JP2008034371A - Focused ion beam device - Google Patents

Focused ion beam device Download PDF

Info

Publication number
JP2008034371A
JP2008034371A JP2007167067A JP2007167067A JP2008034371A JP 2008034371 A JP2008034371 A JP 2008034371A JP 2007167067 A JP2007167067 A JP 2007167067A JP 2007167067 A JP2007167067 A JP 2007167067A JP 2008034371 A JP2008034371 A JP 2008034371A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
ion beam
voltage
extraction
focused ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007167067A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4991410B2 (en
Inventor
Hiroyasu Kaga
広靖 加賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp, Hitachi High Tech Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2007167067A priority Critical patent/JP4991410B2/en
Publication of JP2008034371A publication Critical patent/JP2008034371A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4991410B2 publication Critical patent/JP4991410B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focused ion beam device in which a life of an aperture can be prolonged and an increase of contamination can be prevented even if a column valve is closed and a restarting can be made in a short time. <P>SOLUTION: A high voltage power source controlling unit 181 lowers an extraction voltage to impress an extraction electrode 17 at a time of closing a column valve 14, or an emission is made to be O μA by lowering a controlling voltage to impress a controlling electrode 16. Otherwise, at a time of opening the column valve 14, the extraction voltage to impress the extraction electrode 17 is restored to the original one, or the controlling voltage to impress the controlling electrode 16 is restored to the original one. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、細く絞ったイオンビームを試料に照射して試料の微細加工を行う集束イオンビーム装置に係り、特に、カラムバルブを有する集束イオンビーム装置に関する。   The present invention relates to a focused ion beam apparatus that performs fine processing of a sample by irradiating a finely focused ion beam to the sample, and more particularly to a focused ion beam apparatus having a column valve.

従来、細く絞ったイオンビームを試料に照射して試料の微細加工を行う集束イオンビーム装置としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。   Conventionally, as a focused ion beam apparatus that performs fine processing of a sample by irradiating the sample with a finely focused ion beam, for example, the one described in Patent Document 1 is known.

このような集束イオンビーム装置では、加工精度（仕上がり形状の精度）は、イオンビームの細さ、すなわち試料上でのビームスポットの大きさで決まり、スループット（加工速度）はビームの電流量で決まる。そこで、高精度，高スループット加工を行うにはなるべく細く、かつ、大電流のビームを使用する必要がある。   In such a focused ion beam apparatus, the processing accuracy (accuracy of the finished shape) is determined by the fineness of the ion beam, that is, the size of the beam spot on the sample, and the throughput (processing speed) is determined by the amount of beam current. . Therefore, in order to perform high precision and high throughput processing, it is necessary to use a beam that is as thin as possible and has a large current.

集束イオンビーム装置は、種々の大きさの電流量のビームが産み出せるように種々の大きさの細孔（アパーチャ）を有し、かつ、所望の大きさのアパーチャを光学系の中心軸上に持ち込めるように構成した絞り装置が装着されている。すなわち、より大きいアパーチャを使うことで大電流のビームが得られる。ところが、荷電粒子ビーム応用装置の特性として、大きなアパーチャを使用すること荷電粒子ビームを集束する光学系のレンズ収差のためにビームスポットが大きくなり、高精度の加工ができなくなるという問題がある。一方、収差の小さい小孔径のアパーチャを使用すると、ビームスポットは小さくできるがビーム電流が少なくスループットが低下する。   The focused ion beam apparatus has pores of various sizes so that beams of various current amounts can be produced, and an aperture of a desired size is placed on the central axis of the optical system. A diaphragm device configured to be brought in is mounted. That is, a beam with a large current can be obtained by using a larger aperture. However, as a characteristic of the charged particle beam application apparatus, there is a problem that the use of a large aperture increases the beam spot due to the lens aberration of the optical system for focusing the charged particle beam, making it impossible to perform high-precision processing. On the other hand, when a small-diameter aperture with small aberration is used, the beam spot can be made small, but the beam current is small and the throughput is lowered.

そこで、加工を極力高精度で、かつ、高スループットで行うために、大電流ビームと微細ビームとを使い分けた複数工程の加工を行っている。すなわち、まず、加工領域全体を大きなアパーチャを使って得られる大電流ビームを用いて粗い精度で加工し（粗加工）、次に加工領域の境界付近を中程度の大きさのビームスポットと電流量を有するビームで加工し（中間加工）、さらに、小さなアパーチャを使った微細ビームで境界部の狭い領域を高精度で仕上げ加工する。   Therefore, in order to perform the processing with as high a precision as possible and with a high throughput, a plurality of steps of processing using a large current beam and a fine beam are performed. That is, first, the entire machining area is machined with a high accuracy using a large current beam obtained using a large aperture (rough machining), and then a medium-sized beam spot and current amount near the boundary of the machining area. In addition, a narrow region with a narrow boundary is finished with high accuracy by a fine beam using a small aperture.

この複数工程の加工に使用されるイオンビームの一例を挙げると、粗加工ビームとしては６５０μｍφのアパーチャを用いて得られる電流量３０ｎＡ、ビームスポット径１μｍのビーム、中間加工用のビームとしては３００μｍφのアパーチャを用いて得られる電流量６ｎＡ、ビームスポット径０.１５μｍ のビーム、仕上げ加工用のビームとしては４０μｍφのアパーチャを用いて得られる電流量０.１ｎＡ、ビームスポット径０.０２μｍのビームである。   An example of an ion beam used for processing in a plurality of steps is as follows: a rough processing beam having a current amount of 30 nA obtained using an aperture of 650 μmφ, a beam spot diameter of 1 μm, and an intermediate processing beam of 300 μmφ. A beam with a current amount of 6 nA and a beam spot diameter of 0.15 μm obtained using the aperture, and a beam for finishing with a current amount of 0.1 nA and a beam spot diameter of 0.02 μm obtained using the aperture of 40 μmφ. .

また、集束イオンビーム装置では、一般に、イオン銃と試料室の間に設けられたカラムバルブを備えている。カラムバルブは、真空を封じするバルブで、カラムバルブが閉じられている状態では、試料室が大気圧であっても、イオン銃は真空度１０-6Ｐａ程度を保持することができ、長時間装置を放置するような場合や試料交換では突発的真空リークがおきても良いように、安全のためカラムバルブは閉められる。 A focused ion beam apparatus generally includes a column valve provided between an ion gun and a sample chamber. The column valve is a valve that seals the vacuum. When the column valve is closed, the ion gun can maintain a degree of vacuum of about 10 −6 Pa even if the sample chamber is at atmospheric pressure, The column valve is closed for safety so that a sudden vacuum leak may occur when leaving the device or changing samples.

特開平１０−１６２７６９号公報JP 10-162769 A

しかしながら、アパーチャは、集束イオンビーム装置にあるイオン源のエミッションが止まらない限り常にビームの照射を受けて、アパーチャを通過するビームを制限して遮断している。イオンビームは、電子線に比べて１０3〜１０4重いためスパッタリング作用があり、アパーチャの部材はビームの照射によってスパッタされて、部材表面や細孔の側壁が削られて薄くなり細孔が拡がる。このため、アパーチャ径が大きくなり、所望のビームの電流量とビーム径が得られないので荷電粒子ビーム照射装置としての性能が悪くなる。回復するにはアパーチャの交換が必要になり、この時期までがアパーチャの寿命となる。このアパーチャの寿命は、単位面積当たりに蓄積されたビームの照射量（照射電流密度×照射時間）で略決まる。 However, the aperture is always irradiated with a beam unless the emission of the ion source in the focused ion beam device stops, and the beam passing through the aperture is limited and blocked. The ion beam has a sputtering effect because it is 10 3 to 10 4 heavier than the electron beam, and the aperture member is sputtered by irradiation of the beam, and the surface of the member and the side walls of the pores are scraped to become thin and the pores expand. . For this reason, the aperture diameter is increased, and a desired beam current amount and beam diameter cannot be obtained, so that the performance as a charged particle beam irradiation apparatus is deteriorated. To recover, the aperture needs to be replaced, and the life of the aperture is until this time. The lifetime of this aperture is substantially determined by the beam irradiation amount (irradiation current density × irradiation time) accumulated per unit area.

イオンビームを用いる微細加工において、加工の高精度性と高スループット性を評価するビーム性能の指標はビームの電流密度である。同じビームスポット径のイオンビームで比較すると、ビーム電流密度が高いほどより大きい電流のビームが照射されるので、同じ加工精度でより速い加工ができる。上記のイオンビームの例では、粗加工用ビーム、中間加工用ビーム、及び仕上げ加工用ビームのビームスポット上での電流密度は、それぞれ３.８Ａ／cm2，３４Ａ／cm2，３１.８Ａ／cm2 であり、粗加工用ビームの電流密度は、中間加工用ビームと仕上げ加工用ビームに比べて著しく低い。 In microfabrication using an ion beam, an index of beam performance for evaluating high accuracy and high throughput of processing is the current density of the beam. Compared with ion beams having the same beam spot diameter, a beam with a larger current is irradiated as the beam current density is higher, so that faster processing can be performed with the same processing accuracy. In the above ion beam example, the current densities on the beam spot of the rough machining beam, intermediate machining beam, and finishing beam are 3.8 A / cm 2 , 34 A / cm 2 , and 31.8 A / mm, respectively. cm 2, and a current density of roughing beam is significantly lower than in the intermediate working beam and the finishing beam.

集束イオンビームでＴＥＭ試料を作製する場合、薄膜にする仕上げ加工に時間を要し、仕上げビームの電流密度を更に高くすることが望まれる。   When producing a TEM sample with a focused ion beam, it takes time to finish the thin film, and it is desired to further increase the current density of the finishing beam.

今後、微細加工に利用されるビーム全範囲に亘って高い電流密度のビームを発生することのできるイオンビーム応用微小加工装置の開発が進み、ますますビームの電流密度が高くなってきている。このため、絞り機構のアパーチャに照射されるビームも狭い照射領域にビームが集中して電流密度が高くなってきているため、アパーチャ寿命の判断の目安になる単位面積当たりに蓄積されたビームの照射量（照射電流密度×照射時間）が上限に達するまでの時間（照射された領域が薄くなり開口径が変化し始める時間）が短くなってきているという問題がある。   In the future, the development of ion beam applied micromachining devices capable of generating a beam with a high current density over the entire range of beams used for micromachining will progress, and the current density of the beam will continue to increase. For this reason, the beam irradiated to the aperture of the aperture mechanism is also concentrated in a narrow irradiation area, and the current density is increasing. Therefore, the irradiation of the beam accumulated per unit area, which is a measure for determining the aperture life There is a problem that the time until the amount (irradiation current density × irradiation time) reaches the upper limit (the time during which the irradiated region starts thinning and the aperture diameter starts changing) is becoming shorter.

また、前述のようなカラムバルブを備えた集束イオンビーム装置では、カラムバルブを閉じた際に、イオン源からエミッションがでていれば、カラムバルブはビームで照射され、スパッタ粒子や２次電子が発生する。このため、カラムバルブのある真空容器の表面壁にあたり、表面壁のハイドロカーボンなどの吸着分子が分解して固化し、高抵抗または絶縁性の膜を堆積してコンタミが増加するという問題が生じる。そこで、例えば、カラムバルブを閉じた際、高圧電源を切ることでエミッションを出さなくすることはできるが、高圧電源を再度オンした際、エミッションが安定化するまで時間がかかるため、再起動に時間がかかるという問題が生じる。   In the focused ion beam apparatus having the column valve as described above, if the ion source emits an emission when the column valve is closed, the column valve is irradiated with the beam, and sputtered particles and secondary electrons are generated. appear. For this reason, the surface wall of a vacuum vessel having a column valve hits the surface wall, and adsorbed molecules such as hydrocarbon on the surface wall are decomposed and solidified, and a high resistance or insulating film is deposited to increase contamination. Therefore, for example, when the column valve is closed, it is possible to eliminate emission by turning off the high-voltage power supply, but when the high-voltage power supply is turned on again, it takes time until the emission stabilizes. Problem arises.

本発明の目的は、アパーチャの寿命を長くでき、カラムバルブを閉じた際にも、コンタミの増加を防止し、また、再起動も短時間で行える集束イオンビーム装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a focused ion beam apparatus that can extend the life of an aperture, prevent increase in contamination even when a column valve is closed, and can be restarted in a short time.

本発明は、カラムバルブの開閉動作に応じて、引出電極に印加する引出電圧を制御し、または、制御電極に印加する制御電圧を制御し、または、コンデンサ電極の印加電圧を制御することに関する。   The present invention relates to controlling an extraction voltage applied to an extraction electrode, controlling a control voltage applied to a control electrode, or controlling an applied voltage of a capacitor electrode in accordance with an opening / closing operation of a column valve.

また、本発明は、引出電極に印加する引出電圧を下げ、または、制御電極に印加する制御電圧を下げてエミッションを０μＡにするか、または、コンデンサ電極の印加電圧を下げて前記イオンビームのビーム径を広げることに関する。好ましくは、引出電極に印加する引出電圧、または、コンデンサ電極の印加電圧を元の電圧に戻す。   In the present invention, the extraction voltage applied to the extraction electrode is lowered, the control voltage applied to the control electrode is lowered to reduce the emission to 0 μA, or the voltage applied to the capacitor electrode is lowered to reduce the beam of the ion beam. It relates to expanding the diameter. Preferably, the extraction voltage applied to the extraction electrode or the voltage applied to the capacitor electrode is returned to the original voltage.

本発明によれば、適宜必要なときにエミッションを出すことができる為、イオン源とアパーチャの寿命を長くでき、カラムバルブを閉じた際にも、コンタミの増加を防止し、また、再起動も短時間で行えるものとなる。   According to the present invention, it is possible to emit emissions when necessary, so that the lifetime of the ion source and the aperture can be extended, and even when the column valve is closed, an increase in contamination is prevented and restart is also possible. It can be done in a short time.

以下、上記及びその他の新規な特徴と効果について、図面を参酌して説明する。尚、図面はもっぱら説明のために用いるものであり、権利範囲を減縮するものではない。   Hereinafter, the above and other novel features and effects will be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are used exclusively for explanation, and do not reduce the scope of rights.

以下、図１〜図５を用いて、本発明の第１の実施形態による集束イオンビーム装置の構成について説明する。最初に、図１を用いて、本実施形態による集束イオンビーム装置の光学系について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による集束イオンビーム装置の光学系の説明図である。   Hereinafter, the configuration of the focused ion beam apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the optical system of the focused ion beam apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram of an optical system of a focused ion beam apparatus according to a first embodiment of the present invention.

最初に、イオンビーム微細加工法において、試料の加工位置決め，粗加工，中間加工，仕上げ加工のそれぞれの工程で利用するアパーチャの孔径とレンズ動作条件を選ぶことにより、より高スループットの加工が可能となる理由について説明する。すなわち、ビームの利用目的によって、それに最適なアパーチャ径とレンズ動作条件の組み合わせがある理由である。   First, in the ion beam micromachining method, it is possible to process with higher throughput by selecting the aperture diameter and lens operating conditions to be used in each process of sample positioning, roughing, intermediate processing, and finishing. The reason will be described. That is, there is a combination of an optimum aperture diameter and lens operating condition depending on the purpose of use of the beam.

図１は、イオンビーム照射装置においてイオンビームが生成される様子を示している。ビーム９による試料１０上のビームスポットは、イオン源１の像をコンデンサレンズ２と対物レンズ８からなる光学系を用いて試料１０の上に投射する方法で作られる。光学系の結像倍率が小さいほどイオン源１は小さな像２０に投影されるので、試料１０上に小さなビームスポットを与える。ビームスポットの小さな細いビームは、加工位置決め工程に従うのに適している。   FIG. 1 shows how an ion beam is generated in an ion beam irradiation apparatus. A beam spot on the sample 10 by the beam 9 is created by a method of projecting an image of the ion source 1 onto the sample 10 using an optical system including the condenser lens 2 and the objective lens 8. As the imaging magnification of the optical system is smaller, the ion source 1 is projected onto a smaller image 20, so that a smaller beam spot is given on the sample 10. A narrow beam with a small beam spot is suitable for following the process positioning process.

一方、加工には、スループットを上げるために電流の大きいビームを使う必要がある。そこで直径の大きい絞り装置３を使用する。ところが絞り装置３の径を大きくするとレンズ収差のためにビーム径が増大し、試料１０上には拡がったビームスポット２１が形成される。ただし、試料１０に投影されたイオン源像２０の大きさは変わっていない。図１に示すようにこの状態では、収差が試料１０上におけるビームスポットの大きさを決めている。   On the other hand, for processing, it is necessary to use a beam with a large current in order to increase the throughput. Therefore, the diaphragm device 3 having a large diameter is used. However, when the diameter of the diaphragm device 3 is increased, the beam diameter increases due to lens aberration, and an expanded beam spot 21 is formed on the sample 10. However, the size of the ion source image 20 projected on the sample 10 is not changed. As shown in FIG. 1, in this state, the aberration determines the size of the beam spot on the sample 10.

光学系における輝度保存則の原理によれば、結像倍率が大きいほど大きいビーム電流が得られる。この原理によれば、大きいアパーチャを使用して電流量を増やしたビームは、前述のようにすでに収差によりビーム径が増大しているので、もう少し大きい結像倍率でイオン源を図１の投影像２２として示した程度のサイズを有するように投影しても、ビーム径をそれほど増やすことなく、大きなビーム電流が得られるはずである。更に結像倍率を大きくすると電流量は更に増えるが、今度は、収差に比べてイオン源像が大きくなり、試料１０上でのビームスポット径が大きくなりすぎる。   According to the principle of the luminance conservation law in the optical system, a larger beam current is obtained as the imaging magnification is larger. According to this principle, a beam whose current amount is increased by using a large aperture has already increased its beam diameter due to aberration as described above, so that the ion source is projected at a slightly larger imaging magnification in FIG. Even if it is projected so as to have the size shown as 22, a large beam current should be obtained without increasing the beam diameter so much. When the imaging magnification is further increased, the amount of current further increases, but this time, the ion source image becomes larger than the aberration, and the beam spot diameter on the sample 10 becomes too large.

ビームスポット径が比較的小さい状態で、かつ、大きな電流を含む，すなわち、細くてかつ高い電流密度を有するイオンビームは、収差によるビームの拡がりとイオン像との大きさとがバランスするような結像倍率で生成されたイオンビームである。この最適な結像倍率は、アパーチャの大きさとイオン源の大きさから計算で求めることができる。また、その最適倍率が決まれば、その倍率でイオンビームを生成するに必要なレンズ動作条件（
レンズの印加電圧あるいは励磁電流）も計算により求めることができる。 An ion beam having a relatively small beam spot diameter and containing a large current, that is, a thin and high current density, is formed such that the beam expansion due to aberration balances the size of the ion image. An ion beam generated at a magnification. This optimum imaging magnification can be obtained by calculation from the size of the aperture and the size of the ion source. Once the optimum magnification is determined, the lens operating conditions necessary to generate the ion beam at that magnification (
The applied voltage or excitation current of the lens can also be obtained by calculation.

更に大きい電流量のビームを産み出すには、更に大きなアパーチャを利用する。この場合収差も大きくなるので、このアパーチャに対する光学系の最適倍率は更に大きな倍率になる。すなわち、イオンビーム加工装置においては、加工位置決め，粗加工，中間加工，仕上げ加工のそれぞれに対して、それぞれの目的に最適なアパーチャ径と結像倍率の組み合わせがあり、その組み合わせを使ってそれぞれの作業を行うことにより、効率的に加工作業を行うことができる。すなわち、より細いビームで高精度の加工位置決めを行い、かつ、電流密度の高いビームで高スループットの加工ができる。   In order to produce a beam with a larger amount of current, a larger aperture is used. In this case, since the aberration also increases, the optimum magnification of the optical system for this aperture is even larger. That is, in the ion beam processing apparatus, there are combinations of aperture diameter and imaging magnification that are optimal for each purpose for each of the processing positioning, rough processing, intermediate processing, and finishing processing. By performing the operation, the processing operation can be performed efficiently. That is, high-precision machining positioning can be performed with a narrower beam, and high-throughput machining can be performed with a beam having a high current density.

なお、図１において、符号１３は、イオン銃とレンズの間の隔壁を示している。   In FIG. 1, reference numeral 13 denotes a partition wall between the ion gun and the lens.

次に、図２を用いて、本実施形態による集束イオンビーム装置の構成について説明する
。ここでは、集束イオンビーム装置をイオンビーム加工装置に適用した例を示している。 Next, the configuration of the focused ion beam apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, an example in which the focused ion beam apparatus is applied to an ion beam processing apparatus is shown.

図２は、本発明の第１の実施形態による集束イオンビーム装置の構成を示す部分断面の斜視図である。   FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration of the focused ion beam apparatus according to the first embodiment of the present invention.

イオン源１より照射されたビーム９は、コンデンサレンズ２により弱い集束作用を受け、絞り装置３を照射する。絞り装置３は、たとえば、直径５μｍ，４０μｍ，３００μｍ，６５０μｍの４個のアパーチャを有し、アパーチャ移動装置によって左右に動かされるので、任意のアパーチャを装置の中心軸上に持ち込むことができる。絞り装置３のアパーチャを通り抜けたビームは、アライナー／スティグマ４，ブランカー５，ブランキングプレート６，ビーム走査器７を経て対物レンズ８に入る。ビーム９は、対物レンズ８により細く絞られて、試料ステージ１１に載せられた試料１０を照射する。試料１０上のイオンビーム照射位置は、ビーム走査器７により制御される。ビーム９を試料１０に照射することで発した信号は、検出器１２で検出され、ビーム走査器７の操作信号と同期を取って像を画面に表示する。   The beam 9 irradiated from the ion source 1 is weakly focused by the condenser lens 2 and irradiates the aperture device 3. The aperture device 3 has, for example, four apertures having diameters of 5 μm, 40 μm, 300 μm, and 650 μm, and is moved left and right by the aperture moving device, so that an arbitrary aperture can be brought on the central axis of the device. The beam that has passed through the aperture of the diaphragm 3 enters the objective lens 8 through the aligner / stigma 4, the blanker 5, the blanking plate 6, and the beam scanner 7. The beam 9 is narrowed down by the objective lens 8 and irradiates the sample 10 placed on the sample stage 11. The ion beam irradiation position on the sample 10 is controlled by the beam scanner 7. A signal generated by irradiating the sample 10 with the beam 9 is detected by the detector 12 and an image is displayed on the screen in synchronization with the operation signal of the beam scanner 7.

絞り装置３のアパーチャで得られるビーム９は、各アパーチャで最大電流密度になるように倍率制御されており、直径５μｍでは、ビーム電流１ｐＡでビーム径６ｎｍφ、直径４０μｍでは、ビーム電流０.２μＡでビーム径３０ｎｍφ、直径３００μｍでは、ビーム電流２０ｎＡでビーム径０.２５μｍφで電流密度６０Ａ／cm2、直径５２０μｍでは、ビーム電流６０ｎＡでビーム径１μｍφで電流密度７.６Ａ／cm2のビームが得られる。 The magnification of the beam 9 obtained by the aperture of the aperture stop 3 is controlled so that the maximum current density is obtained at each aperture. When the diameter is 5 μm, the beam current is 1 pA, the beam diameter is 6 nmφ, and when the diameter is 40 μm, the beam current is 0.2 μA. With a beam diameter of 30 nmφ and a diameter of 300 μm, a beam current of 20 nA and a beam diameter of 0.25 μmφ and a current density of 60 A / cm 2 can be obtained. With a diameter of 520 μm, a beam current of 60 nA and a beam diameter of 1 μmφ and a current density of 7.6 A / cm 2 can be obtained. .

図２を用いて集束イオンビーム装置の各構成要素の位置関係を説明する。   The positional relationship of each component of the focused ion beam apparatus will be described with reference to FIG.

高電流密度のビームを作るために引出，コンデンサレンズ２は、イオン源１にできるだけ近くする必要がある。また、絞り装置３のアパーチャで制限されたビームを偏向しないと偏向収差の影響を大きく受けるので、絞り装置３のアパーチャ（対物絞り）は、偏向器の前に置く。また、対物レンズ８は、分解能を良くするためにイオン源１から離して設置し、像縮小率を高くする必要がある。ブランキングプレート（ファラディーカップ）６は、ブランカー５のブランカーの下流（以下、位置関係でよりイオン源側を上流、試料側を下流とする）に、かつ、加工ビームの電流を測る目的から絞り装置３のアパーチャの下流に設置する必要がある。これらの位置関係において、カラムバルブは、各構成要素の真空度を守る目的から絞り装置３のアパーチャと対物レンズ８の間に設置される。図２においては、ブランキングプレート（ファラディーカップ）６の直ぐ上流にカラムバルブを設置する。   In order to produce a beam with a high current density, the extraction and condenser lens 2 needs to be as close as possible to the ion source 1. If the beam limited by the aperture of the aperture stop 3 is not deflected, it is greatly affected by deflection aberration. Therefore, the aperture (object aperture) of the aperture stop 3 is placed in front of the deflector. Further, the objective lens 8 needs to be placed away from the ion source 1 in order to improve the resolution, and the image reduction ratio needs to be increased. The blanking plate (Faraday cup) 6 is throttled for the purpose of measuring the current of the processing beam downstream of the blanker 5 (hereinafter, the ion source side is upstream and the sample side is downstream). It must be installed downstream of the aperture of the device 3. In these positional relationships, the column valve is installed between the aperture of the diaphragm 3 and the objective lens 8 for the purpose of protecting the degree of vacuum of each component. In FIG. 2, a column valve is installed immediately upstream of the blanking plate (Faraday cup) 6.

集束イオンビーム装置は、加工観察において常にビーム９が試料１０に照射する必要がなく、加工中以外は適宜ビームを遮断する必要がある。遮断ができなければ常に試料１０にビーム９が照射されて余分な加工をすることになる。そのため、ブランカー５によってビームを偏向し、ブランキングプレート６によって捕集する。   In the focused ion beam apparatus, it is not always necessary to irradiate the sample 10 with the beam 9 in the processing observation, and it is necessary to interrupt the beam appropriately except during the processing. If the interruption is not possible, the sample 9 is always irradiated with the beam 9 and extra processing is performed. Therefore, the beam is deflected by the blanker 5 and collected by the blanking plate 6.

次に、図３を用いて、本実施形態による集束イオンビーム装置に用いるカラムバルブの構成について説明する。   Next, the configuration of the column valve used in the focused ion beam apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図３は、本発明の第１の実施形態による集束イオンビーム装置に用いるカラムバルブの構成を示す要部断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part showing the configuration of the column valve used in the focused ion beam apparatus according to the first embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.

隔壁２３は、イオン銃と試料室との間に配置されている。隔壁２３の近傍にカラムバルブ１４が設けられている。図３（Ａ）に示すように、カラムバルブ１４が開いている状態では、ビーム９は、隔壁１３に形成された開口を経て、試料室に導かれ、試料の微細加工が行われる。   The partition wall 23 is disposed between the ion gun and the sample chamber. A column valve 14 is provided in the vicinity of the partition wall 23. As shown in FIG. 3A, in the state where the column valve 14 is open, the beam 9 is guided to the sample chamber through the opening formed in the partition wall 13 and the sample is finely processed.

試料の加工終了後、必要に応じて、図３（Ｂ）に示すように、カラムバルブ１４が閉じられる。カラムバルブ１４は、真空を封じするバルブで、カラムバルブ１４が閉じられている状態では、試料室が大気圧であっても、イオン銃は真空度１０-6Ｐａ程度を保持することができる。 After the processing of the sample, the column valve 14 is closed as shown in FIG. The column valve 14 is a valve that seals the vacuum. When the column valve 14 is closed, the ion gun can maintain a degree of vacuum of about 10 −6 Pa even if the sample chamber is at atmospheric pressure.

カラムバルブ１４が閉まるとき、カラムバルブ１４はビーム９通路を塞ぐ形で真空を封じるので、カラムバルブ１４を閉にすることは、エミッションが出ている状態では、カラムバルブ１４にビーム９が照射されてスパッタ粒子や２次電子１５が発生するためカラムバルブのある真空容器の表面壁にあたり、表面壁のハイドロカーボンなどの吸着分子が分解して固化し堆積して汚すことになる。この汚れのためビームドリフトが大きくなり加工位置がずれたり、ビームを細く絞れなくなったりする。更にまた、カラムバルブ１４が閉まっている状態でも絞り装置３のアパーチャにはビームが照射しているので、アパーチャはスパッタを受けて消耗して交換する周期を短くする。これを回避する方法として、カラムバルブ１４の閉じ動作に連動して高圧電源を切ることも考えられるが、これでは、高圧電源の再起動に時間がかかり、使い勝手が悪いことになる。   When the column valve 14 is closed, the column valve 14 seals the vacuum so as to block the beam 9 passage. Therefore, closing the column valve 14 means that the beam 9 is irradiated to the column valve 14 in an emission state. Since sputtered particles and secondary electrons 15 are generated, the adsorbed molecules such as hydrocarbons on the surface wall are decomposed, solidified, deposited and contaminated on the surface wall of the vacuum vessel having the column valve. Due to this contamination, the beam drift increases, the processing position shifts, and the beam cannot be narrowed down. Furthermore, even when the column valve 14 is closed, the aperture irradiates the aperture with the beam. Therefore, the aperture is sputtered and consumed, and the replacement period is shortened. As a method for avoiding this, it is conceivable that the high-voltage power supply is turned off in conjunction with the closing operation of the column valve 14, but this requires time for restarting the high-voltage power supply, resulting in poor usability.

そこで、本実施形態では、カラムバルブ１４が閉まるのに連動して高圧電源を切ることなくビーム９をＯＦＦするように、また、カラムバルブ１４が開く場合は高圧電源がＯＮであればビーム９をＯＮするようにした。このように、高圧電源を切ることなくビームをＯＮ／ＯＦＦして、ビームをオフすることでコンタミを低減し、また、ビームがＯＦＦからＯＮの場合は再現性良く元のエミッション状態に戻すことができる。   Therefore, in this embodiment, the beam 9 is turned off without turning off the high-voltage power supply in conjunction with the closing of the column valve 14, and when the column valve 14 is opened, the beam 9 is turned on if the high-voltage power supply is on. I turned it on. In this way, contamination can be reduced by turning the beam on and off without turning off the high-voltage power supply and turning the beam off, and returning to the original emission state with good reproducibility when the beam is turned from OFF to ON. it can.

次に、図４及び図５を用いて、本実施形態による集束イオンビーム装置のシステム構成について説明する。   Next, the system configuration of the focused ion beam apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図４は、本発明の第１の実施形態による集束イオンビーム装置のシステム構成図である
。図５は、本発明の第１の実施形態による集束イオンビーム装置の制御動作の説明図である。なお、図４において、図１〜図３と同一符号は、同一部分を示している。 FIG. 4 is a system configuration diagram of the focused ion beam apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram of the control operation of the focused ion beam apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 denote the same parts.

図４に示すように、イオン源１には、イオン源１からエミッションを引き出す引出電極１７と、エミッションを一定に制御する制御電極１６と、コンデンサ電極１９とが備えられている。また、イオン源１の下流には、ビームを制限する絞り装置３と、隔壁２３に備えられたカラムバルブ１４が設けられている。   As shown in FIG. 4, the ion source 1 includes an extraction electrode 17 that extracts the emission from the ion source 1, a control electrode 16 that controls the emission at a constant level, and a capacitor electrode 19. Further, downstream of the ion source 1, a diaphragm device 3 for limiting the beam and a column valve 14 provided in the partition wall 23 are provided.

また、イオン源１からエミッションを引き出す引出電極１７には、引出電源Ｖｅから電力が供給される。エミッションを一定に制御する制御電極１６には、制御電極電源Ｖｓから電力が供給される。その他に、エミッションを加速する電源Ｖａや、コンデンサ電極１９の制御電源Ｖｃを備えている。   Further, power is supplied from the extraction power source Ve to the extraction electrode 17 that extracts the emission from the ion source 1. Electric power is supplied from the control electrode power source Vs to the control electrode 16 that controls the emission to be constant. In addition, a power source Va for accelerating emissions and a control power source Vc for the capacitor electrode 19 are provided.

高圧電源制御器１８１は、高圧電源Ｖｓ，Ｖｅ，Ｖａ，Ｖｃを制御する。カラムバルブ制御器１８２は、カラムバルブ１４の開閉を制御する。主制御器１８は、高圧電源制御器１８１やカラムバルブ制御器１８２などを含め、装置全体を制御する。   The high voltage power supply controller 181 controls the high voltage power supplies Vs, Ve, Va, Vc. The column valve controller 182 controls the opening and closing of the column valve 14. The main controller 18 controls the entire apparatus including the high voltage power supply controller 181 and the column valve controller 182.

カラムバルブ制御器１８２は、制御器１８からのカラムバルブ１４を閉める指令に基づいて、カラムバルブ１４を閉める。また、カラムバルブ１４が閉まると、制御器１８は、エミッションを０μＡにするように高圧電源制御器１８１に指令を出力する。高圧電源制御器１８１は、引出電源Ｖｅの電圧を下げて、高圧電源を切ることなくビームをＯＦＦする。   The column valve controller 182 closes the column valve 14 based on a command from the controller 18 to close the column valve 14. When the column valve 14 is closed, the controller 18 outputs a command to the high-voltage power supply controller 181 so that the emission is 0 μA. The high voltage power supply controller 181 lowers the voltage of the extraction power supply Ve and turns off the beam without turning off the high voltage power supply.

ここで、図５を用いて、液化金属イオン源(Liquid Metal Ion Source：ＬＭＩＳ) のエミッション特性を表す指標として、Ｉｅ／Ｖｅ特性（電圧変化に対するエミッション電流の変化特性）について説明する。   Here, the Ie / Ve characteristic (emission current change characteristic with respect to voltage change) will be described as an index representing the emission characteristic of a liquefied metal ion source (LMIS) with reference to FIG.

Ｇａ ＬＭＩＳでは、代表的な値として、Ｉｅ／Ｖｅ特性≒０.１μＡ／Ｖ である。したがって、引出電圧（約８ｋＶ）を±５０Ｖ変化させるとエミッションが±５μＡ変化する。エミッション電流が、引出電圧Ａのとき２.４μＡ であれば、引出電圧を５０Ｖ下げると、エミッションが０μＡになり、ビームをＯＦＦする。ビームをＯＮするときは、引出電圧５０Ｖ高めると、ビームをＯＦＦする前のエミッション電流２.４μＡ になる。Ｇａ ＬＭＩＳは、エミッションが止まっている間にＧａ表面が酸化や２次電照射などで汚れがなければＩｅ／Ｖｅ特性の変化はないものである。イオン銃の真空度は１０-6Ｐａ程度であり、エミッションが出ていない状態ではスパッタ粒子や２次電子の発生がないので、元の引出電圧にすると再現性良く元のエミッション状態になる。これによって、高圧電源をオフした後オンした場合のように、ビームが元の状態に戻る待ち時間がなく、スムーズに休止状態から実行状態に移行できる。ただし、制御電圧±５０Ｖは、ＬＭＩＳとエミッションを引き出す電源の構成によって変わる。たとえば、引出電源にバイアス抵抗ＲとしてＲ＝３００ＭΩの抵抗が入っている場合を考えると、引出電圧Ｖｅｘｔ＝８ｋＶでエミッションＩｅ＝３.２μＡが出ている場合、実際にＬＭＩＳにかかる引出電圧Ｖｅは、Ｖｅ＝Ｖｅｘｔ−Ｒ×Ｉｅ＝７.０４ｋＶ である。このとき、エミッションを０にするため、引出電圧を１ｋＶ下げたとしてＶｅ＝７ｋＶであるから、実際の引出電圧の変化は４０Ｖである。このような意味において見かけの制御電圧は装置によって異なる。 In Ga LMIS, a typical value is Ie / Ve characteristic≈0.1 μA / V. Therefore, when the extraction voltage (about 8 kV) is changed by ± 50 V, the emission changes by ± 5 μA. If the emission current is 2.4 μA when the extraction voltage is A, when the extraction voltage is lowered by 50 V, the emission becomes 0 μA and the beam is turned off. When turning on the beam, if the extraction voltage is increased by 50 V, the emission current before turning off the beam becomes 2.4 μA. Ga LMIS has no change in Ie / Ve characteristics if the Ga surface is not contaminated by oxidation or secondary electric irradiation while emission is stopped. The degree of vacuum of the ion gun is about 10 −6 Pa, and no sputtered particles or secondary electrons are generated in a state where no emission is generated. Therefore, when the original extraction voltage is used, the original emission state is obtained with good reproducibility. As a result, there is no waiting time for the beam to return to the original state as in the case where the high-voltage power supply is turned on, and the transition from the resting state to the running state can be made smoothly. However, the control voltage ± 50 V varies depending on the configuration of the power supply that draws out LMIS and emissions. For example, when considering a case where a resistance of R = 300 MΩ is included as a bias resistance R in the extraction power supply, when the extraction voltage Vext = 8 kV and emission Ie = 3.2 μA is output, the extraction voltage Ve actually applied to the LMIS is Ve = Vext−R × Ie = 7.04 kV. At this time, since the emission voltage is lowered by 1 kV in order to reduce the emission to 0, Ve = 7 kV, so the actual change in the extraction voltage is 40V. In this sense, the apparent control voltage varies depending on the device.

加工終了後、ビームをＯＮの状態のままにするかＯＦＦの状態にするかは、制御画面から選択できるようにする。加工終了後、しばらく装置を使わない場合は、カラムバルブの閉を選択して、直ぐ使う場合は選択しない。ビームがＯＦＦに選択された場合は、加工終了後カラムバルブが閉まり、それと連動してイオン源のエミッションを制御する。   After the processing is completed, whether to keep the beam on or off can be selected from the control screen. If the device is not used for a while after processing, select Close column valve and not use it immediately. When the beam is selected to be OFF, the column valve is closed after the processing is completed, and the emission of the ion source is controlled in conjunction therewith.

また、エミッション引出系（引出電極またはエミッション制御電極）に一定の電圧（例えば、＋５０Ｖ）を加えて、引出電圧を下げて、エミッションを０μＡにすることで、アパーチャに蓄積する照射量を抑えてビームが必要な時に元の引出電圧に戻してビームを元の状態に戻すことができ、かつ、アパーチャの寿命を延ばすことができる。ここで、アパーチャの寿命に関するならば、カラムバルブとの連動を考えずにエミッションを０μＡにしてもよいものである。   In addition, by applying a constant voltage (for example, + 50V) to the emission extraction system (extraction electrode or emission control electrode), the extraction voltage is lowered and the emission is reduced to 0 μA, so that the amount of radiation accumulated in the aperture is suppressed and the beam is reduced. When required, the beam can be returned to its original state by returning to the original extraction voltage, and the life of the aperture can be extended. Here, as far as the aperture life is concerned, the emission may be set to 0 μA without considering the linkage with the column valve.

以上説明したように、本実施形態によれば、カラムバルブの閉鎖に連動して、引出電源Ｖｅの電圧を下げて、高圧電源を切ることなくビームをＯＦＦすることができるので、アパーチャに蓄積する照射量を抑えてアパーチャの寿命を延ばすことができる。   As described above, according to the present embodiment, the beam can be turned off without turning off the high-voltage power supply by lowering the voltage of the extraction power supply Ve in conjunction with the closing of the column valve, so that it accumulates in the aperture. The life of the aperture can be extended by reducing the irradiation amount.

次に、図６を用いて、本発明の第２の実施形態による集束イオンビーム装置のシステム構成について説明する。なお、本実施形態による集束イオンビーム装置の光学系は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態による集束イオンビーム装置の構成は、図２に示したものと同様である。さらに、本実施形態による集束イオンビーム装置に用いるカラムバルブの構成は、図３に示したものと同様である。   Next, the system configuration of the focused ion beam apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The optical system of the focused ion beam apparatus according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. The configuration of the focused ion beam apparatus according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. Further, the configuration of the column valve used in the focused ion beam apparatus according to the present embodiment is the same as that shown in FIG.

図６は、本発明の第２の実施形態による集束イオンビーム装置のシステム構成図である。なお、図６において、図５と同一符号は、同一部分を示している。   FIG. 6 is a system configuration diagram of the focused ion beam apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. 5 denote the same parts.

本実施形態では、図４に示した構成に加えて、バイアス電源ＶBと切替手段ＳＷを備えている。バイアス電源ＶBは、例えば、−５０Ｖの一定電圧の電源である。高圧電源制御器１８１Ａは、切替手段ＳＷを制御して、バイアス電源ＶBを引出電源Ｖｅに直列に接続したり、接続しなかったりを切り替えることができる。   In the present embodiment, in addition to the configuration shown in FIG. 4, a bias power source VB and a switching means SW are provided. The bias power source VB is a power source having a constant voltage of −50V, for example. The high voltage power supply controller 181A can control whether the bias power supply VB is connected in series to the extraction power supply Ve or not connected by controlling the switching means SW.

カラムバルブ制御器１８２が、制御器１８からのカラムバルブ１４を閉める指令に基づいて、カラムバルブ１４を閉めると、制御器１８は、エミッションを０μＡにするように高圧制御器１８１Ａに指令を出力する。高圧制御器１８１Ａは、切替手段ＳＷを制御して、バイアス電源ＶBを引出電源Ｖｅに直列に接続することで、引出電源Ｖｅの電圧を下げて、エミッションを０μＡにすることで、高圧電源を切ることなくビームをＯＦＦする。   When the column valve controller 182 closes the column valve 14 based on a command to close the column valve 14 from the controller 18, the controller 18 outputs a command to the high-pressure controller 181A so that the emission becomes 0 μA. . The high voltage controller 181A controls the switching means SW to connect the bias power source VB in series with the extraction power source Ve, thereby lowering the voltage of the extraction power source Ve and setting the emission to 0 μA, thereby turning off the high voltage power source. Without turning off the beam.

また、カラムバルブ１４を開いたときは、高圧制御器１８１Ａは、切替手段ＳＷを制御して、バイアス電源ＶBを引出電源Ｖｅから切り離すことで、引出電極１７には、元の引出電圧を印加できるため、正確に元のエミッション状態に戻すことができる。   When the column valve 14 is opened, the high voltage controller 181A controls the switching means SW to disconnect the bias power supply VB from the extraction power supply Ve, so that the original extraction voltage can be applied to the extraction electrode 17. Therefore, the original emission state can be accurately restored.

バイアス電源ＶBによるバイアス電圧は、液化金属イオン源（ＬＭＩＳ）のエミッション開始電圧（閾値電圧：約８ｋＶ）に対して−５０Ｖ程度の電圧としている。加速電圧と引出電圧は、基本的に変えないでバイアス電源を引出電源に浮かして電圧を重畳して印加して引出電圧を制御している。   The bias voltage by the bias power source VB is about -50V with respect to the emission start voltage (threshold voltage: about 8 kV) of the liquefied metal ion source (LMIS). The accelerating voltage and the extraction voltage are basically unchanged, and the bias power supply is floated on the extraction power supply, and the voltage is superimposed and applied to control the extraction voltage.

なお、バイアス電圧を−５０Ｖの定格としたが、可変にして制御してもよいものである。ただし、Ｇａ ＬＭＩＳは、エミッションが止まっている間にＧａ表面が酸化や２次電照射などで汚れがなければ特性の変化はない。イオン銃の真空度は１０-6Ｐａ程度でありバイアス電圧がかかってエミッションが出ていない状態では２次電子の発生がないので、バイアス電圧を０にすると再現性良くもとのエミッション状態になるので基本的には定格のバイアス電圧でよいものである。 Although the bias voltage is rated at −50 V, it may be controlled in a variable manner. However, the characteristics of Ga LMIS will not change if the Ga surface is not contaminated by oxidation or secondary power irradiation while emission is stopped. Since the degree of vacuum of the ion gun is about 10 -6 Pa and there is no generation of secondary electrons when a bias voltage is applied and no emission is generated, when the bias voltage is set to 0, the original emission state is obtained with good reproducibility. Therefore, basically, the rated bias voltage is sufficient.

本実施形態によれば、カラムバルブの閉鎖に連動して、引出電源Ｖｅの電圧にバイアス電圧を加えることで、高圧電源を切ることなくビームをＯＦＦすることができるので、アパーチャに蓄積する照射量を抑えてアパーチャの寿命を延ばすことができる。   According to this embodiment, the beam can be turned off without turning off the high-voltage power supply by applying a bias voltage to the voltage of the extraction power supply Ve in conjunction with the closing of the column valve. The life of the aperture can be extended by suppressing the above.

また、バイアス電圧を加えないようにすることで、正確に元のエミッション状態に戻すことができる。   In addition, by not applying the bias voltage, it is possible to accurately return to the original emission state.

次に、図４を用いて、本発明の第３の実施形態による集束イオンビーム装置のシステム構成について説明する。なお、本実施形態による集束イオンビーム装置の光学系は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態による集束イオンビーム装置の構成は、図２に示したものと同様である。さらに、本実施形態による集束イオンビーム装置に用いるカラムバルブの構成は、図３に示したものと同様である。   Next, the system configuration of the focused ion beam apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The optical system of the focused ion beam apparatus according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. The configuration of the focused ion beam apparatus according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. Further, the configuration of the column valve used in the focused ion beam apparatus according to the present embodiment is the same as that shown in FIG.

図４に示した実施形態では、引出電圧Ｖｅを下げることで、エミッションを０μＡにして、高圧電源を切ることなくビームをＯＦＦしているのに対して、本実施形態では、高圧電源制御器１８１は、制御電圧Ｖｓを下げることで、エミッションを０μＡにして、高圧電源を切ることなくビームをＯＦＦする。   In the embodiment shown in FIG. 4, the extraction voltage Ve is lowered to set the emission to 0 μA and the beam is turned off without turning off the high-voltage power supply. In this embodiment, the high-voltage power supply controller 181 is used. Reduces the control voltage Vs, thereby setting the emission to 0 μA and turning off the beam without turning off the high-voltage power supply.

このとき、図６にて説明したように、制御電圧Ｖｓにバイアス電源からバイアス電圧を重畳するようにしてもよいものである。   At this time, as described with reference to FIG. 6, a bias voltage from a bias power source may be superimposed on the control voltage Vs.

本実施形態によっても、高圧電源を切ることなくビームをＯＦＦすることができるので、アパーチャに蓄積する照射量を抑えてアパーチャの寿命を延ばすことができる。   Also according to this embodiment, the beam can be turned off without turning off the high-voltage power supply, so that the irradiation amount accumulated in the aperture can be suppressed and the life of the aperture can be extended.

次に、図４を用いて、本発明の第４の実施形態による集束イオンビーム装置のシステム構成について説明する。なお、本実施形態による集束イオンビーム装置の光学系は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態による集束イオンビーム装置の構成は、図２に示したものと同様である。さらに、本実施形態による集束イオンビーム装置に用いるカラムバルブの構成は、図３に示したものと同様である。   Next, the system configuration of the focused ion beam apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The optical system of the focused ion beam apparatus according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. The configuration of the focused ion beam apparatus according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. Further, the configuration of the column valve used in the focused ion beam apparatus according to the present embodiment is the same as that shown in FIG.

図４に示した実施形態では、引出電圧Ｖｅを下げることで、エミッションを０μＡにして、高圧電源を切ることなくビームをＯＦＦしているのに対して、本実施形態では、高圧電源制御器１８１は、コンデンサ電圧Ｖｃを下げる。コンデンサ電圧Ｖｃが下がることで、ビーム９のビーム径が広がり、アパーチャの単位面積当たりのビーム照射量が低下するので、アパーチャの寿命を長くすることができる。   In the embodiment shown in FIG. 4, the extraction voltage Ve is lowered to set the emission to 0 μA and the beam is turned off without turning off the high-voltage power supply. In this embodiment, the high-voltage power supply controller 181 is used. Lowers the capacitor voltage Vc. When the capacitor voltage Vc is lowered, the beam diameter of the beam 9 is increased and the beam irradiation amount per unit area of the aperture is reduced, so that the life of the aperture can be extended.

このとき、図６にて説明したように、コンデンサ電圧Ｖｃにバイアス電源からバイアス電圧を重畳するようにしてもよいものである。   At this time, as described in FIG. 6, a bias voltage from a bias power source may be superimposed on the capacitor voltage Vc.

本実施形態によっても、アパーチャに蓄積する照射量を抑えてアパーチャの寿命を延ばすことができる。   Also according to the present embodiment, the lifetime of the aperture can be extended by suppressing the amount of irradiation accumulated in the aperture.

本発明の第１の実施形態による集束イオンビーム装置の光学系の説明図である。It is explanatory drawing of the optical system of the focused ion beam apparatus by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態による集束イオンビーム装置の構成を示す部分断面の斜視図である。1 is a partial cross-sectional perspective view showing a configuration of a focused ion beam apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態による集束イオンビーム装置に用いるカラムバルブの構成を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the structure of the column valve used for the focused ion beam apparatus by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態による集束イオンビーム装置のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of a focused ion beam apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態による集束イオンビーム装置の制御動作の説明図である。It is explanatory drawing of control operation | movement of the focused ion beam apparatus by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態による集束イオンビーム装置のシステム構成図である。It is a system block diagram of the focused ion beam apparatus by the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ イオン源
２ コンデンサレンズ
３ 絞り装置
４ アライナー／スティグマ
５ ブランカー
６ ブランキングプレート
７ ビーム走査器
８ 対物レンズ
９ ビーム
１０ 試料
１１ ステージ
１２ 検出器
１４ カラムバルブ
１６ 制御電極
１７ 引出電極
１８ 制御器
１９ コンデンサ電極
２３ 隔壁
１８１ 高圧電源制御器
１８２ カラムバルブ制御器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ion source 2 Condenser lens 3 Aperture device 4 Aligner / stigma 5 Blanker 6 Blanking plate 7 Beam scanner 8 Objective lens 9 Beam 10 Sample 11 Stage 14 Detector 14 Column valve 16 Control electrode 17 Extraction electrode 18 Controller 19 Condenser electrode 23 Bulkhead 181 High voltage power supply controller 182 Column valve controller

Claims (10)

イオン源と、前記イオン源からエミッションを引き出す引出電極と、前記引出電極により前記イオン源から引き出されたイオンビームを収束するレンズと、このレンズを形成するコンデンサ電極と、前記イオンビームのビーム電流を制限するアパーチャと、真空度を保持するカラムバルブとを有する集束イオンビーム装置であって、
前記カラムバルブの開閉動作に応じて、前記引出電極に印加する引出電圧を制御し、または、前記コンデンサ電極の印加電圧を制御する制御手段を備えたことを特徴とする集束イオンビーム装置。 An ion source, an extraction electrode for extracting emissions from the ion source, a lens for converging the ion beam extracted from the ion source by the extraction electrode, a capacitor electrode for forming the lens, and a beam current of the ion beam A focused ion beam device having an aperture for limiting and a column valve for maintaining a degree of vacuum,
A focused ion beam apparatus comprising control means for controlling an extraction voltage applied to the extraction electrode or controlling an application voltage of the capacitor electrode in accordance with an opening / closing operation of the column valve. 請求項１記載の集束イオンビーム装置において、
前記制御手段は、前記カラムバルブの閉動作時に、前記引出電極に印加する引出電圧を、または、前記コンデンサ電極の印加電圧を下げるとともに、前記カラムバルブの開動作時に、前記引出電極に印加する引出電圧、または、前記コンデンサ電極の印加電圧を元の電圧に戻すことを特徴とする集束イオンビーム装置。 The focused ion beam device according to claim 1.
The control means lowers an extraction voltage applied to the extraction electrode or a voltage applied to the capacitor electrode when the column valve is closed, and applies an extraction voltage to the extraction electrode when the column valve is opened. A focused ion beam apparatus, wherein the voltage or the voltage applied to the capacitor electrode is returned to the original voltage. 請求項２記載の集束イオンビーム装置において、さらに、
バイアス電圧を発生するバイアス電源を備え、
前記制御手段は、前記カラムバルブの閉動作時に、前記引出電極、または、前記コンデンサ電極に前記バイアス電源を接続するとともに、前記カラムバルブの開動作時に、前記引出電極、または、前記コンデンサ電極から前記バイアス電源の接続を切り離すことを特徴とする集束イオンビーム装置。 The focused ion beam device according to claim 2, further comprising:
A bias power supply that generates a bias voltage is provided.
The control means connects the bias power source to the extraction electrode or the capacitor electrode when the column valve is closed, and from the extraction electrode or the capacitor electrode when the column valve is opened. A focused ion beam apparatus characterized by disconnecting a bias power supply. イオン源と、前記イオン源から引き出されるエミッションを一定に制御する制御電極と、前記引出電極及び前記制御電極により前記イオン源から引き出されたイオンビームを収束するレンズと、このレンズを形成するコンデンサ電極と、前記イオンビームのビーム電流を制限するアパーチャと、真空度を保持するカラムバルブとを有する集束イオンビーム装置であって、
前記カラムバルブの開閉動作に応じて、前記制御電極に印加する制御電圧を制御し、または、前記コンデンサ電極の印加電圧を制御する制御手段を備えたことを特徴とする集束イオンビーム装置。 An ion source, a control electrode for controlling the emission extracted from the ion source to be constant, a lens for focusing the ion beam extracted from the ion source by the extraction electrode and the control electrode, and a capacitor electrode forming the lens A focused ion beam device having an aperture for limiting a beam current of the ion beam, and a column valve for maintaining a degree of vacuum,
A focused ion beam apparatus comprising control means for controlling a control voltage applied to the control electrode or controlling an applied voltage of the capacitor electrode according to an opening / closing operation of the column valve. 請求項３記載の集束イオンビーム装置において、
前記制御手段は、前記カラムバルブの閉動作時に、前記制御電極に印加する制御電圧を、または、前記コンデンサ電極の印加電圧を下げるとともに、前記カラムバルブの開動作時に、前記制御電極に印加する制御電圧、または、前記コンデンサ電極の印加電圧を元の電圧に戻すことを特徴とする集束イオンビーム装置。 The focused ion beam device according to claim 3.
The control means lowers the control voltage applied to the control electrode when the column valve is closed or reduces the voltage applied to the capacitor electrode and applies the control voltage to the control electrode when the column valve is opened. A focused ion beam apparatus, wherein the voltage or the voltage applied to the capacitor electrode is returned to the original voltage. 請求項５記載の集束イオンビーム装置において、さらに、
バイアス電圧を発生するバイアス電源を備え、
前記制御手段は、前記カラムバルブの閉動作時に、前記制御電極、または、前記コンデンサ電極に前記バイアス電源を接続するとともに、前記カラムバルブの開動作時に、前記制御電極、または、前記コンデンサ電極から前記バイアス電源の接続を切り離すことを特徴とする集束イオンビーム装置。 The focused ion beam device according to claim 5, further comprising:
A bias power supply that generates a bias voltage is provided.
The control means connects the bias power source to the control electrode or the capacitor electrode when the column valve is closed, and from the control electrode or the capacitor electrode when the column valve is opened. A focused ion beam apparatus characterized by disconnecting a bias power supply. イオン源と、前記イオン源からエミッションを引き出す引出電極と、前記引出電極により前記イオン源から引き出されたイオンビームを収束するレンズと、このレンズを形成するコンデンサ電極と、前記イオンビームのビーム電流を制限するアパーチャとを有する集束イオンビーム装置であって、
前記引出電極に印加する引出電圧を、または、前記コンデンサ電極の印加電圧を下げるとともに、前記引出電極に印加する引出電圧、または、前記コンデンサ電極の印加電圧を元の電圧に戻す制御手段を備えたことを特徴とする集束イオンビーム装置。 An ion source, an extraction electrode for extracting emissions from the ion source, a lens for converging the ion beam extracted from the ion source by the extraction electrode, a capacitor electrode for forming the lens, and a beam current of the ion beam A focused ion beam device having a limiting aperture,
Control means for lowering the extraction voltage applied to the extraction electrode or the application voltage of the capacitor electrode and returning the extraction voltage applied to the extraction electrode or the application voltage of the capacitor electrode to the original voltage A focused ion beam device. 請求項７記載の集束イオンビーム装置において、さらに、
バイアス電圧を発生するバイアス電源を備え、
前記制御手段は、前記引出電極、または、前記コンデンサ電極に前記バイアス電源を接続するとともに、前記引出電極、または、前記コンデンサ電極から前記バイアス電源の接続を切り離すことを特徴とする集束イオンビーム装置。 The focused ion beam device according to claim 7, further comprising:
A bias power supply that generates a bias voltage is provided.
The control means connects the bias power supply to the extraction electrode or the capacitor electrode, and disconnects the connection of the bias power supply from the extraction electrode or the capacitor electrode. イオン源と、前記イオン源から引き出されるエミッションを一定に制御する制御電極と、前記制御電極により前記イオン源から引き出されたイオンビームを収束するレンズと、このレンズを形成するコンデンサ電極と、前記イオンビームのビーム電流を制限するアパーチャとを有する集束イオンビーム装置であって、
前記制御電極に印加する制御電圧を、または、前記コンデンサ電極の印加電圧を下げるとともに、前記制御電極に印加する制御電圧、または、前記コンデンサ電極の印加電圧を元の電圧に戻す制御手段を備えたことを特徴とする集束イオンビーム装置。 An ion source; a control electrode for controlling emission emitted from the ion source to a constant; a lens for converging an ion beam extracted from the ion source by the control electrode; a capacitor electrode for forming the lens; and the ion A focused ion beam device having an aperture for limiting the beam current of the beam,
Control voltage applied to the control electrode, or a control means for lowering the voltage applied to the capacitor electrode and a control means for returning the voltage applied to the control electrode or the voltage applied to the capacitor electrode to the original voltage. A focused ion beam device. 請求項９記載の集束イオンビーム装置において、さらに、
バイアス電圧を発生するバイアス電源を備え、
前記制御手段は、前記制御電極、または、前記コンデンサ電極に前記バイアス電源を接続するとともに、前記制御電極、または、前記コンデンサ電極から前記バイアス電源の接続を切り離すことを特徴とする集束イオンビーム装置。 The focused ion beam device according to claim 9, further comprising:
A bias power supply that generates a bias voltage is provided.
The focused ion beam apparatus characterized in that the control means connects the bias power source to the control electrode or the capacitor electrode and disconnects the bias power source from the control electrode or the capacitor electrode.
JP2007167067A 2006-07-06 2007-06-26 Focused ion beam device Expired - Fee Related JP4991410B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007167067A JP4991410B2 (en) 2006-07-06 2007-06-26 Focused ion beam device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006186337 2006-07-06
JP2006186337 2006-07-06
JP2007167067A JP4991410B2 (en) 2006-07-06 2007-06-26 Focused ion beam device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012101999A Division JP2012142312A (en) 2006-07-06 2012-04-27 Focused ion beam apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008034371A true JP2008034371A (en) 2008-02-14
JP4991410B2 JP4991410B2 (en) 2012-08-01

Family

ID=39123536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007167067A Expired - Fee Related JP4991410B2 (en) 2006-07-06 2007-06-26 Focused ion beam device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4991410B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101405357B1 (en) * 2013-02-14 2014-06-13 선문대학교 산학협력단 Compact micron electron optical column

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56102046A (en) * 1980-01-18 1981-08-15 Agency Of Ind Science & Technol Field evaporation type ion beam generator
JPS58169761A (en) * 1982-03-30 1983-10-06 Jeol Ltd Field emission type ion beam generator
JPS63111750U (en) * 1987-01-10 1988-07-18
JPH03200346A (en) * 1989-12-27 1991-09-02 Sharp Corp Semiconductor device analyzer
JPH08203457A (en) * 1995-01-27 1996-08-09 Nec Corp Cathode operation temperature setting method for electron beam machine and electron beam machine using thereof
JP2001236910A (en) * 2000-02-23 2001-08-31 Nikon Corp Charged particle beam device and its manufacturing method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56102046A (en) * 1980-01-18 1981-08-15 Agency Of Ind Science & Technol Field evaporation type ion beam generator
JPS58169761A (en) * 1982-03-30 1983-10-06 Jeol Ltd Field emission type ion beam generator
JPS63111750U (en) * 1987-01-10 1988-07-18
JPH03200346A (en) * 1989-12-27 1991-09-02 Sharp Corp Semiconductor device analyzer
JPH08203457A (en) * 1995-01-27 1996-08-09 Nec Corp Cathode operation temperature setting method for electron beam machine and electron beam machine using thereof
JP2001236910A (en) * 2000-02-23 2001-08-31 Nikon Corp Charged particle beam device and its manufacturing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101405357B1 (en) * 2013-02-14 2014-06-13 선문대학교 산학협력단 Compact micron electron optical column

Also Published As

Publication number Publication date
JP4991410B2 (en) 2012-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5048919B2 (en) Aperture shaped beam system and method
US8481933B2 (en) Method and device for examining a surface of an object
US20110163068A1 (en) Multibeam System
JP2008270039A (en) Ion source, ion beam processing-observing device, and test piece cross-section observation method
WO2008001030A1 (en) Electron beam control method, electron beam generating apparatus, apparatus using the same, and emitter
JP2008176984A (en) Ion beam processing device
JP2010055756A (en) Method of irradiating charged corpuscular particle beam, and charged corpuscular particle beam apparatus
JP2012142312A (en) Focused ion beam apparatus
EP2124244B1 (en) Ultra high precision measurement tool with control loop
WO2007045501A1 (en) Charged particle system
JP6227257B2 (en) Automated ion beam idling
JP2019145328A (en) Charged particle beam device and sample processing observation method
JP2006120331A (en) Focused ion beam device and aberration corrected focused ion beam device
JP4991410B2 (en) Focused ion beam device
JP4299880B2 (en) Charged particle beam inspection apparatus and charged particle beam inspection method
EP2124245A1 (en) Ultra high precision measurement tool
JPH10162769A (en) Ion beam work device
CN111033677A (en) Charged particle beam device
JP6812069B2 (en) How to optimize the charged particle beam formed by the forming diaphragm
JPH07272652A (en) Adjusting method for electric field ionizing type gas phase ion source
JP4742041B2 (en) Liquid metal ion source and method for controlling a liquid metal ion source
JP5830601B2 (en) Gas field ion source and ion beam apparatus
US11508591B2 (en) High resolution electron beam apparatus with dual-aperture schemes
JP6068553B2 (en) Ion beam processing / observation apparatus and ion beam processing / observation method using the same
JPH05129180A (en) Method and apparatus for correcting fine pattern

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090520

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090520

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110928

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111004

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120410

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120507

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4991410

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees