JPH0376122A - デバイス移植装置 - Google Patents

デバイス移植装置

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JPH0376122A
JPH0376122A JP1211306A JP21130689A JPH0376122A JP H0376122 A JPH0376122 A JP H0376122A JP 1211306 A JP1211306 A JP 1211306A JP 21130689 A JP21130689 A JP 21130689A JP H0376122 A JPH0376122 A JP H0376122A
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JP
Japan
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implantation
processing
frame
irradiation
sample
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Pending
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JP1211306A
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English (en)
Inventor
Toru Ishitani
亨 石谷
Kazuo Sato
一雄 佐藤
Takeshi Onishi
毅 大西
Yoshimi Kawanami
義実 川浪
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【従来の技術】
従来技術は特公昭63−25660号公報において述べ
られている。 第5図(a)は上記従来技術の装置構成図であり、ガリ
ウム液体金属イオン源100から放出したイオンビーム
は静電偏向器105に印加された電圧信号により偏向さ
れた後対物静電レンズ106により試料200上に集束
される。ビーム走査と同期して試料200から発生する
二次電子を検出器107で輝度信号として検出しデイス
プレィに表示すると走査イオン顕微鏡(以下SIMと略
す)像が得られ、ビーム径程度の分解能で試料200の
微細構造がIIl察できる。試料物質にイオンビームを
多量照射するとスパッタリング現象により試料物質をエ
ツチングできる。また、金属ガス雰囲気中でイオンビー
ム照射を行うとガス中の金属が堆積し導電膜が形成でき
る。従来技術はこれらの要素を組合せ、集積回路内の配
線パターンの修正を行うものである。 第5図(b)は配線パターン10の一部分にイオンビー
ムを局所的に照射し、配線切断部30を形成してパター
ンを電気的に切断したものである。 この際、ビーム照射部の位置合わせ等には上記のSIM
像が利用できる。 第5図(C)はガス雰囲気中でイオンビームを局所的に
照射し、導電膜7を形成したもので、パターンを電気的
に接続することが可能である。
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術によれば、配線パターンの切断と接続を
ビーム径程度の微細性をもって実現でき、配線の変更や
補修が可能である。しかし、形成された導電膜の電気抵
抗はまだ高く1、導電膜以外の受動素子や能動素子の補
修については考慮されていない。 本発明の課題は、補修を導電膜に限定せず、あらゆる受
動素子及び能動素子の補修を可能とするデバイス移植に
おいて、予め製作しておいた単数あるいは複数個の移植
用デバイスから特定デバイスの切断加工の加工終点や加
工位置を高精度に、かつ高い信頼性で、また移植用デバ
イスの搬送を操作性高く行うことにある。
【課題を解決するための手段】
上記課題は、予め製作しておいた単数あるいは複数個の
移植用デバイスから特定デバイスの切断加工を行う際に
加工部あるいはその後方にある加工ステージの少なくと
も一方からの信号を利用した加工制御、および移植用デ
バイスの静電チャックを用いた搬送を取り入れることに
より達成される。
【実施例】
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。 第1図は実施例で用いたFIB装置の基本構成図である
。 液体金属イオン源100から放出したイオンビームはコ
ンデンサーレンズ101と対物レンズ106により試料
200上に集束する。レンズ間には、アパーチャー10
2.アライナ−・スティグマ103.プランカー104
.デフレクタ105が配されている。試料200は2軸
(X、Y)方向に移動可能なステージ111上に固定さ
れている。ガス源110から発生したガスはガスノズル
108によりFIB照射部近傍に導かれる。 FIB照射により移植用デバイスあるいは加工ステージ
上の試料からの二次電子は、エネルギーフィルター用の
金属網112を通して二次電子検出器107により検出
され、偏向制御と同期させることによりコンピュータの
CRT上にSIM像として表示される。 3軸(x、y、z)マニピュレータ109はこの装置の
最も特徴的な部分であり移植したいデバイスを試料の所
望場所に運搬する役割を果たす。 ビーム偏向、信号検出、マニピュレータ、ステージ、ガ
ス等の制御はシステム・バスを介しコンピュータにより
制御される。 移植用デバイス、試料、および金属網112には、第2
図に示すように、加工制御部により各々独立の電位を与
える。これにより、二次電子検出器107に検出される
二次電子を、移植用デバイスからのもの、あるいは試料
からのものに限定、あるいは両者からのものとすること
ができる。 第3図は本発明を最もよく表した実施例であり、電界効
果トランジスタ(以下FETと略す)の移植を試みたも
のである。第3図(d)は試料の回路構成の一部分であ
り、4個のFETにより3人力NORを構成している。 このデバイスをテストした結果、FET20cの不良が
判明したためこのFETを電気的に切断し良品を移植す
る。以下この手順を述べる。 第3図(a)はFIBI照射によるスパッタリング加工
の様子を示したもので、参考のため上面図を第3図(e
)に示す。 まず、不良FETを電気的に切断するため、FEJに接
続されている配線パターン10を配線切断穴3により切
断する。これは、試料表面のIfi縁層線層線パターン
を貫通する穴場り加工である。 次に、配線パターン10と移植デバイスとの電気的接続
を前提に、コンタクトホール2を開けておく。これは、
試料表面層のみのスパッタリング加工である。また、移
植デバイス5の位置ずれを緩和するため、落とし込み穴
4を開けておく。これは、試料表面の絶縁膜の浅いスパ
ッタリング加工である。 第3図(b)は、移植デバイス5を落とし込み穴4に運
搬する手法を示したものである。 移植デバイスは、第3図(f)に示す素子構造をしたF
ETであり1通常のプロセスにより拡散層や電極を製作
した後、素子間分離層の外側を傾斜をつけて加工し、背
面エツチングにより薄膜化する。デバイスの外周に傾斜
を設けたのは、後の配線形成時の段切れを防止するため
である。移植デバイス5はデバイス・キャリアフレーム
6に細いアーム21を介し固定されている。このフレー
ムは第1図中の3軸マニピユレーター109に接続され
ている。従って、マニピュレーター及びステージを能動
することで、移植デバイスを所望場所(ここでは落とし
込み穴4)に運搬することができる。 運搬後、FIBIをアーム21に照射し、キャリアフレ
ーム6からデバイスを切り離す、この時、移植用デバイ
ス、試料、および金属網112のそれぞれの電位V a
 = V s −V −IC1+10V、OV。 −IOVを与え、アーム(移植用デバイスと同電位)か
らの放出二次電子のみの検出信号を用いて、FIBIの
偏向制御と同期させることにより、コンピュータのCR
T上にSIM像として表示する。 これにより加工残存部が明確になり、その領域のみにF
IB照射をするように偏向制御にフィードバックをかけ
ることにより、加工すべき場所を正確に、かつ過不足な
く加工することができた。 第3図(c)は金属ガス9雰囲気中でのFIB1照射に
より導電性デポ膜7を形成する様子を示すもので、コン
タクトホール2を介し配線パターン10と移植デバイス
との電気的接続を行い、補修を完了した。以上が、デバ
イスの移植手順である。 第4図(a)はデバイス・キャリアフレームの全景及び
マニピュレーターとの接続部を示したものである。キャ
リアフレームを利用した手法は、デバイスが微小であっ
てもフレームとマニピュレーターをつなぐチャック40
は大きくてもよいため、簡易な構成で微細デバイスの運
搬が可能となる。また、マニピュレーターを圧電素子等
で開動すると、サブミクロン・レベルの位置合わせが可
能である。 第4図(b)はデバイス・キャリアの一部を示したもの
で、フレームに細いアームを介して抵抗。 コンデンサ、絶縁膜、導電パターン等の受動部品、FE
T、ゲート、フリップフロップ、デコーダ。 マルチプレクサ、CPU、メモリー等の能動部品を搭載
している。これらの部品は用途に合わせ選択的に使用す
る。 第4図(C)は、デバイス・キャリアフレーム6とアー
ム21の拡大図である。アームにくびれをもたせ、その
幅をフレーム6側では広く、デバイス41側では細くし
である。これにより、フレームのデバイスへの保持力、
耐衝撃性を高く保ったまま、ビーム切断部の長さを短く
し、移植に要する加工時間を短くすることができた。 また、本実施例では、加工切断にFIBのスパッタリン
グ現象を利用したが、特に、デバイス自体が大きい場合
はこれを押さえ治具で押しつけるなり、ピンセットで摘
むなりして機械的に折り取ることも可能である。この場
合には、デバイスをフレームに支持しているアームの形
状を第4図(c)の如く局部的にくびれを持たせておく
のが好適である。例えば、デバイス41を所望の移植場
所に搬送した後、上方から押さえ治具でデバイス部分を
固定し、フレーム6を引き上げれば再現性良くアームの
くびれ部分でデバイス41とフレーム6とが分離できる
。 上記実施例では、加工モニター信号として二次電子を利
用したが、吸収電流、二次イオンや光を利用しても同様
の効果が得られる。吸収電流を利用する場合は、荷電粒
子検出器107が不用であり、ビーム照射部近傍のガス
ノズルやマニピュレーターなどの空間的配置が楽になる
長所がある。 二次イオンを用いる場合は、荷電粒子検出器107は小
型の質量分析計であり、信号のSN比は一般に二次電子
の場合と比べて悪いが、試料やアーム自体の組成元素イ
オンをモニターするので試料やアームの加工部が元素組
成の異なる構造で作られている場合は、有効である。 光を利用する場合には荷電粒子検出器107は光検出器
であり、二次電子や二次イオン放出の試料の表面電位(
チャージアップなど)の敏感性を除去することができる
。また、光検出器の前にフィルターを置くことにより、
特定元素に対応する特定波長範囲の光のみを検出するこ
ともできる。 さらに、加工モニター信号としてこれらの信号(二次電
子、吸収電流、二次イオンや光)を組み合わせても同様
の効果が得られる。 以上の実施例では集束ビームとしてイオンビームを用い
たが、電子ビームやレーザービームを用いても同様の効
果が得られる。 電子ビームを試料及び移植デバイスの位置・形状11!
察に用いると、イオンビームと比較し照射損傷が少ない
利点がある。また、電子ビームで加工を行う場合、スパ
ッタリング時には塩素ガス等のエツチングガスを、堆積
時にはw(c○)6等の金属ガスを導入する。電子ビー
ムを加工用ビームに採用する場合は、加工モニター信号
に二次電子、あるいは反射電子を利用する。 また、レーザービームを加工ビームとする場合、イオン
や電子ビーム程の集束特性は期待できないが、大気中で
移植ができるため、例えば、生体系への移植が可能とな
る。また、試料及びデバイスの位置・形状w4察には光
学顕微鏡が流用できる。 この場合の加工モニター信号には反射光を利用する。 移植デバイスの試料(被移植デバイス)上の所定位置へ
の運搬手法の実施例として第3図(b)では、デバイス
・キャリアフレームごとマニピュレーターで運搬し、そ
こで所望の移植デバイスを集束ビームにより切り落した
。 第6図は別の運搬手法の実施例で、移植デバイスをあら
かじめ別の場所で切断加工し、移植用静電マイクロチャ
ックで移動運搬するものである。 該マイクロチャックのアーム301は絶縁体で形成され
ておりアーム先端部にFIBまたは電子の荷電集束ビー
ム1を照射することにより帯電させる。これを既に切り
離された移植デバイス41に接近させることにより、移
植デバイスを静電気力により吸着することができる。一
方、吸着された移植デバイスの落下は、この移植デバイ
スをアース電位部、例えば試料に接触させて電荷を放逸
させることにより可能である。もちろん、帯電させた荷
電集束ビームと逆極性の集束ビームを照射して、帯電を
中和しても可能である。 アーム本体は圧電素子等で開動されており、サブミクロ
ン・レベルの位置合わせが可能である。 静電マイクロチャックによる移植デバイスの移動運搬は
、原理的に簡単であるため操作性が高いのが特長である
。特に移植デバイスが小さく薄くなる程、静電的な吸着
力がデバイスの重量に比べて強くなり、微細な移植作業
に適する。
【発明の効果】
本発明によれば、受動素子、能動素子、微細機構部品を
問わず予め製作しておいた高品質の移植用デバイスをそ
れを固定しているフレームから高精度にかつ信頼性高く
切断加工ができ、また操作性高く移植用デバイスが搬送
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施したイオンビームを用いたデバイ
ス移植装置の概略構成図、第2図は本発明の一実施例の
移植用デバイス、試料、および金属網に与える電位制御
の説明図、第3図は本発明の一実施例のデバイス移植工
程の説明図、第4図は移植デバイスを搭載したキャリア
フレーム及びマニピュレーターとの接続部を示した上面
図、第5図は従来技術であるパターン修正装置の構成図
及び修正を行ったデバイスの上面図、第6図は本発明の
一実施例の移植デバイスを吸着し、搬送する移植用静電
マイクロチャックの動作説明図である。 符号の説明 1・・・集束イオンビーム、2・・・コンタクトホール
、3・・・配線切断孔、4・・・落とし込み穴、5・・
・移植デバイス、6・・・デバイス・キャリアフレーム
、7・・・導電性デポ膜、8・・・ノズル、9・・・金
属ガス、10・・・配線パターン、21・・・アーム、
30・・・配線切断部、40・・・チャック、41・・
・絶縁膜、42・・・導電パターン、50・・・再付着
膜、112・・・金属網$1田 ノooい・L体表、属イ〆ン叉 寥2(至) 6・・・ テN、、lイ久 干イリi’7L−へ 第4−II!J ヂト・・ t81さ頑 P上11. 4娼−′ノー/ 竿I−図 (こ) 茅ろ図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、予め製作しておいたデバイスを試料の所望場所に運
    搬する手段と、集束ビームを利用した試料及びデバイス
    を観察する手段とデバイスと試料との少なくとも電気的
    または機械的接続を行う加工手段から成るデバイス移植
    装置において、該デバイスの加工部、あるいはその後方
    にある加工ステージからの少なくとも一方から該集束ビ
    ーム照射によって放出されるものを信号として利用した
    加工モニター制御装置を持つことを特徴とするデバイス
    移植装置。 2、集束イオンビーム(以下略してFIBと記述)を用
    いて、予め製作しておいた単数あるいは複数個の移植用
    デバイスを搭載しているフレームから特定デバイスの切
    断加工をFIB照射によるスパッタリング現象を利用し
    たエッチング加工あるいはガス雰囲気中でのFIB照射
    によるアシスト・エッチング加工で行う際に、ビーム偏
    向走査に同期して検出した移植用デバイスからの、ある
    いはFIBからみて移植用デバイス後方にある加工ステ
    ージからの二次荷電粒子信号、移植用デバイスあるいは
    加工ステージへの吸収電流信号、あるいは移植用デバイ
    スあるいは加工ステージからの放出光信号の内、少なく
    とも一種の信号により移植用デバイスの像観察を利用し
    て加工制御を行うことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のデバイス移植装置。 3、集束電子ビーム(以下略してFEBと記述)を用い
    て、予め製作しておいた単数あるいは複数個の移植用デ
    バイスを搭載しているフレームから特定デバイスの切断
    加工をFEB照射によるアシスト・エッチング加工で行
    う際に、ビーム偏向走査に同期して検出した移植用デバ
    イスからの、あるいはFEBからみて移植用デバイス後
    方にある加工ステージからの二次電子信号あるいは反射
    電子信号、移植用デバイスあるいは加工ステージへの吸
    収電流信号の内、少なくとも一種の信号により移植用デ
    バイスの像観察を利用して加工制御を行うことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のデバイス移植装置。 4、集束レーザービームを用いて、予め製作しておいた
    単数あるいは複数個の移植用デバイスを搭載しているフ
    レームから特定デバイスの切断加工を行う際に、ビーム
    照射部とフレームとの相対位置を変えるビームあるいは
    フレームの走査に同期して検出した移植用デバイスから
    の、あるいはレーザー光からみて移植用デバイス後方に
    ある加工ステージからの反射光信号により移植用デバイ
    スの像観察を利用して加工制御を行うことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のデバイス移植装置。 5、特許請求の範囲第2、3、4項記載のイオン、電子
    、レーザー光を利用した加工制御を組合せて行うことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載のデバイス移植装
    置。 6、移植用デバイスを搭載するデバイス・キャリアフレ
    ームのアームにくびれがある移植用デバイス・キャリア
    フレームを用いることを特徴とするデバイス移植方法。 7、絶縁体で形成されたアームを荷電ビーム照射により
    帯電させ、接近させた微細デバイスに対し吸引効果を持
    たせた静電マイクロチャックを用いることを特徴とする
    デバイス移植方法。
JP1211306A 1989-08-18 1989-08-18 デバイス移植装置 Pending JPH0376122A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6980301B2 (en) 2002-07-25 2005-12-27 Cubic Co., Ltd Method and apparatus for three-dimensional surface morphometry
JP2008294004A (ja) * 2008-08-13 2008-12-04 Hitachi Ltd 試料作製装置
JP2009156678A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Aoi Electronics Co Ltd 微小試料台集合体の製造方法、微小試料台の製造方法および試料ホルダの製造方法
JP2010010146A (ja) * 2009-10-09 2010-01-14 Hitachi Ltd 試料作製装置
JP2010204119A (ja) * 2010-06-07 2010-09-16 Hitachi Ltd 試料作製装置

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