステーション上に表示されてい
る異種光学像で加工場所(u0,v0)を探し、加工領域
(Δu,Δv)を設定する。
6. The processing location (u0, v0) is searched for in the different optical image displayed on the workstation, and the processing area (Δu, Δv) is set.

【0020】7.マークを集束イオンビームの方に移
す。ワークステーションに集束イオンビーム像を取り込
み中心のマーク位置(X,Y)を測定する。
[7] FIG. Move the mark towards the focused ion beam. The focused ion beam image is taken into the workstation and the center mark position (X, Y) is measured.

【0021】8.5.で求めた変換係数a0〜a3,b
0〜b3と数1,数2を用いて集束イオンビーム(座
標)での加工位置(S(u0)+X,T(v0)+Y)
を計算し集束イオンビーム像上に対応する加工場所を表
示する。
8.5. Conversion coefficients a0 to a3, b obtained in
Processing position (S (u0) + X, T (v0) + Y) in the focused ion beam (coordinates) by using 0 to b3 and Equations 1 and 2
Is calculated and the corresponding processing location is displayed on the focused ion beam image.

【0022】9.加工パラメータの設定,加工を実施す
る。
9. Set machining parameters and perform machining.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】従来、集束イオンビームを用いて
半導体の加工を行うために使用されている集束イオンビ
ーム装置は、図1に示すごとくイオン加速電圧コントロ
ーラ1で加速されたイオン源2からイオン源コントロー
ラ3で引き出されたイオンビーム4を、レンズコントロ
ーラ5で静電レンズ6の制御を行い集束する。この集束
イオンビームは、デフレクトコントローラ7からの走査
信号により走査するデフレクタ8により、2次元的に走
査する。一方、イオンビームで加工される試料9は、X
−Y(平面移動),Z(高さ移動),R(回転移動),
T(傾斜移動)の5軸制御10された5軸ステージ11
上に保持される。前記イオンビームで前記加工試料上の
一定領域を2次元的に走査させると、加工試料上から2
次粒子12が発生する。この2次粒子を、2次粒子検出
器13で検出して、前記2次粒子の数に対応した輝度変
調信号をデフレクタの偏向信号と同期させて検出器コン
トローラ14でCRT15に表示,装置制御計算機16
で制御すると、走査電子顕微鏡(SEM)と同じ原理で
走査イオン顕微鏡(SIM)になる。集束イオンビーム
装置は、この走査イオン顕微鏡で加工試料の表面を観察
し加工位置を決め試料の加工を行う。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A focused ion beam apparatus conventionally used for processing a semiconductor by using a focused ion beam is provided from an ion source 2 accelerated by an ion acceleration voltage controller 1 as shown in FIG. The ion beam 4 extracted by the ion source controller 3 is focused by controlling the electrostatic lens 6 by the lens controller 5. The focused ion beam is two-dimensionally scanned by the deflector 8 which is scanned by the scanning signal from the deflect controller 7. On the other hand, the sample 9 processed by the ion beam is X
-Y (plane movement), Z (height movement), R (rotation movement),
5-axis stage 11 with 5-axis control 10 of T (tilt movement)
Held on. When a certain area on the processed sample is two-dimensionally scanned by the ion beam, 2
Secondary particles 12 are generated. The secondary particles are detected by the secondary particle detector 13, and the brightness modulation signal corresponding to the number of the secondary particles is synchronized with the deflecting signal of the deflector to be displayed on the CRT 15 by the detector controller 14 and the device control computer. 16
When controlled by, a scanning ion microscope (SIM) is obtained according to the same principle as a scanning electron microscope (SEM). The focused ion beam device observes the surface of the processed sample with this scanning ion microscope, determines the processing position, and processes the sample.

【0024】また、加工試料を保持するX−Y,Z,
R,Tの移動機構を持つ5軸ステージは、ステージコン
トローラで制御される。当然前記ステージの在る試料室
は、イオンビームで加工を行うために真空チャンバに覆
われ、真空ポンプで1×10-3Paの真空度に保たれて
いる。また、前記真空チャンバ全体を保持している定盤
は系全体の振動を除くためにエアーサポートに載置され
ている。
In addition, XY, Z, which holds the processed sample,
A 5-axis stage having R and T moving mechanisms is controlled by a stage controller. Naturally, the sample chamber in which the stage is present is covered with a vacuum chamber for processing with an ion beam, and is kept at a vacuum degree of 1 × 10 −3 Pa by a vacuum pump. The surface plate holding the entire vacuum chamber is mounted on the air support in order to eliminate vibration of the entire system.

【0025】この装置によって、たとえばガリウム(G
a)イオンビームをビーム径<0.1μmに集束し、半
導体デバイスの<0.5μm のコンタクトホールを切断
した場合、その加工位置精度を<0.1μm にすること
ができる。また、前記加工装置により加工される対象
は、半導体デバイス及び半導体露光用マスクがある。
With this device, for example, gallium (G
a) When the ion beam is focused to a beam diameter of <0.1 μm and a contact hole of a semiconductor device of <0.5 μm is cut, the processing position accuracy can be set to <0.1 μm. Objects to be processed by the processing apparatus include semiconductor devices and semiconductor exposure masks.

【0026】前記半導体デバイスはその断面がたとえば
図2に示すごとく、下からSi基板17,SIO2 層間
絶縁膜18,最下層Al配線19,層間絶縁膜18,第
2層Al配線20,層間絶縁膜18,最上層Al配線2
1,パッシベーション膜22で形成されている。
A cross section of the semiconductor device is, for example, as shown in FIG. 2, from the bottom, a Si substrate 17, an SIO 2 interlayer insulating film 18, a lowermost layer Al wiring 19, an interlayer insulating film 18, a second layer Al wiring 20, an interlayer insulating film. Film 18, uppermost Al wiring 2
1, the passivation film 22.

【0027】近年、半導体デバイスは従来より最下層A
l配線上の層間絶縁膜は平坦化が進んでおり表面の凹凸
を観察する走査イオン顕微鏡では最下層Al配線の情報
は得られない。第2層Al配線の観察ですら困難になる
可能性が高い。更に、半導体デバイスは集積化と積層化
が進み、配線幅やコンタクトホールがサブミクロンに達
し、デバイスの厚さも10μmになってきている。
In recent years, the semiconductor device has hitherto been lowermost layer A.
Since the interlayer insulating film on the 1-wiring is being flattened, information on the lowermost Al wiring cannot be obtained by a scanning ion microscope for observing surface irregularities. Even the observation of the second layer Al wiring is likely to be difficult. Furthermore, semiconductor devices have become more integrated and stacked, wiring widths and contact holes have reached submicrons, and device thicknesses have also become 10 μm.

【0028】このような状況下では、従来技術の延長上
で集束イオンビームを用いた半導体デバイスの加工がで
きず、新たな加工技術が必要になってきいている。本発
明ではそのため、図2に示す半導体デバイスにおいて絶
縁膜が光学的には透明であるため、共焦点光学顕微鏡を
用いる。これにより、表面から>10μmの最下層Al
配線まで観察することが可能である。また、共焦点光学
顕微鏡のフォーカスを最下層配線から表面まで変え、そ
のときの積算像を表示することによって、半導体デバイ
スの深さ方向10μmにわたってサブミクロンの像分解
能を持った像を表示することができる。したがって、共
焦点光学顕微鏡で観察したうえで走査イオン顕微鏡で加
工位置決めを行えば、最下層Al配線に関しても加工可
能になる。
Under these circumstances, a semiconductor device using a focused ion beam cannot be processed as an extension of the conventional technique, and a new processing technique is needed. Therefore, in the present invention, a confocal optical microscope is used because the insulating film in the semiconductor device shown in FIG. 2 is optically transparent. As a result, the bottom layer Al of> 10 μm from the surface
It is possible to observe even the wiring. Further, by changing the focus of the confocal optical microscope from the lowermost wiring to the surface and displaying the integrated image at that time, an image having a submicron image resolution can be displayed over 10 μm in the depth direction of the semiconductor device. it can. Therefore, by observing with a confocal optical microscope and performing processing positioning with a scanning ion microscope, it becomes possible to process the lowermost Al wiring.

【0029】本発明装置の構成は図3に示すごとく、従
来の集束イオンビームに加えてレーザ24,ビームスプ
リット25,対物レンズ26,カメラ27,メモリとコ
ントローラ28からなる共焦点光学顕微鏡29をイオン
ビームと平行に試料室内の観察ができるように搭載され
ている。共焦点光学顕微鏡は光源より発生した光を一度
中間レンズで収束し、大気と真空チャンバの隔壁をなす
ガラス板を通過し対物レンズで試料上に収束し結像す
る。この結像点はイオンビームの(基準)結像高さと一
致するように共焦点光学顕微鏡は搭載されている。
As shown in FIG. 3, the apparatus of the present invention has a confocal optical microscope 29 including a laser 24, a beam split 25, an objective lens 26, a camera 27, a memory and a controller 28 in addition to the conventional focused ion beam. It is mounted so that the inside of the sample chamber can be observed parallel to the beam. In the confocal optical microscope, the light generated from the light source is once converged by the intermediate lens, passes through the glass plate forming the partition wall between the atmosphere and the vacuum chamber, and is converged on the sample by the objective lens to form an image. The confocal optical microscope is mounted so that this image forming point coincides with the (reference) image forming height of the ion beam.

【0030】前記共焦点光学顕微鏡からの情報で構成さ
れた画像は、本発明においては、マーク及びデバイスの
表面下(内部)に存在して前記マークの表面凹凸として
現れていないパターンを意味する。また、前記の2次粒
子(SIM)像は、本発明においてマーク及びデバイス
表面凹凸として現れているパターンを意味する。
In the present invention, the image composed of the information from the confocal optical microscope means a pattern that exists below (inside) the surface of the mark and the device and does not appear as surface irregularities of the mark. The secondary particle (SIM) image means a pattern appearing as marks and device surface irregularities in the present invention.

【0031】本発明では共焦点光学顕微鏡で所望の加工
位置を求め、集束イオンビームのビーム照射位置に前記
加工位置を移し、集束イオンビーム装置でマークを加工
し、再び共焦点光学顕微鏡に前記位置を移動しマークと
所望の加工位置の間の距離を測長し、更に、前記位置を
集束イオンビーム装置まで移動してSIM像を用いてマ
ークからの前記測長結果の場所に集束イオンビームで加
工をする。しかし、上記方法では、工程が多く煩雑で自
動化を図る必要が生じた。また、異種光学系間の光学系
の歪み,回転,倍率の違いによる影響で寸法誤差が生じ
目的の場所をサブミクロンの精度で加工できない。これ
らを克服するため、簡便でかつ、サブミクロンの精度で
加工制御できる方法を提供するように構成したことを特
徴とする。
In the present invention, a desired processing position is obtained by a confocal optical microscope, the processing position is moved to a beam irradiation position of a focused ion beam, a mark is processed by a focused ion beam device, and the position is again set by the confocal optical microscope. Is moved to measure the distance between the mark and the desired processing position, and further the position is moved to the focused ion beam device, and the SIM image is used to focus the ion beam at the position of the measurement result from the mark. To process. However, in the above method, many steps are involved and it is necessary to automate the process. In addition, a dimensional error occurs due to the influence of the distortion, rotation, and magnification difference of the optical system between different optical systems, which makes it impossible to process the target location with submicron accuracy. In order to overcome these problems, the present invention is characterized in that it is configured to provide a simple method capable of controlling processing with submicron accuracy.

【0032】上記目的を解決する手段は図4の記号を用
いると、以下の手順で行う。
The means for solving the above-mentioned object is carried out by the following procedure using the symbols shown in FIG.

【0033】1.集束イオンビーム装置と平行に搭載さ
れた異種光学系(共焦点光学顕微鏡)を用いて所望の加
工位置を探す。
1. A desired processing position is searched for using a heterogeneous optical system (confocal optical microscope) mounted in parallel with the focused ion beam device.

【0034】2.異種光学系で求めた加工位置を集束イ
オンビームの方に移す。集束イオンビームでマークを加
工(Xi,Yi)i=0〜4(たとえば、四角形の四隅
と中心)する。この加工位置(Xi,Yi)は集束イオ
ンビーム装置の偏向器の座標系で加工したもので、ま
た、断面加工も集束イオンビーム装置で行うので集束イ
オンビーム装置の座標系を基準座標とする。したがっ
て、サブミクロンの精度を達成するために異種光学系の
座標系を集束イオンビーム装置の座標系に精度良く変換
することを目的とする。このため、偏向器に与える信号
(si,ti)i=0〜4と偏向量(Xi,Yi)i=
0〜4が等しいと考える。つまり、si=Xi,ti=
Yi;i=0〜4である。
2. The processing position determined by the different optical system is moved to the focused ion beam. The mark is processed (Xi, Yi) i = 0 to 4 (for example, the four corners and the center of a quadrangle) with a focused ion beam. This processing position (Xi, Yi) is processed by the coordinate system of the deflector of the focused ion beam device, and since the cross-section processing is also performed by the focused ion beam device, the coordinate system of the focused ion beam device is used as the reference coordinate. Therefore, it is an object of the present invention to accurately convert the coordinate system of the heterogeneous optical system into the coordinate system of the focused ion beam device in order to achieve submicron accuracy. Therefore, the signals (si, ti) i = 0 to 4 given to the deflector and the deflection amount (Xi, Yi) i =
Consider that 0 to 4 are equal. That is, si = Xi, ti =
Yi; i = 0 to 4.

【0035】3.マークを異種光学系の方に移す。異種
光学系を用いて、集束イオンビームで加工したマークを
観察ワークステーションに表示する。
3. Move the mark to the different optical system. A mark processed by a focused ion beam is displayed on an observation workstation by using a heterogeneous optical system.

【0036】4.このワークステーション上の像から各
マーク位置(中心)を5点(xi,yi)i=0〜4を測定
する。この測定は、ワークステーション上の画像からマ
ークのエッジを検出して(自動測定)行う。
4. Five points (xi, yi) i = 0 to 4 are measured from the image on the workstation at each mark position (center). This measurement is performed by detecting the edge of the mark from the image on the workstation (automatic measurement).

【0037】次にやりたいことは、異種光学系の座標系
を集束イオンビーム装置の座標系に合わせる方法を求め
ることである。
The next thing to be done is to find a method for aligning the coordinate system of the different optical system with the coordinate system of the focused ion beam apparatus.

【0038】これは、集束イオンビーム装置の偏向板に
(Sj=sj−s0,Tj=tj−t0)j=1〜4な
るデータを与えると、実際の偏向距離(座標)が(uj
=xj−x0,vj=yj−y0)j=1〜4であるよ
うに変換することを意味する。
This is because when the data of (Sj = sj-s0, Tj = tj-t0) j = 1 to 4 is given to the deflection plate of the focused ion beam apparatus, the actual deflection distance (coordinates) is (uj
= Xj-x0, vj = yj-y0) It means that j = 1 to 4 is converted.

【0039】5.このため、異種光学系の座標((u
i,vi)i=0〜3:測定位置)を集束イオンビーム
光学系の座標((Si,ti)i=0〜3:加工位置)
に次式の変換式を用いて合わせる。
5. Therefore, the coordinates ((u
i, vi) i = 0 to 3: measurement position) is the coordinate of the focused ion beam optical system ((Si, ti) i = 0 to 3: processing position)
To the conversion formula below.

【0040】即ち、i=0〜3としてThat is, assuming i = 0 to 3

【0041】[0041]

【数5】 ui=Si+a1Si+a2Ti+a3SiTi+a0 …(数5)Ui = Si + a1Si + a2Ti + a3SiTi + a0 (Equation 5)

【0042】[0042]

【数6】 vi=Ti+b1Si+b2Ti+b3SiTi+b0 …(数6) である。[Equation 6] vi = Ti + b1Si + b2Ti + b3SiTi + b0 (Equation 6)

【0043】数5をMatrix表示すると(ただし、(s
0,t0)は偏向中心としs0=0,t0=0である)
When Mathematical expression 5 is displayed in matrix, ((s
(0, t0) is the deflection center and s0 = 0, t0 = 0)

【0044】[0044]

【数7】 (Equation 7)

【0045】となる。同様に数2もMatrix表示できる。It becomes Similarly, the number 2 can be displayed in a matrix.

【0046】この数5,数6を制御計算機で解き変換係
数a0〜a3,b0〜b3を求める。
These equations 5 and 6 are solved by a control computer to obtain the conversion coefficients a0 to a3 and b0 to b3.

【0047】次にやりたいことは、異種光学系で位置を
決めたとき、それと一致する集束イオンビームの位置を
求めることで、つまり、(u,v)なるデータを与えて
それに対応する(S,T)を求めることである。
What we want to do next is to find the position of the focused ion beam that coincides with the position determined by the different optical system, that is, give the data (u, v) and correspond to it (S, T).

【0048】これは、ui,vi,a0〜a3,b0〜
b3から数1,数2をSi,Tiについて解き、求める
ことができる。
This is ui, vi, a0-a3, b0
Equations 1 and 2 can be solved and obtained from b3 for Si and Ti.

【0049】6.ワークステーション上に表示されてい
る異種光学像で加工場所(u0,v0)を探し、加工領域
(Δu,Δv)を設定する。
6. The processing location (u0, v0) is searched for in the different optical image displayed on the workstation, and the processing area (Δu, Δv) is set.

【0050】7.マークを集束イオンビームの方に移
す。ワークステーションに集束イオンビーム像を取り込
み中心のマーク位置(X,Y)を測定する。この測定
は、ワークステーション上の画像からマークのエッジを
検出して(自動測定)行う。
7. Move the mark towards the focused ion beam. The focused ion beam image is taken into the workstation and the center mark position (X, Y) is measured. This measurement is performed by detecting the edge of the mark from the image on the workstation (automatic measurement).

【0051】8.5.で求めた変換係数a0〜a3,b
0〜b3と数1,数2を用いて集束イオンビーム(座
標)での加工位置(S(u0)+X,T(v0)+Y)
を計算し集束イオンビーム像上に対応する加工場所を表
示する。
8.5. Conversion coefficients a0 to a3, b obtained in
Processing position (S (u0) + X, T (v0) + Y) in the focused ion beam (coordinates) by using 0 to b3 and Equations 1 and 2
Is calculated and the corresponding processing location is displayed on the focused ion beam image.

【0052】9.加工パラメータの設定,加工を実施す
る。
9. Set machining parameters and perform machining.

【0053】また上記方法は、電子ビーム装置にレーザ
顕微鏡を搭載した複合装置にも同様に応用が可能であ
る。例として、ゴミ検査装置で測定した異物情報に基づ
いてステージを移動して電子ビームで観察測定する場合
に、電子ビームで情報を得ることのできない(観察でき
ない)異物に対して、観察位置近傍に電子線を照射して
真空中のカーボンのコンタミや電子線誘発デポジッショ
ンでマークを付け、それをマークとしてレーザ顕微鏡で
観察を行い、レーザ顕微鏡で観察位置を同定すること
や、上記シーケンスと逆の操作で位置を同定することが
できる。
Further, the above method can be similarly applied to a compound device in which a laser microscope is mounted on an electron beam device. As an example, when moving the stage based on the foreign substance information measured by the dust inspection device and performing observation measurement with an electron beam, for a foreign substance for which information cannot be obtained (cannot be observed) with the electron beam, close to the observation position. Irradiate an electron beam to make a mark with carbon contamination in a vacuum or electron beam induced deposition, and use it as a mark to observe with a laser microscope, identify the observation position with a laser microscope, or reverse the above sequence. The position can be identified by operation.

【0054】[0054]

【発明の効果】集束イオンビームを走査して得られる、
2次粒子像では観察不可能な半導体デバイスの最下層配
線を、集束イオン光学系と平行に装着する共焦点光学顕
微鏡を用いると観察可能である。この共焦点光学顕微鏡
を用いた本発明の補正方法によれば、パシベーションに
覆われた、また、平坦化デバイスの最下層配線であって
も、簡単にサブミクロンの高精度で観察及び加工位置を
正確に決めることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION Obtained by scanning a focused ion beam,
It can be observed by using a confocal optical microscope in which the lowermost layer wiring of the semiconductor device, which cannot be observed in the secondary particle image, is mounted in parallel with the focused ion optical system. According to the correction method of the present invention using this confocal optical microscope, even if it is the lowermost layer wiring of the planarization device that is covered with passivation, the observation and processing position can be easily adjusted with submicron accuracy. You can make an accurate decision.

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

【図1】従来装置の説明図。FIG. 1 is an explanatory view of a conventional device.

【図2】デバイスの構造の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a device structure.

【図3】本発明の実施装置の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of an apparatus for implementing the present invention.

【図4】マーク位置関係の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of mark positional relationships.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…加工電源コントローラ、2…イオン源、3…イオン
源コントローラ、4…イオンビーム、5…レンズコント
ローラ、6…静電レンズ、7…デフレクターコントロー
ラ、8…デフレクタ、9…試料、14…検出器コントロ
ーラ、16…装置制御計算機、18…層間絶縁膜、20
…第2層Al配線。
1 ... Machining power supply controller, 2 ... Ion source, 3 ... Ion source controller, 4 ... Ion beam, 5 ... Lens controller, 6 ... Electrostatic lens, 7 ... Deflector controller, 8 ... Deflector, 9 ... Sample, 14 ... Detector Controller, 16 ... Device control computer, 18 ... Interlayer insulating film, 20
... Second layer Al wiring.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】イオン源から引き出したイオンを多次元的
に移動可能な移動機構上に載置された試料上に集束して
照射し、その照射位置を2次元的に走査するイオンビー
ム照射機構と、前記イオンビームの照射により試料上の
複数箇所にマーク加工を行い、前記マークから発生した
2次粒子を検出して、その検出信号により2次粒子像を
形成する2次粒子検出機構とからなるイオンビーム照射
装置において、前記2次粒子像では不足な情報を含んだ
異種画像観察系をイオンビーム照射機構と平行に搭載し
た装置からなるイオンビーム照射装置において、前記2
次粒子像では観察することのできない表面下の加工部位
の位置情報を含んだ異種画像と前記2次粒子像を調整し
て重合する重合機構として、異種光学系の間の座標変換
を、集束イオンビームで加工したマークを基準座標とし
て行うことを特徴とする簡便かつ迅速にサブミクロンの
高精度で観察及び加工を行うことができるイオンビーム
照射装置。
1. An ion beam irradiation mechanism for focusing and irradiating ions extracted from an ion source onto a sample placed on a moving mechanism capable of moving in a multidimensional manner, and scanning the irradiation position two-dimensionally. And a secondary particle detection mechanism that performs mark processing at a plurality of points on the sample by irradiation of the ion beam, detects secondary particles generated from the mark, and forms a secondary particle image by the detection signal. In the ion beam irradiating device, the ion beam irradiating device includes a device in which a heterogeneous image observation system including information insufficient in the secondary particle image is mounted in parallel with the ion beam irradiating mechanism.
As a polymerization mechanism for adjusting and superimposing the heterogeneous image containing the position information of the processed portion under the surface which cannot be observed by the secondary particle image, the coordinate conversion between the heterogeneous optical systems is performed as a focusing ion. An ion beam irradiation apparatus capable of performing observation and processing with high precision of submicron simply and quickly, which is characterized by performing marks processed by a beam as reference coordinates.
【請求項2】前記座標変換を以下の手順により実施する
請求項1に記載のイオンビーム照射方法。 1.集束イオンビーム装置と平行に搭載された異種光学
系を用いて所望の加工位置を探す。 2.異種光学系で求めた加工位置を集束イオンビームの
方に移す。集束イオンビームでマークを加工(Xi,Y
i)i=0〜4(たとえば、四角形の四隅と中心)す
る。この加工位置(Xi,Yi)は、集束イオンビーム
装置の偏向器の座標系で加工したもので、また、断面加
工も集束イオンビーム装置で行うので集束イオンビーム
装置の座標系を基準座標とする。このため、偏向器に与
える信号(si,ti)i=0〜4と偏向量(Xi,Y
i)i=0〜4が等しいと考える。つまり、si=X
i,ti=Yi;i=0〜4である。 3.マークを異種光学系の方に移す。異種光学系を用い
て、集束イオンビームで加工したマークを観察ワークス
テーションに表示する。 4.このワークステーション上の像から各マーク位置を
5点(xi,yi)i=0〜4と測定する。次に、集束
イオンビーム装置の偏向板に(Sj=sj−s0,Tj
=tj−t0)j=1〜4なるデータを与えると、実際
の偏向距離(座標)が(uj=xj−x0,vj=yj
−y0)j=1〜4であるように変換する。 5.このため、異種光学系の座標((ui,vi)i=
0〜3:測定位置)を集束イオンビーム光学系の座標
((Si,ti)i=0〜3:加工位置)に次式の変換
式を用いて合わせる。即ち、i=0〜3として 【数1】 ui=Si+a1Si+a2Ti+a3SiTi+a0 …(数1) 【数2】 vi=Ti+b1Si+b2Ti+b3SiTi+b0 …(数2) である。数1,数2を制御計算機で解き変換係数a0〜
a3,b0〜b3を求める。次に、マークに囲まれた任
意の点(ui,vi)と上記a0〜a3,b0〜b3を
数1,数2に代入しSi,Tiについて解く。 6.ワークステーション上に表示されている異種光学像
で加工場所(u0,v0)を探し、加工領域(Δu,Δ
v)を設定する。 7.マークを集束イオンビームの方に移す。ワークステ
ーションに集束イオンビーム像を取り込み中心のマーク
位置(X,Y)を測定する。 8.6.の加工場所(u0,v0)及び5.で求めた変
換係数a0〜a3,b0〜b3と数1,数2を用いて集
束イオンビーム(座標)での位置(S(u0),T(v
0))を求め加工位置(S(u0)+X,T(v0)+
Y)を集束イオンビーム像上に表示する。 9.加工パラメータの設定,加工を実施する。
2. The ion beam irradiation method according to claim 1, wherein the coordinate conversion is performed by the following procedure. 1. A desired processing position is searched for using a heterogeneous optical system mounted in parallel with the focused ion beam device. 2. The processing position determined by the different optical system is moved to the focused ion beam. Process marks with focused ion beam (Xi, Y
i) i = 0 to 4 (for example, the four corners and the center of the quadrangle). This processing position (Xi, Yi) is processed by the coordinate system of the deflector of the focused ion beam device, and since the cross-section processing is also performed by the focused ion beam device, the coordinate system of the focused ion beam device is used as the reference coordinate. . Therefore, the signals (si, ti) i = 0 to 4 given to the deflector and the deflection amount (Xi, Y
i) Consider that i = 0 to 4 are equal. That is, si = X
i, ti = Yi; i = 0-4. 3. Move the mark to the different optical system. A mark processed by a focused ion beam is displayed on an observation workstation by using a heterogeneous optical system. 4. From the image on this workstation, each mark position is measured as 5 points (xi, yi) i = 0-4. Next, (Sj = sj−s0, Tj
= Tj-t0) j = 1-4, the actual deflection distance (coordinates) is (uj = xj-x0, vj = yj
-Y0) Convert so that j = 1 to 4. 5. Therefore, the coordinates ((ui, vi) i =
0-3: measurement position) is adjusted to the coordinates ((Si, ti) i = 0-3: processing position) of the focused ion beam optical system using the conversion formula of the following formula. That is, when i = 0 to 3, ui = Si + a1Si + a2Ti + a3SiTi + a0 (Equation 1) vi = Ti + b1Si + b2Ti + b3SiTi + b0 (Equation 2) Mathematical formula 1 and mathematical formula 2 are solved by a control computer, and conversion coefficients a0 to
Calculate a3, b0 to b3. Next, the arbitrary points (ui, vi) surrounded by the marks and the above a0 to a3 and b0 to b3 are substituted into equations 1 and 2 to solve for Si and Ti. 6. The processing area (u0, v0) is searched for on the different optical image displayed on the workstation, and the processing area (Δu, Δ
v) is set. 7. Move the mark towards the focused ion beam. The focused ion beam image is taken into the workstation and the center mark position (X, Y) is measured. 8.6. Processing location (u0, v0) and 5. Positions (S (u0), T (v) in the focused ion beam (coordinates) using the conversion coefficients a0 to a3, b0 to b3 and
0)) is calculated and the machining position (S (u0) + X, T (v0) +
Y) is displayed on the focused ion beam image. 9. Set machining parameters and perform machining.
【請求項3】制御計算機に異種画像を取り込み、ワーク
ステーションから前記画像を用いて加工位置を制御する
場合、異物検査装置のデータを元に加工位置にステージ
を移動し、異種光学系の像を用いてゴミや加工の位置を
確認する請求項1に記載のイオンビーム照射装置。
3. When a heterogeneous image is captured in a control computer and the machining position is controlled from the workstation by using the image, the stage is moved to the machining position based on the data of the foreign substance inspection device to obtain an image of the heterogeneous optical system. The ion beam irradiation device according to claim 1, wherein the position of dust or processing is confirmed by using the ion beam irradiation device.
【請求項4】異種光学顕微鏡としてレーザ顕微鏡を用い
ること、該レーザ光を用いてウェーハのアライメントマ
ーク位置を検出すること、レーザ顕微鏡の対物レンズの
フォーカスを変えた像を積算するメモリ機能を有する請
求項1に記載のイオンビーム照射装置。
4. A laser microscope is used as the heterogeneous optical microscope, the alignment mark position of the wafer is detected by using the laser light, and a memory function for accumulating images obtained by changing the focus of the objective lens of the laser microscope is provided. Item 1. The ion beam irradiation device according to item 1.
【請求項5】マーク加工をイオン誘発デポジションで行
う請求項1に記載のイオンビーム照射装置。
5. The ion beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the mark processing is performed by ion induced deposition.
JP9506396A 1996-04-17 1996-04-17 Ion beam radiating device Pending JPH09283073A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9506396A JPH09283073A (en) 1996-04-17 1996-04-17 Ion beam radiating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9506396A JPH09283073A (en) 1996-04-17 1996-04-17 Ion beam radiating device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09283073A true JPH09283073A (en) 1997-10-31

Family

ID=14127562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9506396A Pending JPH09283073A (en) 1996-04-17 1996-04-17 Ion beam radiating device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09283073A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6303930B1 (en) * 1998-05-14 2001-10-16 Seiko Instruments Inc. Coordinating optical type observing apparatus and laser marking method
JP2002270124A (en) * 2001-03-06 2002-09-20 Topcon Corp Method of manufacturing standard template and standard template manufactured by the method
US6639226B2 (en) 2001-06-27 2003-10-28 Fujitsu Limited Focused ion beam equipment and focused ion beam processing method using same
WO2013151421A3 (en) * 2012-04-02 2014-01-03 Delmic B.V. Integrated optical and charged particle inspection apparatus
WO2014042538A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 Delmic B.V. Integrated optical and charged particle inspection apparatus
NL1040008C2 (en) * 2013-01-18 2014-07-21 Univ Delft Tech Optical and integrated inspection apparatus and method.

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6303930B1 (en) * 1998-05-14 2001-10-16 Seiko Instruments Inc. Coordinating optical type observing apparatus and laser marking method
JP2002270124A (en) * 2001-03-06 2002-09-20 Topcon Corp Method of manufacturing standard template and standard template manufactured by the method
US6639226B2 (en) 2001-06-27 2003-10-28 Fujitsu Limited Focused ion beam equipment and focused ion beam processing method using same
WO2013151421A3 (en) * 2012-04-02 2014-01-03 Delmic B.V. Integrated optical and charged particle inspection apparatus
US20150108350A1 (en) * 2012-04-02 2015-04-23 Jacob Pieter Hoogenboom Integrated optical and charged particle inspection apparatus
US9715992B2 (en) 2012-04-02 2017-07-25 Delmic B.V. Integrated optical and charged particle inspection apparatus
WO2014042538A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 Delmic B.V. Integrated optical and charged particle inspection apparatus
US9378921B2 (en) 2012-09-14 2016-06-28 Delmic B.V. Integrated optical and charged particle inspection apparatus
NL1040008C2 (en) * 2013-01-18 2014-07-21 Univ Delft Tech Optical and integrated inspection apparatus and method.
WO2014112877A1 (en) * 2013-01-18 2014-07-24 Delmic B.V. Optical and integrated inspection apparatus and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6838667B2 (en) Method and apparatus for charged particle beam microscopy
US7248353B2 (en) Method and apparatus for inspecting samples, and method for manufacturing devices using method and apparatus for inspecting samples
US9136091B2 (en) Electron beam apparatus for inspecting a pattern on a sample using multiple electron beams
EP0298495B1 (en) Method and apparatus for correcting defects of x-ray mask
US7323697B2 (en) Wafer alignment method for dual beam system
JPH0616391B2 (en) Ion beam irradiation device
JP2005249745A (en) Sample surface inspecting method and inspecting apparatus
JP2004061504A (en) System for and method of automatically inspecting substrate
JP5378185B2 (en) Focused ion beam apparatus and focused ion beam processing method
JP4084905B2 (en) Pattern dimension measuring apparatus and pattern dimension measuring method
JPH09283073A (en) Ion beam radiating device
JP2005005125A (en) Charged particle beam device
JPH05190435A (en) Electron beam lithography method of semiconductor device
JP2005091342A (en) Sample defect inspecting apparatus and method, and device-manufacturing method using the sample defect inspecting apparatus and the method
JP3601382B2 (en) Inspection apparatus and inspection method using charged particle beam
JP2003229462A (en) Circuit pattern testing apparatus
JP2003197138A (en) Charged beam device, method for measuring pattern, and method for manufacturing semiconductor device
JP4384275B2 (en) Processing method using charged beam and processing system thereof, and observation method using charged beam and observation system thereof
JP2002251974A (en) Electron beam type visual inspection device
JP4677109B2 (en) Reference template manufacturing method and reference template manufactured by the method
JP2010272528A (en) Method and apparatus for inspecting surface of sample
KR20060035159A (en) Apparatus for inspecting a semiconductor substrate
JP2013178877A (en) Charged particle beam device
JP2845994B2 (en) Method for correcting irradiation position deviation of charged particle beam and charged particle beam device
JP2003208864A (en) Electron beam inspection apparatus and device manufacturing method