JP2863558B2 - Charge neutralizer for focused ion beam equipment - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、集束イオンビーム装置の電荷中和装置に係
り、イオンビームの電荷を中和するために照射する電子
分布を一定の状態に保持し、イオンビームの照射位置ず
れを解消するために好適な集束イオンビーム装置の電荷
中和装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge neutralization device of a focused ion beam device, and keeps a constant distribution of electrons to be irradiated to neutralize the charge of an ion beam. In addition, the present invention relates to a charge neutralizing device of a focused ion beam device suitable for eliminating a displacement of an irradiation position of an ion beam.

［従来の技術］ 第８図は集束イオンビーム装置である集束イオンビー
ム加工装置の概略構成を示す図、第９図はチャージアッ
プによるイオンビームの照射位置ずれを示す説明図、第
10図（ａ），（ｂ）はそれぞれイオンビームの電荷を中
和するための電子発生装置である電子シャワの概略構成
を示す縦断面図である。[Prior Art] FIG. 8 is a view showing a schematic configuration of a focused ion beam processing apparatus which is a focused ion beam apparatus, FIG. 9 is an explanatory view showing an ion beam irradiation position shift due to charge-up, and FIG.
FIGS. 10A and 10B are longitudinal sectional views each showing a schematic configuration of an electron shower as an electron generator for neutralizing the charge of the ion beam.

集束イオンビーム加工装置において、第８図に示すよ
うに、イオンビーム２は液体金属イオン源等の高輝度の
イオン源１から引き出し、ステージ５上に載置された被
照射物である被加工物６の表面に、静電レンズ３により
集束する。イオンビーム２の照射位置としての加工位置
決めは、デフレクタ４によりイオンビーム２を偏向させ
て行う。In a focused ion beam processing apparatus, as shown in FIG. 8, an ion beam 2 is extracted from a high-intensity ion source 1 such as a liquid metal ion source, and a workpiece to be irradiated is placed on a stage 5. 6 is focused by the electrostatic lens 3. Processing positioning as the irradiation position of the ion beam 2 is performed by deflecting the ion beam 2 by the deflector 4.

ところが、イオンビーム２のイオンはプラス電荷７を
持っているため、被加工物６の表面はプラスにチャージ
アップする。このため、第９図に示すように、被加工物
６の表面近くでイオンビーム２は反発されて曲げられ
る。この状態では、１μｍ以下の位置決め精度が要求さ
れるLSI,マスク等の加工は不可能である。However, since the ions of the ion beam 2 have a positive charge 7, the surface of the workpiece 6 is positively charged up. Therefore, as shown in FIG. 9, the ion beam 2 is repelled and bent near the surface of the workpiece 6. In this state, it is impossible to process LSIs, masks, and the like that require positioning accuracy of 1 μm or less.

そこで、被加工物６の表面のプラス電荷７を中和する
ため、一般に電子を照射する方法が用いられている。Therefore, in order to neutralize the positive charges 7 on the surface of the workpiece 6, a method of irradiating electrons is generally used.

イオンの持つ電荷を中和するための電子発生装置であ
る電子シャワには、幾つかのタイプがある。There are several types of electron showers, which are electron generators for neutralizing the charge of ions.

第10図（ａ）に示す電子シャワ８は、電子源11で発生
した電子９を被加工物６の表面に単に照射するタイプで
ある。このタイプは、電子シャワ８内に電子源11がある
だけで、電子９は電子源11からの放出角で広がりながら
被加工物６の表面に到達する。この場合、イオンビーム
２の電流が大きくなると、電荷が中和されきれない状況
が生ずる。The electron shower 8 shown in FIG. 10 (a) is of a type that simply irradiates the surface of the workpiece 6 with the electrons 9 generated by the electron source 11. In this type, only the electron source 11 is provided in the electron shower 8, and the electrons 9 reach the surface of the workpiece 6 while spreading at the emission angle from the electron source 11. In this case, when the current of the ion beam 2 increases, a situation occurs in which the charge cannot be completely neutralized.

第10図（ｂ）に示す電子シャワ８は、電子９の電流密
度を高めるために電子９を集束するレンズ12を有してい
る。このタイプの電子シャワ８は、電子９の照射位置を
被加工物６の表面で、イオンビーム２の照射位置に合わ
せられるように、電子９を偏向させるデフレクタ13が設
けられている。The electron shower 8 shown in FIG. 10 (b) has a lens 12 for focusing the electrons 9 in order to increase the current density of the electrons 9. The electron shower 8 of this type is provided with a deflector 13 for deflecting the electrons 9 so that the irradiation position of the electrons 9 can be adjusted to the irradiation position of the ion beam 2 on the surface of the workpiece 6.

［発明が解決しようとする課題］ 第11図（ａ），（ｂ）および（ｃ）は電子分布の中心
位置とイオンビームの軸の位置との関係を示す説明図で
ある。[Problems to be Solved by the Invention] FIGS. 11 (a), (b) and (c) are explanatory views showing the relationship between the center position of the electron distribution and the position of the axis of the ion beam.

電子シャワ８から出た電子９の被加工物６の表面での
電子分布18は通常、1mmφから数mmφの広がりを持つ。The electron distribution 18 on the surface of the workpiece 6 of the electrons 9 emitted from the electron shower 8 usually extends from 1 mmφ to several mmφ.

そして、電子分布18の中心部が第11図（ａ）に示すよ
うに、イオンビーム２の軸と一致している場合には、イ
オンビーム２の照射位置にずれは生じない。When the center of the electron distribution 18 is coincident with the axis of the ion beam 2 as shown in FIG. 11 (a), the irradiation position of the ion beam 2 does not shift.

ところが、電子分布18は次のような理由でずれること
がある。However, the electron distribution 18 may be shifted for the following reasons.

ファラデーカップを用いてマイナス電荷（e^-）の電
子ビームの照射点をあらかじめ設定しておくことが考え
られるが、実際の被加工物６をFIB（Ｆocus Ｉon Ｂea
m）照射位置に持って来た時、照射点付近の電解が変化
し、e^-ビームの照射点が当初設定した位置からずれるこ
とがある。Negative charge with a Faraday cup (e ^-) but be preset irradiation point of the electron beam is considered, the actual workpiece 6 FIB (F ocus I on B ea
m) When brought to the irradiation position, the electrolysis near the irradiation point changes, and the irradiation point of the e ^- beam may deviate from the initially set position.

加工開始時には、正しい点にe^-ビームが照射されて
いても、熱ドリフトや電気回路のドリフトにより、e^-ビ
ームの照射点がずれることがある。During machining start, the correct point e ^- even if the beam is irradiated, the drift of the thermal drift and electrical circuits, e ^- have the irradiation point of the beam is shifted.

いずれにしても、第11図（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、電子分布18の中心部がイオンビーム２の軸からずれ
ると、電子９の持つマイナス電荷とイオンビーム２の与
えたプラス電荷７と不均一となり、被加工物６の表面に
電位勾配が現われ、イオンビーム２の照射位置が所望の
加工位置からずれてしまうという問題があった。In any case, as shown in FIGS. 11 (b) and 11 (c), when the center of the electron distribution 18 is shifted from the axis of the ion beam 2, the negative charge of the electron 9 and the positive There is a problem that the charge 7 becomes non-uniform, a potential gradient appears on the surface of the workpiece 6, and the irradiation position of the ion beam 2 is shifted from a desired processing position.

本発明の目的は、電子分布を常に一定に保ち、イオン
ビームの照射位置ずれを解消し得る集束イオンビーム装
置の電荷中和装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a charge neutralizing device of a focused ion beam device capable of maintaining a constant electron distribution and eliminating a deviation in irradiation position of an ion beam.

［課題を解決するための手段］ 前記目的は、被照射物の表面におけるイオンビームの
照射位置近傍の電子供給状況を検出する検出手段と、こ
の検出手段により検出された情報に従い、電子分布の中
心部をイオンビームの軸に一致させるべく、電子発生装
置にフィードバック制御を掛けるコントローラとを備え
て構成したことにより、達成される。[Means for Solving the Problems] The object is to provide a detecting means for detecting an electron supply situation near an irradiation position of an ion beam on a surface of an irradiation object, and a center of an electron distribution according to information detected by the detecting means. This is achieved by providing the electron generating device with a controller that performs feedback control so that the portion is aligned with the axis of the ion beam.

また、前記目的は前記検出手段として、被照射物の表
面におけるイオンビームの照射位置の周りに、複数個の
ファラデーカップを配置したことにより、達成される。Further, the above object is achieved by disposing a plurality of Faraday cups around the irradiation position of the ion beam on the surface of the irradiation object as the detection means.

さらに、前記目的は前記検出手段として、被照射物の
表面におけるイオンビームの照射位置の周りに、電流検
出用の複数個の電極を配置したことにより、達成され
る。Further, the above object is achieved by disposing a plurality of electrodes for current detection around the irradiation position of the ion beam on the surface of the irradiation object as the detection means.

さらにまた、前記目的は前記検出手段として、電子発
生装置の電子放出孔の周りに、放出される電子の電流を
検出する複数個の電極を配置したことにより、達成され
る。Still further, the above object is achieved by disposing a plurality of electrodes for detecting a current of emitted electrons around the electron emission hole of the electron generator as the detection means.

また、前記目的は前記検出手段として、イオンビーム
を被照射物の表面で走査した時に発生する二次粒子の量
の変化により構成される被照射物の表面を観察する撮像
手段と、この撮像手段により観察された画像を処理し、
電子供給状況を検出し、その検出結果を前記電子発生装
置のコントローラに送り込む画像処理手段とを配備した
ことにより、達成される。In addition, the object is that as the detection means, an imaging means for observing the surface of the irradiation object constituted by a change in the amount of secondary particles generated when the ion beam is scanned on the surface of the irradiation object, and this imaging means Process the image observed by
This is achieved by providing an image processing means for detecting an electron supply state and sending the detection result to a controller of the electron generating device.

さらに、前記目的は前記コントローラにより、電子軌
道を偏向させるための電極の電圧を制御するように構成
したことによって、より一層的確に達成される。Further, the object is achieved more accurately by configuring the controller to control the voltage of the electrode for deflecting the electron trajectory.

［作用］ 本発明では、被照射物の表面にイオンビームを照射す
るとともに、電子発生装置により、イオンビームの照射
位置に、イオンビームの電荷を中和するための電子を供
給する。[Operation] In the present invention, the surface of the irradiation object is irradiated with the ion beam, and electrons for neutralizing the charge of the ion beam are supplied to the irradiation position of the ion beam by the electron generator.

そして、電子供給状況を検出する検出手段により、被
照射物の表面におけるイオンビームの照射位置近傍の電
子供給状況を検出し、その検出結果を電子発生装置のコ
ントローラに送り込む。Then, the electron supply state near the irradiation position of the ion beam on the surface of the irradiation object is detected by the detection means for detecting the electron supply state, and the detection result is sent to the controller of the electron generator.

前記コントローラでは、前記検出手段により検出され
た被照射物の表面への電子供給状況の情報に従い、電子
分布の中心部をイオンビームの軸に一致させるべく、前
記電子発生装置にフィードバック制御を掛ける。これに
より、電子分布を常に一定に保ち、電子分布のずれに起
因するイオンビームの照射位置ずれを解消することがで
きる。The controller performs feedback control on the electron generator in accordance with information on the state of electron supply to the surface of the irradiation target detected by the detection means so that the center of the electron distribution coincides with the axis of the ion beam. This makes it possible to always keep the electron distribution constant and to eliminate the deviation of the irradiation position of the ion beam due to the deviation of the electron distribution.

また、本発明では前記検出手段を、被照射物の表面に
おけるイオンビームの照射位置の周りに、複数個のファ
ラデーカップを配置して構成している。そして、前記複
数個のファラデーカップにより、電子分布のＸ方向,Y方
向の電流値を検出し、検出結果を電子発生装置のコント
ローラに送り込み、このコントローラでは前記ファラデ
ーカップにより検出される電流値がＸ方向,Y方向とも均
等になるように、電子発生装置にフィードバック制御を
掛けるようにしている。これにより、電子分布を常に一
定に保ち、電子分布のずれに起因するイオンビームの照
射位置ずれを解消することができる。Further, in the present invention, the detection means is configured by arranging a plurality of Faraday cups around the irradiation position of the ion beam on the surface of the irradiation object. Then, the current values in the X and Y directions of the electron distribution are detected by the plurality of Faraday cups, and the detection results are sent to the controller of the electron generator. In this controller, the current value detected by the Faraday cup is X Feedback control is applied to the electron generator so that the directions are equal in both directions. This makes it possible to always keep the electron distribution constant and to eliminate the deviation of the irradiation position of the ion beam due to the deviation of the electron distribution.

さらに、本発明では前記検出手段を、被照射物の表面
におけるイオンビームの照射位置の周りに、電流検出用
の複数個の電極を配置して構成している。而して、前記
複数個の電極により、電子分布のＸ方向,Y方向の電流値
を検出し、検出結果を電子発生装置のコントローラに送
り込み、このコントローラでは前記電極により検出され
る電流値がＸ方向,Y方向とも均等になるように、電子発
生装置にフィードバック制御を掛けるようにしている。
これにより、電子分布を常に一定に保ち、電子分布のず
れに起因するイオンビームの照射位置ずれの解消するこ
とができる。Further, in the present invention, the detection means is configured by arranging a plurality of electrodes for current detection around the irradiation position of the ion beam on the surface of the irradiation object. Thus, the current values in the X and Y directions of the electron distribution are detected by the plurality of electrodes, and the detection results are sent to the controller of the electron generator. In this controller, the current value detected by the electrodes is X Feedback control is applied to the electron generator so that the directions are equal in both directions.
This makes it possible to keep the electron distribution constant and to eliminate the deviation of the irradiation position of the ion beam due to the deviation of the electron distribution.

さらにまた、本発明では前記検出手段を、電子発生装
置の電子放出孔の周りに、放出される電子の電流を検出
する複数個の電極を配置して構成している。前記複数個
の電極により、電子発生装置自体で電子分布の電流値を
検出し、その検出結果を電子発生装置のコントローラに
送り込み、このコントローラでは前記電極で検出される
電子分布の電流値が一定になるように、電子発生装置に
フィードバック制御を掛けるようにしている。したがっ
て、簡便な検出手段を用いて電子分布を常に一定に保
ち、電子分布のずれに起因するイオンビームの照射位置
ずれを解消することができる。Furthermore, in the present invention, the detection means is configured by arranging a plurality of electrodes for detecting the current of emitted electrons around the electron emission hole of the electron generation device. With the plurality of electrodes, the current value of the electron distribution is detected by the electron generating device itself, and the detection result is sent to a controller of the electron generating device, where the current value of the electron distribution detected by the electrodes is kept constant. Thus, feedback control is applied to the electron generator. Therefore, it is possible to always keep the electron distribution constant by using a simple detection means, and to eliminate the deviation of the irradiation position of the ion beam caused by the deviation of the electron distribution.

また、本発明では前記検出手段を、被照射物の表面の
撮像手段と、画像処理手段とで構成している。前記撮像
手段では、イオンビームを被照射物の表面で走査した時
に発生する二次粒子の量の変化により構成される被照射
物の表面を観察し、その画像を画像処理手段に送り込
む。前記画像処理手段では、撮像手段により送り込まれ
た画像を処理し、電子供給状況を検出し、検出結果を電
子発生装置のコントローラに送り込む。前記コントロー
ラでは、画像処理手段での電子供給状況の検出結果に基
づき、電子分布の中心部をイオンビームの軸に一致させ
るべく、前記電子発生装置にフィードバック制御を掛け
る。これにより、電子分布を常に一定に保ち、電子分布
のずれに起因するイオンビームの照射位置ずれを解消す
ることができる。Further, in the present invention, the detection means is constituted by an imaging means of the surface of the irradiation object and an image processing means. The imaging means observes the surface of the irradiation object constituted by a change in the amount of secondary particles generated when the ion beam is scanned on the surface of the irradiation object, and sends the image to the image processing means. The image processing means processes the image sent by the imaging means, detects an electron supply state, and sends the detection result to a controller of the electron generating device. The controller performs feedback control on the electron generator based on the detection result of the electron supply state by the image processing means so that the center of the electron distribution coincides with the axis of the ion beam. This makes it possible to always keep the electron distribution constant and to eliminate the deviation of the irradiation position of the ion beam due to the deviation of the electron distribution.

さらに、本発明では前記コントローラにより、電子軌
道を偏向させるための電極の電圧を制御するように構成
しており、その結果より一層的確に電子分布を一定に保
ち、電子分布のずれに起因するイオンビームの照射位置
ずれを解消することができる。Further, in the present invention, the controller is configured to control the voltage of the electrode for deflecting the electron trajectory. The displacement of the irradiation position of the beam can be eliminated.

［実施例］ 以下、図面に従い、本発明の実施例を説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図は本発明の第１の実施例を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention.

この第１の実施例では、集束イオンビーム装置は集束
イオンビーム加工装置としており、イオンビームの被照
射物は被加工物としている。In the first embodiment, the focused ion beam device is a focused ion beam processing device, and the object to be irradiated with the ion beam is a workpiece.

そして、この第１の実施例において、電荷中和装置は
イオンビーム２を引き出すイオン源（図示せず）と、真
空手段を有するチャンバ（いずれも図示せず）と、この
チャンバ内に設置されかつ被加工物６を載置するステー
ジ５と、被加工物６の表面におけるイオンビームの照射
位置近傍の電子供給状況を検出する検出手段であるファ
ラデーカップ14と、前記被加工物６の電荷を中和する電
子９を供給する電子発生装置である電子シャワ８と、こ
の電子シャワ８のコントローラ16とを備えて構成されて
いる。In the first embodiment, the charge neutralizing device is provided in an ion source (not shown) for extracting the ion beam 2, a chamber having vacuum means (none is shown), and installed in the chamber. A stage 5 on which the workpiece 6 is placed, a Faraday cup 14 which is a detecting means for detecting an electron supply state near the irradiation position of the ion beam on the surface of the workpiece 6, and The electronic shower 8 includes an electronic shower 8 that is an electron generator that supplies the electrons 9 to be added, and a controller 16 of the electronic shower 8.

前記ファラデーカップ14は、サポータ15の先端部に設
けられている。また、ファラデーカップ14は４個配備さ
れ、被加工物６の表面と平行な面内において、Ｘ方向お
よびＹ方向にそれぞれ２個ずつ対向させて配置され、被
加工物６の表面におけるイオンビーム２の照射位置近傍
の電子供給状況としての電流値を検出し、検出した電流
値をそれぞれ前記コントローラ16に送り込むようになっ
ている。The Faraday cup 14 is provided at the tip of the supporter 15. Further, four Faraday cups 14 are provided, and two Faraday cups 14 are arranged in the plane parallel to the surface of the workpiece 6 so as to face each other in the X direction and the Y direction. A current value as an electron supply situation near the irradiation position is detected, and the detected current value is sent to the controller 16.

前記電子シャワ８は、電子源11と、この電子源11から
発せられた電子９のビームを集束するレンズ12と、この
レンズ12で集束された電子９のビームを偏向させるテフ
レクタ13とを有しており、この実施例ではイオンの持つ
プラス電荷に対してマイナス電荷（e^-）を電子９を照射
するようになっている。The electron shower 8 has an electron source 11, a lens 12 for focusing a beam of electrons 9 emitted from the electron source 11, and a deflector 13 for deflecting the beam of electrons 9 focused by the lens 12. In this embodiment, the electrons 9 are irradiated with the negative charges (e ⁻ ) with respect to the positive charges of the ions.

前記コントローラ16は、４個のファラデーカップ14か
ら検出された情報である電流値を入力し、このコントロ
ーラ16内、またはコントローラ16を制御する上位コント
ローラ（図示せず）内で、一定のアルゴリズムに従って
電子供給状況を一定に保持するように、電子シャワ８の
デフレクタ13の上部，下部電極に印加する電圧をフィー
ドバック制御するように構成されている。The controller 16 inputs a current value, which is information detected from the four Faraday cups 14, and performs electronic control in the controller 16 or a higher-level controller (not shown) that controls the controller 16 according to a predetermined algorithm. The voltage applied to the upper and lower electrodes of the deflector 13 of the electronic shower 8 is feedback-controlled so as to keep the supply state constant.

次に、この第１の実施例の集束イオンビーム加工装置
とその電荷中和装置の動作について説明する。Next, the operation of the focused ion beam processing apparatus of the first embodiment and the operation of the charge neutralizing apparatus will be described.

真空のチャンバ内に設置されたステージ５上に、被加
工物６を載置する。この被加工物６は、例えばLSIチッ
プやマスクである。The workpiece 6 is placed on the stage 5 installed in a vacuum chamber. The workpiece 6 is, for example, an LSI chip or a mask.

イオンビーム２は、ステージ５上に載置された被加工
物６の表面に、１μｍφ以下のスポットに集束される。
この時、イオンの持つプラス電荷によるチャージアップ
によりイオンビーム２の照射位置ずれを防ぐため、電子
シャワ８から電子９を照射し、イオンのプラス電荷を中
和する。The ion beam 2 is focused on the surface of the workpiece 6 placed on the stage 5 into a spot of 1 μmφ or less.
At this time, electrons 9 are irradiated from the electron shower 8 to neutralize the positive charges of the ions in order to prevent the irradiation position of the ion beam 2 from shifting due to charge-up due to the positive charges of the ions.

前記電子シャワ８では、電子源11より電子９を発生さ
せ、レンズ12により前記電子９を集束し、デフレクタ13
により前記電子のビームを偏向させ、被加工物６の表面
におけるイオンビーム２の照射位置近傍にマイナス電荷
の電子９を照射する。また、電子シャワ８はイオンビー
ム２の照射点を狙うため、その中心軸がイオンビーム２
の照射点を通過するように設置されている。In the electron shower 8, electrons 9 are generated from an electron source 11, the electrons 9 are focused by a lens 12, and a deflector 13
This deflects the electron beam, and irradiates the electron 9 of negative charge to the vicinity of the irradiation position of the ion beam 2 on the surface of the workpiece 6. Since the electron shower 8 aims at the irradiation point of the ion beam 2, its center axis is
It is installed so as to pass through the irradiation point.

前記電子９の供給状況を４個のファラデーカップ14に
より検出する。各ファラデーカップ14は、例えば1mmφ
に形成され、Ｘ方向およびＹ方向からイオンビーム２の
照射位置に伸びる４本のサポータ15に設けられている。
各ファラデーカップ14は、ステージ５上には搭載されて
おらず、イオンビーム２の軸が４個のファラデーカップ
14の中央を通るように固定されている。The supply state of the electrons 9 is detected by four Faraday cups 14. Each Faraday cup 14, for example, 1mmφ
And four supporters 15 extending from the X direction and the Y direction to the irradiation position of the ion beam 2.
Each Faraday cup 14 is not mounted on the stage 5 and has four axes of the ion beam 2.
It is fixed to pass through the center of 14.

前記ファラデーカップ14により検出された電子９の電
流値は、電子シャワ８のコントローラ16に送り込まれ
る。このコントローラ16内、またはこのコントローラ16
の上位のコントローラ内では、一定のアルゴリズムに従
って、ファラデーカップ14で検出される電流値が一定の
間隔を保つように、電子シャワ８にフィードバック制御
を掛ける。The current value of the electrons 9 detected by the Faraday cup 14 is sent to the controller 16 of the electronic shower 8. Within this controller 16 or this controller 16
In the upper controller, feedback control is applied to the electronic shower 8 according to a certain algorithm so that the current value detected by the Faraday cup 14 keeps a certain interval.

第２図（ａ），（ｂ）はコントローラの制御の一例を
示すものである。FIGS. 2A and 2B show an example of control by the controller.

いま、イオンビーム２の軸と電子分布18とが、第２図
（ａ）に示すように、Ｘ方向にずれた状態にあるとす
る。この時、Ｘ方向に並んでいる２個のファラデーカッ
プ14で検出される電流値は違った値となる。そこで、第
１図に示すコントローラ16では電子シャワ８のテフレク
タ13の上部電極に＋δV,下部電極に−δＶの電圧を印加
することを指示する。Now, it is assumed that the axis of the ion beam 2 and the electron distribution 18 are displaced in the X direction as shown in FIG. At this time, the current values detected by the two Faraday cups 14 arranged in the X direction have different values. Therefore, the controller 16 shown in FIG. 1 instructs to apply + δV to the upper electrode of the teflector 13 of the electronic shower 8 and −δV to the lower electrode.

前記電子シャワ８のデフレクタ13の上部，下部電極に
印加する電圧δＶの大きさを変化させるに従い、ファラ
デーカップ14により検出される電流値が変化して行く
が、通常は第２図（ｂ）に示すように、両方のファラデ
ーカップ14で検出される電流値が等しくなる所にδＶの
値を設定する。ただし、電子分布18が必ずしも左右対称
にならないことがある。その場合には、その電子分布
と、これの検出される電流値との関係を、あらかじめ電
子シャワ８のコントローラ16やその上位のコントローラ
内にインプットしておく必要がある。As the magnitude of the voltage δV applied to the upper and lower electrodes of the deflector 13 of the electronic shower 8 changes, the current value detected by the Faraday cup 14 changes. As shown, the value of δV is set where the current values detected by both Faraday cups 14 are equal. However, the electron distribution 18 may not always be symmetric. In this case, it is necessary to input the relationship between the electron distribution and the detected current value into the controller 16 of the electronic shower 8 or a higher-level controller in advance.

なお、この第１の実施例では、電子シャワ８の電子源
11から放出される電子９の電流と、ファラデーカップ14
で検出される電流値との関係から、電子９の電流の絶対
値を一定に保ち得るように制御している。つまり、放出
される電子９の電流が一定のままで、ファラデーカップ
14で検出される電流値が全て増加した場合には、電子９
の集束状態が悪くなり、被加工物６上での電子分布18が
広がったと判断し、電子シャワ８のレンズ12に印加する
電圧を変化させる。逆に、放出される電子９の電流と、
ファラデーカップ14で検出される電流値とが一定の関係
を保ったまま、同時に増加した場合には、電子９自体の
放出を減らすように、電子源11へ流す電流を減少させ
る。このように、一定のアルゴリズムに従って、ファラ
ダーカップ14で検出される電流値からの情報により電子
シャワ８の各部を制御することによって、常に一定の電
子分布18となるように、電子９を定量だけ供給でき、イ
オンビーム２の照射位置ずれを回避することができる。In the first embodiment, the electron source of the electronic shower 8 is
The current of electrons 9 emitted from 11 and the Faraday cup 14
Is controlled so that the absolute value of the current of the electrons 9 can be kept constant based on the relationship with the current value detected in step (1). In other words, while the current of the emitted electrons 9 remains constant, the Faraday cup
If all of the current values detected at 14 increase, electrons 9
It is determined that the focusing state has deteriorated and the electron distribution 18 on the workpiece 6 has widened, and the voltage applied to the lens 12 of the electronic shower 8 is changed. Conversely, the current of the emitted electrons 9 and
If the current value detected by the Faraday cup 14 simultaneously increases while maintaining a constant relationship, the current flowing to the electron source 11 is reduced so as to reduce the emission of the electrons 9 itself. As described above, by controlling each part of the electronic shower 8 based on information from the current value detected by the farada cup 14 according to a constant algorithm, the electrons 9 are quantitatively determined so that the constant electron distribution 18 is always obtained. The irradiation position of the ion beam 2 can be avoided.

ついで、第３図は本発明の第２の実施例を示す斜視図
である。FIG. 3 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention.

この第２の実施例では、電子供給状態の検出手段とし
て、円形の電極を４等分した形状の電流検出板17が用い
られている。In the second embodiment, a current detection plate 17 having a shape obtained by dividing a circular electrode into four equal parts is used as a means for detecting an electron supply state.

前記４個の電流検出板17を円形に配置した電極の中心
部にはイオンビーム２を通過させる孔17′が形成されて
いる。A hole 17 'through which the ion beam 2 passes is formed in the center of the electrode where the four current detection plates 17 are arranged in a circle.

この第２の実施例では、イオンビーム２の軸に対し
て、電極の構成が殆ど軸殆称となっているため、ステー
ジ５等からの電場の影響を避けることができる。In the second embodiment, since the configuration of the electrodes is almost the same as the axis of the ion beam 2, the influence of the electric field from the stage 5 and the like can be avoided.

また、この第２の実施例では、単純に１枚の円板を等
分割して電流検出板17を形成できるので、第１の実施例
に比較して容易に製作，組立することが可能である。Further, in the second embodiment, the current detection plate 17 can be formed by simply dividing one disk into equal parts, so that the current detection plate 17 can be easily manufactured and assembled as compared with the first embodiment. is there.

なお、この第２の実施例の他の構成，作用について
は、前記第１の実施例と同様である。The other configurations and operations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.

ついで、第４図は本発明の第３の実施例を示すもの
で、電子シャワの縦断正面図、第５図は第４図の左側面
図である。Next, FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention, and is a vertical front view of the electronic shower, and FIG. 5 is a left side view of FIG.

この第３の実施例では、電子発生装置である電子シャ
ワ８の電子放出孔近傍に、電子分布18を検出する電極19
が設けられている。In the third embodiment, an electrode 19 for detecting an electron distribution 18 is provided near an electron emission hole of an electron shower 8 as an electron generator.
Is provided.

前記電極19は、円形を４等分した形状に形成されてお
り、この４個の電極19は前記電子シャワ８の電子放出口
側に取り付けられている。The electrodes 19 are formed in a shape obtained by dividing a circle into four. The four electrodes 19 are attached to the electron emission port side of the electron shower 8.

この第３の実施例では、各電極19により検出した電流
値を、電子シャワ８のコントローラ（第４図，第５図中
では省略）に送り込み、前記コントローラにより第1,第
２の実施例と同様、電子９の供給状況を一定に保持する
ように電子シャワ８にフィードバック制御を掛けるよう
になっている。In the third embodiment, a current value detected by each electrode 19 is sent to a controller (omitted in FIGS. 4 and 5) of the electronic shower 8, and the controller controls the current value according to the first and second embodiments. Similarly, the electronic shower 8 is subjected to feedback control so as to keep the supply state of the electrons 9 constant.

この第３の実施例は、前記第1,第２の実施例のよう
に、被加工物６上の電子分布18を直接検出しているもの
ではないが、簡便な構造で電子分布18の状況を第1,第２
の実施例とほぼ同等に検出することができる。Although the third embodiment does not directly detect the electron distribution 18 on the workpiece 6 as in the first and second embodiments, the state of the electron distribution 18 has a simple structure. The first and second
Can be detected almost in the same manner as in the embodiment.

続いて、第６図は本発明の第４の実施例を示すブロッ
ク図、第７図はこの実施例中の画像処理の説明図であ
る。Next, FIG. 6 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an explanatory diagram of image processing in this embodiment.

この第４の実施例では、電子供給状況の検出手段が被
加工物６の表面のSIM（Ｓcanning Ｉon Ｍicroscop）増
を得る撮像手段20と、前記SIM像の画像処理手段21とを
備えて構成されている。In the fourth embodiment, includes an imaging unit 20 for detecting means of the electronic supply situation get up surface of the SIM of the workpiece 6 (S canning I on M icroscop ), and an image processing unit 21 of the SIM image It is configured.

前記撮像手段20は、イオンビーム２の照射によって発
生する二次粒子、ここでは二次イオンを検出して、走査
電子顕微鏡と同様の原理で被加工物６の表面のSIM像22
を得る。この時、電子シャワ８から電子９が照射された
領域は、照射されていない領域とは二次イオンの放出能
が違って来るため、電子９が照射された領域は通常明る
く見える。ただし、被加工物６によって違うため、逆に
暗く見える場合もある。明暗反転については、その都度
画像を処理して対応する。The imaging means 20 detects secondary particles generated by the irradiation of the ion beam 2, here, secondary ions, and detects a SIM image 22 of the surface of the workpiece 6 by the same principle as that of a scanning electron microscope.
Get. At this time, the region irradiated with the electrons 9 from the electron shower 8 has a different secondary ion emission ability from the region not irradiated with the electrons 9. Therefore, the region irradiated with the electrons 9 usually looks bright. However, since it differs depending on the workpiece 6, it may appear dark on the contrary. The light / dark reversal is dealt with by processing the image each time.

前記電子９が照射された領域が明るく見えたものとす
ると、電子分布18の広がりよりも広い領域をイオンビー
ム２により走査してSIM像22を見た時、第７図に示すよ
うに、電子分布の広がり領域23は明るく見える。Assuming that the region irradiated with the electrons 9 looks bright, when a region wider than the spread of the electron distribution 18 is scanned by the ion beam 2 and the SIM image 22 is viewed, as shown in FIG. The spread area 23 of the distribution looks bright.

前記画像処理手段21では、第７図に示すような画像を
２値化して、Ｘ方向,Y方向について電子分布の広がり領
域23の中心27を求める。この時、この実施例ではＸ方
向,Y方向とも、第７図に示すように、輝度信号24,25を
投影したうえで、２値化して電子分布の広がり領域23の
中心27を求める方法を採用している。The image processing means 21 binarizes the image as shown in FIG. 7 and obtains the center 27 of the spread region 23 of the electron distribution in the X and Y directions. At this time, in this embodiment, in both the X direction and the Y direction, as shown in FIG. 7, the luminance signals 24 and 25 are projected and then binarized to obtain the center 27 of the spread region 23 of the electron distribution. Has adopted.

ついで、画像処理手段21ではSIM像22の中心26と、電
子分布の広がり領域23の中心27との距離と方向とを計算
し、計算結果をコントローラ16へ送り込む。Next, the image processing means 21 calculates the distance and direction between the center 26 of the SIM image 22 and the center 27 of the spread region 23 of the electron distribution, and sends the calculation result to the controller 16.

前記コントローラ16では、画像処理手段21により計算
した両中心26,27の距離，方向に基づき、第1,第２の実
施例と同様のアルゴリズムに従って、電子分布の広がり
領域23の中心27である電子分布18の中心部を、SIM像22
の中心26であるイオンビーム２の軸に一致するよう、電
子シャワ８にフィードバック制御を掛ける。In the controller 16, based on the distance and direction of the centers 26 and 27 calculated by the image processing means 21, the center 27 of the spread region 23 of the electron distribution is calculated according to the same algorithm as in the first and second embodiments. SIM image 22
The electronic shower 8 is subjected to feedback control so that it coincides with the axis of the ion beam 2 which is the center 26 of the ion shower 2.

これにより、電子分布18の中心を常にイオンビーム２
の軸に一致させることが可能となる。Thereby, the center of the electron distribution 18 is always set to the ion beam 2
Can be made to coincide with the axis.

［発明の効果］ 以上説明した本発明の請求項１記載の発明によれば、
被照射物の表面にイオンビームを照射するとともに、電
子発生装置により、イオンビームの照射位置に、イオン
ビームの電荷を中和するための電子を供給し、電子供給
状況を検出する検出手段により、被照射物の表面におけ
るイオンビームの照射位置近傍の電子供給状況を検出
し、その検出結果を電子発生装置のコントローラに送り
込み、コントローラでは前記検出手段により検出された
被照射物の表面への電子供給状況の情報に従い、電子分
布の中心部をイオンビームの軸に一致させるべく、前記
電子発生装置にフィードバック制御を掛けるようにして
いるので、電子分布を常に一定に保ち、電子分布のずれ
に起因するイオンビームの照射位置ずれを解消し得る効
果がある。[Effect of the Invention] According to the invention described in claim 1 of the present invention described above,
While irradiating the surface of the irradiation object with the ion beam, the electron generating device supplies electrons for neutralizing the charge of the ion beam to the irradiation position of the ion beam, and a detecting unit for detecting an electron supply state, An electron supply state near the irradiation position of the ion beam on the surface of the irradiation object is detected, and the detection result is sent to a controller of the electron generator, and the controller supplies the electrons to the surface of the irradiation object detected by the detection means. According to the information on the situation, feedback control is performed on the electron generator so that the center of the electron distribution coincides with the axis of the ion beam. There is an effect that the irradiation position deviation of the ion beam can be eliminated.

また、本発明の請求項２記載の発明によれば、前記検
出手段を、被照射物の表面におけるイオンビームの照射
位置の周りに、複数個のファラデーカップを配置して構
成しており、前記複数個のファラデーカップにより、電
子分布のＸ方向,Y方向の電流値を検出し、検出結果を電
子発生装置のコントローラに送り込み、このコントロー
ラでは前記ファラデーカップにより検出される電流値が
Ｘ方向,Y方向とも均等になるように、電子発生装置にフ
ィードバック制御を掛けるようにしているので、電子分
布を常に一定に保ち、電子分布のずれに起因するイオン
ビームの照射位置ずれを解消し得る効果がある。According to the invention described in claim 2 of the present invention, the detection means is configured by arranging a plurality of Faraday cups around the irradiation position of the ion beam on the surface of the irradiation object, The current values in the X and Y directions of the electron distribution are detected by a plurality of Faraday cups, and the detection results are sent to the controller of the electron generating device. In this controller, the current values detected by the Faraday cup are detected in the X and Y directions. Since the feedback control is applied to the electron generator so that the directions are equal, the electron distribution is always kept constant, and there is an effect that the irradiation position deviation of the ion beam caused by the deviation of the electron distribution can be eliminated. .

さらに、本発明の請求項３記載の発明によれば、前記
検出手段を、被照射物の表面におけるイオンビームの照
射位置の周りに、電流検出用の複数個の電極を配置して
構成しており、前記複数個の電極により、電子分布のＸ
方向,Y方向の電流値を検出し、検出結果を電子発生装置
のコントローラに送り込み、このコントローラでは前記
ファラデーカップにより検出される電流値がＸ方向,Y方
向とも均等になるように、電子発生装置にフィードバッ
ク制御を掛けるようにしているので、電子分布を常に一
定に保ち、電子分布のずれに起因するイオンビームの照
射位置ずれを解消し得る効果がある。Further, according to the invention described in claim 3 of the present invention, the detecting means is configured by arranging a plurality of electrodes for current detection around the irradiation position of the ion beam on the surface of the irradiation object. And the plurality of electrodes allow the electron distribution X
Direction, the current value in the Y direction is detected, and the detection result is sent to the controller of the electron generation device. In this controller, the current value detected by the Faraday cup is set to be uniform in both the X direction and the Y direction. In this case, the electron distribution is always kept constant, and there is an effect that the irradiation position deviation of the ion beam caused by the deviation of the electron distribution can be eliminated.

さらにまた、本発明の請求項４記載の発明によれば、
前記検出手段を、電子発生装置の電子放出孔の周りに、
放出される電子の電流を検出する複数個の電極を配置し
ており、前記複数個の電極により、電子発生装置自体で
電子分布の電流値を検出し、その検出結果を電子発生装
置のコントロールに送り込み、このコントローラでは前
記電極で検出される電子分布の電流値が一定になるよう
に、電子発生装置にフィードバック制御を掛けるように
しているので、簡便な検出手段を用いて電子分布を常に
一定に保ち、電子分布のずれに起因するイオンビームの
照射位置ずれを解消し得る効果がある。Furthermore, according to the invention described in claim 4 of the present invention,
The detection means, around the electron emission hole of the electron generator,
A plurality of electrodes for detecting the current of the emitted electrons are arranged, and the plurality of electrodes detect the current value of the electron distribution by the electron generator itself, and use the detection result to control the electron generator. In this controller, the feedback control is applied to the electron generator so that the current value of the electron distribution detected by the electrode becomes constant, so that the electron distribution is always kept constant using simple detection means. In addition, there is an effect that the irradiation position shift of the ion beam caused by the shift of the electron distribution can be eliminated.

また、本発明の請求項５記載の発明によれば、前記検
出手段を、被照射物の表面の撮像手段と、画像処理手段
とで構成しており、前記撮像手段ではイオンビームを被
照射物の表面で走査した時に発生する二次粒子の量の変
化により構成される被照射物の表面を観察し、その画像
応を画像処理手段に送り込み、前記画像処理手段では撮
像手段により送り込まれた画像を処理し、電子供給状況
を検出し、検出結果を電子発生装置のコントローラに送
り込み、前記コントローラでは画像処理手段での電子供
給状況の検出結果に基づき、電子分布の中心部をイオン
ビームの軸に一致させるべく前記電子発生装置にフィー
ドバック制御を掛けるようにしているので、この発明に
よっても電子分布を常に一定に保ち、電子分布のずれに
起因するイオンビームの照射位置ずれを解消し得る効果
がある。Further, according to the invention of claim 5 of the present invention, the detecting means is constituted by an imaging means for imaging the surface of the object to be irradiated and an image processing means, wherein the imaging means emits an ion beam to the object to be irradiated. Observes the surface of the irradiation target constituted by the change in the amount of secondary particles generated when scanning on the surface of the object, sends the image to the image processing means, and the image processing means sends the image sent by the imaging means To detect the state of electron supply, send the detection result to the controller of the electron generator, the controller based on the detection result of the state of electron supply in the image processing means, the center of the electron distribution to the axis of the ion beam Since the feedback control is applied to the electron generating device so as to make them coincide with each other, the present invention also keeps the electron distribution constant, and the ion beam caused by the deviation of the electron distribution. An effect capable of eliminating the irradiation position shift of.

さらに、本発明に請求項６記載の発明によれば、前記
コントローラにより、電子軌道を偏向させるための電極
の電圧を制御するように構成しており、その結果、より
一層的確に電子分布を一定に保ち、電子分布のずれに起
因するイオンビームの照射位置ずれを解消し得る効果が
ある。Further, according to the invention of claim 6 of the present invention, the controller is configured to control the voltage of the electrode for deflecting the electron trajectory, and as a result, the electron distribution is more accurately fixed. And it is possible to eliminate the deviation of the irradiation position of the ion beam caused by the deviation of the electron distribution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本発明の第１の実施例を示す斜視図、第２図
（ａ），（ｂ）はコントローラの制御の一例を示す図、
第３図は本発明の第２の実施例を示す斜視図、第４図は
本発明の第３の実施例を示すもので、電子シャワの縦断
正面図、第５図は第４図の左側面図、第６図は本発明の
第４の実施例を示すブロック図、第７図はこの実施例中
の画像処理の説明図である。第８図は集束イオンビーム
装置である集束イオンビーム加工装置の概略構成を示す
図、第９図はチャージアップによるイオンビームの照射
位置ずれを示す説明図、第10図（ａ），（ｂ）はそれぞ
れイオンビームの電荷を中和するための電子発生装置で
ある電子シャワの概略構成を示す縦断面図、第11図
（ａ），（ｂ）および（ｃ）は電子分布の中心位置とイ
オンビームの軸の位置との関係を示す説明図である。 １……イオン源、２……イオンビーム、５……被加工物
用のステージ、６……イオンビームの被照射物である被
加工物、７……プラス電荷、８……電子発生装置である
電子シャワ、９……電子、11……電子源、12……レン
ズ、13……デフレクタ、14……ファラデーカップ、15…
…ファラデーカップのサポータ、16……電子シャワのコ
ントローラ、17……電子分布の電流値検出用の電極、18
……電子分布、19……電子分布の電流値検出用の電極、
20……SIM像の撮像手段、21……画像処理手段、22……S
IM像、23……電子分布の広がり領域、24,25……X,Y方向
の輝度信号、26……SIM像の中心、27……電子分布の広
がり領域の中心。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention, FIGS. 2 (a) and 2 (b) are views showing an example of control of a controller,
FIG. 3 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention, FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention, and a vertical front view of an electronic shower, and FIG. 5 is a left side of FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an explanatory diagram of image processing in this embodiment. FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a focused ion beam processing apparatus which is a focused ion beam apparatus, FIG. 9 is an explanatory view showing an ion beam irradiation position shift due to charge-up, and FIGS. 11 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an electron shower which is an electron generator for neutralizing the charge of the ion beam. FIGS. 11 (a), (b) and (c) show the center position of the electron distribution and the ion FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship with a position of a beam axis. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ion source, 2 ... Ion beam, 5 ... Stage for work, 6 ... Work which is an irradiation object of an ion beam, 7 ... Positive charge, 8 ... Electron generator A certain electronic shower, 9 ... electron, 11 ... electron source, 12 ... lens, 13 ... deflector, 14 ... Faraday cup, 15 ...
... Faraday cup supporter, 16 ... Electronic shower controller, 17 ... Electrode for detecting current value of electron distribution, 18
…… electron distribution, 19 …… electrode for current value detection of electron distribution,
20 SIM image pickup means, 21 image processing means, 22 S
IM image, 23: Spread area of electron distribution, 24, 25 ... Luminance signal in X and Y directions, 26: Center of SIM image, 27 ... Center of spread area of electron distribution.

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】イオン源よりイオンビームを引き出し、こ
のイオンビームを集束，偏向させ、被照射物の表面に照
射する一方、被照射物におけるイオンビームの照射位置
に、電子発生装置によりイオンビームの電荷を中和する
電子を供給するようにした集束イオンビーム装置の電荷
中和装置において、前記被照射物の表面におけるイオン
ビームの照射位置近傍の電子供給状況を検出する検出手
段と、この検出手段により検出された情報に従い、電子
分布の中心部をイオンビームの軸に一致させるべく、前
記電子発生装置にフィードバック制御を掛けるコントロ
ーラとを備えて構成したことを特徴とする集束イオンビ
ーム装置の電荷中和装置。An ion beam is extracted from an ion source, and the ion beam is focused and deflected to irradiate the surface of an object to be irradiated. In a charge neutralizing device of a focused ion beam device configured to supply electrons for neutralizing charges, a detecting means for detecting an electron supply situation near an irradiation position of an ion beam on a surface of the irradiation object, and the detecting means A controller that performs feedback control on the electron generator so that the center of the electron distribution coincides with the axis of the ion beam according to the information detected by the controller. Sum equipment. 【請求項２】前記検出手段として、被照射物の表面にお
けるイオンビームの照射位置の周りに、複数個のファラ
デーカップを配置したことを特徴とする請求項１記載の
集束イオンビーム装置の電荷中和装置。2. A charged ion beam apparatus according to claim 1, wherein a plurality of Faraday cups are arranged around the irradiation position of the ion beam on the surface of the object to be irradiated as said detection means. Sum equipment. 【請求項３】前記検出手段として、被照射物の表面にお
けるイオンビームの照射位置の周りに、電流検出用の複
数個の電極を配置したことを特徴とする請求項１記載の
集束イオンビーム装置の電荷中和装置。3. A focused ion beam apparatus according to claim 1, wherein a plurality of electrodes for current detection are arranged around the irradiation position of the ion beam on the surface of the object to be irradiated as said detection means. Charge neutralization device. 【請求項４】前記検出手段として、電子発生装置の電子
放出孔の周りに、放出される電子の電流を検出する複数
個の電極を配置したことを特徴とする請求項１記載の集
束イオンビーム装置の電荷中和装置。4. The focused ion beam according to claim 1, wherein a plurality of electrodes for detecting a current of emitted electrons are arranged around the electron emission holes of the electron generator as the detection means. Device charge neutralization device. 【請求項５】前記検出手段として、イオンビームを被照
射物の表面で走査した時に発生する二次粒子の量の変化
により構成される被照射物の表面を観察する撮像手段
と、この撮像手段により観察された画像を処理し、電子
供給状況を検出し、その検出結果を前記電子発生装置の
コントローラに送り込む画像処理手段とを配備したこと
を特徴とする請求項１記載の集束イオンビーム装置の電
荷中和装置。5. An image pickup means for observing the surface of an irradiation object constituted by a change in the amount of secondary particles generated when an ion beam is scanned on the surface of the irradiation object as said detection means, and said imaging means 2. The focused ion beam apparatus according to claim 1, further comprising image processing means for processing an image observed by the method, detecting an electron supply state, and sending a result of the detection to a controller of the electron generator. Charge neutralizer. 【請求項６】前記コントローラにより、電子軌道を偏向
させるための電極の電圧を制御するように構成したこと
を特徴とする請求項１記載の集束イオンビーム装置の電
荷中和装置。6. A charge neutralizing device for a focused ion beam apparatus according to claim 1, wherein said controller controls the voltage of an electrode for deflecting an electron trajectory.