JPS6355941A - 電荷の中和方法および装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオンビーム加工に係り、特にＶＬＳＩ等の半
導体装置に対してイオンビーム加工を行う際に好適な、
電荷の中和方法および装置ｌに関する。

〔従来の技術〕

イオンビーム加工装置によって絶縁物等を加工する場合
、試料の帯電の影響で加工領域が移動し加工精度が悪く
なる。またＶＬＳＩを加工する場合は帯電により素子ダ
メージが生じることがある。

この帯電を防止するために従来用いられている電子シャ
ワーでは常に電子を被加工物周辺に照射するため８　Ｉ
　Ｍ＊観察やリークを流検出が不可能であった。これに
対し本願発明では、４子シヤワーを間欠的に照射するこ
とによりＳＩＭ像観察およびリーク電流検出な可能とし
た。

実速イオンビーム装置ではターゲットが絶縁物である場
合、１次イオンの電荷がターゲット表面に蓄積するチャ
ージアップが分析、加工等を行なう上で問題となる。

ここでＶＬＳ　Ｉ等の半導体装置は現在集積度を上げる
ために、垂直方向に多層配線構造を形成しているが、デ
パック等の目的のためにその下層配線をイオンビーム加
工により切断する場合、前述のチャージアップの問題が
生じる。すなわち第６図に示す様に、多層配線構造にお
いてＳｉｎ、等の層間絶Ｒ膜が２層３層と重なっている
厚い絶縁層を通して下層配線を切断する場合、表面に蓄
積する電荷の影響で１次イオンの軌道が曲げられ、加工
位置がずれてしまう。フォトマスクにおいてガラス基板
上で孤立したＣｒパターンを加工する場合や、Ｘ線マス
クにおいてＰＩＱ膜’（ＡしてＡｕパターンを加工する
場合にも、同様にチャージアップによる力ａ工位置の移
動が問題となる。

従来絶縁物へのイオン電荷の蓄積を軽減させる方法とし
ては、アイオニクス４５．７　（１９７９年）第２８頁
から第３３頁（ｌ０ＮＩＣ８４５，７（１９７９）　Ｐ
　２Ｆ３Ｓ−Ｐ３３）に論じられている様に、電子シャ
ワーを用いる方法、１次イオンとして負イオンを利用す
る方法等がある。

〔発明が解決しようとする問題点３ １次イオンとして負イオンを利用する方法については、
ＶＬＳＩ等の加工に用いる微細なイオンビームは正イオ
ンのみで得られているため、イオンビーム加工装置には
適用不可能である。

従来の′電子シャワーを用いる方法を第３図に示す。試
料をシールド２０で囲み、その内部の試料周辺に電子シ
ャワー１８から電子を照射する。イオンビーム２により
試料が帯′１すると、試料周辺の電子が引きよせられ電
荷を中和する。ここで、イオンビーム加工装置の基本的
な構成？：第２図に示す。

イオンビームを試料上に集束偏向照射し加工を行うが、
この際ＳＩＭ像による加工位置制御と試料からのり−ク
ぽ流による加工深さ制御とを同時に行う必要がある。し
かし、従来の電子シャワーでは試料周辺に常に電子を照
射するので、加工中の上記ａＩＭ像およびリーク電流の
有効な検出が不可能であった。

本発明の目的は、加工と同時にＳＩＭ像およびリーク電
流の検出を可能とする、電荷の中和方法および装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、電子を間欠的に照射し、電子照射時の加工
と電子停止時の８ＩＭ像およびリーク電流の検出を、交
互に行うことにより達成される。

そのために電子シャワーの電子射出部に、電子束を任意
に遮断するための、シャッター等の機構を設ける。

即ち、本発明では、集束イオンビームによるヵａ工の際
、正電荷による帯電を防止するために電子シャワーを照
射する。この電子シャワーを間欠的に照射することによ
って、被加工部の帯電防止と同時に、走査イオン像によ
る位置観察および試料からのリーク電流による加工終点
検出等を可能としている。

〔作用〕

′成子シャワーのシャッターの開閉により、電子の照射
と停止を交互に行う。これにより、′１電子照射に加工
することで、帯電の影響のない精度よい加工が可能とな
り、かつ電子停止時にＳＩＭ像およびリーク′亀流を検
出することで、加工位置および加工深さの有効な制御が
可能となる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図を用いて説明する。

第１図に本発明の基本原理を示す。左側が電子シャワー
１８による電子照射時であり、イオンビーム２による正
電荷を電子で中和し、位置ずれのない精度よい加工を行
う。しかし、照射電子の影響でＳＩＭｆ＆およびリーク
電流の有効な検出ができないので、右側に示す様に電子
照射を停止し、ＳＩＭ像およびリーク電流の検出を行う
。これを交互に行うことにより加工と、ＳＩＭ像による
位置制御および、リーク電流による深さ制御を交互に行
う。

本発明の一実施例を第４図に示す。成子シャワー、２次
電子ディテクタ、試料電流計の動作ダイヤグラムの一例
を示す。電子シャワーのシャッタ２５を開き電子を照射
し、２次電子ディテクタおよび試料電流計は動作しない
■の領域で加工を行う。

電子シャワーのシャッタ２５を閉じ電子を停止し、２次
電子ディテクタおよび試料電流計を動作した［相］の領
域でＳＩＭ像および試料電流の検出を行う。

■のの領域時間巾を、加工速度と加工制御頻度の関係か
らうまく設定することで、十分な加工位置および加工深
さの制御が可能である。すなわち、カロエ速度から１１
μｍ７７ｇ工が進行する時間を■と設定すれば、精度α
１μｍで深さ制御が可能となる。

第５図に本実施例の（子シャワーの具体的な構成図を示
す。電子の照射をＯＮ、ＯＦＦする機構としては、図に
示すメカニカルシャッタの他に、負電位により電子を追
い返すことで′１子をＯＦ　Ｆする電気的シャッタを用
いてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、帯電の影響のない加工と、８１Ｍ像お
よびリーク電流の検出とが両方可能となるので、加工位
置および加工深さの制御をしつつ位置ずれのない信頼性
の高い加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図はイオンビーム加
工装置の構成図、第３図は従来技術の説明図、第４図は
実施例１の原理説明図、第５図は実施例１の主要部装置
構成図、第６図は帯電の影響を示す模式図である。 １・・・イオン源、２・・・イオンビーム、３−！Ｉｆ
ｆ出し電極、４・・・集束レンズ、８・・・デフレクタ
シ極、１１−２次電子、１２・・・２次電子ディテクタ
、１６・・・試料電流計、１８・・・電子シャワー、１
９　、、、電子シャワーコントローラ、２０・−シール
ド、２１・・・シールド電源、２２−・・試料電流メモ
リ、２５・・・電子シャワーシャッタ。 括　１　図 躬２閃 躬３回 第　４圀 躬６０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＶＬＳＩ等の半導体装置に、イオンビームを集速偏
   向照射しこれを加工する場合等において、イオンビーム
   の正電荷による帯電を防止するために、電子シャワーを
   間欠的に照射することを特徴とする電荷の中和方法。 ２、電子を制限領域内に照射する電子シャワーにおいて
   、電子の照射停止を任意に行うためのシャッター等の機
   構を設けたことを特徴とする電荷の中和装置。