JP2001077058A - Machining method using convergent ion beam - Google Patents
Machining method using convergent ion beamInfo
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/3002—Details
- H01J37/3005—Observing the objects or the point of impact on the object
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、集束イオンビーム
加工装置を用いた半導体集積回路やセラミックス基板な
どの試料表面にス パッタエッチング加工や薄膜を形成
するデポジション加工などを行う加工方法に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing method for performing sputtering etching or deposition processing for forming a thin film on a sample surface such as a semiconductor integrated circuit or a ceramic substrate using a focused ion beam processing apparatus. is there.
【０００２】[0002]
【従来の技術】集束イオンビーム加工装置は集束イオン
ビームを試料表面で走査し、試料表面から発生する二次
電子や 二次イオンを検出しその分布から試料表面の拡
大観察をすることができる。また、集束イオンビームを
試料表面で走査し、試料表面をスパッタエッチング加工
することができる。さらに、薄膜の原料となるガスを試
料室に導入して試料表面に吹き付けながら集束イオンビ
ームを試料表面で走査し、試料表面に薄膜を形成するデ
ポジション加工ができる。集束イオンビーム加工装置
は、これらの加工を用いて、試料の積層構造を観察する
断面加工、観察を行うことができる。さらに、特開平02
-123749に述べられているように 複数の集束イオンビー
ム鏡筒を取付けたり、集束イオンビーム鏡筒と電子ビー
ム鏡筒を用いる方法が知られている。複数の集束イオン
ビーム鏡筒を取付けた装置の場合、一方の集束イオンビ
ーム鏡筒を加工用に、他方を観察用に用いている。ま
た、集束イオンビーム鏡筒と電子ビーム鏡筒を取付けた
場合は、集束イオンビーム鏡筒を加工用に、電子ビーム
鏡筒を観察用に用いる。いずれの場合も、スパッタエッ
チング加工により開けた穴の側面を観察用鏡筒で観察し
ている。2. Description of the Related Art A focused ion beam processing apparatus scans a sample surface with a focused ion beam, detects secondary electrons and secondary ions generated from the sample surface, and can observe the sample surface in an enlarged manner from its distribution. Further, the focused ion beam can be scanned on the sample surface, and the sample surface can be subjected to sputter etching. Further, a deposition process for forming a thin film on the sample surface can be performed by scanning a focused ion beam on the sample surface while introducing a gas serving as a raw material of the thin film into the sample chamber and spraying the gas on the sample surface. The focused ion beam processing apparatus can perform cross-section processing and observation for observing the layered structure of the sample by using these processings. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open
As described in US Pat. No. -123749, there are known methods of attaching a plurality of focused ion beam columns and using a focused ion beam column and an electron beam column. In the case of an apparatus equipped with a plurality of focused ion beam columns, one focused ion beam column is used for processing and the other is used for observation. When the focused ion beam column and the electron beam column are mounted, the focused ion beam column is used for processing and the electron beam column is used for observation. In each case, the side surface of the hole formed by the sputter etching is observed with the observation lens barrel.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このように、試料表面
をスパッタエッチング加工し、断面を露出させて試料の
積層構造を確認する工程 は、微細化が進み、製造工程
が複雑になっている最新の半導体集積回路やセラミック
スによるセンサなどでは、必要不可欠のものとなりつつ
ある。ところが、スパッタエッチング加工に要する時間
は、集束イオンビーム鏡筒の性能向上に伴い短縮しつつ
あるが、依然として工程全体の時間の中で大きな割合を
占めている。As described above, the process of subjecting the sample surface to sputter etching and exposing the cross section to confirm the laminated structure of the sample is the latest in which the manufacturing process is complicated and the manufacturing process is complicated. It is becoming indispensable for semiconductor integrated circuits and ceramic sensors. However, the time required for the sputter etching process is decreasing with the improvement of the performance of the focused ion beam column, but still accounts for a large proportion of the time of the entire process.
【０００４】製造・検査工程の短縮のためには、スパッ
タエッチング加工に要する時間を短くすることが解決し
なけ ればならない課題である。[0004] In order to shorten the manufacturing / inspection process, it is an issue to be solved that the time required for the sputter etching process is shortened.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】複数取付けられている集
束イオンビーム鏡筒の集束イオンビームを同時に試料に
照射し、スパッタエッ チング加工を行う。スパッタエ
ッチング加工に要する時間は、一般に、被加工物に照射
されるイオンの量、すなわちドーズ 量で決まる。従っ
て、複数の集束イオンビーム鏡筒により同時に集束イオ
ンビームを照射することにより、各集束イオンビーム鏡
筒で実現できるドーズ量を使用している集束イオンビー
ム鏡筒の台数倍にすることができる。A sample is simultaneously irradiated with the focused ion beams of a plurality of focused ion beam columns attached to the sample to perform sputter etching. The time required for the sputter etching process is generally determined by the amount of ions irradiated to the workpiece, that is, the dose. Therefore, by simultaneously irradiating a focused ion beam with a plurality of focused ion beam barrels, the dose that can be realized by each focused ion beam barrel can be double the number of focused ion beam barrels that are using the same.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】図１に本発明に用いる集束イオン
ビーム鏡筒の一例を示す。集束イオンビーム鏡筒は、主
に、イオン源部１、コンデンサレンズ２、ブランキング
電極３、可動絞り４、偏向電極５、対物レンズ６から構
成される。その他、図示していないが、光軸補正電極や
非点補正電極などがある。FIG. 1 shows an example of a focused ion beam column used in the present invention. The focused ion beam column mainly includes an ion source 1, a condenser lens 2, a blanking electrode 3, a movable diaphragm 4, a deflection electrode 5, and an objective lens 6. In addition, although not shown, there are an optical axis correction electrode, an astigmatism correction electrode, and the like.
【０００７】イオン源としては、液体金属ガリウムを用
いるのが一般的である。リザーバに溜められた液体金属
ガリ ウムは表面張力で針状のエミッタに供給される。
また、リザーバ、エミッタはフィラメントにより過熱で
きるようになっている。エミッタ部分には一つまたは複
数の電極により電界がかけられ、エミッタ部分に溜まっ
ているガリウムがイオンビームとして引き出される。エ
ミッタは、グランド電位に対して+5から+30kVの高電圧
が印加されているため、この電界によって加速される。As the ion source, liquid metal gallium is generally used. The liquid metal gallium stored in the reservoir is supplied to the needle-like emitter with surface tension.
The reservoir and the emitter can be overheated by the filament. An electric field is applied to the emitter portion by one or more electrodes, and gallium stored in the emitter portion is extracted as an ion beam. The emitter is accelerated by this electric field because a high voltage of +5 to +30 kV is applied to the ground potential.
【０００８】イオンビームは、コンデンサレンズ２によ
って集束され、対物レンズ６によって試料２５表面に焦
点が合わせら れる。図1では、3枚の電極に高電圧とグ
ランド電位を接続するアインツエルン型レンズを示して
いるが、これは一例であり、その他のタイプのレンズで
もかまわない。また、対物レンズ６を試料２５に最も近
い位置に配置しているが、その位置も求める性能、機能
に応じて変更することができる。[0008] The ion beam is focused by the condenser lens 2 and focused on the surface of the sample 25 by the objective lens 6. FIG. 1 shows an Einzern type lens in which a high voltage and a ground potential are connected to three electrodes, but this is an example, and another type of lens may be used. Although the objective lens 6 is arranged at a position closest to the sample 25, the position can be changed according to the required performance and function.
【０００９】可動絞り４には、複数の直径の異なる貫通
孔があり、絞り制御部１０により貫通孔の位置を制御
し、使用する 貫通孔が切り替えられる。イオンビーム
を各々の貫通孔を通過させることにより、試料２５に到
達するイオンビーム量すなわち試料電流を変更すること
ができる。また、貫通孔の位置がイオンビームの中心と
整合するように、その位置を調整することができる。The movable aperture 4 has a plurality of through-holes having different diameters. The aperture control unit 10 controls the position of the through-hole and switches the through-hole to be used. By passing the ion beam through each through-hole, the amount of the ion beam reaching the sample 25, that is, the sample current can be changed. Further, the position of the through hole can be adjusted so as to match the center of the ion beam.
【００１０】ブランキング電極３は、2枚の電極間に大
きな電界を発生できるようになっている。各電極に同電
位、通常はグランド電位、が印加されていると、イオン
ビームは試料２５に到達する。しかし、ブランキング電
極３の各電極に電位差の大きな信号を印加して大きな電
界が発生すると、イオンビームは大きく偏向され、可動
絞り４などの遮蔽物に当たり、イオンビームは試料２５
に到達しない。The blanking electrode 3 can generate a large electric field between the two electrodes. When the same potential, usually the ground potential, is applied to each electrode, the ion beam reaches the sample 25. However, when a large electric field is generated by applying a signal having a large potential difference to each electrode of the blanking electrode 3, the ion beam is largely deflected, hits a shield such as the movable diaphragm 4, and the ion beam
Do not reach.
【００１１】偏向電極５は少なくとも、対向する2つの
電極からなる2組の電極から構成され、各電極間に発生
する電界 により、イオンビームの軌道は二次元的に制
御される。これらの各電極、可動絞り４に印加される信
号を発生する電源はコンピュータによって制御されてい
る。 また、ブランキング電極３と偏向電極５に印加さ
れる信号は、走査信号発生部９から発生する。これによ
り、イオンビームの試料照射位置により、ビームを試料
２５に照射するかどうかを決めることができる。また、
検出器２７の出力信号は走査信号発生部９に入力され処
理される。イオンビームの照射位置と、その照射位置で
イオンビーム照射によって発生した二次荷電粒子を検出
器２７で検出し、電気信号とした出力信号を合わせて記
憶することにより、試料２５表面の観察をすることがで
きる。The deflecting electrode 5 is composed of at least two pairs of electrodes facing each other, and the trajectory of the ion beam is two-dimensionally controlled by an electric field generated between the electrodes. A power supply for generating a signal applied to each of these electrodes and the movable diaphragm 4 is controlled by a computer. The signals applied to the blanking electrode 3 and the deflection electrode 5 are generated from the scanning signal generator 9. Thus, whether or not to irradiate the sample 25 with the beam can be determined according to the sample irradiation position of the ion beam. Also,
The output signal of the detector 27 is input to the scanning signal generator 9 and processed. The surface of the sample 25 is observed by detecting the irradiation position of the ion beam and the secondary charged particles generated by the irradiation of the ion beam at the irradiation position with the detector 27 and storing the output signal as an electric signal together. be able to.
【００１２】図２に本発明を実施する装置の一例を示
す。図１で説明した集束イオンビーム鏡筒が2本試料室
２３に装着されている。第１の集束イオンビーム鏡筒２
１は水平に設置された試料２５に対してイオンビームが
垂直に入射する位置に設置されている。第２の集束イオ
ンビーム鏡筒２２は、異なる角度で設置されている。図
２の例では60度傾いた位置に取付けられている。そし
て、試料ステージ２４上に載置された試料２５の表面で
各集束イオンビーム鏡筒のイオンビームの中心が交叉す
るように設置されている。FIG. 2 shows an example of an apparatus for implementing the present invention. The two focused ion beam columns described with reference to FIG. First focused ion beam column 2
Numeral 1 is provided at a position where an ion beam is vertically incident on a horizontally placed sample 25. The second focused ion beam column 22 is installed at different angles. In the example of FIG. 2, it is attached at a position inclined by 60 degrees. The focused ion beam column is installed such that the center of the ion beam crosses the surface of the sample 25 placed on the sample stage 24.
【００１３】試料ステージ２４は、少なくとも水平X,
Y、及び垂直 Zの3軸に移動可能である。水平方向X, Y軸
は試料２５の観察、加工位置の決定に用いられる。ま
た、Z軸は常に試料表面の高さが、2つの集束イオンビー
ム鏡筒から発射される集束イオンビームの交点の位置に
なるようにするために必要となる。試料表面の高さを集
束イオンビームの交点にすることにより、2つの集束イ
オンビーム鏡筒の集束イオンビーム照射位置を試料表
面の同一位置にすることができる。なお、2つの集束イ
オンビーム鏡筒の集束イオンビーム照射位置調整 に関
しては、電気的な方法による微調整を後述するが、試料
ステージ２４で所定の位置に合わされていないと微調整
範囲を逸脱してしまう。従って、試料ステージ２４のZ
軸方向移動は必須である。その他、傾斜T軸、回転R軸な
どを持つこともできる。The sample stage 24 has at least horizontal X,
It can move in three axes, Y and vertical Z. The horizontal X and Y axes are used for observing the sample 25 and determining the processing position. In addition, the Z-axis is necessary to keep the height of the sample surface at the intersection of the focused ion beams emitted from the two focused ion beam columns. By setting the height of the sample surface to the intersection of the focused ion beams, the focused ion beam irradiation positions of the two focused ion beam columns can be adjusted to the sample table.
It can be at the same position on the surface. Regarding the focused ion beam irradiation position adjustment of the two focused ion beam columns, fine adjustment by an electric method will be described later. I will. Therefore, Z of the sample stage 24
Axial movement is essential. In addition, it can have an inclined T axis, a rotating R axis, and the like.
【００１４】検出器２７は集束イオンビームが試料２５
に照射されたことにより発生する二次荷電粒子（電子ま
たはイオン） を検出する。ガス導入装置２８は、詳細
に図示していないが、ガスまたはガスの原料を貯える容
器、ガスを試料２５表面に吹 き付けるノズル、容器と
ノズルを接続するパイプ、そしてパイプの途中にあって
パイプの経路を開閉するバルブからなる。ガスは、ビー
ムアシステッドCVD法によるデポジション膜形成の原料
である。ビームア システッドCVD法では、試料表面にデ
ポジションされる薄膜の材料を含む分子ガスであるのが
一般的であ る。試料表面に吹き付けられたガスは試料
表面に吸着する。この状態で集束イオンビームが照射さ
れると、その運動エネルギーにより分子ガスが分解す
る。このとき、分解した気体成分は真空ポンプ２６によ
り試料室外に排気され、固体成分は薄膜となって試料表
面に残る。このとき、集束イオンビームはデポジション
と同時にスパッタエッチングも行っている。従って、デ
ポジションによる薄膜形成速度がスパッタエッチングの
加工速度より高くなるよう、原料ガスの導入量と、集束
イオンビームの照射量を制御する必要がある。The detector 27 outputs the focused ion beam to the sample 25.
Detects secondary charged particles (electrons or ions) generated by the irradiation of Although not shown in detail, the gas introduction device 28 includes a container for storing a gas or a raw material of the gas, a nozzle for blowing the gas onto the surface of the sample 25, a pipe connecting the container and the nozzle, and a pipe in the middle of the pipe. It consists of a valve that opens and closes the path. The gas is a raw material for forming a deposition film by the beam assisted CVD method. In the beam assisted CVD method, a molecular gas containing a material of a thin film deposited on a sample surface is generally used. The gas blown to the sample surface is adsorbed on the sample surface. When the focused ion beam is irradiated in this state, the kinetic energy decomposes the molecular gas. At this time, the decomposed gas component is exhausted to the outside of the sample chamber by the vacuum pump 26, and the solid component remains as a thin film on the sample surface. At this time, the focused ion beam performs sputter etching simultaneously with the deposition. Therefore, it is necessary to control the introduction amount of the source gas and the irradiation amount of the focused ion beam so that the deposition rate of the thin film is higher than the processing rate of the sputter etching.
【００１５】また、ガス導入装置２８によって試料室２
３に導入されるガスは、集束イオンビーム照射と同時に
試料表面に吹 き付けることにより、スパッタエッチン
グの加工速度を向上させるエッチングアシストガスでも
良い。エッチングアシストガスは、一般的に、集束イオ
ンビーム照射によってスパッタされた被加工物と化学的
に反応し、被加工物と結合した分子ガスを形成すること
により、真空ポンプ２６によって試料室２３の外に排気
される。通常、スパッタエッチング加工をミクロに観察
すると、スパッタエッチング加工による被加工物が試料
表面に落下して再付着することにより、繰り返しスパッ
タエッチング行わなければならない。ところが、エッチ
ングアシストガスを用いることにより、再付着を抑制す
ることができることから、スパッタエッチング加工によ
る加工時間を短縮することができる。一般に、エッチン
グアシストガスは特定の物質と化学反応をすることか
ら、化学反応する物質としない物質で加工速度の異なる
ことを利用した選択エッチングも可能である。また、特
定の試料と反応して、スパッタエッチング加工の進展を
抑制するガスも知られている。材料による加工速度の相
違を利用した選択エッチングが可能である。The sample chamber 2 is controlled by the gas introducing device 28.
The gas introduced into 3 may be an etching assist gas for improving the processing speed of sputter etching by spraying the focused ion beam onto the sample surface at the same time. The etching assist gas generally chemically reacts with the workpiece sputtered by the focused ion beam irradiation to form a molecular gas combined with the workpiece, and thereby is provided outside the sample chamber 23 by the vacuum pump 26. Exhausted. Normally, when the sputter etching process is observed microscopically, the workpiece by the sputter etching process drops on the sample surface and re-adheres, so that the sputter etching must be repeatedly performed. However, by using an etching assist gas, re-adhesion can be suppressed, so that the processing time for sputter etching can be shortened. Generally, since the etching assist gas chemically reacts with a specific substance, it is possible to perform selective etching utilizing the fact that the processing speed is different between substances which do not react chemically and substances which do not react. Further, a gas that reacts with a specific sample and suppresses the progress of sputter etching processing is also known. Selective etching utilizing the difference in processing speed depending on the material is possible.
【００１６】なお、図には1つのガス導入装置２８しか
描かれていないが、目的に応じたガスを使い分かられる
よう、複数のガス導入装置２８を用いたり、複数のガス
貯蔵容器と対応したパイプ及びバルブを持つガス導入装
置２８を用いても良い。試料室２３及び集束イオンビー
ム鏡筒は真空ポンプ２６によって真空排気されている。
また、図示していないが 、試料室２３を大気にするこ
となく試料２５の出し入れを行うためのロードロック室
を設けることもできる。Although only one gas introduction device 28 is shown in the figure, a plurality of gas introduction devices 28 or a plurality of gas storage containers are used so that a gas suitable for the purpose can be properly used. A gas introduction device 28 having a pipe and a valve may be used. The sample chamber 23 and the focused ion beam column are evacuated by a vacuum pump 26.
Although not shown, a load lock chamber for loading and unloading the sample 25 without exposing the sample chamber 23 to the atmosphere may be provided.
【００１７】第２図では、制御電源は図示していない
が、各々の鏡筒に付属しているものとする。ただし、装
置制御コンピュータ１２は1台で共有しているものとす
る。また、検出器２７の出力信号は両方の走査信号発生
部９に入力さ れている。このようにすることで一方の
集束イオンビーム鏡筒の集束イオンビームのみの照射走
査で試料表面の拡大観察することができる。また、2つ
の集束イオンビーム鏡筒によって同時に試料表面に集束
イ オンビームを照射する場合でも、独立の場所に独立
の走査方法で行うことができる。In FIG. 2, the control power supply is not shown, but is assumed to be attached to each lens barrel. However, it is assumed that one device control computer 12 is shared. The output signal of the detector 27 is input to both scanning signal generators 9. In this manner, the sample surface can be enlarged and observed by irradiation scan of only one focused ion beam column with the focused ion beam. In addition, even when the focused ion beam is simultaneously irradiated on the sample surface by the two focused ion beam columns, it is possible to perform the scanning at an independent place by an independent scanning method.
【００１８】次に、2つの集束イオンビーム鏡筒の集束
イオンビーム照射位置を同一箇所にするための調整方法
について説明する。先ず第１の集束イオンビーム鏡筒２
１で試料２５を観察する。試料２５は水平に置かれてい
て、集束イオンビームは試料２５に対して垂直に入射す
るものとする。このとき、試料２５は、例えばグリッド
上に正方形が配置されているメッシュなどの、形状寸法
の明らかなものが望ましい。図3に示すように、既に分
かっている試料２５の所望 の形状が観察画面上で観察
されるよう観察像の縦横比及び直角度を調整する。Next, a method of adjusting the focused ion beam irradiation positions of the two focused ion beam barrels to the same position will be described. First, a first focused ion beam column 2
In step 1, the sample 25 is observed. The sample 25 is placed horizontally, and the focused ion beam enters the sample 25 vertically. At this time, it is desirable that the sample 25 has a clear shape and size, such as a mesh in which squares are arranged on a grid. As shown in FIG. 3, the aspect ratio and the squareness of the observation image are adjusted so that the desired shape of the sample 25 already known is observed on the observation screen.
【００１９】続いて、第２の集束イオンビーム鏡筒２２
で試料２５を観察する。試料２５は水平に置かれている
から、第2の集束イ オンビーム鏡筒の集束イオンビーム
は図2に構成によるならば、試料表面法線に対して60度
の傾きを持っ て試料表面に入射する。そのため、図4に
示すように、試料２５に垂直に集束イオンビームを照射
する第一の 集束イオンビーム鏡筒では、点Aから発射し
た集束イオンビームは試料表面の点Oを中心として点Bか
ら点Cの範囲に集束イオンビームが照射される。ところ
が、試料２５に対して傾きを持って集束イオンビームを
照射する第２の集束イオンビーム鏡筒２２では、点Xか
ら発射した集束イオンビームは試料表面が集束イオンビ
ームの入射角度が90度になるよう傾斜されていれば、点
Yから点Zの範囲に集束イオンビームが照射される。そし
てこの範囲は点Bから点Cの範囲と一致する。ところが、
実際は、傾斜を持っていることから試料表面の点Y1から
点Z1の範囲に照射されることになる。このとき、図4の
試料表面法線方向は、第1および第2の集 束イオンビー
ム鏡筒共に集束イオンビームの照射範囲は変わらない。
その結果、第二の集束イオンビームによる観察像は縦横
比の歪んだものになることが分かる。そこで、第２の集
束イオンビーム鏡筒２２では、偏 向電極に印加する走
査信号を調整し、試料表面点Oを中心として点Bから点C
の範囲で集束イオンビームが 照射されるように調整す
る。さらに、この状態で試料２５が第１の集束イオンビ
ーム鏡筒２１で観察して時の観察 像と同じに見えるよ
う観察像の観察位置および直角度を調整する。Subsequently, the second focused ion beam column 22
The sample 25 is observed with. Since the sample 25 is placed horizontally, the focused ion beam of the second focused ion beam column is incident on the sample surface at an inclination of 60 degrees with respect to the normal to the sample surface according to the configuration shown in FIG. I do. Therefore, as shown in FIG. 4, in the first focused ion beam column that irradiates the sample 25 with the focused ion beam vertically, the focused ion beam emitted from the point A is shifted from the point B around the point O on the sample surface. The area of point C is irradiated with the focused ion beam. However, in the second focused ion beam column 22 that irradiates the focused ion beam with an inclination to the sample 25, the focused ion beam emitted from the point X is such that the incident angle of the focused ion beam on the sample surface is 90 degrees. If it is inclined to become
A focused ion beam is irradiated from Y to a point Z. This range coincides with the range from point B to point C. However,
Actually, since the sample has a slope, it is irradiated to the range from the point Y1 to the point Z1 on the sample surface. At this time, the irradiation range of the focused ion beam does not change in both the first and second focused ion beam columns in the normal direction of the sample surface in FIG.
As a result, it can be seen that the image observed by the second focused ion beam has a distorted aspect ratio. Therefore, in the second focused ion beam column 22, the scanning signal applied to the deflection electrode is adjusted, and the point B is shifted from the point B to the point C around the sample surface point O.
Adjust so that the focused ion beam is irradiated within the range. Further, in this state, the observation position and the squareness of the observation image are adjusted so that the sample 25 is observed with the first focused ion beam column 21 and looks the same as the observation image at the time.
【００２０】なお、観察像の縦横比の調整機能を、試料
ステージ２４の傾斜角に連動して変更できるようにする
と、試料 ステージの傾斜角度範囲内で、第１の集束イ
オンビーム鏡筒２１と第２の集束イオンビーム鏡筒２２
による観察像は、常に試料２５に対して集束イオンビー
ムが垂直に入射したのと同じ視野で観察したものと同等
になる。このとき、さらに、観察像の観察位置及び直角
度を試料ステージ２４の傾斜と連動して変更できるよう
にすると、試料ステージ２４の持つ機械的な誤差も補正
することができる。If the function of adjusting the aspect ratio of the observed image can be changed in conjunction with the tilt angle of the sample stage 24, the first focused ion beam column 21 and the first focused ion beam column 21 can be moved within the tilt angle range of the sample stage. Second focused ion beam column 22
Is always the same as that observed in the same field of view as when the focused ion beam is perpendicularly incident on the sample 25. At this time, if the observation position and the perpendicularity of the observation image can be changed in conjunction with the inclination of the sample stage 24, the mechanical error of the sample stage 24 can be corrected.
【００２１】このように調整された集束イオンビーム装
置で、本発明の第一の実施例である加工方法を説明す
る。図５に同一の加工領域をスパッタエッチングした第
一の加工実施例を示す。第一及び第二の集束イオンビー
ムを同一箇所に照射することにより加工したときの断面
形状である。簡単なシミュレーションであるため、断面
形状を正確に示したものではないが、おおよその形状は
現している。ただし、スパッタエッチング加工は、試
料に対する集束イオンビームの入射角が傾いているほう
が加工速度は速い。（図8に集束 イオンビームの入射角
度(と単位電荷当たりの加工堆積Rvの関係を示す。ここ
で、入射角度が80度で最も 加工速度が早いことが分か
る。）集束イオンビームが平坦な試料に入射したとき
より、試料の角部に入射したほうが加工速度は速い。と
いう性質を持つことから、実際には、第２の集束イオン
ビーム鏡筒２２によ る加工の方が進行は速く、角部が
エッチングされる。したがって、図5と比較して実際は
角部のエッチン グされた、より滑らかな形状になる。The processing method according to the first embodiment of the present invention using the focused ion beam apparatus adjusted as described above will be described. FIG. 5 shows a first working example in which the same working area is sputter-etched. It is a cross-sectional shape when processed by irradiating the first and second focused ion beams to the same location. Since this is a simple simulation, the cross-sectional shape is not exactly shown, but an approximate shape is shown. However, in sputter etching, the processing speed is faster when the angle of incidence of the focused ion beam on the sample is inclined. (Figure 8 shows the relationship between the incident angle of the focused ion beam (and the processing deposition Rv per unit charge. Here, it can be seen that the processing speed is the fastest when the incident angle is 80 degrees.) A sample with a flat focused ion beam In fact, the processing speed is faster when the light is incident on the corner of the sample than when the light is incident on the second focused ion beam column 22. The corners are etched, thus resulting in a smoother etched shape of the corners as compared to FIG.
【００２２】図６に異なる加工領域をスパッタエッチン
グした第2の加工実施例を示す。隣接した加工領域に集
束イオ ンビームを照射することにより加工したときの
断面形状である。このとき、深さ方向に対して加工領域
を1/sin(（ただし、(は集束イオンビームの試料表面入
射角度。法線からの傾き。）に選ぶことにより、断面観
察のための加工を効率的にできることが分かる。このと
き、第1及び第２の集束イオンビーム鏡筒２１、２２に
よるスパッタエッチング加工は同じ加工速度で進むと仮
定したが、実際は上述した通り、試料に対して傾斜をも
って入射する集束イオンビームの方がスパッタエッチン
グの加工速度が速いので、第1の集束イオ ンビーム照
射量が第2の集束イオンビーム照射量より相対的に多く
なるようにする。加工位置を密着さ せず、離して配
置する。加工終了後、第1の集束イオンビームにより
仕上げ加工を行う。などの処理を して、加工速度の相
違による形状の歪みを補正する。FIG. 6 shows a second working example in which different working regions are sputter-etched. This is the cross-sectional shape when processing is performed by irradiating a focused ion beam to an adjacent processing area. At this time, by selecting the processing area in the depth direction to be 1 / sin (where (where is the incident angle of the focused ion beam on the sample surface; the inclination from the normal). At this time, it is assumed that the sputter etching processes by the first and second focused ion beam barrels 21 and 22 proceed at the same processing speed, but in actuality, as described above, the light is incident on the sample with an inclination. Since the focused ion beam to be processed has a higher sputter etching processing speed, the first focused ion beam irradiation amount is set to be relatively larger than the second focused ion beam irradiation amount. After finishing the processing, finish processing is performed with the first focused ion beam, etc. to correct the shape distortion due to the difference in processing speed.
【００２３】図７に異なる加工領域をスパッタエッチン
グした第3の加工実施例を示す。この例では、広い第1の
集束イオンビーム照射による加工領域と、重ねて狭い第
2の集束イオンビーム照射による加工領域を設定してい
る。これは、広い領域に深いスパッタエッチング加工を
行う場合に用いる例である。試料表面に対して傾きを持
って入射する第2の集束イオンビームによるスパッタエ
ッチング加工の加工速度が、試料表面に対 して垂直に
入射する第1の集束イオンビームによる加工速度に比較
して速いことを利用している。FIG. 7 shows a third working example in which different working areas are sputter-etched. In this example, the processing region formed by the irradiation of the first focused ion beam which is wide
The processing area is set by the focused ion beam irradiation of 2.
You. This is an example used when performing deep sputter etching on a wide area. The processing speed of the sputter etching process using the second focused ion beam that is incident on the sample surface with an inclination is faster than the processing speed of the first focused ion beam that is perpendicularly incident on the sample surface. Use that thing.
【００２４】また、図を用いた説明はしないが、同一の
加工領域及び異なる加工領域の場合において、試料を傾
斜さ せ、第1及び第2の集束イオンビームを試料表面に
対して傾けた照射させても良い。いずれか一方が試料に
対して垂直に入射する場合より速い加工速度を実現する
ことができる。さらに、これまでの説明では、加工領域
が重なっていたり、隣接することにより一つの加工穴を
作製し ているが、全く別の領域を双方無関係に加工し
ても良い。Although not described with reference to the drawings, in the case of the same processing area and different processing areas, the sample is irradiated and the first and second focused ion beams are tilted with respect to the sample surface. You may let it. A higher processing speed can be realized than when either one is perpendicularly incident on the sample. Further, in the above description, one processing hole is formed by overlapping or adjacent processing regions, but completely different regions may be processed independently of each other.
【００２５】そして、以上述べた加工を実施する際に、
スパッタエッチング加工を支援するアシストガスを用い
ても 良い。アシストガスは、被加工物と化学的反応を
し、スパッタエッチング加工を高速化する。また、化学
的反応が被加工物の材質に対して選択性のあることが一
般的である。次にデポジション加工について説明する。Then, when performing the above-mentioned processing,
An assist gas that supports sputter etching may be used. The assist gas causes a chemical reaction with the workpiece to accelerate sputter etching. Further, it is general that the chemical reaction is selective with respect to the material of the workpiece. Next, the deposition processing will be described.
【００２６】試料表面の異なる領域にデポジション原料
ガスを吹き付けながら第1及び第2に集束イオンビームを
照射 することにより、試料表面の異なる領域に薄膜を
形成する。このとき、試料に対して傾いて集束イオンビ
ームの入射する第2の集束イオンビームはデポジション
と同時に進行するスパッタエッチング加工が早く 進
む。そこで、ビーム電流量を小さくしたり、1ピクセル
に照射する照射時間を短くすることによりデポ ジショ
ン速度を維持することができる。By irradiating the first and second focused ion beams while spraying the deposition source gas on different regions of the sample surface, thin films are formed on different regions of the sample surface. At this time, the second focused ion beam in which the focused ion beam is incident on the sample while being inclined with respect to the sample is sputter-etched, which proceeds simultaneously with the deposition, and proceeds quickly. Therefore, the deposition rate can be maintained by reducing the beam current amount or the irradiation time for irradiating one pixel.
【００２７】また、試料表面の同一領域にデポジション
を行うこともできる。領域内をグリッド上に配置された
ピク セルに対して、一方の集束イオンビームが照射
しているピクセルの近傍に他方の集束イオンビームを照
射しない。一方の集束イオンビームが照射したピクセ
ルに対して、一定時間他方の集束イオンビームを照射し
ない。のルールに基づいて集束イオンビームを照射す
る。上記第一のルールは、1ピクセルに照射 された集束
イオンビームのデポジション原料ガスへの影響は、その
ピクセルのみならず、周辺のピクセルに対しても効果が
あるため、必要以上の集束イオンビームを照射してその
効果を抑制させる結果にならないようにするためであ
る。また、上記第二のルールは、デポジションのための
化学反応は、集束イオンビーム照射後一定時間進行す
る。この間に必要以上の集束イオンビームを照射するこ
とにより、その効果を抑制する結果にならないようにす
るためのである。Further, deposition can be performed on the same area on the sample surface. Pixels arranged on a grid in the area are not irradiated with the other focused ion beam in the vicinity of the pixel irradiated with one focused ion beam. Pixels irradiated by one focused ion beam are not irradiated with the other focused ion beam for a certain period of time. The focused ion beam is irradiated based on the rule described above. The first rule is that the focused ion beam irradiated to one pixel has an effect on the deposition source gas not only on that pixel but also on peripheral pixels. To prevent the effect of suppressing the effect. According to the second rule, the chemical reaction for the deposition proceeds for a certain time after the irradiation of the focused ion beam. Irradiating a focused ion beam more than necessary during this time is intended to prevent the effect from being suppressed.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上述べてきた通り、一つの試料室に複
数の集束イオンビーム鏡筒を装着し、各々の集束イオン
ビーム 鏡筒の集束イオンビームが一点で交叉し、その
交叉箇所に試料表面が位置するようにする。そして、同
時に、同一の加工領域または異なる加工領域に集束イオ
ンビームを照射することにより、単一の集束イオンビー
ム鏡筒による加工より短い時間で加工ができるようにな
る。As described above, a plurality of focused ion beam columns are mounted in one sample chamber, and the focused ion beams of the respective focused ion beam columns intersect at a single point, and the sample surface is located at the intersection. To be located. By simultaneously irradiating the same processing region or different processing regions with a focused ion beam, processing can be performed in a shorter time than processing by a single focused ion beam column.
【図１】集束イオンビーム鏡筒と制御電源を示す。FIG. 1 shows a focused ion beam column and a control power supply.
【図２】本発明に用いる装置の例を示す。FIG. 2 shows an example of an apparatus used in the present invention.
【図３】観察像調整に関する説明図を示す。FIG. 3 is an explanatory diagram relating to observation image adjustment.
【図４】観察像調整に関する説明図を示す。FIG. 4 is an explanatory diagram relating to observation image adjustment.
【図５】本発明の一実施例である。FIG. 5 is an embodiment of the present invention.
【図６】本発明の別の一実施例である。FIG. 6 is another embodiment of the present invention.
【図７】本発明の別の一実施例である。FIG. 7 is another embodiment of the present invention.
【図８】集束イオンビームの入射角度と加工体積の関係
を説明するグラフである。FIG. 8 is a graph illustrating a relationship between an incident angle of a focused ion beam and a processing volume.
２１ 第１の集束イオンビーム鏡筒 ２２ 第２の集束イオンビーム鏡筒 ２３ 試料室 ２４ 試料ステージ ２５ 試料 ２６ 真空ポンプ ２７ 検出器 ２８ ガス導入装置 Reference Signs List 21 First focused ion beam column 22 Second focused ion beam column 23 Sample chamber 24 Sample stage 25 Sample 26 Vacuum pump 27 Detector 28 Gas introduction device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 安彦 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F004 AA16 BA17 BB18 DA00 EA39 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuhiko Sugiyama 1-8-8 Nakase, Mihama-ku, Chiba-shi, Chiba F-term (reference) in Seiko Instruments Inc. 5F004 AA16 BA17 BB18 DA00 EA39
Claims (7)
て移動する試料ステージと、イオンビームを 発生する
イオン源及び前記イオン源から発生したイオンビームを
集束して偏向走査するイオンビーム光学系からなる集束
イオンビーム鏡筒と、試料に前記集束イオンビーム鏡筒
より発生した集束イオンビームを照射したときに発生す
る二次荷電粒子を検出する検出器からなる集束イオンビ
ーム加工装置であり、集束イオンビーム鏡筒が少なくと
も2本以上前記試料室に取付けられ、前記複数の集束イ
オンビーム鏡筒は、 前記複数の集束イオンビーム鏡筒
より発生する集束イオンビームが前記試料ステージに載
置された試料表面の1点で交叉するように配置されてい
ている集束イオンビーム加工装置を用いて前記試料表面
の同一の領域に、前記集束イオンビーム鏡筒より発生す
る集束イオンビームを同時に照射することを特徴とする
集束イオンビームを用いたスパッタエッチング加工方
法。1. A sample chamber which is a vacuum vessel, a sample stage on which a sample is mounted and moved, an ion source for generating an ion beam, and an ion beam for focusing and deflecting and scanning the ion beam generated from the ion source. A focused ion beam processing apparatus comprising: a focused ion beam column including an optical system; and a detector for detecting secondary charged particles generated when the sample is irradiated with the focused ion beam generated from the focused ion beam column. At least two focused ion beam columns are attached to the sample chamber, and the plurality of focused ion beam columns are provided with a focused ion beam generated from the plurality of focused ion beam columns mounted on the sample stage. Using a focused ion beam processing device arranged so as to intersect at one point on the sample surface, Sputter etching method using a focused ion beam and then irradiating the focused ion beam generated from Onbimu barrel simultaneously.
て移動する試料ステージと、イオンビームを 発生する
イオン源及び前記イオン源から発生したイオンビームを
集束して偏向走査するイオンビーム光学系からなる集束
イオンビーム鏡筒と、試料に前記集束イオンビーム鏡筒
より発生した集束イオンビームを照射したときに発生す
る二次荷電粒子を検出する検出器からなる集束イオンビ
ーム加工装置であり、集束イオンビーム鏡筒が少なくと
も2本以上前記試料室に取付けられ、前記複数の集束イ
オンビーム鏡筒は、 前記複数の集束イオンビーム鏡筒
より発生する集束イオンビームが前記試料ステージに載
置された試料表面の1点で交叉するように配置されてい
ている集束イオンビーム加工装置を用いて前記試料表面
の異なる領域に、前記集束イオンビーム鏡筒より発生す
る集束イオンビームを同時に照射することを特徴とする
集束イオンビームを用いたスパッタエッチング加工方
法。2. A sample chamber which is a vacuum container, a sample stage on which a sample is mounted and moved, an ion source for generating an ion beam, and an ion beam for focusing and deflecting and scanning the ion beam generated from the ion source. A focused ion beam processing apparatus comprising: a focused ion beam column including an optical system; and a detector for detecting secondary charged particles generated when the sample is irradiated with the focused ion beam generated from the focused ion beam column. At least two focused ion beam columns are attached to the sample chamber, and the plurality of focused ion beam columns are provided with a focused ion beam generated from the plurality of focused ion beam columns mounted on the sample stage. Using a focused ion beam processing device that is arranged to intersect at one point on the sample surface, Sputter etching method using a focused ion beam and then irradiating the focused ion beam generated from Onbimu barrel simultaneously.
て移動する試料ステージと、イオンビームを 発生する
イオン源及び前記イオン源から発生したイオンビームを
集束して偏向走査するイオンビーム光学系からなる集束
イオンビーム鏡筒と、試料に前記集束イオンビーム鏡筒
より発生した集束イオンビームを照射したときに発生す
る二次荷電粒子を検出する検出器と、前記試料室内にエ
ッチング・アシスト・ガスを導入するガス導入装置から
なる集束イオンビーム加工装置であり、集束イオンビー
ム鏡筒が少なくとも2本以上前記試料室に取付けられ、
前記複数の集束イオンビーム鏡筒は、前記複数の集束イ
オンビーム鏡 筒より発生する集束イオンビームが前記
試料ステージに載置された試料表面の1点で交叉するよ
うに配置 されていている集束イオンビーム加工装置を
用いて前記試料表面の同一の領域に、前記ガス導入装置
を用いてガスを前記試料表面に吹き付けながら前記集束
イオンビーム鏡筒より発生する集束イオンビームを同時
に照射することを特徴とする集束イオンビームを用いた
スパッタエッチング加工方法。3. A sample chamber which is a vacuum vessel, a sample stage on which a sample is mounted and moved, an ion source for generating an ion beam, and an ion beam for focusing and deflecting and scanning the ion beam generated from the ion source. A focused ion beam column including an optical system, a detector for detecting secondary charged particles generated when the sample is irradiated with the focused ion beam generated from the focused ion beam column, and an etching assist in the sample chamber. A focused ion beam processing apparatus comprising a gas introduction device for introducing a gas, wherein at least two focused ion beam columns are attached to the sample chamber,
The plurality of focused ion beam columns are arranged so that focused ion beams generated from the plurality of focused ion beam columns intersect at one point on a sample surface mounted on the sample stage. The same region of the sample surface using a beam processing device, simultaneously irradiating a focused ion beam generated from the focused ion beam column while spraying a gas on the sample surface using the gas introduction device, Etching method using a focused ion beam.
て移動する試料ステージと、イオンビームを 発生する
イオン源及び前記イオン源から発生したイオンビームを
集束して偏向走査するイオンビーム光学系からなる集束
イオンビーム鏡筒と、試料に前記集束イオンビーム鏡筒
より発生した集束イオンビームを照射したときに発生す
る二次荷電粒子を検出する検出器と、前記試料室内にエ
ッチング・アシスト・ガスを導入するガス導入装置から
なる集束イオンビーム加工装置であり、集束イオンビー
ム鏡筒が少なくとも2本以上前記試料室に取付けられ、
前記複数の集束イオンビーム鏡筒は、前記複数の集束イ
オンビーム鏡 筒より発生する集束イオンビームが前記
試料ステージに載置された試料表面の1点で交叉するよ
うに配置 されていている集束イオンビーム加工装置を
用いて前記試料表面の異なる領域に、前記ガス導入装置
を用いてガスを前記試料表面に吹き付けながら前記集束
イオンビーム鏡筒より発生する集束イオンビームを同時
に照射することを特徴とする集束イオンビームを用いた
スパッタエッチング加工方法。4. A sample chamber which is a vacuum vessel, a sample stage on which a sample is mounted and moved, an ion source for generating an ion beam, and an ion beam for focusing and deflecting and scanning the ion beam generated from the ion source. A focused ion beam column including an optical system, a detector for detecting secondary charged particles generated when the sample is irradiated with the focused ion beam generated from the focused ion beam column, and an etching assist in the sample chamber. A focused ion beam processing apparatus comprising a gas introduction device for introducing a gas, wherein at least two focused ion beam columns are attached to the sample chamber,
The plurality of focused ion beam columns are arranged so that focused ion beams generated from the plurality of focused ion beam columns intersect at one point on a sample surface mounted on the sample stage. Different regions of the sample surface are simultaneously irradiated with a focused ion beam generated from the focused ion beam column while using a gas introducing device to blow gas onto the sample surface using a beam processing device. A sputter etching method using a focused ion beam.
て移動する試料ステージと、イオンビームを 発生する
イオン源及び前記イオン源から発生したイオンビームを
集束して偏向走査するイオンビーム光学系からなる集束
イオンビーム鏡筒と、試料に前記集束イオンビーム鏡筒
より発生した集束イオンビームを照射したときに発生す
る二次荷電粒子を検出する検出器と、前記試料室内にデ
ポジション原料ガスを導入するガス導入装置からなる集
束イオンビーム加工装置であり、集束イオンビーム鏡筒
が少なくとも2本以 上前記試料室に取付けられ、前記複
数の集束イオンビーム鏡筒は、前記複数の集束イオンビ
ーム鏡筒より発生する集束イオンビームが前記試料ステ
ージに載置された試料表面の1点で交叉するように配置
されて いている集束イオンビーム加工装置を用いて前
記試料表面の異なる領域に、前記ガス導入装置を用いて
ガスを前記試料表面に吹き付けながら前記集束イオンビ
ーム鏡筒より発生する集束イオンビームを同時に照射す
ることを特徴とする集束イオンビームを用いたデポジシ
ョン加工方法。5. A sample chamber which is a vacuum vessel, a sample stage on which a sample is mounted and moved, an ion source for generating an ion beam, and an ion beam for focusing and deflecting and scanning the ion beam generated from the ion source. A focused ion beam column comprising an optical system, a detector for detecting secondary charged particles generated when the sample is irradiated with the focused ion beam generated from the focused ion beam column, and a deposition material in the sample chamber. A focused ion beam processing apparatus comprising a gas introducing device for introducing a gas, wherein at least two or more focused ion beam columns are attached to the sample chamber, and the plurality of focused ion beam columns are the plurality of focused ion beams. A focused ion beam arranged so that a focused ion beam generated from a beam column crosses at one point on the surface of the sample placed on the sample stage. Different regions of the sample surface are simultaneously irradiated with a focused ion beam generated from the focused ion beam column while spraying a gas onto the sample surface using the gas introduction device using an ion beam processing device. A deposition processing method using a focused ion beam.
て移動する試料ステージと、イオンビームを 発生する
イオン源及び前記イオン源から発生したイオンビームを
集束して偏向走査するイオンビーム光学系からなる集束
イオンビーム鏡筒と、試料に前記集束イオンビーム鏡筒
より発生した集束イオンビームを照射したときに発生す
る二次荷電粒子を検出する検出器と、前記試料室内にデ
ポジション原料ガスを導入するガス導入装置からなる集
束イオンビーム加工装置であり、集束イオンビーム鏡筒
が少なくとも2本以 上前記試料室に取付けられ、前記複
数の集束イオンビーム鏡筒は、前記複数の集束イオンビ
ーム鏡筒より発生する集束イオンビームが前記試料ステ
ージに載置された試料表面の1点で交叉するように配置
されて いている集束イオンビーム加工装置を用いて前
記試料表面の同一の領域に、前記ガス導入装置を用いて
ガスを前記試料表面に吹き付けながら前記集束イオンビ
ーム鏡筒より発生する集束イオンビームを同時に照射す
ることを特徴とする集束イオンビームを用いたデポジシ
ョン加工方法。6. A sample chamber which is a vacuum vessel, a sample stage on which a sample is mounted and moved, an ion source for generating an ion beam, and an ion beam for focusing and deflecting and scanning the ion beam generated from the ion source. A focused ion beam column comprising an optical system, a detector for detecting secondary charged particles generated when the sample is irradiated with the focused ion beam generated from the focused ion beam column, and a deposition material in the sample chamber. A focused ion beam processing apparatus comprising a gas introducing device for introducing a gas, wherein at least two or more focused ion beam columns are attached to the sample chamber, and the plurality of focused ion beam columns are the plurality of focused ion beams. A focused ion beam arranged so that a focused ion beam generated from a beam column crosses at one point on the surface of the sample placed on the sample stage. Simultaneously irradiating a focused ion beam generated from the focused ion beam column while spraying a gas onto the sample surface using the gas introducing device to the same region of the sample surface using an ion beam processing device. Processing method using a focused ion beam.
に対して、前記ピクセルの近傍に、前記集束イ オンビ
ームを発射している集束イオンビーム鏡筒とは別の集束
イオンビーム鏡筒の集束イオンビームを同時に照射せ
ず、さらに、前記ピクセルに対して一定時間集束イオン
ビームを照射しないことを特徴とする請求項6の集束イ
オンビームによるデポジション加工方法。7. A focused ion beam of a focused ion beam column different from the focused ion beam column emitting the focused ion beam in the vicinity of the pixel irradiated with the focused ion beam. 7. The deposition processing method using a focused ion beam according to claim 6, wherein the focused ion beam is not irradiated to the pixel for a certain period of time.
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