JP2544987B2 - Semiconductor element polishing machine - Google Patents
Semiconductor element polishing machineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、LSI等の半導体素子の拡散層の評価の前処
理として拡散層を露出させる半導体素子研磨装置に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor element polishing apparatus for exposing a diffusion layer as a pretreatment for evaluation of the diffusion layer of a semiconductor element such as an LSI.
<従来の技術> 半導体素子100の特定位置における拡散層110に厚さX
を測定するには、前処理として拡散層110を露出させる
研磨が必要である。かかる研磨は、第4図に示すような
治具200で行う。<Prior Art> The thickness X of the diffusion layer 110 at a specific position of the semiconductor element 100 is reduced.
In order to measure, the polishing that exposes the diffusion layer 110 is required as a pretreatment. Such polishing is performed with a jig 200 as shown in FIG.
この治具200は、下端縁部211に複数の窓部212が形成
された略円筒空状の筒体210と、この筒体210に嵌め込ま
れる円柱体220と、この円柱体220の下端面221にネジ240
で固定される半導体素子固定具230とから構成されてい
る。半導体素子固定具230には、半導体素子100を斜めに
取り付けるテーパ面231が形成されている。The jig 200 includes a substantially cylindrical hollow tubular body 210 having a plurality of window portions 212 formed at a lower end edge portion 211, a columnar body 220 fitted in the tubular body 210, and a lower end surface 221 of the columnar body 220. On screw 240
And a semiconductor element fixture 230 fixed by. The semiconductor element fixture 230 has a taper surface 231 on which the semiconductor element 100 is obliquely attached.
半導体素子100の研磨は、第5図に示すように半導体
素子100が取り付けられた円柱体220を筒体210に嵌め込
み、当該筒体210を円柱体220とともに研磨紙250の上で
往復摺動させることによって行う。なお、研磨紙250
は、目の荒いものから細かいのに順次交換して、研磨面
を鏡面に仕上げる。For polishing the semiconductor element 100, as shown in FIG. 5, a cylindrical body 220 having the semiconductor element 100 attached thereto is fitted into a cylindrical body 210, and the cylindrical body 210 is reciprocally slid on the polishing paper 250 together with the cylindrical body 220. By doing. In addition, polishing paper 250
Replace the rough ones to fine ones to finish the polished surface to a mirror surface.
研磨が終了したならば、薬品処理(ステインエッチン
グ)を行い、以下のようにして半導体素子100の拡散層1
10の厚さXを測定する(第3図参照)。When polishing is completed, chemical treatment (stain etching) is performed, and the diffusion layer 1 of the semiconductor element 100 is processed as follows.
The thickness X of 10 is measured (see FIG. 3).
拡散層110の厚さXは、拡散層110の長さY´(=Y)
と前記テーパ面231の角度θとから、 X=Y´×tanθ で求めることができる。The thickness X of the diffusion layer 110 is the length Y ′ (= Y) of the diffusion layer 110.
And the angle θ of the tapered surface 231, it can be obtained by X = Y ′ × tan θ.
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、上述したような従来の治具による研磨
には以下のような問題点がある。<Problems to be Solved by the Invention> However, the above-described conventional polishing with a jig has the following problems.
すなわち、研磨には微妙なテクニックを要するので、
機械化、自動化ができない。このため、研磨は人手で行
われているが、非常に長い時間を要し、その上研磨位置
の間違いが多かった。また、治具の擦り減りを原因とす
る研磨のバラツキが多かった。In other words, polishing requires a delicate technique,
It cannot be mechanized or automated. For this reason, although polishing is performed manually, it takes a very long time and moreover, there are many mistakes in the polishing position. Further, there were many variations in polishing due to abrasion of the jig.
従って、研磨後に行われる拡散層の厚さ等の測定を正
確に行うことが困難である。Therefore, it is difficult to accurately measure the thickness of the diffusion layer after polishing.
本発明は上記事情を鑑みて創案されもので、半導体素
子の研磨を自動的、かつ正確に行うことができる半導体
素子研磨装置を提供することを目的としている。The present invention has been conceived in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor element polishing apparatus capable of automatically and accurately polishing a semiconductor element.
<課題を解決するための手段> 本発明に係る半導体素子研磨装置は、半導体素子に照
射される荷電粒子ビームを発生する荷電粒子光学系と、
前記半導体素子が設置されるX−Yステージと、荷電粒
子ビームの照射によって発生した二次電子を検出する二
次電子検出部と、この二次電子検出部からの信号で前記
半導体素子の表面を表示する表示部と、前記荷電粒子ビ
ームを制御する光学系コントローラと、前記X−Yステ
ージを制御するステージコントローラとを備えている。<Means for Solving the Problems> A semiconductor element polishing apparatus according to the present invention includes a charged particle optical system for generating a charged particle beam with which a semiconductor element is irradiated,
An XY stage on which the semiconductor element is installed, a secondary electron detector that detects secondary electrons generated by irradiation of a charged particle beam, and a surface of the semiconductor element by a signal from the secondary electron detector. A display unit for displaying, an optical system controller for controlling the charged particle beam, and a stage controller for controlling the XY stage are provided.
<作用> この半導体素子研磨装置による半導体素子の研磨作業
は、大まかな研磨と細かな研磨との2つの作業に大別す
ることができる。また、この作業は、オペレータが表示
部に表示された半導体素子の表面を目視しながら行う。<Operation> Polishing work of a semiconductor element by this semiconductor device polishing apparatus can be roughly classified into two works, rough polishing and fine polishing. Further, this work is performed while the operator visually checks the surface of the semiconductor element displayed on the display unit.
大まかな研磨は、作業の迅速性を確保するために行わ
れるものであって、ビーム径が太い荷電粒子ビームによ
って行われる。かかる研磨は、露出させるべき拡散層か
ら若干離れた箇所に荷電粒子ビームを照射するととも
に、光学系コントローラにより荷電粒子ビームを移動
(偏向)させて行う。The rough polishing is performed to ensure the speed of work, and is performed by a charged particle beam having a large beam diameter. Such polishing is performed by irradiating the charged particle beam at a position slightly apart from the diffusion layer to be exposed and moving (deflecting) the charged particle beam by the optical system controller.
オペレータが太い荷電粒子ビームで被解析領域近傍に
まで研磨が終了したと判断したならば、拡散層に相当す
る部分に荷電粒子ビームが照射されるように荷電粒子ビ
ームを移動させて、ビーム径を絞った荷電粒子ビームに
よる精密(仕上げ)研磨を行う。この研磨によって拡散
層を露出させる。If the operator determines that the polishing has been completed with a thick charged particle beam up to the vicinity of the analyzed region, the charged particle beam is moved so that the portion corresponding to the diffusion layer is irradiated with the beam diameter. Perform precision (finish) polishing with a focused charged particle beam. The polishing exposes the diffusion layer.
<実施例> 以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を説明す
る。<Example> Hereinafter, an example according to the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例に係る半導体素子研磨装置
の概略図構成図、第2図は荷電粒子ビームによる研磨を
示す説明図、第3図は拡散層の厚さの測定の説明図であ
る。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a semiconductor device polishing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing polishing by a charged particle beam, and FIG. 3 is an explanatory diagram of measurement of a diffusion layer thickness. Is.
本実施例に係る半導体素子研磨装置は、半導体素子10
0に照射される荷電粒子ビームBを発生する荷電粒子光
学系10と、前記半導体素子100が設置されるX−Yステ
ージ20と、荷電粒子ビームBの照射によって発生した二
次電子Eを検出する二次電子検出部30と、この二次電子
検出部30からの信号で前記半導体素子100の表面を表示
する表示部60と、前記荷電粒子ビームBを制御する光学
系コントローラ50と、前記X−Yステージ20を制御する
ステージコントローラ40とを備えている。The semiconductor device polishing apparatus according to the present embodiment includes a semiconductor device 10
The charged particle optical system 10 for generating the charged particle beam B irradiated on 0, the XY stage 20 on which the semiconductor device 100 is installed, and the secondary electron E generated by the irradiation of the charged particle beam B are detected. A secondary electron detection unit 30, a display unit 60 that displays the surface of the semiconductor device 100 by a signal from the secondary electron detection unit 30, an optical system controller 50 that controls the charged particle beam B, and the X- And a stage controller 40 for controlling the Y stage 20.
荷電粒子光学系10は、荷電粒子を発生する荷電粒子源
11と、発生した荷電粒子を加速する加速装置(図示省
略)とを有している。荷電粒子ビームBとしては、Gaイ
オンビームを用いることが多い。この荷電粒子ビームB
のビーム径Rは、0.1μm以下にまで絞り込むことがで
きるようになっている。良好な画像を得るには、ビーム
径Rを可能な限り絞り込むことが望ましい。The charged particle optical system 10 is a charged particle source that generates charged particles.
11 and an accelerator (not shown) that accelerates the generated charged particles. A Ga ion beam is often used as the charged particle beam B. This charged particle beam B
The beam diameter R can be narrowed down to 0.1 μm or less. In order to obtain a good image, it is desirable to narrow the beam diameter R as much as possible.
X−Yステージ20は、前記荷電粒子光学系10の終端と
一体になった試料室15に収納されている。かかるX−Y
ステージ20には、所定角度θをもって傾いた傾斜ステー
ジ21が設けられ(60゜まで傾斜させることができる)、
当該傾斜ステージ21には半導体素子100が銀ペースト等
で取り付けられるようになっている。なお、試料室15の
内部には、クライオポンプ及び真空ポンプ16、17によっ
て真空引きされている。The XY stage 20 is housed in a sample chamber 15 integrated with the end of the charged particle optical system 10. Such XY
The stage 20 is provided with a tilt stage 21 tilted at a predetermined angle θ (it can be tilted up to 60 °),
The semiconductor element 100 is attached to the tilt stage 21 with silver paste or the like. The sample chamber 15 is evacuated by a cryopump and vacuum pumps 16 and 17.
荷電粒子ビームBが半導体素子100に照射されること
によって発生する二次電子Eは、試料室15の壁面に取り
付けられた二次電子検出部30によって検出される。この
二次電子検出部30による二次電子Eの検出結果は、二次
電子信号増幅器32を介して制御用コンピュータ70に信号
31として送出される。Secondary electrons E generated by the irradiation of the semiconductor device 100 with the charged particle beam B are detected by the secondary electron detection unit 30 attached to the wall surface of the sample chamber 15. The detection result of the secondary electrons E by the secondary electron detection unit 30 is sent to the control computer 70 via the secondary electron signal amplifier 32.
Sent as 31.
制御用コンピュータ70からは、表示部60に画像信号73
が送出されており、表示部60には半導体素子100の表面
の画像が表示される。From the control computer 70, the image signal 73 is displayed on the display unit 60.
Is transmitted, and an image of the surface of the semiconductor element 100 is displayed on the display unit 60.
ステージコントローラ40は、制御用コンピュータ70か
ら送出されるステージ制御信号71に応じてX−Yステー
ジ20をX−Y方向に移動させる。従って、X−Yステー
ジ20に設けられた傾斜ステージ21は、ステージ制御信号
71に応じて移動することになる。The stage controller 40 moves the XY stage 20 in the XY directions according to the stage control signal 71 sent from the control computer 70. Therefore, the tilt stage 21 provided on the XY stage 20 receives the stage control signal.
You will move according to 71.
次に、このような半導体素子研磨装置を用いて半導体
素子100の拡散層110を露出させる作業について、第2図
及び第3図を参照しつつ説明する。Next, the operation of exposing the diffusion layer 110 of the semiconductor element 100 using such a semiconductor element polishing apparatus will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
かかる作業は、大まかな研磨と細かな研磨との2つの
作業に大別することができる。また、この作業は、オペ
レータが表示部60に傾斜状態で表示された半導体素子10
0の表面を目視しながら行う。Such operations can be roughly classified into two operations, rough polishing and fine polishing. Further, this operation is performed by the operator when the semiconductor element 10 is displayed on the display unit 60 in an inclined state.
Perform while visually observing the surface of 0.
まず、荷電粒子ビームBを調整し、半導体素子100が
一番鮮明に見えるようにする。そして、半導体素子100
を傾ける。First, the charged particle beam B is adjusted so that the semiconductor device 100 can be seen most clearly. Then, the semiconductor device 100
Tilt.
次に、大まかな研磨について説明する。 Next, rough polishing will be described.
大まかな研磨は、作業の迅速性を確保するために行わ
れるものであって、ビーム径R=約2000Åの荷電粒子ビ
ームBによって行われる。すなわち、太い荷電粒子ビー
ムBは、研磨効率が高いが、微細な研磨を行うことはで
きないのである。従って、かかる研磨は、露出させるべ
き拡散層110から若干離れた箇所に荷電粒子ビームBを
照射するとともに、荷電粒子ビームBを移動させて行
う。The rough polishing is carried out in order to ensure the quickness of the work, and is carried out by the charged particle beam B having a beam diameter R = about 2000Å. That is, the thick charged particle beam B has high polishing efficiency, but cannot perform fine polishing. Therefore, such polishing is performed by irradiating the charged particle beam B to a portion slightly apart from the diffusion layer 110 to be exposed and moving the charged particle beam B.
オペレータが太い荷電粒子ビームBでの研磨が終了し
たと判断したならば、拡散層110に相当するB部に荷電
粒子ビームBが照射されるように荷電粒子ビームBを移
動させて、ビーム径R<500Åに絞った荷電粒子ビーム
BによるB部の細かな研磨を行う。ビーム径Rが細い荷
電粒子ビームBによれば、時間はかかるが微細な研磨を
行うことができるのである。この研磨によって拡散層11
0を露出させる。When the operator determines that the polishing with the thick charged particle beam B is completed, the charged particle beam B is moved so that the portion B corresponding to the diffusion layer 110 is irradiated with the beam diameter R. The B part is finely polished by the charged particle beam B focused on <500Å. With the charged particle beam B having a small beam diameter R, fine polishing can be performed though it takes time. By this polishing, the diffusion layer 11
Expose 0.
半導体素子100は、θをもって傾斜した傾斜ステージ2
1に取り付けられているので、拡散層110に対してθだけ
傾斜した研磨面を得ることができる。The semiconductor device 100 includes the tilt stage 2 tilted with θ.
Since it is attached to 1, it is possible to obtain a polishing surface inclined by θ with respect to the diffusion layer 110.
半導体素子研磨装置の荷電粒子ビームBによる研磨の
後には薬液処理が施され、第3図に破線で示す部分が除
去される。After the polishing with the charged particle beam B of the semiconductor device polishing apparatus, a chemical treatment is applied to remove the portion shown by the broken line in FIG.
拡散層110の厚さXは、拡散層110の長さY´(=Y)
と前記テーパ面231の角度θとから、 X=Y´×tanθ で求めることができる。The thickness X of the diffusion layer 110 is the length Y ′ (= Y) of the diffusion layer 110.
And the angle θ of the tapered surface 231, it can be obtained by X = Y ′ × tan θ.
<発明の効果> 本発明に係る半導体素子研磨装置は、研磨面を確認し
ながら荷電粒子ビームによる研磨で拡散層を露出させる
ようにしているので、短時間で拡散層を露出することが
できるとともに、均一に拡散層を露出させることができ
る。従って、研磨後の拡散層の厚さの測定等を正確に行
うことができる。<Effects of the Invention> Since the semiconductor element polishing apparatus according to the present invention is configured to expose the diffusion layer by polishing with the charged particle beam while checking the polishing surface, the diffusion layer can be exposed in a short time. The diffusion layer can be exposed uniformly. Therefore, the thickness of the diffusion layer after polishing can be accurately measured.
第1図は本発明の一実施例に係る半導体素子研磨装置の
概略図構成図、第2図は荷電粒子ビームによる研磨を示
す説明図、第3図は拡散層の厚さの測定の説明図、第4
図は半導体素子を研磨する従来の治具の分解斜視図、第
5図はこの治具の使用方法を説明する断面図である。 10……荷電粒子光学系、20……X−Yステージ、30……
二次電子検出部、31……(二次電子検出部からの)信
号、40……ステージコントローラ、50……光学系コント
ローラ、60……表示部、B……荷電粒子ビーム、E……
二次電子、100……半導体素子、110……拡散層、B……
荷電粒子ビーム。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a semiconductor device polishing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing polishing by a charged particle beam, and FIG. 3 is an explanatory diagram of measurement of a diffusion layer thickness. , 4th
FIG. 5 is an exploded perspective view of a conventional jig for polishing a semiconductor element, and FIG. 5 is a sectional view illustrating a method of using this jig. 10 ... Charged particle optical system, 20 ... XY stage, 30 ...
Secondary electron detector, 31 ... (from secondary electron detector) signal, 40 ... Stage controller, 50 ... Optical system controller, 60 ... Display unit, B ... Charged particle beam, E ...
Secondary electron, 100 ... Semiconductor element, 110 ... Diffusion layer, B ...
Charged particle beam.
Claims (1)
発生する荷電粒子光学系と、前記半導体素子が設置され
つX−Yステージと、荷電粒子ビームの照射によって発
生した二次電子を検出する二次電子検出部と、この二次
電子検出部からの信号で前記半導体素子の表面を表示す
る表示部と、前記荷電粒子ビームを制御する光学系コン
トローラと、前記X−Yステージを制御するステージコ
ントローラとを具備したことを特徴とする半導体素子研
磨装置。1. A charged particle optical system for generating a charged particle beam for irradiating a semiconductor element, an XY stage in which the semiconductor element is installed, and secondary electrons generated by the irradiation of the charged particle beam. A secondary electron detector, a display for displaying the surface of the semiconductor element by a signal from the secondary electron detector, an optical system controller for controlling the charged particle beam, and a stage for controlling the XY stage. A semiconductor element polishing apparatus comprising: a controller.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2079968A JP2544987B2 (en) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | Semiconductor element polishing machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2079968A JP2544987B2 (en) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | Semiconductor element polishing machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03280426A JPH03280426A (en) | 1991-12-11 |
| JP2544987B2 true JP2544987B2 (en) | 1996-10-16 |
Family
ID=13705119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2079968A Expired - Fee Related JP2544987B2 (en) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | Semiconductor element polishing machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2544987B2 (en) |
-
1990
- 1990-03-28 JP JP2079968A patent/JP2544987B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03280426A (en) | 1991-12-11 |
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