JPH10303199A

JPH10303199A - 半導体装置の加工方法およびそれに用いる加工装置

Info

Publication number: JPH10303199A
Application number: JP10044849A
Authority: JP
Inventors: Katsuro Mizukoshi; 克郎水越; Mikio Hongo; 幹雄本郷; Yuichi Hamamura; 有一濱村; Akira Shimase; 朗嶋瀬; Takahiko Takahashi; 貴彦高橋; Kenichi Kyotani; 憲一京谷; Yasuo Sonobe; 泰夫園部; Takeoki Miyauchi; 建興宮内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 1998-11-13
Anticipated expiration: 2018-02-26
Also published as: JP4279369B2

Abstract

(57)【要約】【課題】集束イオンビームの２次イオン像や２次電子像
では加工位置の情報が得られない半導体装置への位置合
わせを容易かつ正確にする。【解決手段】FIB加工装置のSIM像モニタ43の観察倍率を
FIB加工の最終位置決め時の倍率にし、被加工位置１を
この観察領域内に位置させてマーク４を形成後、該マー
ク４と被加工位置１を測長機能を有する光学顕微鏡のモ
ニタ60上に表示して該画面上で測定し、前記最終位置決
め時のSIM像観察倍率のモニタ43画面上でマーク４を参
照して前記測定結果に基づいた位置に加工領域を設定す
る。これにより、FIBの２次イオン像や２次電子像では
加工位置の情報が得られない平坦化処理された半導体装
置においても、加工位置の特定が容易かつ正確になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ICやLSI等の半導
体装置の補修あるいは特性評価や不良解析等を目的とし
た半導体装置等の集束イオンビームを用いた加工方法に
関するもので、特に平坦化処理された半導体装置を正確
且つ短時間に加工するに好適な加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】配線等の微細化・多層化により高密度化
の進む半導体装置において、任意の配線を切断あるいは
接続して不良解析や部分補修を迅速に行うことができれ
ば、その開発期間短縮に大きな効果が有る。

【０００３】これを可能にする技術として、『月刊 Sem
iconductor World』1987年9月号27頁〜32頁に記載の集
束イオンビーム（Focused Ion Beam：以下、FIBと略
記）を用いた加工および成膜の方法が知られている。

【０００４】FIB加工は、FIBによるスパッタリング作用
を応用したものである。

【０００５】先ず、 Ga等のイオン源から引き出された
イオンビームを静電レンズにより真空中に置かれた半導
体装置上に0.5μm以下のスポット径に集束・照射し、デ
フレクタにより２次元的に走査する。これにより、半導
体装置表面から２次電子や２次イオンが発生する。この
２次電子または２次イオンをディテクタで検出し、走査
電子顕微鏡と同様に上記走査に同期して検出強度に応じ
た輝度変調信号でＣＲＴ上に走査イオン顕微鏡像（以
下、SIM（＝Scanning Ion Microscope）像と呼ぶ）とし
て表示する。

【０００６】従って、このSIM像は走査電子顕微鏡と同
様に半導体装置の表面形状を反映しており、例えば図６
に示す構造の半導体装置100においては、最上層の保護
膜105の凹凸形状がSIM像のモニタ画面43上に表示され
る。この時、平坦化処理された層間絶縁膜104ａの下の
第１層Al配線103ａの情報は得られないが、第２層およ
び第３層のAl配線103ｂおよび103ｃについてはその上の
層間絶縁膜104ｂおよび保護膜105が平坦化されていない
ため、Al配線103ｂおよび103ｃの有無に対応した凹凸が
保護膜105に反映される。そして、その解像度は照射す
るイオンビームのスポット径に依存しており、スポット
径が小さいほど、微細な表面状態を表すことが可能であ
る。

【０００７】作業者は、先ずSIM像で半導体装置内のア
ライメントマーク等の特定パターンを捜す。次いで、加
工用座標データに基づいて該パターンから加工位置まで
半導体装置を載置したステージを移動させ、再びSIM像
を観察しながら加工位置の設定を行う。

【０００８】加工位置設定後、加工寸法（＝FIBの走査
領域）を設定し、所定時間あるいは上記２次電子あるい
は２次イオンの変化を見ながらFIBを照射する。このFIB
照射により、半導体装置を構成する保護膜・層間絶縁膜
やAl配線は表面から順次スパッタリング除去され、接続
用窓あけや配線切断が行われる。

【０００９】一方、成膜は化学気相成長法（Chemical V
apor Deposition：以下、ＣＶＤと略記）を応用したも
ので、ＣＶＤガス分解のエネルギ源にFIBを用いてお
り、FIB-CVDとも呼ばれている。この方法は、上記方法
による位置合わせ後、成膜領域（＝FIBの走査領域）を
設定する。次いで、ノズルよりＣＶＤガスを半導体装置
上に吹き付けてＣＶＤガス雰囲気を形成し、所定時間FI
Bを照射・走査する。これにより半導体装置表面に吸着
したＣＶＤガスは分解し、金属等の膜を形成する。

【００１０】上記従来例では、上記FIB加工およびFIB-C
VDを２層配線構造のECLゲートアレイや１ＭＤＲＡＭの
電気的特性評価に適用し、その有用性を述べている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例の
半導体装置に比べ最近の半導体装置の配線構造はよりい
っそう微細かつ多層になっている。そして、この複雑な
配線構造を実現するためにＣＭＰ（＝Chemical & Mecha
nical Polishing：メカノケミカルポリッシング）技術
等を用いて各層間絶縁膜に平坦化処理が施されている。

【００１２】図７ａ）はその一例を示すもので、第１層
から第３層までのAl配線103ａ,103ｂ,103ｃ上の層間絶
縁膜104ａ,104ｂ,104ｃは平坦化されている。このよう
な構造の半導体装置100のSIM像は、図７ｂ）に示すよう
に、最上層のAl配線103ｄの情報しか得られないため、S
IM像を見ながら下層のAl配線103ａ,103ｂ,103ｃに対し
て高精度の加工位置決めを行うことは困難である。この
理由は、SIM像を見ずにアライメントマーク等からの座
標データに基づいて半導体装置100を移動させて位置決
めを行った場合、半導体装置100の傾きやステージ精度
のばらつき、等によって位置ズレを生ずるためである。
この状態で配線切断等の加工を行うと、対象配線と共に
隣の配線も加工する等の不具合を生ずる場合が有る。

【００１３】本発明の目的は、このような問題点を解決
し、SIM像観察が困難あるいは不可能な半導体装置の加
工対象に対し、該対象部の構造に応じた有効な加工方法
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、半導体装置の保護膜および層間絶縁膜は光
学的に透明なことから、半導体装置の被加工位置または
その近傍位置に光および荷電粒子で観察可能な膜を形成
し、該膜の一部を除去してマーク形成を行った後、測長
機能を有する光学顕微鏡を用いて該マークと被加工位置
との相対距離を測定し、上記マークと該測定結果とを参
照して被加工位置を特定後、FIB加工を行うものであ
る。

【００１５】ここで、上記被加工位置近傍とは、FIB加
工位置合わせ時の最終段階におけるSIM像観察領域内の
ことである。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明におけるFIB加工
装置の一実施例である。

【００１７】本実施例の加工装置は、ロードロック室10
と処理室20とFIB光学チャンバ30の３室から成り、ロー
ドロック室10と処理室20はゲートバルブ11により隔離さ
れ、処理室20とFIB光学チャンバ30はFIB通過のための開
口を有する仕切板31で分けられる。除振台69は床からの
振動を防ぐためのもので、少なくともロードロック室10
と処理室20とFIB光学チャンバ30の３室と光学系50をこ
の上に載置する。

【００１８】ロードロック室10は、ホルダ12に載置・固
定された半導体装置100の出し入れのための扉13を備
え、内部に半導体装置100をホルダ12と共に処理室20内
に搬送するための搬送機構14を備えている。また、ロー
ドロック室10内の真空度を検知するための真空計15ａ、
排気バルブ16ａを介して真空ポンプ17、リークバルブ18
を介してリークガス供給手段19が配管接続されている。

【００１９】処理室20は、内部にＸ・Ｙ・Ｚ・θの各方
向に移動可能なステージ21を備え、上面にイオン照射に
より生じた２次荷電粒子を検出するための２次粒子ディ
テクタ22、エッチングガスおよびCVDガスを供給するた
めのノズル23とそれらの供給手段24、半導体装置100を
観察するための対物レンズ25、該対物レンズ25を切り換
えるための駆動機構26、レーザ光を導入するための窓27
を備えている。また、下面には処理室20内の真空度を検
知するための真空計15ｂおよび排気バルブ16ｂが配管接
続されている。

【００２０】対物レンズ25を処理室20内に設けた理由
は、作動距離の小さい高開口数レンズの使用を可能とす
ることで高倍・高分解能の観察を可能とし、後述のマー
クと被加工位置との相対距離測定の精度を高めるためで
ある。また、複数の対物レンズ25を備えておくことによ
り、加工対象である半導体装置100の形態（ウエハ、チ
ップ、パッケージ品）に応じて適当な物を選択・使用で
きる。例えば、加工対象の半導体装置100が、ウエハや
チップの場合には作動距離の小さい高開口数の対物レン
ズ25を用い、パッケージ品の場合には作動距離が比較的
大きい低開口数の対物レンズ25を用いる。前者に比べて
後者の場合には分解能が低下するが、画像処理装置59の
画像処理（電気的に観察倍率を高め、光学的に得た画素
を分割して補間する）で対応できる。

【００２１】FIB光学チャンバ30は、側面に該チャンバ3
0内を排気するための真空ポンプ32を配管接続し、内部
にイオン源33、引き出し電極34、集束レンズ35、ブラン
キング電極36、アパーチャ37、デフレクタ電極38、対物
レンズ39を備えている。引き出し電極34によりイオン源
33より引き出されたイオンビーム40は、集束レンズ35に
より集束され、電流および集束径を制限するためのアパ
ーチャ37を通過し、対物レンズ39により微細なスポット
径で半導体装置100上に照射される。この時、ブランキ
ング電極36とデフレクタ電極38への印加電圧を図示して
いないコントローラで制御することにより、イオンビー
ム40照射のON・OFFや、イオンビーム40の半導体装置100
上での走査が可能となる。そして、イオンビーム40照射
によって生じた半導体装置100からの２次荷電粒子41
は、２次粒子ディテクタ22により検出される。

【００２２】このディテクタ22には、その検出信号をイ
オンビーム40の走査に同期して各種画像処理するための
画像処理装置42を介し、該画像処理装置42によって処理
された画像を表示するためのモニタ43が接続されてい
る。尚、イオンビーム40の光軸と上記対物レンズ25の光
軸は所定の距離に位置しており、ステージ21移動量にそ
の値を与えることで、互いに略同位置を観察できる。

【００２３】また、処理室20内の対物レンズ25の直上に
は光学的観察を行うための光学系50が設けられている。
該光学系50は、観察光源となるレーザ発振器51、該発振
器51から出たレーザ光52を導く全反射ミラー53、レーザ
光52を成形するアパーチャ54、レーザ光52をＸおよびＹ
方向に面状に走査する手段55、ハーフミラー56、ピンホ
ール57、該ピンホール57を通過したレーザ光52’の光量
を検出する光検出器58、該検出器58からの検出信号をレ
ーザ光52の走査に同期して各種画像処理するための画像
処理装置59、該画像処理装置59によって処理された画像
を表示するためのモニタ60から構成される。

【００２４】尚、アパーチャ54およびピンホール57は対
物レンズ25の結像位置に置かれ、アパーチャ54で成形さ
れたレーザ光52は半導体装置100上に投影され、半導体
装置100の像は対物レンズ25によりピンホール57の位置
に結像する。走査手段55は、２枚の全反射ミラーとその
駆動機構によってガルバノメータを構成し、２枚の全反
射ミラーをそれぞれ所望の角度回転させることにより、
半導体装置100上にレーザ光52をＸおよびＹ方向に走査
するものである。ガルバノメータの替わりに音響光学偏
向器あるいは電気光学偏向器等を組み合わせ用いても良
い。画像処理装置59は、モニタ60画面上に２組のクロス
カーソルを表示する機能を有すると共に、該２組のクロ
スカーソル間のモニタ60画面の画素数と観察に用いた対
物レンズ25の倍率とから両クロスカーソル間の距離を求
める機能を有する。

【００２５】上記光学系50において、レーザ発振器51か
ら出たレーザ光52は、全反射ミラー53によりアパーチャ
54に入射する。該アパーチャ54によりレーザ光52は成形
されて走査手段55に達する。ここでレーザ光52はＸＹ平
面に対して走査されて対物レンズ25に入射し、アパーチ
ャ54の開口寸法に対物レンズ25の倍率Ｍの逆数（1/Ｍ）
を掛けたスポット経で半導体装置100上に投影・走査さ
れる。そして、半導体装置100内の配線等の各パターン
からの反射光52’は、対物レンズ25およびハーフミラー
56を透過してピンホール57に達する。

【００２６】前述したように、ピンホール57は対物レン
ズ25の結像位置に置かれていることから、対物レンズ25
の焦点面に位置するパターンからの反射光52’が最も効
率よくピンホール57を通過して光検出器58に至る。そし
て、画像処理装置59に検出光量の閾値を設定しておくこ
とで、対物レンズ25の焦点面に位置するパターンのみを
モニタ60表示および画像処理装置59に記憶できる。ステ
ージ21をＺ方向に移動させながら画像を取り込み、それ
らを重ね合わせることで半導体装置100内の下層配線か
ら上層配線までをモニタ60の画面上に一括表示できる。

【００２７】次に、上記実施例を用いたFIB加工手順に
ついて説明する。ここでは、図２（ａ）に示す半導体装
置100内の配線を切断することとして説明する。

【００２８】1）半導体装置の導入先ず、ネットワークあるいは磁気媒体等を介して加工対
象の半導体装置100のレイアウトデータおよび被加工位
置や加工深さ・材質等の情報を図示していないコントロ
ーラに入力・記憶する。

【００２９】排気バルブ16ａを閉じ、リークバルブ18を
開けてリークガス供給手段19からロードロック室10内に
窒素やアルゴン等の不活性ガスあるいは乾燥空気等のリ
ークガスを導入する。ロードロック室10内が略大気圧に
達したらバルブ18を閉じてリークガスの供給を停止す
る。扉13を開けてホルダ12に固定した半導体装置100を
ホルダ12と共に搬送機構14上に載せ、扉13を閉じる。バ
ルブ16ｂを閉じ、バルブ16ａを開けてロードロック室10
内を所定圧力（例えば10-4Pa）に達するまで排気する。
所定の圧力に達したならば、バルブ16ｂおよびゲートバ
ルブ11を開ける。

【００３０】ステージ21をホルダ12の受け渡し位置に移
動後、搬送機構14を駆動してホルダ12を該機構14からス
テージ21に移す。ステージ21を移動して半導体装置100
を対物レンズ25の直下に位置させる。

【００３１】2）半導体装置の傾き補正図２（ｂ）に示すように、モニタ60の画面上にクロスカ
ーソル70を表示後、半導体装置100の各種パターンを観
察しながらステージ21を移動し、クロスカーソル70の交
点と半導体装置100を製造する際に用いた第１のアライ
メントマーク２とを一致させる。両者が一致したステー
ジ25の座標を記憶後、レイアウトデータに基づいてステ
ージ25を移動し、第２のアライメントマークとクロスカ
ーソル70の交点とを一致させる。ここでのステージ座標
と上記第１のアライメントマーク２におけるステージ座
標とを比較し、ＸＹ平面における半導体装置100の傾き
θ1を求める。得られた結果に基づいてステージ25を逆
方向にθ1だけ回転させることにより、半導体装置100の
傾きは補正される。

【００３２】半導体装置100の傾き補正にアライメント
マーク２を用いて行ったが、半導体装置100内の配線等
のパターンを用いて行っても良い。また、傾きθ1に従
って座標変換を行い、ステージ21は回転させず、以後の
操作を変換後の座標に基づいて行っても良い。

【００３３】3）マーク用下地膜形成上記操作後、ステージ21を所定量移動してSIM像による
観察領域内に半導体装置100を位置させ、該半導体装置1
00のSIM像およびクロスカーソル80をモニタ43画面上に
表示する。観察倍率を適宜変えながらステージ21を移動
してアライメントマーク２を捜し出す。そして、観察倍
率を順次高めると共にステージ21を移動し、上記工程
2）の半導体装置の傾き補正で行った時と同様に、アラ
イメントマーク２の中心をクロスカーソル80の交点と一
致させる。該操作後、被加工位置１の座標データに基づ
いてステージ21を移動する。これにより、被加工位置１
はSIM像による観察領域内（モニタ43の表示画面内）の
どこかに位置することとなる。この時のステージ21の座
標をコントローラに記憶させた後、SIM像による観察倍
率を、被加工位置１をFIB加工する際の最終的な位置合
わせ時に適した観察領域（例えば、□20〜100μm）が得
られる倍率にする。

【００３４】次に図２ｃ）に示すように、FIB加工時の
イオンビーム40の走査領域を設定するためのボックス81
をモニタ43画面上に表示し、FIB-CVDでマーク用下地膜
を形成するためのＸ方向およびＹ方向の走査領域をコン
トローラに入力する。該走査領域はモニタ43の画面内で
有ればどこでも良い。

【００３５】走査領域設定後、CVDガス供給手段24ａの
バルブを開け、ノズル23ａからCVDガスを吹き付けなが
ら、所定の条件でイオンビーム40を照射する。所定時間
照射後、CVDガス供給手段24ａのバルブを閉じてCVDガス
供給を停止する。これにより、図２ｃ）に示すように、
走査領域にマーク用下地膜３が形成される。

【００３６】ここで用いるCVDガスは、イオンビーム照
射により分解して金属を析出するものが適しており、例
えば、W、Mo、Cr、等を析出するカルボニル化合物（W(C
O)6、Mo(CO)6、Cr(CO)6、等）、あるいはAu、Cu、Pt、A
l、等を析出する有機金属化合物等である。そして、マ
ーク用下地膜３として必要な膜厚は、形成した膜の材質
および位置合わせ時のSIM像の観察回数によって異なる
が、１μm以下で良い。

【００３７】尚、該下地膜３の周辺にもイオンビーム40
のエネルギ分布の裾部分で析出した余剰膜３’が形成さ
れる。SIM像やレーザ顕微鏡による観察では、該余剰膜
３’と下地膜３の境界が不明確のため、この状態ではマ
ークとして使用できない。

【００３８】4）マーク形成上記FIB加工時の走査領域を設定するためのボックス81
をモニタ43画面上に表示し、図３ａ）に示すように、上
記工程で形成したマーク用下地膜３の加工領域を設定す
る。該設定後、所定の条件でイオンビーム40を照射・走
査して下地膜３を部分的に除去加工する。この除去加工
において、下地膜３をイオンビーム40でスパッタ除去す
る方法と、エッチングガス供給手段24ｂのバルブを開け
てノズル23ｂから上記金属膜のエッチングガス（例え
ば、塩素、臭素、等のハロゲンガス単体あるいはその化
合物）を吹き付けながらイオンビーム40を照射し、イオ
ンビーム40のエネルギで金属膜とエッチングガスを反応
させて除去する方法とがある。

【００３９】これらの何れかの方法により、下地膜３は
部分的に除去されてマーク４が形成される。尚、該マー
ク形成における加工深さは、下地膜３の膜厚を超えて保
護膜の途中まで加工しても良い。

【００４０】5）マークから被加工位置までの相対距離
の測定 FIB加工によりマーク形成後、ステージ21を移動し、モ
ニタ60の画面上にマーク４と被加工位置１を表示する。
図３ｂ）に示すように、第１のクロスカーソル70をマー
ク４に合わせ、第２のクロスカーソル70’を被加工位置
１に合わせる。画像処理装置59の機能により、両クロス
カーソル70および70’間のＸ方向およびＹ方向の距離
（δｘ、δｙ）が求められる。

【００４１】6）FIB加工上記工程3）でコントローラに記憶させた座標位置にス
テージ21を移動させ、該半導体装置100のSIM像およびク
ロスカーソル80をモニタ43画面上に表示する。モニタ43
の画面上には、図３ｃ）に示すように、下地膜３および
マーク４が表示される。上記マーク４から被加工位置１
までの相対距離を測定した時と同様に、クロスカーソル
80をマーク４に合わせ、クロスカーソル80から（δｘ、
δｙ）離れた位置に第２のクロスカーソル80’を表示す
る。該第２のクロスカーソル80’の交点は被加工位置１
を指示していることから、該交点を中心にFIB加工時の
走査領域を設定するためのボックス81をモニタ43画面上
に表示し、予めコントローラに入力した加工データに基
づいて、加工領域を設定する。該設定後、イオンビーム
40を照射・走査して保護膜・層間膜・配線を順次除去す
る。

【００４２】この除去加工においても、上記下地膜３へ
のマーク形成と同様に、各層をイオンビーム40でスパッ
タ除去する方法と、エッチングガスを切り替え吹き付け
ながらイオンビーム40を照射し、イオンビーム40のエネ
ルギで絶縁膜あるいは配線とエッチングガスを反応させ
て除去する方法とがある。絶縁膜用のエッチングガスと
しては、フッ素あるいはXeF2、NF3、CF4、等と言ったフ
ッ素化合物が適しており、配線用のエッチングガスとし
ては、上記下地膜３の加工に用いた塩素、臭素、等のハ
ロゲンガス単体あるいはその化合物が適している。

【００４３】7）半導体装置の取り出し FIB加工終了後、ステージ21をロードロック室10とのホ
ルダ12の受け渡し位置に移動する。ロードロック室10が
高真空状態にあることを確認後、ゲートバルブ11を開
け、搬送機構14を駆動して半導体装置100をホルダ12と
共にロードロック室10内に搬送する。

【００４４】次に、ゲートバルブ11を閉じ、バルブ16ａ
を閉じ、リークバルブ18を開けてロードロック室10内に
リークガスを導入する。ロードロック室10内が略大気圧
に達したら、リークバルブ18を閉じ、扉13を開けて半導
体装置100をホルダ12ごと取り出す。そして、扉13およ
びバルブ16ｂを閉じ、バルブ16ａを開けてロードロック
室10内を排気する。所定の圧力に達したならば、バルブ
16ｂを開けて終了となる。

【００４５】以上が本発明のFIB加工装置を用いて、半
導体装置にマーク形成から配線切断まで実施した例であ
る。

【００４６】本発明は、上記実施例に限定されるもので
なく、例えば、図１のFIB加工装置において、レーザ発
振器51をハロゲンランプ等の一般的な光学顕微鏡用光源
に替え、白色光を観察光に用いてマーク４と被加工位置
１との距離を測定しても良い。また、CVD手段を持つFIB
加工装置と光学顕微鏡とを個別に設けて用いても良い。

【００４７】また、工程2）における半導体装置100の傾
き補正をFIB光学系を用い、SIM像でアライメントマーク
２を観察しながら行っても良い。

【００４８】さらに、マーク４の形状および形成場所も
上記実施例に限定されず、例えば図４ａ）に示すよう
に、マーク用下地膜３を十文字形に除去加工してマーク
４を形成しても良い。あるいは図４ｂ）に示すように、
最終的加工位置合わせ時のSIM像観察領域全面にマーク
用下地膜３をFIB-CVDで形成後、最終的加工位置合わせ
時の観察領域内で且つ被加工位置１が含まれるよう、FI
B加工により下地膜３を広く除去してマーク４を形成し
ても良い。そして、図４ｃ）に示すように、広く形成し
たマーク４の２辺から被加工位置１までの距離（δｘ、
δｙ）を測定する。

【００４９】この時のマーク用下地膜３の除去領域（＝
マーク４の形成寸法）は、上記工程5）のマーク４から
被加工位置１までの距離測定において、観察光が被加工
位置１およびその周辺に充分に照射されるサイズ（例え
ば、□20μm）である。

【００５０】この除去加工において、前述したように、
下地膜３をイオンビーム40でスパッタ除去する方法と、
エッチングガスを吹き付けながらイオンビーム40を照射
してイオンビーム40のエネルギで金属膜とエッチングガ
スを反応させて除去する方法とがある。但し、イオン源
33に金属Gaを用いて下地膜３をスパッタ除去した場合、
露出した保護膜105中にGaが打ち込まれて保護膜105の透
過率が低下して被加工位置１が光学的に見にくくなるこ
とから、エッチングガスを吹き付けながら加工した方が
良い。尚、エッチングガスとしては、上記金属膜のエッ
チングガス（例えば、塩素、臭素、等のハロゲンガス単
体あるいはその化合物）に限らず、前述の絶縁膜除去に
用いたフッ素あるいはXeF2、NF3、CF4、等と言ったフッ
素化合物でも良い。そして、下地膜３の膜厚を超えて保
護膜105の途中まで加工しても良い。

【００５１】さらにまた、被加工位置１をFIB加工する
際の最終的な位置合わせ時の観察領域内に下地膜３およ
びマーク４を複数個形成しても良い。そして、図５ａ）
に示すように、上記レーザ顕微鏡でマーク４から被加工
位置１までの相対距離の測定を行う際、２つのクロスカ
ーソル70および70’の交点をそれぞれマーク４および
４’の中心に合わせて両マーク４および４’間の距離ｘ
1も測定しておき、SIM像観察でも同様に２つのクロスカ
ーソル80および80’の交点をそれぞれマーク４および
４’の中心に合わせ、SIM像における両マーク４および
４’間の距離ｘ2を測定する。そして、FIB加工時の走査
領域設定ボックス81の設定位置を（δｘ×ｘ2/ｘ1、δ
ｙ×ｘ2/ｘ1）にすることで、観察系の違いによる設定
誤差を無くすることができる。尚、ここではＸ方向に２
つのマーク４および４’を形成し、それに基づいてマー
ク４から被加工位置１までの距離（δｘ、δｙ）を補正
したが、図５ｂ）に示すように、３箇所に形成してＸ方
向およびＹ方向の距離ｘ1およびｙ1をそれぞれ求め、
（δｘ×ｘ2/ｘ1、δｙ×ｙ2/ｙ1）と補正しても良い。

【００５２】

【発明の効果】以上、本発明によれば、FIB加工の最終
位置決め時のSIM像観察領域内にマークを形成後、該マ
ークと被加工位置を光学顕微鏡により同一画面上に表示
して該画面上で測定し、最終位置決め時のSIM像観察倍
率と同一の画面上でマーク表示および上記測定結果に基
づいた位置に加工領域を設定するため、平坦化処理等に
より加工領域からのFIBの２次イオン像あるいは２次電
子像による被加工位置の情報が得られない半導体装置に
おいても、被加工位置の特定が容易且つ正確になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるFIB加工装置の一例を示す略断
面図である。

【図２】本発明における半導体装置の加工工程を示す図
である。

【図３】本発明における各加工工程における半導体装置
の平面図である。

【図４】本発明におけるマークの一例を示す半導体装置
の平面図である。

【図５】本発明におけるマークの一例を示す半導体装置
の平面図である。

【図６】従来の半導体装置の概略構成を示し平面図およ
び断面図である。

【図７】本発明で加工対象としている半導体装置の概略
構成を示し平面図および断面図である。

【符号の説明】

１---被加工位置、２---アライメントマーク、３---マ
ーク形成用下地膜、４---マーク、10---ロードロック
室、14---搬送機構、20---処理室、21---ステージ、22-
--２次粒子ディテクタ、23---ノズル、24---ガス供給手
段、25---対物レンズ、30---FIB光学系チャンバ、33---
イオン源、34---引き出し電極、35---集束レンズ、39--
-対物レンズ、40---イオンビーム、41---２次粒子、42-
--画像処理装置、43---モニタ、50---光学系、51---レ
ーザ発振器、52---レーザ光、58---光検出器、59---画
像処理装置、60---モニタ、100---半導体装置、101---
基板、102---酸化膜、103---Al配線、104---層間絶縁
膜、105---保護膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者嶋瀬朗神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者高橋貴彦東京都青梅市今井2326番地株式会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者京谷憲一東京都青梅市今井2326番地株式会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者園部泰夫東京都青梅市今井2326番地株式会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者宮内建興神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体装置の被加工位置あるいはその近傍
に光および荷電粒子を用いた観察が可能なマークを形成
後、測長機能を有する光学顕微鏡を用いて該マークと上
記被加工位置の相対距離を測定し、該測定結果と上記マ
ークを参照して上記被加工位置を特定後、集束イオンビ
ーム加工を行うことを特徴とする半導体装置の加工方
法。
【請求項２】荷電粒子像により半導体装置の被加工位置
を特定する際の観察領域内に光および荷電粒子を用いて
観察が可能なマークを形成後、該マークと上記被加工位
置との相対距離を測長機能を有する光学顕微鏡を用いて
測定し、該測定結果と上記マークを参照して上記被加工
位置を特定後、集束イオンビーム加工を行うことを特徴
とする半導体装置の加工方法。
【請求項３】集束イオンビーム加工における位置合わせ
時の観察領域内に被加工位置を位置させた後、該観察領
域内に光および荷電粒子を用いた観察が可能な膜を付与
後、該膜を除去してマークを形成し、測長機能を有する
光学顕微鏡を用いて該マークと上記被加工位置との相対
距離を測定し、該測定結果と上記マークを参照して上記
被加工位置を特定後、集束イオンビーム加工を行うこと
を特徴とする半導体装置の加工方法。
【請求項４】集束イオンビームによる被加工位置を含む
領域に光および荷電粒子を用いた観察が可能な膜を付与
後、少なくとも上記被加工位置を含む領域の上記膜を除
去してマークを形成し、測長機能を有する光学顕微鏡を
用いて該マークと上記被加工位置との相対距離を測定
し、該測定結果と上記マークを参照して上記被加工位置
を特定後、集束イオンビーム加工を行うことを特徴とす
る半導体装置の加工方法。
【請求項５】集束イオンビームによる被加工位置を含む
領域に光および荷電粒子を用いた観察が可能な膜を付与
後、エッチングガス雰囲気中で集束イオンビームを少な
くとも上記被加工位置を含む領域に選択的に照射・走査
してマークを形成し、測長機能を有する光学顕微鏡を用
いて該マークと上記被加工位置との相対距離を測定し、
該測定結果と上記マークを参照して上記被加工位置を特
定後、集束イオンビーム加工を行うことを特徴とする半
導体装置の加工方法。
【請求項６】集束イオンビーム光学系、CVDガス供給手
段、光を用いた測長機能を有する顕微鏡、真空チャン
バ、真空排気系、試料を載置するステージ、電源、コン
トローラ、表示装置、除振台を備え、且つ上記顕微鏡の
対物レンズを真空チャンバ内に一つ以上備えたことを特
徴とする集束イオンビーム加工装置。