JP5509239B2 - Ion beam processing apparatus and processing method - Google Patents

Ion beam processing apparatus and processing method Download PDF

Info

Publication number
JP5509239B2
JP5509239B2 JP2012061397A JP2012061397A JP5509239B2 JP 5509239 B2 JP5509239 B2 JP 5509239B2 JP 2012061397 A JP2012061397 A JP 2012061397A JP 2012061397 A JP2012061397 A JP 2012061397A JP 5509239 B2 JP5509239 B2 JP 5509239B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
ion beam
ion
processing
stage
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012061397A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012129212A (en
Inventor
広康 志知
宗行 福田
義則 中山
正樹 長谷川
聡 富松
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
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 filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2012061397A priority Critical patent/JP5509239B2/en
Publication of JP2012129212A publication Critical patent/JP2012129212A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5509239B2 publication Critical patent/JP5509239B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は，半導体デバイスなどの電子部品の検査・解析方法，電子部品製造方法に係わり，試料断面のイオンビームによる加工方法，試料から微小試料を分離または分離準備する試料加工方法，およびイオンビーム加工装置に関する。   The present invention relates to an inspection / analysis method for an electronic component such as a semiconductor device, an electronic component manufacturing method, a processing method using a cross section of a sample by an ion beam, a sample processing method for separating or preparing a micro sample from a sample, and ion beam processing. Relates to the device.

ダイナミックランダムアクセスメモリに代表される半導体メモリやマイクロプロセッサ，半導体レーザなど半導体デバイス，および磁気ヘッドなど電子部品の製造においては，高歩留まり製造が求められる。これは不良発生による製品歩留りの低下は，採算の悪化を招くからである。このため，不良の原因となる欠陥や異物，加工不良の早期発見および早期対策が大きな課題となっている。例えば，電子部品の製造現場では，入念な検査による不良発見，およびその発生原因の解析に注力されている。ウェーハを用いた実際の電子部品製造工程では，プロセス途中にあるウェーハを検査して，回路パターンの欠陥や異物など異常箇所の原因を追及して対策方法が検討される。   High-yield manufacturing is required in the manufacture of semiconductor components such as dynamic random access memories, semiconductor devices such as microprocessors and semiconductor lasers, and electronic components such as magnetic heads. This is because the decline in product yield due to the occurrence of defects leads to poor profitability. For this reason, early detection and early countermeasures of defects, foreign matters, and processing defects that cause defects have become major issues. For example, at the manufacturing site of electronic components, efforts are focused on finding defects by careful inspection and analyzing the cause of occurrence. In an actual electronic component manufacturing process using a wafer, a wafer in the middle of the process is inspected, and a countermeasure method is investigated by pursuing the cause of an abnormal portion such as a circuit pattern defect or a foreign substance.

通常，試料の異常箇所の観察には高分解能の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope以下，ＳＥＭと略記）が用いられる。また近年ではＳＥＭと集束イオンビーム（ＦＩＢ：Focused Ion Beam）の複合機ＦＩＢ-ＳＥＭ装置も用いられるようになった。このＦＩＢ-ＳＥＭ装置では，ＦＩＢを照射して所望の箇所に角穴を形成することにより，その断面をＳＥＭ観察することができる。   Usually, a high-resolution scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope, hereinafter abbreviated as SEM) is used for observing an abnormal portion of a sample. In recent years, a combined FIB-SEM apparatus of SEM and focused ion beam (FIB) has come to be used. In this FIB-SEM apparatus, by irradiating the FIB and forming a square hole at a desired location, the cross section can be observed by SEM.

特開２００２−１５０９９０号公報『微小試料加工観察方法及び装置』には，ＦＩＢにより試料の異常箇所近傍に角穴を形成し，当該角穴の断面をＳＥＭ装置で観察することにより，欠陥や異物などを観察・解析する装置が開示されている。国際公開公報ＷＯ９９／０５５０６『試料作製方法及び装置』には，ＦＩＢおよびプローブを用いて，バルク試料からＴＥＭ観察用の微小試料を摘出する技術が開示されている。 特開２０００−１５６３９３号公報『電子部品製造方法』には，ウェーハから検査用の微小試料をウェーハを割断することなく取り出し，微小試料を取りだした後のウェーハは製造ラインに戻す手法が開示されている。当文献に記載の発明においては，加工プロセスでの進捗状況はモニタで監視され，ウェーハの検査・解析が行なわれる。特開平７−３２０６７０号公報『集束イオンビーム手段をもちいた処理方法およびその装置』にはヘリコン波イオン源を使い，ビームスポット径０．１μｍのアルゴンイオンビームでＳＥＭ観察用の試料を加工する技術が開示されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2002-150990 “Method and apparatus for processing and observing minute samples” forms defects in the vicinity of an abnormal portion of a sample by FIB, and observes a cross section of the square hole with an SEM apparatus, thereby introducing defects and foreign matter. An apparatus for observing and analyzing the above is disclosed. International Publication No. WO99 / 05506 “Sample Preparation Method and Apparatus” discloses a technique for extracting a microsample for TEM observation from a bulk sample using an FIB and a probe. Japanese Patent Laid-Open No. 2000-156393 “Electronic component manufacturing method” discloses a method of taking out a micro sample for inspection from a wafer without cleaving the wafer, and returning the wafer after taking out the micro sample to the production line. Yes. In the invention described in this document, the progress in the processing process is monitored by a monitor, and the wafer is inspected and analyzed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-320670 “Processing Method Using Focused Ion Beam Means and Apparatus” uses a helicon wave ion source to process a sample for SEM observation with an argon ion beam having a beam spot diameter of 0.1 μm Is disclosed.

特開２００２−１５０９９０号公報JP 2002-150990 A

国際公開公報ＷＯ９９／０５５０６International Publication WO99 / 05506 特開２０００−１５６３９３号公報JP 2000-156393 A 特開平Ｈ７-３２０６７０号公報Japanese Patent Laid-Open No. H7-320670

試料をイオンビームにより加工して断面を形成して，断面を電子顕微鏡で観察する技術，またはイオンビームにより試料から微小試料を分離して微小試料を電子顕微鏡で観察する技術には次のような課題が残されていた。   The following are techniques for processing a sample with an ion beam to form a cross section and observing the cross section with an electron microscope, or for separating a micro sample from the sample with an ion beam and observing the micro sample with an electron microscope. There were still challenges.

半導体メモリやマイクロプロセッサ等の電子部品の不良解析では，複数箇所の同時解析や解析結果の短時間でのフィードバックが強く求められている。すなわち，発見された不良箇所からなるべく早く解析用試料を摘出・調整し，検査・解析を行ない，得られた結果をできる限り早期に製造プロセスへフィードバックすることが，製造コスト低減の上で重要である。現状では，イオンビームによる断面形成には５〜１０分程度，イオンビームによる微小試料の摘出には３０〜６０分程度要しているが，製造ラインの要求に対して十分短いとは言えず，試料から観察・解析用試料を調整するまでの時間の短縮が課題となっている。   In failure analysis of electronic components such as semiconductor memories and microprocessors, simultaneous analysis of multiple locations and feedback of analysis results in a short time are strongly required. In other words, it is important to reduce manufacturing costs by extracting and adjusting samples for analysis as soon as possible from the detected defective parts, performing inspection and analysis, and feeding back the results to the manufacturing process as soon as possible. is there. At present, it takes about 5 to 10 minutes to form a cross-section with an ion beam, and about 30 to 60 minutes to extract a micro sample with an ion beam. Shortening the time required to adjust the sample for observation / analysis from the sample is an issue.

従来、イオンビームの加工の際には、ビームスポット形状が円形のイオンビームが使用されている。円形のビームを使用する場合、試料断面の加工精度は、ビーム径（イオンビームスポット形状の曲率）で決まる。また、イオンビームによる加工時間は，イオンの照射電流にほぼ反比例する。つまり，イオンビーム電流を大きくすればイオンビーム加工時間は短縮できる。しかし，イオンビーム電流はイオンビーム径が決まると，イオン源やイオン光学系の性能に依存して最大値が決まってしまう。イオン電流とビーム径の特性はレンズの制御値とアパーチャの口径によって決まる特性ではあるが，アパーチャ口径を大にすると電流は大になるが，レンズの収差が増大するためビーム径も大きくなるという関係がある。   Conventionally, when processing an ion beam, an ion beam having a circular beam spot shape is used. When a circular beam is used, the processing accuracy of the sample cross section is determined by the beam diameter (curvature of the ion beam spot shape). Further, the processing time by the ion beam is almost inversely proportional to the ion irradiation current. That is, if the ion beam current is increased, the ion beam processing time can be shortened. However, when the ion beam diameter is determined, the maximum value of the ion beam current is determined depending on the performance of the ion source and the ion optical system. The characteristics of the ion current and the beam diameter are determined by the lens control value and the aperture diameter. However, increasing the aperture diameter increases the current, but increases the aberration of the lens and increases the beam diameter. There is.

図２には、従来のイオンビームにより断面を形成する場合，イオンビーム電流に着目した３個のビームモードを使った加工手順を模式的に示す。Ａ，Ｂ，Ｃの３個のビームモードはビーム径および電流によって特長付けられる。Ａモードはビーム径が約１μｍ，電流が約１０ｎＡ，Ｂモードはビーム径が約２００ｎｍ，電流が約３ｎＡ，Ｃモードはビーム径が約３０ｎｍ，電流が約２００ｐＡである。まず，Ａモードのイオンビームを用いて矩形に走査して角穴を形成する。しかし，ここでは電流は大であるがビーム径も大きいため加工断面はなだらかな曲面になり，観察には適さない。そこで次にＢモードのイオンビームで断面部分を走査し，断面をより急峻に加工する。さらにＣモードのイオンビームにより仕上げの加工により観察するべき断面が完成する。図２では観察断面に，電極断面やプラグ断面が露出していることがわかる。また，ＴＥＭ用観察用の薄膜の場合にも，断面両側から同様に加工することになる。ここでＢモードやＣモードのイオンビームは電流が小さいため電流に反比例した長い時間を要してしまい，観察までの時間が長く，短時間での断面観察は実現されていなかった。   FIG. 2 schematically shows a processing procedure using three beam modes focusing on the ion beam current when a cross section is formed by a conventional ion beam. The three beam modes A, B, and C are characterized by the beam diameter and current. The A mode has a beam diameter of about 1 μm and the current is about 10 nA, the B mode has a beam diameter of about 200 nm, the current is about 3 nA, and the C mode has a beam diameter of about 30 nm and the current is about 200 pA. First, a rectangular hole is formed by scanning in a rectangle using an A mode ion beam. However, since the current is large but the beam diameter is large, the processed cross section becomes a gentle curved surface, which is not suitable for observation. Then, the cross section is scanned with a B-mode ion beam, and the cross section is processed more sharply. Furthermore, the cross section to be observed is completed by finishing with the C-mode ion beam. FIG. 2 shows that the electrode cross section and the plug cross section are exposed in the observation cross section. In the case of a thin film for TEM observation, the same processing is performed from both sides of the cross section. Here, since the B-mode and C-mode ion beams have a small current, a long time inversely proportional to the current is required, and the time until observation is long, so that cross-sectional observation in a short time has not been realized.

また，シリコンウェーハをガリウムで汚染させることを避け，断面観察後のシリコンウェーハをプロセスラインに戻すためには，イオンを不活性ガスや酸素などの非汚染イオン種にする。この場合，イオン源を液体金属イオン源に換えてプラズマイオン源を採用するが，イオン源輝度が少なくとも２桁から３桁低くなる。このとき断面を仕上げるためにビーム径０．１μｍにすると得られる電流はせいぜい数ｐＡになり，断面加工のためには１時間以上要することになる。このため非汚染イオン種によるデバイス特定箇所の垂直断面観察は実現されていなかった。   In order to avoid contamination of the silicon wafer with gallium and to return the silicon wafer after cross-sectional observation to the process line, ions are made into non-contaminated ion species such as inert gas and oxygen. In this case, the ion source is replaced with a liquid metal ion source and a plasma ion source is employed, but the ion source luminance is lowered by at least two to three orders of magnitude. At this time, if the beam diameter is 0.1 μm for finishing the cross section, the current obtained is several pA at most, and it takes one hour or more for the cross section processing. For this reason, the vertical cross-section observation of the device specific location by the non-contaminating ion species has not been realized.

上述の問題点に鑑み，本願の目的は半導体デバイス等の歩留向上のために，従来よりも加工時間を長くすることなく、イオンビームによる断面形成の加工精度を向上可能な加工方法，およびウェーハを割断することなく微小試料を分離または分離準備する時間を短縮する加工方法，およびイオンビーム加工装置を提供することにある。さらに，イオンビームに不活性ガスや酸素，窒素イオンを用いたときに，断面形成時間を短縮する加工方法，ウェーハから解析用サンプルを分離または分離準備する時間を短縮する加工方法，およびイオンビーム加工装置を提供することにある。   In view of the above-described problems, the object of the present application is to provide a processing method and wafer capable of improving the processing accuracy of cross-section formation by an ion beam without increasing the processing time as compared with the prior art in order to improve the yield of semiconductor devices and the like. It is an object of the present invention to provide a processing method and an ion beam processing apparatus for shortening the time for separating or preparing a micro sample without cleaving the sample. Furthermore, when an inert gas, oxygen, or nitrogen ions are used for the ion beam, a processing method that shortens the cross-section formation time, a processing method that shortens the time for separating or preparing the sample for analysis from the wafer, and ion beam processing To provide an apparatus.

本願では、加工時間を保ったまま加工精度を向上するために、イオンビームのビーム断面形状を楕円状に成形する。楕円状に成形することにより、楕円の短径方向と長径方向とで、それぞれ大小２つの異なるビーム径を有するイオンビームが生成できる。そこで、試料断面の加工には、ビーム径の小さなビームスポットの短径方向を用いる。これにより、円形ビームを用いた場合に比較して、試料の加工精度を向上できる。実際に試料の加工を行なう際には、ビーム径の小さな短径方向が被加工試料の加工断面に向くように、イオンビームと試料との相対位置関係を制御する。相対位置関係を制御するための具体的な手段に関しては、実施例で後述する。   In the present application, in order to improve the processing accuracy while maintaining the processing time, the beam cross-sectional shape of the ion beam is formed into an elliptical shape. By forming an ellipse, ion beams having two different beam diameters can be generated in the minor axis direction and the major axis direction of the ellipse. Therefore, the minor axis direction of a beam spot having a small beam diameter is used for processing the sample cross section. Thereby, compared with the case where a circular beam is used, the processing precision of a sample can be improved. When actually processing the sample, the relative positional relationship between the ion beam and the sample is controlled so that the minor axis direction with a small beam diameter faces the processed cross section of the sample to be processed. Specific means for controlling the relative positional relationship will be described later in the embodiments.

また、イオンビームのスポット形状を楕円状に成形する以外にも、本願の課題は解決可能である。例えば、試料上のビーム形状をステンシルマスクのような型を用いて矩形に成型しても良い。この場合には、矩形の４辺のうち、少なくとも１辺の急峻さが、他の３辺の急峻さよりも小さくなるようにイオンビームを成形する。ここで、「急峻さ」とは、イオンビームのビーム強度が、最大領域からゼロに向かってどれだけの勾配で小さくなっているかを示す概念であり、定量的には、イオンビームプロファイルの裾の幅で表現される。急峻さの制御手段およびイオンビームプロファイルについては、実施例で後述する。   Moreover, the problem of the present application can be solved in addition to forming the spot shape of the ion beam into an elliptical shape. For example, the beam shape on the sample may be formed into a rectangle using a mold such as a stencil mask. In this case, the ion beam is shaped so that the steepness of at least one of the four sides of the rectangle is smaller than the steepness of the other three sides. Here, “steepness” is a concept indicating how much the ion beam intensity decreases from the maximum region toward zero, and quantitatively, the ion beam profile has a tail. Expressed in width. The steepness control means and the ion beam profile will be described later in Examples.

以上、本発明では、イオンビームを、その試料上のビームが、イオンビーム照射軸（イオンビーム光軸）を中心として、非対称（『非軸対称』および照射軸を中心とする９０度回転に対して非対称も含む）になるように成形することにより、課題を解決する。   As described above, according to the present invention, the ion beam is asymmetric (“non-axisymmetric” and 90 ° rotation about the irradiation axis) about the ion beam irradiation axis (ion beam optical axis). To solve the problem.

本願によると，半導体デバイス等の歩留向上のために，イオンビームによる断面形成加工時間を短縮する加工方法，およびウェーハを割断することなく微小試料を分離または分離準備する加工時間を短縮する加工方法，およびイオンビーム加工装置が提供される。さらにイオンビームに不活性ガスや酸素，窒素イオンを用いたときに，断面形成時間を短縮する加工方法，ウェーハから解析用サンプルを分離または分離準備する時間を短縮する加工方法が提供され，およびイオンビーム加工装置が提供される。さらにウェーハを評価のために無駄に廃棄せず，かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が提供される。また本願による電子部品製造方法を用いることで，ウェーハを割断することなく評価でき，新たな不良を発生させず，高価なウェーハを無駄にすることはない。ひいては，電子部品の製造歩留りが向上する。さらに，解析用サンプルを分離または分離準備する方法，検査・解析方法，および電子部品製造方法を実現できるイオンビーム加工装置が提供される。   According to the present application, in order to improve the yield of semiconductor devices and the like, a processing method for shortening the cross-section forming processing time by an ion beam, and a processing method for shortening a processing time for separating or preparing a micro sample without cleaving the wafer. , And an ion beam processing apparatus. In addition, when an inert gas, oxygen, or nitrogen ions are used for the ion beam, a processing method for shortening the cross-section formation time, a processing method for reducing the time for separating or preparing the sample for analysis from the wafer, and an ion are provided. A beam processing apparatus is provided. Furthermore, a new inspection / analysis method is provided in which a wafer is not wasted for evaluation and a defect is not generated even if a wafer from which a sample for inspection is taken out is returned to the process. In addition, by using the electronic component manufacturing method according to the present application, the wafer can be evaluated without cleaving, new defects are not generated, and expensive wafers are not wasted. As a result, the manufacturing yield of electronic components is improved. Furthermore, an ion beam processing apparatus capable of realizing a method for separating or preparing a sample for analysis, an inspection / analysis method, and an electronic component manufacturing method is provided.

本実施例では、楕円または長方形の開口部を備えたアパーチャにより、イオンビームのスポット形状を成形する実施例について説明する。図１に、本実施例のイオンビーム加工装置の概略構成図を示す。本イオンビーム加工装置２３は，真空容器４１を有しており，真空容器内には，ガリウムイオンを放出する液体金属イオン源３１，コンデンサレンズ３２，ビーム制限アパーチャ３３，アパーチャ回転機構３７，イオンビーム走査偏向器３４，対物レンズ３５，などから構成されるイオンビーム照射系が配置されている。また，電子銃７，電子銃７から放出する電子ビーム８を集束する電子レンズ９，電子ビーム走査偏向器１０等で構成される電子ビーム照射系が配置されている。さらに，二次粒子検出器１２，試料ステージ１３，プローブ１４，デポガス源１７，および試料１１などが配置されている。また本装置を制御する装置として，イオン源制御装置８１，レンズ制御装置８２，試料ステージ制御装置１４，マニピュレータ制御装置１６，デポガス源制御装置１８，二次電子検出器の制御装置１９，アパーチャ回転制御機構３８，イオン走査偏向制御装置８３，および計算処理装置８５などが配置されている。ここで，計算処理装置８５は、装置ユーザが必要な情報を入力するための情報入力手段や、二次粒子検出器の検出信号を基に生成された画像，情報入力手段によって入力した情報などを表示するディスプレイ等を備える。また，試料ステージは，試料載置面内の直行２方向への直線移動機構，試料載置面に垂直方向への直線移動機構，試料載置面内回転機構，および試料載置面内に傾斜軸を持つ傾斜機構を備え，これらの制御は計算処理装置８５からの指令によって試料ステージ制御装置１４で行われる。
本装置では，液体金属イオン源３１より放出されたガリウムイオンは，コンデンサレンズおよび対物レンズによって試料上に集束される。なお，集束条件設定は計算処理装置８５への入力によってなされる。また試料上に照射されるビーム径は，イオン源を光源とする試料上への結像と，レンズによる収差によって決定される。レンズによる収差は，ビーム制限アパーチャの開口が大きくなると増大しビーム径の拡大となる。 In the present embodiment, an embodiment in which the spot shape of the ion beam is formed by an aperture having an elliptical or rectangular opening will be described. In FIG. 1, the schematic block diagram of the ion beam processing apparatus of a present Example is shown. The ion beam processing apparatus 23 has a vacuum vessel 41, and in the vacuum vessel, a liquid metal ion source 31 that emits gallium ions, a condenser lens 32, a beam limiting aperture 33, an aperture rotation mechanism 37, an ion beam. An ion beam irradiation system including a scanning deflector 34, an objective lens 35, and the like is disposed. An electron beam irradiation system including an electron gun 7, an electron lens 9 that focuses an electron beam 8 emitted from the electron gun 7, an electron beam scanning deflector 10, and the like is disposed. Further, a secondary particle detector 12, a sample stage 13, a probe 14, a deposition gas source 17, a sample 11, and the like are arranged. Further, as an apparatus for controlling this apparatus, an ion source control device 81, a lens control device 82, a sample stage control device 14, a manipulator control device 16, a deposition gas source control device 18, a secondary electron detector control device 19, an aperture rotation control. A mechanism 38, an ion scanning deflection control device 83, a calculation processing device 85, and the like are arranged. Here, the calculation processing device 85 receives information input means for inputting necessary information by the device user, an image generated based on the detection signal of the secondary particle detector, information input by the information input means, and the like. A display for displaying is provided. In addition, the sample stage has a linear movement mechanism in two directions perpendicular to the sample mounting surface, a linear movement mechanism in a direction perpendicular to the sample mounting surface, a rotation mechanism in the sample mounting surface, and a tilt in the sample mounting surface. An inclination mechanism having an axis is provided, and these controls are performed by the sample stage controller 14 in response to a command from the calculation processor 85.
In this apparatus, gallium ions emitted from the liquid metal ion source 31 are focused on the sample by the condenser lens and the objective lens. The focusing condition is set by input to the calculation processing device 85. The beam diameter irradiated on the sample is determined by imaging on the sample using an ion source as a light source and aberration caused by the lens. The aberration due to the lens increases as the aperture of the beam limiting aperture increases and the beam diameter increases.

図３(a)(b)にビーム制限アパーチャの平面形状の一例を示す。図３(a)は従来のアパーチャ３で直径の異なる複数の円形の穴が用意されている。図３(b)は本実施の形態の例で，円形の穴，楕円形の穴，および長方形の穴といった非軸対称形状の穴が複数個用意されている。円形は従来と同じで主に像観察する場合に用いる。楕円形や長方形は断面形成する場合に用いるもので，楕円形の長径の方向あるいは長方形の長辺の方向，すなわち図３のＹ方向が断面に平行方向となる。さらに，ビームを矩形に走査した場合，一辺の方向はこのＹ方向と平行にする。なお，ビーム制限アパーチャ上の開口の領域内でイオンビーム電流密度がほぼ一様とすると，試料に到達するイオンビーム電流は開口の面積にほぼ比例する。なお本実施例ではビーム制限アパーチャとして楕円または長方形を取り上げたが，形状が非軸対称であり，穴の最大幅方向に対して略直角方向の幅が概最小幅になるような形状であれば良く，このような形状を本出願では楕円状または長方形状と称する。言うまでもないが楕円状とは形状に明確な角が無いものを指し，長方形状とは角を複数個有するものも指す。また長方形状は必ずしも４角形でなくても５角形以上や３角形でも良い。   FIGS. 3A and 3B show examples of the planar shape of the beam limiting aperture. FIG. 3A shows a conventional aperture 3 in which a plurality of circular holes having different diameters are prepared. FIG. 3B shows an example of the present embodiment. A plurality of non-axisymmetric holes such as circular holes, elliptical holes, and rectangular holes are prepared. The circular shape is the same as the conventional one and is mainly used for image observation. The ellipse or rectangle is used when forming a cross section, and the direction of the major axis of the ellipse or the direction of the long side of the rectangle, that is, the Y direction in FIG. 3, becomes the direction parallel to the cross section. Further, when the beam is scanned in a rectangular shape, the direction of one side is parallel to the Y direction. If the ion beam current density is substantially uniform within the aperture region on the beam limiting aperture, the ion beam current reaching the sample is substantially proportional to the aperture area. In this embodiment, an ellipse or a rectangle is taken up as the beam limiting aperture. However, if the shape is non-axisymmetric and the width in the direction substantially perpendicular to the maximum width direction of the hole is approximately the minimum width, Such a shape is often referred to as an oval or rectangular shape in this application. Needless to say, an elliptical shape refers to a shape having no clear corners, and a rectangular shape refers to a shape having a plurality of corners. Further, the rectangular shape is not necessarily a quadrangular shape, but may be a pentagonal shape or a triangular shape.

図４には，図３(b)に示した非軸対称形状の開口を備えたアパーチャを通過して得られるイオンビームの強度プロファイルを示す。図４(a)は，試料上に投影されるビームをＸ方向から見たプロファイル断面図，図４(b)は，Ｙ方向から見たプロファイル断面図である。Ｘ方向に細く，Ｙ方向に太い分布となっており非軸対称形状に成形されていることがわかる。また例えば長径の長さを短径の２倍にすると，短径が直径の円に比べて開口の面積は２倍になるため，イオンビーム電流は約２倍になる。長径方向のビーム径は短径方向より大きくなるが，その大きさは収差の大きさに依存する。   FIG. 4 shows the intensity profile of the ion beam obtained by passing through the aperture having the non-axisymmetric opening shown in FIG. 4A is a profile cross-sectional view of the beam projected on the sample viewed from the X direction, and FIG. 4B is a profile cross-sectional view viewed from the Y direction. It can be seen that the distribution is thin in the X direction and thick in the Y direction, and is formed in a non-axisymmetric shape. Further, for example, if the length of the major axis is twice that of the minor axis, the area of the opening is twice that of the circle having the minor axis and the diameter, so that the ion beam current is approximately doubled. The beam diameter in the major axis direction is larger than that in the minor axis direction, but the magnitude depends on the magnitude of the aberration.

断面加工では，まず円形の穴を通過させたイオンビームをイオンビーム走査偏向器３４により試料上で走査させる。そして試料から放出された二次粒子を二次粒子検出器１２で検出する。そして計算処理装置８５のディスプレイの画面で，二次粒子検出器１２の検出信号を輝度変調して試料の画像を表示する。   In the cross-section processing, first, the ion beam that has passed through the circular hole is scanned on the sample by the ion beam scanning deflector 34. The secondary particles released from the sample are detected by the secondary particle detector 12. Then, the detection signal of the secondary particle detector 12 is brightness-modulated on the display screen of the calculation processor 85 to display an image of the sample.

図５(a)に計算処理装置８５のディスプレイ画面４０１の例を示す。この試料ではプラグ５０１を破線５０２の位置で矢印５０３の方向から観察する。しかし，この画面では破線がＹ方向に対して角度θだけ傾斜していることがわかる。そこで操作者が画面を観察しながら試料ステージを回転させて破線がＹ方向に平行となるようにする。なお，図５(a)で破線の位置情報を入力することにより計算処理装置で回転角度を計算させて自動で試料ステージを回転させることもできる。破線の位置情報とは、例えば、破線の終点の位置座標等である。装置ユーザは、破線の端点をポインタで指定するなどして、計算処理装置に破線の位置座標を入力する。   FIG. 5A shows an example of the display screen 401 of the calculation processing device 85. In this sample, plug 501 is observed from the direction of arrow 503 at the position of broken line 502. However, in this screen, it can be seen that the broken line is inclined by an angle θ with respect to the Y direction. Therefore, the operator rotates the sample stage while observing the screen so that the broken line is parallel to the Y direction. In addition, the sample stage can be automatically rotated by calculating the rotation angle by the calculation processing device by inputting the position information indicated by the broken line in FIG. 5A. The broken line position information is, for example, position coordinates of the end point of the broken line. The apparatus user inputs the position coordinates of the broken line to the calculation processing apparatus by designating the end point of the broken line with a pointer.

図５(b)に回転後の画面を示す。この画面で試料画像を表示させた状態で，加工すべき矩形領域を設定する。この設定は，これは画面上で操作者がポインタを使うか，またはキーボードからの数字入力により行う。走査領域設定ウインドウ４０２には試料画像表示領域４０３があり，ここに試料画像が表示される。この領域でビーム走査領域４０４を設定する。例えば矩形領域の４隅の位置[1]〜[4]を画面上でポインタ４０５を使って指定するか，あるいは座標入力領域４０６に座標数字を入力する。   FIG. 5B shows the screen after rotation. With the sample image displayed on this screen, the rectangular area to be processed is set. This is done by using the pointer on the screen or by entering numbers from the keyboard. The scanning area setting window 402 has a sample image display area 403 on which a sample image is displayed. A beam scanning area 404 is set in this area. For example, the positions [1] to [4] of the four corners of the rectangular area are designated using the pointer 405 on the screen, or coordinate numbers are input to the coordinate input area 406.

次に，長径の長さを短径の２倍にした楕円形の穴を通過させたイオンビームを用いて設定した矩形領域を走査させることにより断面加工を実施する。このビームを用いて断面加工した場合には，イオンビーム電流が従来の円形のビームに比べ２倍であるため加工時間は従来に比べ約１／２にすることができる。すなわち、長径と短径の比率を制御することにより、短径の長さを直径とする軸対称形状、例えば円形にイオンビームスポット形状を成形した場合に対して、イオンビーム電流値を任意の大きさに制御することができる。即ち、長径方向に対してはイオンビームを絞らないためイオンビーム電流が増大し、試料の加工はビームのスポットの短径方向で行なうため加工精度が低下しない。   Next, cross-section processing is performed by scanning a rectangular region set using an ion beam that has passed through an elliptical hole whose major axis is twice the minor axis. When the cross section is processed using this beam, the ion beam current is twice that of the conventional circular beam, so that the processing time can be reduced to about ½ compared with the conventional case. That is, by controlling the ratio of the major axis to the minor axis, the ion beam current value can be set to an arbitrarily large value when an ion beam spot shape is formed in an axially symmetric shape having the minor axis length as a diameter, for example, a circle. It can be controlled. That is, since the ion beam is not focused in the major axis direction, the ion beam current is increased, and the sample is processed in the minor axis direction of the beam spot, so that the processing accuracy is not lowered.

なお，ここで重要なのはアパーチャ形状の非軸対称特性と断面形成方向とを上記で述べたように装置を設定することである。この設定は装置設計の際に固定することも可能であるが，アパーチャの回転機構を設け，計算処理装置の指令によって行うことも可能である。すなわち，ビーム制限アパーチャ３３の楕円形の長径の方向すなわち図３のＹ方向が断面に平行方向となるように設定し，イオンビームをイオンビーム走査偏向器３４により試料上で矩形領域を走査させる時には，矩形領域の一辺の方向はこのＹ方向と平行になるように計算処理装置で設定することが重要になる。   It is important to set the apparatus as described above with respect to the non-axisymmetric characteristic of the aperture shape and the cross-section forming direction. This setting can be fixed at the time of designing the apparatus. However, it is also possible to provide an aperture rotation mechanism and to perform it by a command from the calculation processing apparatus. That is, when the elliptical major axis direction of the beam limiting aperture 33, that is, the Y direction in FIG. 3 is set to be parallel to the cross section, the ion beam is scanned by the ion beam scanning deflector 34 over the rectangular region on the sample. Therefore, it is important to set the direction of one side of the rectangular area by the calculation processing device so as to be parallel to the Y direction.

また，ビーム走査方向についても同様に，断面平行方向と一致させると効率的な断面加工が可能になる。
また，アパーチャをイオンビーム照射軸中心にして回転させるアパーチャ回転機構３７を設ければ，イオンビームの短径方向を任意に設定することができる。図５(a)のディスプレイ画面４０１で破線がＹ方向に対して角度θだけ傾斜していることがわかる。そこで操作者が画面を観察して角度θをもとめ，アパーチャ回転機構を動作させて，角度θアパーチャを回転させてアパーチャの長径方向が破線と平行となるようにしても良い（図５(c)）。また，図５(a)で破線の位置情報を入力することにより計算処理装置で回転角度を計算させて，計算処理装置から回転角度情報を基にアパーチャ回転機構を動作させて自動でアパーチャを回転させることもできる。 Similarly, if the beam scanning direction is made to coincide with the cross-sectional parallel direction, efficient cross-section processing becomes possible.
Further, if an aperture rotation mechanism 37 that rotates the aperture about the ion beam irradiation axis is provided, the minor axis direction of the ion beam can be arbitrarily set. It can be seen from the display screen 401 in FIG. 5A that the broken line is inclined by an angle θ with respect to the Y direction. Therefore, the operator may observe the screen to determine the angle θ, operate the aperture rotation mechanism, and rotate the angle θ aperture so that the major axis direction of the aperture is parallel to the broken line (FIG. 5C). ). In addition, by inputting the position information of the broken line in FIG. 5A, the rotation angle is calculated by the calculation processing device, and the aperture rotation mechanism is operated based on the rotation angle information from the calculation processing device to automatically rotate the aperture. It can also be made.

次に断面観察の手順について説明する。電子銃７から放出される電子ビーム８を集束して試料１１に照射する。このとき電子ビーム８を走査しながら試料断面に照射し，試料断面から放出される二次電子を二次粒子検出器１２で検出して，その強度を画像の輝度に変換すれば試料断面を観察することができる。すなわち，ＦＩＢ６で回路パターンの欠陥や異物など異常箇所に角穴を形成すれば，欠陥や異物などの断面を電子ビーム８で観察することができ，その発生原因を解析できることになる。また，ＴＥＭ試料作製では，観察するべき面の両側から同様な加工をすれば同様な効果を得ることができるが，この場合もアパーチャ形状の非軸対称特性と断面形成方向とを上記で述べたように制御することが必要である。   Next, the procedure for cross-sectional observation will be described. The sample 11 is irradiated with the electron beam 8 emitted from the electron gun 7 focused. At this time, the sample cross-section is irradiated while scanning with the electron beam 8, secondary electrons emitted from the sample cross-section are detected by the secondary particle detector 12, and the intensity is converted into the luminance of the image to observe the sample cross-section. can do. That is, if a square hole is formed in an abnormal part such as a circuit pattern defect or foreign matter with the FIB 6, the cross section of the defect or foreign matter can be observed with the electron beam 8, and the cause of the occurrence can be analyzed. In the TEM sample preparation, the same effect can be obtained by performing the same processing from both sides of the surface to be observed. In this case, the non-axisymmetric characteristic of the aperture shape and the cross-section formation direction are described above. It is necessary to control as follows.

ＴＥＭ試料作製のための微小試料作製のための加工手順について，図６で説明する。図６(a)：まず，観察断面を形成する両端マーク１３０を電流約１００ｐＡのイオンビームを使って２個作製する。このマークを結んだ線が図６(a)で示した破線に相当する。すなわち，計算処理装置８５のディスプレイの画面で，試料の画像を観察しながら観察位置をマークで特定するのである。なおこの際にはアパーチャは円形を用いるが，ここで楕円形のアパーチャの長径の方向に観察断面の加工方向を合わせるようにステージまたはアパーチャを予め回転させておく。次に，アパーチャをより大きな円形の穴に切り替えて電流を約３０ｎＡに増大させる。そこで２個のマーク１３０を結ぶ直線上で，マーク１３０の両側に２個の角穴１３２を設ける。図６(b)：次に，アパーチャを長径の長さを短径の２倍にした楕円形の穴に切り替える。切り替え動作は、装置ユーザが、情報入力手段を介して切替命令を入力するか、或いは、計算制御装置がアパーチャ回転制御機構３８へ切替の制御信号を送信することにより実行される。電流は約１０ｎＡ得られる。この条件で一方の角穴と交わるように，他方の角穴には交わらないような細長垂直溝１３３を形成する。一方の角穴１３２と交わらない小さな領域は，後に摘出すべき試料を支える支持部１３４になる。ここで，楕円形の穴の長形方向は溝の細長い方向に平行方向である。このようにすると従来の円形の穴アパーチャでは約５ｎＡの電流による加工であったが約２倍の電流による加工ができるため加工時間を約１/２にできる。しかも観察するべき断面方向のビーム径は同じであるため，観察断面に向かって急峻な加工ができる。図６(c)：図６(a)(b)工程の後，試料ステージ制御装置により試料ステージを傾斜させ試料面を小さく傾斜（本実施例では２５°）させる。そこで，上記両角穴１３２を結ぶように，細長い溝１３５を形成する。試料表面に対して斜めから入射したＦＩＢによって斜溝１３５が形成され，先に形成した垂直溝１３３と交わる。図６(a)から(c)の工程によって支持部１３４を残して，マーク１３０を含み，頂角が２５°の直角三角形断面のクサビ型微小試料が片持ち梁の状態で保持されている状態になる。図６（ｄ）：次に，試料ステージ制御装置を動作させ試料ステージを水平に戻す。ここでプローブ制御装置によりプローブを駆動して，摘出すべき試料１３６の支持部１３４とは反対の端部に移送手段先端のプローブ１３７を接触させる。次に，円形のアパーチャに切り替え電流を約２００ｐＡに調整する。この際の切り替え動作も、装置ユーザが、情報入力手段を介して切替命令を入力するか、或いは、計算制御装置がアパーチャ回転制御機構３８へ切替の制御信号を送信することにより実行される。そして摘出すべき試料１３６にプローブ１３７を固定するために，プローブ１３７先端を含む領域に，デポジション用ガスを流出させつつＦＩＢ１３１を走査させる。このようにしてＦＩＢ照射領域にデポ膜１３８が形成され，プローブ１３７と摘出すべき試料１３６とは接続される。図６（ｅ)(ｆ）：微小試料を試料基板から摘出するために，支持部１３４にＦＩＢ照射してスパッタ加工することで，支持状態から開放される。図６（g)(ｈ）：プローブ１３７の先端に接続されて摘出した微小試料１３９は試料ホルダに移動させ，デポガスを導入しつつ微小試料１３９と試料ホルダ１４０と接触部にＦＩＢ１３１を照射する。この操作によって微小試料は試料ホルダ１４０に接続できる。図６（ｉ）：次に，プローブ１３７と微小試料１３９を接続しているデポ膜１３８にＦＩＢを照射してスパッタ除去することで，プローブ１３７を微小試料１３９から分離する。図６（ｊ）：最後に，３種類の径の楕円形のアパーチャを用いて薄膜加工を行う。すなわち粗加工，中加工，仕上げ加工の順に穴径が小さなものを用いて，最終的に観察領域を厚さが１００ｎｍ以下程度のウォール１４３になるように薄く仕上げ加工を施してＴＥＭ試料とする。上述の加工の結果，ＴＥＭ観察領域ができあがる。ここでは，ビーム形状が楕円になっていることにより加工出来上がり形状は非対称になる。このようにすると従来に比べて約２倍の速度で薄膜加工ができることになる。なお，以上では操作者が計算処理装置の入力装置を使って装置を制御している例を説明したが，計算処理装置にメモリなどの記憶手段を設けて、全ての工程の制御条件を制御シーケンスとして格納しておくことにより、全自動でサンプリングを行うことも可能である。   A processing procedure for producing a micro sample for producing a TEM sample will be described with reference to FIG. FIG. 6 (a): First, two end marks 130 forming an observation cross section are produced using an ion beam with a current of about 100 pA. The line connecting the marks corresponds to the broken line shown in FIG. That is, the observation position is identified by the mark while observing the image of the sample on the display screen of the calculation processing device 85. In this case, although the aperture is circular, the stage or the aperture is rotated in advance so that the processing direction of the observation cross section is aligned with the major axis direction of the elliptical aperture. The aperture is then switched to a larger circular hole to increase the current to about 30 nA. Therefore, two square holes 132 are provided on both sides of the mark 130 on a straight line connecting the two marks 130. FIG. 6B: Next, the aperture is switched to an elliptical hole in which the length of the major axis is twice the minor axis. The switching operation is executed when the apparatus user inputs a switching command via the information input means or when the calculation control apparatus transmits a switching control signal to the aperture rotation control mechanism 38. A current of about 10 nA is obtained. Under this condition, an elongated vertical groove 133 is formed so as to intersect with one of the square holes so as not to intersect with the other square hole. A small region that does not intersect with one of the square holes 132 becomes a support portion 134 that supports a sample to be extracted later. Here, the elongated direction of the elliptical hole is parallel to the elongated direction of the groove. In this way, in the conventional circular hole aperture, processing was performed with a current of about 5 nA, but processing with about twice the current can be performed, so the processing time can be reduced to about 1/2. In addition, since the beam diameters in the cross-sectional direction to be observed are the same, sharp processing can be performed toward the observation cross-section. FIG. 6 (c): After the steps of FIGS. 6 (a) and 6 (b), the sample stage is inclined by the sample stage control device, and the sample surface is inclined slightly (25 ° in this embodiment). Therefore, an elongated groove 135 is formed so as to connect both the square holes 132. The oblique groove 135 is formed by the FIB obliquely incident on the sample surface and intersects the previously formed vertical groove 133. 6 (a) to 6 (c), the support portion 134 is left, the wedge 130 is held in a cantilevered state with a mark 130, and a wedge-shaped micro sample having a vertical angle of 25 ° and a right triangle cross section. become. FIG. 6D: Next, the sample stage control device is operated to return the sample stage to a horizontal position. Here, the probe is driven by the probe control device, and the probe 137 at the tip of the transfer means is brought into contact with the end opposite to the support 134 of the sample 136 to be extracted. Next, the current is switched to a circular aperture and the current is adjusted to about 200 pA. The switching operation at this time is also executed when the apparatus user inputs a switching command via the information input means or when the calculation control apparatus transmits a switching control signal to the aperture rotation control mechanism 38. Then, in order to fix the probe 137 to the sample 136 to be extracted, the FIB 131 is scanned while flowing the deposition gas into the region including the tip of the probe 137. In this way, the deposition film 138 is formed in the FIB irradiation region, and the probe 137 and the sample 136 to be extracted are connected. FIG. 6 (e) (f): In order to extract a minute sample from the sample substrate, the support portion 134 is irradiated with FIB and sputtered to release the support state. 6 (g) (h): The micro sample 139 extracted by being connected to the tip of the probe 137 is moved to the sample holder, and the FIB 131 is irradiated to the micro sample 139, the sample holder 140 and the contact portion while introducing the deposition gas. By this operation, the micro sample can be connected to the sample holder 140. FIG. 6I: Next, the probe 137 is separated from the micro sample 139 by irradiating the deposition film 138 connecting the probe 137 and the micro sample 139 with FIB and performing sputter removal. FIG. 6 (j): Finally, thin film processing is performed using elliptical apertures with three different diameters. That is, using a material having a small hole diameter in the order of roughing, intermediate processing, and finishing, the observation region is finally thinned to a wall 143 having a thickness of about 100 nm or less to obtain a TEM sample. As a result of the above processing, a TEM observation area is completed. Here, the finished shape is asymmetrical because the beam shape is elliptical. In this way, thin film processing can be performed at a speed about twice that of the prior art. In the above, an example in which the operator controls the apparatus using the input device of the calculation processing apparatus has been described. However, a storage means such as a memory is provided in the calculation processing apparatus, and the control conditions of all processes are controlled. By storing as, sampling can be performed fully automatically.

図６に示した実施例では、プローブを用いて試料片を試料基板から摘出した例を示したが、静電吸着により試料片を摘出することもできる。図７には、静電吸着による試料片の摘出例について示す。図７(a)には、ウェーハ２０１上に形成された薄膜２０２に対し、摘出試料を形成する目標位置の両側を階段状にＦＩＢ１３１で加工している様子を示す。試料薄膜２０３を作製し，図７(b)には、形成された試料薄壁２０３の周囲を、ＦＩＢ１３１で一部を残して切り取った所を示す。そして，ウェーハ２０１をイオンビーム加工装置から取りだし，大気中でガラス棒の静電気を利用して，試料薄膜２０３をウェーハ２０１から完全に分離してＴＥＭ試料ホルダ２０４に移動させる。この方法でも，分離した試料薄膜をＴＥＭで解析することができる。なお、静電吸着による試料片の引きはがしは、真空容器内部で実行しても良い。この場合、図１に示した試料作製装置は、ガラス棒や絶縁材料で出来たプローブ等、静電気を帯びやすい材料で出来た微小試料片の摘出手段を備えることになる。すなわち，非軸対称形状のイオンビームを用いる限り，観察・解析用の微小試料の加工を行なう装置・方法は，本実施例の対象となる。   In the embodiment shown in FIG. 6, an example in which the sample piece is extracted from the sample substrate using the probe is shown, but the sample piece can also be extracted by electrostatic adsorption. FIG. 7 shows an example of extracting a sample piece by electrostatic adsorption. FIG. 7A shows how the thin film 202 formed on the wafer 201 is processed by the FIB 131 stepwise on both sides of the target position where the extracted sample is to be formed. A sample thin film 203 was prepared, and FIG. 7B shows a portion where the periphery of the formed sample thin wall 203 was cut out with the FIB 131 leaving a part. Then, the wafer 201 is taken out from the ion beam processing apparatus, and the sample thin film 203 is completely separated from the wafer 201 and moved to the TEM sample holder 204 using the static electricity of the glass rod in the atmosphere. Even with this method, the separated sample thin film can be analyzed by TEM. Note that the sample piece may be peeled off by electrostatic adsorption inside the vacuum vessel. In this case, the sample preparation apparatus shown in FIG. 1 includes means for extracting a small sample piece made of a material that is easily charged with static electricity, such as a glass rod or a probe made of an insulating material. That is, as long as an ion beam having a non-axisymmetric shape is used, an apparatus / method for processing a micro sample for observation / analysis is an object of this embodiment.

以上のようにウォール加工を施した後，微小試料はＴＥＭの試料室に導入される。ＴＥＭ観察では欠陥や異物などの断面を，ＳＥＭ観察に比べてより高分解能な観察することができ，観察結果から欠陥原因をより詳細に解析することができる。また，以上に述べたイオンビーム筐体と電子ビーム筐体を複合したＦＩＢ−ＳＥＭ装置ばかりでなく，イオンビーム筐体のみを有するイオンビーム加工装置で断面加工を行い，試料を電子顕微鏡に移送して観察する場合のイオンビーム加工装置も，本実施例のイオンビーム加工装置に含む。   After performing the wall processing as described above, the micro sample is introduced into the sample chamber of the TEM. In TEM observation, cross sections such as defects and foreign matter can be observed with higher resolution than in SEM observation, and the cause of the defect can be analyzed in more detail from the observation results. In addition to the above-described FIB-SEM device that combines an ion beam case and an electron beam case, cross-section processing is performed using an ion beam processing device having only an ion beam case, and the sample is transferred to an electron microscope. The ion beam processing apparatus for observation is also included in the ion beam processing apparatus of this embodiment.

以上の実施形態によると，半導体デバイス等の歩留向上のために，イオンビームによる断面形成加工時間を短縮する加工方法，およびウェーハを割断することなく微小試料を分離する加工時間を短縮する加工方法，およびイオンビーム加工装置が提供される。   According to the above embodiments, a processing method for shortening a cross-section forming time by an ion beam and a processing method for reducing a processing time for separating a micro sample without cleaving the wafer in order to improve the yield of a semiconductor device or the like. , And an ion beam processing apparatus.

本実施例では、試料上のビーム形状をステンシルマスクによって成型して，さらにビームプロファイルを直交２方向に対して非対称にするイオンビーム加工装置の実施例について説明する。すなわち，本実施例では，イオンビーム照射系の途中に，所定形状の開口を持つステンシルマスクを挿入し，開口の形状を試料上に投影した成型ビームを用いる場合について述べる。このような成型ビームは，ビームプロファイルの裾の形状を上記の実施例１で述べた集束イオンビームと同程度にする条件でも，ステンシルマスクの開口面積を大きくすることでイオンビーム電流を増大させることができる。   In the present embodiment, an embodiment of an ion beam processing apparatus will be described in which the beam shape on the sample is formed by a stencil mask and the beam profile is made asymmetric with respect to two orthogonal directions. That is, in the present embodiment, a case will be described in which a stencil mask having an opening with a predetermined shape is inserted in the middle of an ion beam irradiation system and a shaped beam in which the shape of the opening is projected onto a sample is used. Such a shaped beam increases the ion beam current by increasing the opening area of the stencil mask even under the condition that the shape of the bottom of the beam profile is the same as that of the focused ion beam described in the first embodiment. Can do.

図８には，本実施例のイオンビーム加工装置の概略構成図を示す。本イオンビーム加工装置は，真空容器４１を有しており，真空容器内には，アルゴン，ネオン，キセノン，クリプトン，酸素，窒素等のガスイオンを放出するデュオプラズマトロン５１，非軸対称イオンビームレンズ５２，対物レンズ５５，ステンシルマスク５７，ステンシルマスク回転機構５８などから構成されるイオンビーム照射系が配置されている。さらに，二次粒子検出器１２，試料ステージ１３，プローブ１５，デポガス源１７，および試料１１などが配置されている。また本装置を制御する装置として，デュオプラズマトロン制御装置９１，レンズ制御装置９２，試料ステージ制御装置１４，マニピュレータ制御装置１６，デポガス源制御装置１８，二次電子検出器制御装置１９，ステンシルマスク回転制御機構５９，および計算処理装置９５などが配置されている。ここで，計算処理装置９５は二次粒子検出器の検出信号を基に生成された画像や，情報入力手段によって入力した情報などを表示するディスプレイを備える。また，試料ステージは，試料載置面内の直行２方向への直線移動機構，試料載置面に垂直方向への直線移動機構，試料載置面内回転機構，および試料載置面内に傾斜軸を持つ傾斜機構を備え，これらの制御は計算処理装置９５からの指令によって試料ステージ制御装置１４で行われる。   In FIG. 8, the schematic block diagram of the ion beam processing apparatus of a present Example is shown. This ion beam processing apparatus has a vacuum vessel 41, a duoplasmatron 51 that emits gas ions such as argon, neon, xenon, krypton, oxygen, nitrogen, and the like, a non-axisymmetric ion beam. An ion beam irradiation system including a lens 52, an objective lens 55, a stencil mask 57, a stencil mask rotating mechanism 58, and the like is disposed. Further, a secondary particle detector 12, a sample stage 13, a probe 15, a deposition gas source 17, a sample 11, and the like are arranged. As a device for controlling this device, a duoplasmatron control device 91, a lens control device 92, a sample stage control device 14, a manipulator control device 16, a deposition gas source control device 18, a secondary electron detector control device 19, a stencil mask rotation A control mechanism 59, a calculation processing device 95, and the like are arranged. Here, the calculation processing device 95 includes a display for displaying an image generated based on the detection signal of the secondary particle detector, information input by the information input means, and the like. In addition, the sample stage has a linear movement mechanism in two directions perpendicular to the sample mounting surface, a linear movement mechanism in a direction perpendicular to the sample mounting surface, a rotation mechanism in the sample mounting surface, and a tilt in the sample mounting surface. An inclination mechanism having an axis is provided, and these controls are performed by the sample stage controller 14 in response to a command from the calculation processor 95.

ここではアルゴンボンベからの配管途中に存在するガスバルブを開けることによりアルゴンガスをデュオプラズマトロン５１に導入し，ガス放電によるプラズマを生成する。そこでデュオプラズマトロン５１からイオンビーム５８を引き出す。これらは，計算処理装置からの指令によりデュオプラズマトロン制御装置が動作して実行される。そして，このイオンビーム５８を２重４極子レンズからなる非軸対称イオンビームレンズ５２により対物レンズ５５中心近傍に集束させる。すなわち非軸対称イオンビームレンズ５２の電極に印加する電圧を，この条件を満たすように予め計算によって求めておいた値に計算処理装置９５で設定する。ここで，２重４極子レンズの像面はＸ，Ｙ方向で一致させて，倍率は異なるようにレンズは設計されており，Ｘ，Ｙ方向とも対物レンズ５５中心近傍に集束する条件の電圧値に計算処理装置９５で設定する。そしてイオンビーム５８は矩形の穴を有するステンシルマスク５７を通過する。対物レンズ５５はステンシルマスクを試料１１の上に投影する条件で制御する。ここでも対物レンズ５５の電極に印加する電圧を，上記条件を満たすように予め計算によって求めておいた値に計算処理装置９５で設定する。すると，試料上には矩形の成型イオンビームが照射される。   Here, an argon gas is introduced into the duoplasmatron 51 by opening a gas valve existing in the middle of the piping from the argon cylinder to generate plasma by gas discharge. Therefore, the ion beam 58 is extracted from the duoplasmatron 51. These are executed when the duoplasmatron control device operates in response to a command from the computer. The ion beam 58 is focused near the center of the objective lens 55 by a non-axisymmetric ion beam lens 52 formed of a double quadrupole lens. That is, the voltage applied to the electrode of the non-axisymmetric ion beam lens 52 is set by the calculation processing device 95 to a value obtained by calculation so as to satisfy this condition. Here, the lens surface is designed such that the image plane of the double quadrupole lens is made to coincide in the X and Y directions and the magnification is different, and the voltage value is such that the X and Y directions are focused near the center of the objective lens 55. Is set by the computer 95. The ion beam 58 passes through a stencil mask 57 having a rectangular hole. The objective lens 55 is controlled under the condition for projecting the stencil mask onto the sample 11. Again, the voltage applied to the electrode of the objective lens 55 is set by the calculation processing device 95 to a value obtained by calculation in advance so as to satisfy the above conditions. Then, a rectangular shaped ion beam is irradiated on the sample.

ここで２重４極子レンズのＸ方向の倍率がＹ方向の倍率に比べて小さくなるように電圧を設定すると，対物レンズを通過するイオンビームはＸ方向の広がりがＹ方向に比べて小さくなるため対物レンズの収差の影響は小さくなる。このため，Ｘ方向のビームプロファイルの裾の形状は，Ｙ方向に比べ急峻になる。したがって，成型ビームによって加工された穴の端面形状は，Ｘ方向でＹ方向に比べ急峻になり，断面観察に適した形状になる。   If the voltage is set so that the magnification in the X direction of the double quadrupole lens is smaller than the magnification in the Y direction, the ion beam passing through the objective lens has a smaller spread in the X direction than in the Y direction. The influence of the aberration of the objective lens is reduced. For this reason, the shape of the bottom of the beam profile in the X direction is steeper than that in the Y direction. Therefore, the shape of the end face of the hole processed by the shaped beam is steeper in the X direction than in the Y direction, and becomes a shape suitable for cross-sectional observation.

図９を用いて、非軸対称ビームのビームプロファイルのＸ，Ｙ方向の非対称性について説明する。ビームプロファイルのエッジ部分の急峻性について定量的に扱うため、本実施例では、急峻さの尺度としてビームプロファイルの裾の幅を用いる。本実施例では、図９に示すように，ビームプロファイルの裾の幅をビーム強度の１６％から８４％までの距離と定義した。図９に示すビームプロファイルでは、Ｘ方向の裾の幅がＹ方向の裾の幅よりも狭く、従って、図９に示す矩形状のビーム形状では、長辺の方が短辺よりも急峻であることが判る。なお、ビームスポット形状のエッジ部の急峻さの定義としては、裾の幅以外の定義を使用しても構わない。   The asymmetry in the X and Y directions of the beam profile of the non-axisymmetric beam will be described with reference to FIG. In order to quantitatively handle the steepness of the edge portion of the beam profile, in this embodiment, the width of the bottom of the beam profile is used as a measure of the steepness. In this embodiment, as shown in FIG. 9, the width of the skirt of the beam profile is defined as a distance from 16% to 84% of the beam intensity. In the beam profile shown in FIG. 9, the width of the skirt in the X direction is narrower than the width of the skirt in the Y direction. Therefore, in the rectangular beam shape shown in FIG. 9, the long side is steeper than the short side. I understand that. As the definition of the sharpness of the edge portion of the beam spot shape, a definition other than the width of the skirt may be used.

ここで重要なのはイオンレンズによる集束の非対称特性と断面形成方向とを上記で述べたように制御することである。すなわち，２重４極子レンズのＸ方向の倍率がＹ方向の倍率に比べて小さくなるように電圧を計算処理装置９５で設定して，図９のようにＸ方向のビームプロファイルの裾の形状をＹ方向に比べて急峻にした場合には，Ｙ方向を形成するべき断面に平行方向となるように設定することが重要である。特に断面位置にイオンビーム照射軸が重なるように，ステンシルマスク５７の矩形穴端の一辺が照射軸と重なるようにステンシルマスク位置を調整するとビームの裾の幅はより小さく制御することができる。   What is important here is to control the asymmetry characteristic of the focusing by the ion lens and the cross-section forming direction as described above. That is, the voltage is set by the calculation processing device 95 so that the magnification in the X direction of the double quadrupole lens is smaller than the magnification in the Y direction, and the shape of the bottom of the beam profile in the X direction as shown in FIG. When it is steep compared to the Y direction, it is important to set the Y direction so that it is parallel to the cross section to be formed. In particular, if the stencil mask position is adjusted so that one side of the rectangular hole end of the stencil mask 57 overlaps the irradiation axis so that the ion beam irradiation axis overlaps the cross-sectional position, the width of the beam tail can be controlled to be smaller.

また，本イオンビーム加工装置にイオンビーム走査偏向電極を，ステンシルマスク５７と対物レンズ５５の中間位置に追加してビームを走査して断面を作製する場合には，ビーム走査方向は断面平行方向と一致させると効率的な断面加工が可能になる。すなわち，図９のようにＸ方向のビームプロファイルの裾の形状をＹ方向に比べて急峻にした場合には，ビーム走査方向の少なくとも一辺の方向はこのＹ方向と平行になるように，ビーム走査する矩形領域を計算処理装置９５で設定することが重要になる。   In addition, when an ion beam scanning deflection electrode is added to the intermediate position between the stencil mask 57 and the objective lens 55 in the present ion beam processing apparatus to scan the beam and create a cross section, the beam scanning direction is the cross section parallel direction. When matched, efficient cross-section processing becomes possible. That is, as shown in FIG. 9, when the shape of the bottom of the beam profile in the X direction is made steeper than that in the Y direction, beam scanning is performed so that at least one side of the beam scanning direction is parallel to the Y direction. It is important to set the rectangular area to be processed by the calculation processing device 95.

また，ステンシルマスクにマスク穴を小さく制限する機構を設け，その穴を投射した成型ビームで試料上を走査して試料画像を取得して加工位置を設定すれば精度良い位置設定をすることができる。なおマスク穴を小さく制限する機構としては，例えばステンシルマスクに微細アパーチャを重ねる構造としても良い。   In addition, a mechanism that restricts the mask hole to a small size is provided in the stencil mask, and the position can be set with high accuracy by scanning the sample with the shaped beam projected through the hole to acquire the sample image and setting the processing position. . As a mechanism for limiting the mask hole to be small, for example, a structure in which a fine aperture is superimposed on a stencil mask may be used.

また，ＴＥＭ試料作製では，観察するべき面の両側から同様な加工をすれば同様な効果を得ることができるが，この場合もイオンレンズによる集束の非対称特性と断面形成方向とを上記で述べたように制御することが必要である。   In TEM sample preparation, the same effect can be obtained by performing similar processing from both sides of the surface to be observed, but in this case as well, the asymmetry characteristics of the focusing by the ion lens and the cross-sectional formation direction are described above. It is necessary to control as follows.

微小試料作製のための加工手順については，図６に示した方法と同様にすることができるが，ビーム形状が矩形であり，かつビーム裾の幅がＸ方向とＹ方向とで非対称となっていることにより加工出来上がり形状が非対称になることに注意が必要である。特に，観察するべき断面に垂直方向がビームプロファイルの裾の幅が小なる方向となるように設定する必要がある。これは装置設計により実現できる。
すなわち，図６(b)での細長垂直溝１３３の形成，図６(c)での細長い溝１３５の形成において，細長垂直溝１３３および細長い溝１３５の微小試料側の断面に対して垂直方向がビームプロファイルの裾の幅が小なる方向となるように設計する。 The processing procedure for micro sample preparation can be the same as the method shown in FIG. 6, but the beam shape is rectangular and the width of the beam skirt is asymmetric between the X direction and the Y direction. It is necessary to pay attention to the fact that the finished shape becomes asymmetrical. In particular, it is necessary to set the direction perpendicular to the cross section to be observed so that the width of the bottom of the beam profile becomes smaller. This can be realized by device design.
That is, in the formation of the elongated vertical groove 133 in FIG. 6B and the formation of the elongated groove 135 in FIG. 6C, the direction perpendicular to the cross section of the elongated vertical groove 133 and the elongated groove 135 on the micro sample side is Design so that the width of the bottom of the beam profile becomes smaller.

また，ステンシルマスクをイオンビーム照射軸中心にして回転させるステンシルマスク回転機構５８を設ければ，成型ビームの形状を図１０に示すように任意の方向に回転させることができる。そこでこの成型ビームの端の方向に合わせてプロファイルの裾の幅が小なるように，２重４極子レンズの電極に印加する電圧を計算処理装置９５で設定すれば，試料表面の任意の方向に断面を形成できる成型ビームが得られることになる。すなわち，試料の構造に対して任意の方向の断面を観察することができ，さらに試料ステージを駆動させること無く多方向の断面の観察ができることになる。
なお，本実施の形態ではビームの裾の幅を制御するために非軸対称イオンビームレンズとして２重４極子レンズを例としたが，非軸対称な制御が可能なレンズであれば，他の４極子レンズ，８極子レンズ，１６極子レンズ等であっても良い。またこれらの組み合わせおよび対称レンズと組み合わせても良い。また、以上の実施例では、マスク開口の形状を試料上に投影した成型ビームを用いた例について述べたが，成型ビームではなく，楕円または長方形の開口部を備えたアパーチャにより，イオンビームのスポット形状を成形してもよい。 Further, if a stencil mask rotating mechanism 58 for rotating the stencil mask about the ion beam irradiation axis is provided, the shape of the shaped beam can be rotated in an arbitrary direction as shown in FIG. Therefore, if the voltage applied to the electrode of the double quadrupole lens is set by the calculation processing device 95 so that the width of the bottom of the profile is reduced in accordance with the direction of the end of the shaped beam, it can be applied in any direction on the sample surface. A shaped beam capable of forming a cross section is obtained. That is, a cross section in an arbitrary direction can be observed with respect to the structure of the sample, and a multi-directional cross section can be observed without driving the sample stage.
In this embodiment, a double quadrupole lens is used as an example of a non-axisymmetric ion beam lens in order to control the width of the bottom of the beam. A quadrupole lens, an octupole lens, a 16-pole lens, or the like may be used. Moreover, you may combine with these combinations and a symmetrical lens. In the above embodiment, an example using a shaped beam in which the shape of the mask opening is projected onto the sample has been described. However, instead of the shaped beam, an ion beam spot is not formed by an aperture having an elliptical or rectangular opening. The shape may be molded.

また，本実施例のような非対称のビーム成形手法は、Ｘ，Ｙ方向とも急峻なプロファイルになるように制御した場合、即ち対称にビームを成形した場合に比べて、イオンビーム電流を大きくすることができる。従って、本実施例のビーム成形手法は、アルゴンや酸素等、気体元素のイオンビームに対して特に好適である。実施例１ではＧａイオンビームを集束した例を述べたが，Ｇａが加工領域に残る。シリコンデバイス等，半導体装置の製造プロセスにおいては，重金属であるＧａは不良発生原因となる可能性が高いため、試料片作成時には、試料の特性に顕著な影響を及ぼさない不活性ガスや酸素，窒素などの気体元素のイオンビームを用いることが望ましい。しかしながら、現時点で利用可能なイオン源で，気体元素イオンを発生させるプラズマイオン源は，発生できるイオンビームの輝度が，Ｇａ等の液体金属イオン源に比べて少なくとも２桁から３桁低い。従って、わざと非対称にイオンビームを成形し、実際の加工はビームプロファイルのより急峻な部分を用いて行なうことにより、輝度の低いイオン源であっても加工精度を落とさずに使用可能とすることができる。本効果は、気体元素のイオンビーム（例えば、窒素，酸素，ネオン，キセノン，クリプトンなどの元素，およびこれらの混合イオンビーム等）に限らず、輝度の低いイオン源を使用する場合には全て有効である。   Further, the asymmetric beam shaping method as in this embodiment increases the ion beam current as compared with the case where the X and Y directions are controlled so as to have a steep profile, that is, when the beam is shaped symmetrically. Can do. Therefore, the beam shaping method of this embodiment is particularly suitable for an ion beam of a gaseous element such as argon or oxygen. In the first embodiment, an example in which the Ga ion beam is focused has been described, but Ga remains in the processing region. In the manufacturing process of semiconductor devices such as silicon devices, Ga, which is a heavy metal, has a high possibility of causing defects. Therefore, an inert gas, oxygen, or nitrogen that does not significantly affect the characteristics of the sample when the sample piece is prepared. It is desirable to use an ion beam of a gas element such as. However, a plasma ion source that generates gaseous element ions, which is an ion source that can be used at the present time, has a brightness of an ion beam that can be generated that is at least two to three orders of magnitude lower than that of a liquid metal ion source such as Ga. Therefore, an ion beam is intentionally shaped asymmetrically, and actual processing is performed using a steeper part of the beam profile, so that even a low-brightness ion source can be used without reducing processing accuracy. it can. This effect is not limited to ion beams of gaseous elements (for example, elements such as nitrogen, oxygen, neon, xenon, and krypton, and mixed ion beams thereof), but they are all effective when using an ion source with low brightness. It is.

また、ビームプロファイルの裾の急峻性について，直交２方向の急峻性の比率を制御することにより、ビームプロファイルの裾をＸ方向とＹ方向で対称形状にした場合に対して、イオンビーム電流値を任意の大きさに制御することができる。即ち、比較的急峻でない方向が存在することによりイオンビーム電流が増大するが、試料の加工はビームプロファイルの急峻な方向で行なうため加工精度が低下しない。更にまた，本実施例ではビームの裾の幅を制御するために非軸対称イオンビームレンズを用いたが，イオン光源形状を非軸対象にするアパーチャと，対称イオンビームレンズを用いても良い。すなわち，イオン源からイオンが放出されるアパーチャを楕円形状あるいは長方形状にするか，あるいは途中に同様な非軸対象なアパーチャを設け，このアパーチャを光源としてレンズを調整しても良い。この場合も，レンズの条件設定は計算処理装置によって実行可能である。   In addition, with respect to the steepness of the bottom of the beam profile, by controlling the ratio of steepness in the two orthogonal directions, the ion beam current value can be changed with respect to the case where the bottom of the beam profile is symmetrical in the X and Y directions. It can be controlled to an arbitrary size. In other words, the ion beam current increases due to the presence of a relatively non-steep direction, but the processing accuracy does not decrease because the sample is processed in a steep direction of the beam profile. Furthermore, in this embodiment, a non-axisymmetric ion beam lens is used to control the width of the bottom of the beam. However, an aperture that makes the ion light source shape a non-axis object and a symmetric ion beam lens may be used. That is, the aperture from which ions are emitted from the ion source may be elliptical or rectangular, or a similar non-axis target aperture may be provided in the middle, and the lens may be adjusted using this aperture as the light source. Also in this case, the lens condition setting can be executed by the calculation processing device.

TEMやSEM等の解析手段用微小試料を作製するために、図６あるいは図７で示される試料片作製フローに、本実施例の成型ビームを用いることができる。また，本実施の形態で述べたイオンビーム加工装置ばかりでなく，イオンビーム筐体と電子ビーム筐体を複合したＦＩＢ−ＳＥＭ装置となるイオンビーム加工装置で断面加工を行い，その装置内で電子ビームによる断面観察する場合のイオンビーム加工装置も，本願に示すイオンビーム加工装置に含む。   In order to produce a micro sample for analysis means such as TEM or SEM, the shaped beam of this embodiment can be used in the sample piece production flow shown in FIG. 6 or FIG. In addition to the ion beam processing apparatus described in this embodiment, cross-section processing is performed by an ion beam processing apparatus that is a FIB-SEM apparatus in which an ion beam casing and an electron beam casing are combined. An ion beam processing apparatus for observing a cross section by a beam is also included in the ion beam processing apparatus shown in the present application.

以上、本実施で説明した試料作製方法ないし試料作製装置によれば、実施例１で説明した試料作製方法ないし試料作製装置の効果に加えて、更に，ステンシルマスクを用いることにより，より大きな電流で精度の高い加工ができる。特に輝度の低いイオン源であってもビーム電流を大きくでき，かつ加工精度が高くできるため断面加工や微小試料の作製が短時間で可能という効果を奏することができる。これは半導体装置の製造プロセスにおいては，不良発生原因となる可能性が高いＧａに替わって、試料の特性に顕著な影響を及ぼさない不活性ガスや酸素，窒素などの気体元素のイオンビームを用いることができることを意味する。したがって，半導体デバイス等の歩留向上のために，ウェーハをＧａなどの金属で汚染することなく，イオンビームによる断面形成が可能となり，さらにウェーハを割断することなく微小試料を分離または分離準備ことができるため，ウェーハを評価のために無駄に廃棄せず，かつ検査のための試料を取り出したウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させない新たな検査・解析方法が提供される。また，ウェーハを割断することなく評価でき，新たな不良を発生させず，高価なウェーハを無駄にすることはない。ひいては，半導体装置の製造歩留りが向上する。   As described above, according to the sample preparation method or sample preparation apparatus described in the present embodiment, in addition to the effects of the sample preparation method or sample preparation apparatus described in Example 1, a stencil mask can be used to increase the current. High precision processing is possible. In particular, even with an ion source with low brightness, the beam current can be increased and the processing accuracy can be increased, so that the cross-section processing and the production of a micro sample can be performed in a short time. In the semiconductor device manufacturing process, an ion beam of an inert gas or a gas element such as oxygen or nitrogen that does not significantly affect the characteristics of the sample is used in place of Ga, which is likely to cause defects. Means that you can. Therefore, in order to improve the yield of semiconductor devices, etc., it is possible to form a cross-section by ion beam without contaminating the wafer with a metal such as Ga, and to separate or prepare for separation of a minute sample without cleaving the wafer. Therefore, a new inspection / analysis method is provided in which a wafer is not wasted for evaluation and a defect is not generated even if a wafer from which a sample for inspection is taken out is returned to the process. Moreover, evaluation can be performed without cleaving the wafer, no new defects are generated, and expensive wafers are not wasted. As a result, the manufacturing yield of semiconductor devices is improved.

本実施例では，イオン源をＦＩＢカラムに対して傾けて配置し、かつステンシルマスクを用いてイオンビーム形状を成形した例について説明する。ここで，イオン源は不活性ガスや酸素，窒素などの気体元素のイオンビームを引き出すプラズマイオン源を用いるものとする。イオン源のイオン種として不活性ガスや酸素，窒素のような元素種を選べば，デバイスの電気的な特性に影響を与えないのでイオンビームで加工後に加工済みのウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させるようなことは少ない。しかし，このようなインライン応用では、プラズマイオン源の中で金属の不純物が微量に生成され，これが試料まで到達した場合に希に不良を発生させることがあるという課題が残されていた。これらの不純物の一つは金属イオンであり，他には金属の中性粒子である。また中性粒子は，レンズや静電偏向器で制御できず，試料に広く照射される。ガス種のイオンの中性粒子が照射された場合に所望の箇所以外も加工してしまい試料が変質してしまうという問題もあった。   In the present embodiment, an example will be described in which the ion source is arranged to be inclined with respect to the FIB column and the ion beam shape is formed using a stencil mask. Here, the ion source is a plasma ion source that extracts an ion beam of a gas element such as an inert gas, oxygen, or nitrogen. If you select an element species such as inert gas, oxygen, or nitrogen as the ion species of the ion source, it will not affect the electrical characteristics of the device, so it will be defective even if the processed wafer is returned to the process after processing with an ion beam. There is little that generates. However, in such an in-line application, there remains a problem that a small amount of metal impurities are generated in the plasma ion source, and when this reaches the sample, a defect may occur rarely. One of these impurities is a metal ion, and the other is a metal neutral particle. Neutral particles cannot be controlled by a lens or electrostatic deflector, and are widely irradiated on the sample. When neutral particles of gas species ions are irradiated, there is also a problem that the sample other than the desired portion is processed and the sample is altered.

本実施例では，まず，試料に中性粒子の不純物を試料に到達させないためイオン源からイオンビームを引き出す軸と，イオンビームを試料に照射する軸が傾斜関係にある構造とする例について述べる。また発生できるプラズマイオン源の輝度は一般に，Ｇａ等の液体金属イオン源に比べて少なくとも２桁から３桁低くなる。そこで，本実施例では，イオンビーム照射系の途中に，所定形状の開口を持つステンシルマスクを挿入し，非軸対称の開口形状を試料上に投影した成型ビームを用いる。   In this embodiment, first, an example will be described in which a neutral axis impurity does not reach the sample so that the axis for extracting the ion beam from the ion source and the axis for irradiating the sample with the ion beam are in an inclined relationship. The brightness of the plasma ion source that can be generated is generally at least two to three orders of magnitude lower than that of a liquid metal ion source such as Ga. Therefore, in this embodiment, a stencil mask having an opening with a predetermined shape is inserted in the middle of the ion beam irradiation system, and a shaped beam in which a non-axisymmetric opening shape is projected onto the sample is used.

図１１に本実施例のイオンビーム加工装置を示す。本イオンビーム加工装置は，アルゴン，ネオン，キセノン，クリプトン，酸素，窒素等のガスイオンを放出するデュオプラズマトロン５１，コンデンサレンズ２，対物レンズ５５，ステンシルマスク５７，イオンビーム偏向器６０及びこれらを格納するＦＩＢカラム用の鏡筒４２などから構成されるイオンビーム照射系が配置されている。また、本装置には電子銃７，電子銃７から放出する電子ビーム８を集束する電子レンズ９，電子ビーム走査偏向器１０及びそれらを格納する電子ビームカラム鏡筒２２等で構成される電子ビーム照射系を備えている。   FIG. 11 shows an ion beam processing apparatus according to this embodiment. This ion beam processing apparatus includes a duoplasmatron 51 that emits gas ions such as argon, neon, xenon, krypton, oxygen, and nitrogen, a condenser lens 2, an objective lens 55, a stencil mask 57, an ion beam deflector 60, and these. An ion beam irradiation system including a lens barrel 42 for the FIB column to be stored is disposed. The apparatus also includes an electron gun 7, an electron lens 9 that focuses an electron beam 8 emitted from the electron gun 7, an electron beam scanning deflector 10, an electron beam column barrel 22 that stores them, and the like. An irradiation system is provided.

ＦＩＢカラム鏡筒４２及びＳＥＭカラム鏡筒２２の下部には真空試料室４１が配置されており、真空試料室内４１には，二次粒子検出器１２，試料１１を載置する試料ステージ１３，プローブ１５，デポガス源１７，およびマニピュレータ４３などが格納されている。ＦＩＢカラム鏡筒４２内部も真空に維持されているのは言うまでもない。本装置を制御する装置として，デュオプラズマトロン制御装置９１，レンズ制御装置９２，試料ステージ制御装置１４，マニピュレータ制御装置１６，デポガス源制御装置１８，二次電子検出器制御装置１９，および，イオンビーム偏向制御装置２０，計算処理装置９５などが配置されている。ここで，計算処理装置９５は二次粒子検出器の検出信号を基に生成された画像や，情報入力手段によって入力した情報などを表示するディスプレイを備える。また，試料ステージは，試料載置面内の直行２方向への直線移動機構，試料載置面に垂直方向への直線移動機構，試料載置面内回転機構，および試料載置面内に傾斜軸を持つ傾斜機構を備え，これらの制御は計算処理装置９５からの指令によって試料ステージ制御装置１４で行われる。なお、図１１では判りにくいが、本装置のデュオプラズマトロン５１は、ＦＩＢカラムの鏡筒に対して傾けて配置されている。詳しくは、図１１のＹ方向に傾斜しており，イオン源からイオンビームを引きだす方向と，イオンビームの照射軸とは傾斜関係にある。   A vacuum sample chamber 41 is disposed below the FIB column barrel 42 and the SEM column barrel 22. In the vacuum sample chamber 41, a secondary particle detector 12, a sample stage 13 on which the sample 11 is placed, and a probe 15, the deposit gas source 17, and the manipulator 43 are stored. Needless to say, the inside of the FIB column barrel 42 is also maintained in vacuum. As a device for controlling this device, a duoplasmatron control device 91, a lens control device 92, a sample stage control device 14, a manipulator control device 16, a deposition gas source control device 18, a secondary electron detector control device 19, and an ion beam. A deflection control device 20 and a calculation processing device 95 are arranged. Here, the calculation processing device 95 includes a display for displaying an image generated based on the detection signal of the secondary particle detector, information input by the information input means, and the like. In addition, the sample stage has a linear movement mechanism in two directions perpendicular to the sample mounting surface, a linear movement mechanism in a direction perpendicular to the sample mounting surface, a rotation mechanism in the sample mounting surface, and a tilt in the sample mounting surface. An inclination mechanism having an axis is provided, and these controls are performed by the sample stage controller 14 in response to a command from the calculation processor 95. Although it is difficult to understand in FIG. 11, the duoplasmatron 51 of the present apparatus is disposed so as to be inclined with respect to the barrel of the FIB column. Specifically, it is inclined in the Y direction in FIG. 11, and the direction in which the ion beam is drawn from the ion source and the irradiation axis of the ion beam are in an inclined relationship.

次に本装置の動作について述べる。まず，アルゴンボンベからの配管途中に存在するガスバルブを開けることによりアルゴンガスをデュオプラズマトロン５１に導入し，ガス放電によるプラズマを生成する。そこでデュオプラズマトロン５１からイオンビーム５６を引き出す。ここでイオンビームを引き出す軸とイオンビームを試料に照射する軸が傾斜しているので，イオンビーム偏向器６０によってイオンビームの行路を屈折させる。イオン源で発生した中性粒子は、イオンビーム偏向器６０による偏向作用を受けないので、そのまま直進する。デュオプラズマトロン５１とイオンビーム偏向器２０の動作は，計算処理装置からの指令によりデュオプラズマトロン制御装置９１，イオンビーム偏向器制御装置２０等或いは計算処理装置９５により制御される。そして，このイオンビーム５６をコンデンサレンズ２により対物レンズ５５中心近傍に集束させる。すなわちコンデンサレンズ２の電極に印加する電圧を，この条件を満たすように予め計算によって求めておいた値に計算処理装置９５で設定する。そしてイオンビーム５８は矩形の穴を有するステンシルマスク５７を通過する。対物レンズ５５はステンシルマスクを試料１１の上に投影する条件で制御する。ここでも対物レンズ５５の電極に印加する電圧を，上記条件を満たすように予め計算によって求めておいた値に計算処理装置９５で設定する。すると，試料上には矩形の成型イオンビームが照射される。この成型イオンビームを照射し続けると試料に矩形の穴が形成される。   Next, the operation of this apparatus will be described. First, an argon gas is introduced into the duoplasmatron 51 by opening a gas valve existing in the middle of the piping from the argon cylinder, and plasma by gas discharge is generated. Therefore, the ion beam 56 is extracted from the duoplasmatron 51. Here, since the axis for extracting the ion beam and the axis for irradiating the sample with the ion beam are inclined, the ion beam deflector 60 refracts the path of the ion beam. Neutral particles generated in the ion source do not receive a deflection action by the ion beam deflector 60, and thus go straight. The operations of the duoplasmatron 51 and the ion beam deflector 20 are controlled by the duoplasmatron control device 91, the ion beam deflector control device 20 or the like or the calculation processing device 95 according to a command from the calculation processing device. The ion beam 56 is focused near the center of the objective lens 55 by the condenser lens 2. That is, the voltage applied to the electrode of the condenser lens 2 is set by the calculation processing device 95 to a value obtained by calculation in advance so as to satisfy this condition. The ion beam 58 passes through a stencil mask 57 having a rectangular hole. The objective lens 55 is controlled under the condition for projecting the stencil mask onto the sample 11. Again, the voltage applied to the electrode of the objective lens 55 is set by the calculation processing device 95 to a value obtained by calculation in advance so as to satisfy the above conditions. Then, a rectangular shaped ion beam is irradiated on the sample. When this shaped ion beam is continuously irradiated, a rectangular hole is formed in the sample.

次に断面観察の手順について説明する。電子銃７から放出される電子ビーム８を集束して試料１１に照射する。このとき電子ビーム８を走査しながら試料断面に照射し，試料断面から放出される二次電子を二次粒子検出器１２で検出して，その強度を画像の輝度に変換すれば試料断面を観察することができる。すなわち，成型ビームで回路パターンの欠陥や異物など異常箇所に凹部（角穴など）を形成すれば，欠陥や異物などの凹部の壁面を電子ビーム８で観察することができ，その発生原因を解析できることになる。   Next, the procedure for cross-sectional observation will be described. The sample 11 is irradiated with the electron beam 8 emitted from the electron gun 7 focused. At this time, the sample cross-section is irradiated while scanning with the electron beam 8, secondary electrons emitted from the sample cross-section are detected by the secondary particle detector 12, and the intensity is converted into the luminance of the image to observe the sample cross-section. can do. In other words, if a concave part (such as a square hole) is formed in an abnormal part such as a defect or foreign substance in a circuit pattern with a shaped beam, the wall surface of the concave part such as a defect or foreign substance can be observed with the electron beam 8, and the cause of the occurrence is analyzed. It will be possible.

図１２には、図１１の装置の上面図(a)，正面図(b)，側面図(c)を示す。図１２(a)において、１００１はデュオプラズマトロンを格納する鏡体、１００２がデュオプラズマトロン下部に配置されたＦＩＢカラム鏡体、１００３がＳＥＭカラム鏡体であり、図中の縦横量方向の一点鎖線は、試料ステージのＸ方向、Ｙ方向の中心線である。一点鎖線の交点は、ＦＩＢカラム鏡体の中心軸と試料ステージの試料載置面との交点を意味し、大体、試料載置面の中心と一致する。図１２(a)の上面図から、デュオプラズマトロン１００１がＦＩＢカラム鏡筒１００２に対して傾いて配置されている（図１２(a)では上方に）ことが判る。線分１１０４は、デュオプラズマトロン鏡体１００１の中心軸の延長線と試料ステージの交点と，ＳＥＭカラム鏡体の中心軸と試料ステージとの交点を結ぶ線分であり、線分１１０５は、ＳＥＭカラム鏡体の中心軸を試料ステージへ投影した線分である。本装置の特徴は，イオン源からイオンビームを引き出す軸１１０１と，イオンビームを試料に照射する軸１１００が傾斜関係にある構造であり，上記の線分１１０４と線分１１０５とを平行ではない関係、好ましくは直交関係とすることが可能な構造であることである。わかりやすく言えば、ＦＩＢカラム鏡体の中心軸とＳＥＭカラム鏡体の中心軸とが、試料ステージの試料載置面に対して垂直な同一面内に存在し、かつデュオプラズマトロンの中心軸が、上記ＦＩＢカラム中心軸とＳＥＭカラム中心軸のなす面に対して、所定角度傾いているような構成ということになる。   FIG. 12 shows a top view (a), a front view (b), and a side view (c) of the apparatus shown in FIG. In FIG. 12 (a), 1001 is a mirror housing the duoplasmatron, 1002 is a FIB column mirror disposed under the duoplasmatron, and 1003 is an SEM column mirror. The chain line is the center line in the X direction and Y direction of the sample stage. The intersection of the alternate long and short dash line means the intersection of the central axis of the FIB column mirror and the sample placement surface of the sample stage, and generally coincides with the center of the sample placement surface. From the top view of FIG. 12A, it can be seen that the duoplasmatron 1001 is inclined with respect to the FIB column barrel 1002 (upward in FIG. 12A). A line segment 1104 is a line segment connecting an intersection of the central axis of the duoplasmatron mirror 1001 and the sample stage, and an intersection of the center axis of the SEM column mirror and the sample stage. The line segment 1105 is an SEM. This is a line segment obtained by projecting the central axis of the column mirror onto the sample stage. A feature of this apparatus is a structure in which an axis 1101 for extracting an ion beam from the ion source and an axis 1100 for irradiating the sample with the ion beam are in an inclined relationship, and the above-described line segment 1104 and line segment 1105 are not parallel to each other. It is preferably a structure that can be in an orthogonal relationship. In other words, the central axis of the FIB column mirror and the central axis of the SEM column mirror are in the same plane perpendicular to the sample placement surface of the sample stage, and the central axis of the duoplasmatron is In other words, the structure is inclined at a predetermined angle with respect to the surface formed by the FIB column central axis and the SEM column central axis.

図１２(b)と図１２(c)とを用いて、各カラムの配置関係について更に説明する。図１２(b)において、ＦＩＢカラム鏡体１００２とＳＥＭカラム鏡体は、各々の中心軸１１００と１００３の中心軸とが、試料ステージ１００６の試料載置面の中心で交差するように配置されている。ＳＥＭ観察の際には、一次電子線は、おおよそ中心軸１１０２に平行に照射されることになる。次に、側面図である図１２(c)を見ると、デュオプラズマトロン１００１は、ＦＩＢカラム１００２に対して傾いて配置されていることが、図１２(a)(b)に比べて明瞭に判る。一方、ＦＩＢカラム１００２の中心軸１１００が、ＳＥＭカラム１００３の中心を通過しているように見えることから、ＳＥＭカラム１００３とＦＩＢカラム１００２とが、互いに中心軸が同一面内にあるような配置関係になっていることが判る。デュオプラズマトロン１００１は、上記面に対して傾いて配置されていることになる。イオン源がＦＩＢカラムに対して傾いているような構造では，イオン源で発生した中性粒子はイオン引き出し方向に沿って飛行し，途中で固定アパーチャ等によって遮られ試料まで到達することは無く，試料を中性粒子不純物で汚染することないためデバイス製造の歩留まりを低下させない。しかし，イオン源から引き出されたイオンビームをＦＩＢカラムの方向に屈折させることにより，投射ビームの強度プロファイルの裾の幅が拡大し，急峻な断面を形成するのに妨げになることが判明した。これはイオンが持っているエネルギがイオン毎にばらつくことに起因している。イオンビームをイオンビーム偏向器で偏向する際，エネルギ差により偏向方向にイオンビーム軌道に広がりが出てしまうのである。この影響は成型イオンビームにも及ぼし，イオンビーム偏向器でイオンビームを屈折させる方向すなわち，つまり図１２(a)の線分１１０４の方向に裾の幅が拡大することがわかった。従って、実際に試料へ照射されるビームスポットには、線分１１０５の向きに急峻な加工エッジが形成され、線分１１０４の向きに対しては鈍った加工エッジが形成される。当然、急峻なエッジで形成した部分の方が加工精度が良く、加工断面も良好であるので、本装置では、線分１１０５の向きに平行な方向からのＳＥＭ観察が可能なようにＳＥＭカラムを配置した。なお、ＳＥＭカラムの配置は、必ずしも線分１１０５の向きに平行である必要は無く、線分１１０４と平行な方向を避けて配置すれば、加工精度の最も悪い方向のＳＥＭ観察を避けることが可能である。図１３(a)は、ＦＩＢにより試料に形成された加工孔を、図１２(b)の装置正面図側から見た加工断面である。図１３(a)で、「ＳＥＭ観察方向」と記載された矢印の示す方向は、ビームスポットの急峻な側で加工された断面であり、急峻な断面が形成されている。一方，図１３(b)は、ＦＩＢにより試料に形成された加工孔を、図１２(c)の装置正面図側から見た加工断面である。図１３(b)中、丸で示された部分は、ＦＩＢのビームスポットの鈍った側で加工された加工断面であり、図１３(a)の加工断面に比べて、だれた断面が形成されている。   The arrangement relationship of each column will be further described with reference to FIG. 12B and FIG. In FIG. 12B, the FIB column mirror 1002 and the SEM column mirror are arranged so that the central axes of the central axes 1100 and 1003 intersect at the center of the sample mounting surface of the sample stage 1006. Yes. In SEM observation, the primary electron beam is irradiated approximately parallel to the central axis 1102. Next, looking at FIG. 12 (c), which is a side view, it is clear that the duoplasmatron 1001 is inclined with respect to the FIB column 1002, compared to FIGS. 12 (a) and 12 (b). I understand. On the other hand, since the central axis 1100 of the FIB column 1002 seems to pass through the center of the SEM column 1003, the SEM column 1003 and the FIB column 1002 are arranged so that the central axes are in the same plane. It turns out that it is. The duoplasmatron 1001 is inclined with respect to the plane. In a structure in which the ion source is tilted with respect to the FIB column, neutral particles generated in the ion source fly along the ion extraction direction, and do not reach the sample by being blocked by a fixed aperture on the way. Since the sample is not contaminated with neutral particle impurities, the device manufacturing yield is not lowered. However, it has been found that refracting the ion beam extracted from the ion source in the direction of the FIB column increases the width of the bottom of the intensity profile of the projection beam, which hinders the formation of a steep cross section. This is due to the fact that the energy of ions varies from ion to ion. When the ion beam is deflected by the ion beam deflector, the ion beam trajectory expands in the deflection direction due to the energy difference. This effect also affects the shaped ion beam, and it has been found that the width of the skirt expands in the direction in which the ion beam is refracted by the ion beam deflector, that is, in the direction of the line segment 1104 in FIG. Therefore, a steep machining edge is formed in the direction of the line segment 1105 and a dull machining edge is formed in the direction of the line segment 1104 in the beam spot actually irradiated to the sample. Of course, the portion formed with the steep edge has better processing accuracy and better processing cross section, so in this apparatus, the SEM column is installed so that SEM observation from a direction parallel to the direction of the line segment 1105 is possible. Arranged. Note that the SEM column is not necessarily arranged parallel to the direction of the line segment 1105. If the SEM column is arranged away from the direction parallel to the line segment 1104, SEM observation in the direction with the worst processing accuracy can be avoided. It is. FIG. 13A is a processing cross section of the processing hole formed in the sample by FIB as seen from the front view side of the apparatus in FIG. In FIG. 13A, the direction indicated by the arrow “SEM observation direction” is a cross section processed on the steep side of the beam spot, and a steep cross section is formed. On the other hand, FIG. 13B is a processing cross section of the processing hole formed in the sample by FIB as viewed from the front view side of the apparatus in FIG. In FIG. 13 (b), the part indicated by a circle is a processed cross section processed on the blunt side of the FIB beam spot, and an irregular cross section is formed compared to the processed cross section of FIG. 13 (a). ing.

なお，本実施例では，コンデンサレンズに軸対称なレンズを用いたが，２重４極子レンズからなる非軸対称イオンビームレンズに置き換えても良い。この場合にはイオンビーム５６を非軸対称イオンビームレンズにより対物レンズ５５中心近傍に集束させる。ここで，２重４極子レンズの像面はＸ，Ｙ方向で一致させて，倍率は異なるようにレンズは設計されており，Ｘ，Ｙ方向とも対物レンズ５５中心近傍に集束する条件の電圧値に計算処理装置９５で設定する。そしてイオンビーム５６は矩形の穴を有するステンシルマスク５７を通過する。対物レンズ５５は同様にステンシルマスクを試料１１の上に投影する条件で制御する。すると，試料上には矩形の成型イオンビームが照射される。ここで２重４極子レンズのＸ方向の倍率がＹ方向の倍率に比べて小さくなるように電圧を設定すると，対物レンズを通過するイオンビームはＸ方向の広がりがＹ方向に比べて小さくなるため対物レンズの収差の影響は小さくなる。このとき，Ｘ方向のビームプロファイルの裾の形状は，Ｙ方向に比べ図９に示すように急峻になる。したがって，成型ビームによって加工された穴の端面形状は，Ｘ方向でＹ方向に比べ急峻になり，断面観察に適した形状になる。また，イオンビーム電流はＸ，Ｙ方向とも急峻なプロファイルになるように制御した場合に比べて大きくなる。特に断面位置にイオンビーム照射軸が重なるように，ステンシルマスク５７の矩形穴端の一辺が照射軸と重なるようにステンシルマスク位置を調整するとビームの裾の幅はより小さく制御することができる。ここで重要なのは，イオン源からイオンビームを引き出す軸が傾斜している方向が，観察すべき加工断面と少なくとも平行関係にすることである。すなわち，イオン源傾斜の影響が観察すべき断面形成に影響しないようにすることである。なお、本実施例においても、ビームプロファイルの裾の形状の急峻性を定量的に扱うため、ビームプロファイルの裾の幅はビーム強度の１６％から８４％までの距離と定義した（図９参照）。しかし，ビームスポット形状のエッジ部の急峻さの定義としては、裾の幅以外の定義を使用しても構わないのは、実施例２と同様である。   In this embodiment, an axially symmetric lens is used as the condenser lens, but it may be replaced with a non-axisymmetric ion beam lens composed of a double quadrupole lens. In this case, the ion beam 56 is focused near the center of the objective lens 55 by a non-axisymmetric ion beam lens. Here, the lens surface is designed such that the image plane of the double quadrupole lens is made to coincide in the X and Y directions and the magnification is different, and the voltage value is such that the X and Y directions are focused near the center of the objective lens 55. Is set by the computer 95. The ion beam 56 passes through a stencil mask 57 having a rectangular hole. Similarly, the objective lens 55 is controlled under conditions for projecting the stencil mask onto the sample 11. Then, a rectangular shaped ion beam is irradiated on the sample. If the voltage is set so that the magnification in the X direction of the double quadrupole lens is smaller than the magnification in the Y direction, the ion beam passing through the objective lens has a smaller spread in the X direction than in the Y direction. The influence of the aberration of the objective lens is reduced. At this time, the shape of the bottom of the beam profile in the X direction becomes steeper as shown in FIG. 9 than in the Y direction. Therefore, the shape of the end face of the hole processed by the shaped beam is steeper in the X direction than in the Y direction, and becomes a shape suitable for cross-sectional observation. In addition, the ion beam current is larger than that in the case where control is performed so as to have a steep profile in both the X and Y directions. In particular, when the stencil mask position is adjusted so that one side of the rectangular hole end of the stencil mask 57 overlaps the irradiation axis so that the ion beam irradiation axis overlaps the cross-sectional position, the width of the skirt of the beam can be controlled to be smaller. What is important here is that the direction in which the axis from which the ion beam is extracted from the ion source is inclined is at least parallel to the processing section to be observed. That is, it is to prevent the influence of the ion source tilt from affecting the cross-section formation to be observed. Also in this embodiment, in order to quantitatively handle the steepness of the shape of the bottom of the beam profile, the width of the bottom of the beam profile is defined as a distance from 16% to 84% of the beam intensity (see FIG. 9). . However, the definition of the steepness of the edge portion of the beam spot shape may be a definition other than the width of the skirt as in the second embodiment.

また，図１１に示したイオンビーム加工装置のステンシルマスク５７と対物レンズ５５の中間位置に、イオンビーム走査偏向電極を追加してビームを走査して断面を作製する構成も可能である。この場合，ビーム走査方向を断面平行方向と一致させると効率的な断面加工が可能になる。図９に示すビームプロファイルを例に取って説明すると、Ｘ方向のビームプロファイルの裾の形状をＹ方向に比べて急峻にした場合には，ビーム走査方向の少なくとも一辺の方向はこのＹ方向と平行になるように，ビーム走査する矩形領域を計算処理装置９５で設定することが重要になる。また，ビームを走査しない場合には，加工形状はビーム形状と同じに限定されるが，イオンビームを走査することができると，ビーム加工形状に自由度が生まれる。また，加工領域もビーム形状を超えて任意に設定できる効果を奏することができる。   In addition, it is possible to add an ion beam scanning deflection electrode at an intermediate position between the stencil mask 57 and the objective lens 55 of the ion beam processing apparatus shown in FIG. In this case, efficient cross-section processing is possible by making the beam scanning direction coincide with the cross-sectional parallel direction. The beam profile shown in FIG. 9 will be described as an example. When the skirt shape of the beam profile in the X direction is sharper than that in the Y direction, the direction of at least one side in the beam scanning direction is parallel to the Y direction. Thus, it is important to set the rectangular area to be scanned by the calculation processing device 95. Further, when the beam is not scanned, the machining shape is limited to the same as the beam shape. However, if the ion beam can be scanned, the beam machining shape has a degree of freedom. In addition, it is possible to achieve an effect that the processing region can be arbitrarily set beyond the beam shape.

また，ステンシルマスクにマスク穴を小さく制限する機構を設け，その穴を投射した成型ビームで試料上を走査して試料画像を取得して加工位置を設定すれば精度良い位置設定をすることができる。なおマスク穴を小さく制限する機構としては，例えばステンシルマスクに微細アパーチャを重ねる構造としても良い。更にまた，ＴＥＭ試料作製では，観察するべき面の両側から同様な加工をすれば同様な効果を得ることができる。
ＴＥＭ試料作製のための微小試料作製のための加工手順は、実施例１の図６で示される手順とほぼ同一であるので、相違点のみを説明する。ここではビーム形状が矩形であり，かつビーム裾の幅がＸ方向とＹ方向とで非対称となっていることにより加工出来上がり形状が非対称になることに注意が必要である。特に，観察するべき断面に垂直方向がビームプロファイルの裾の幅が小なる方向となるように設定する必要がある。これは装置設計により実現できる。 In addition, a mechanism that restricts the mask hole to a small size is provided in the stencil mask, and the position can be set with high accuracy by scanning the sample with the shaped beam projected through the hole to acquire the sample image and setting the processing position. . As a mechanism for limiting the mask hole to be small, for example, a structure in which a fine aperture is superimposed on a stencil mask may be used. Furthermore, in TEM sample preparation, the same effect can be obtained if the same processing is performed from both sides of the surface to be observed.
Since the processing procedure for micro sample preparation for TEM sample preparation is substantially the same as the procedure shown in FIG. 6 of Example 1, only the differences will be described. Here, it should be noted that the processed shape is asymmetrical because the beam shape is rectangular and the width of the beam skirt is asymmetrical between the X direction and the Y direction. In particular, it is necessary to set the direction perpendicular to the cross section to be observed so that the width of the bottom of the beam profile becomes smaller. This can be realized by device design.

図６(a)：まず，マスクを円形アパーチャとして，円形で電流約１００ｐＡのイオンビームを準備する。そこで観察断面を形成する両端マーク１３０を２個作製し，実施例１と同様に観察位置をマークで特定する。次にマスクを角穴加工用に矩形の穴形状のものに切り替える。ここでは電流は約３０ｎＡ得られる。そこで２個のマーク１３０を結ぶ直線上で，成型ビームを用いて，マーク１３０の両側に２個の角穴１３２を設ける。図６(b)：次に，マスクを細長溝加工用に切り替える。この切り替え動作は，装置ユーザが，情報入力手段を介して切り替え命令を入力する。ここでは電流は約１０ｎＡ得られる。この条件で一方の角穴と交わるように，他方の角穴には交わらないような細長垂直溝１３３を形成する。なお，図６(b)での細長垂直溝１３３の形成，図６(c)での細長い溝１３５の形成において，細長垂直溝１３３および細長い溝１３５の微小試料側の断面に対して垂直方向がビームプロファイルの裾の幅が小なる方向となるようにする。ここで図６(c) から図６(d）でクサビ型微小試料を形成し，プローブ１３７を接触させる手順は実施例１と同様である。次に，円形のアパーチャに切り替え電流を約２００ｐＡに調整する。この際の切り替え動作も，装置ユーザが，情報入力手段を介して切り替え命令を入力することにより実行される。そして実施例１と同様に，プローブ１３７と摘出すべき試料１３６とを接続する。図６(e)(f)(g)(h)(i)までは実施例１と同様に操作する。図６(j）：最後に，薄膜加工を行う。ここではマスクを薄膜加工用に切り替える。すなわち粗加工，中加工，仕上げ加工の順にビーム電流が小さくなるように，矩形のマスクを順次切り替える。そして最終的に観察領域を厚さが１００ｎｍ以下程度のウォール１４３になるように薄く仕上げ加工を施してＴＥＭ試料とする。なお，以上では操作者が計算処理装置の入力装置を使って装置を制御している例を説明したが，計算処理装置にメモリなどの記憶手段を設けて，全ての工程の制御条件を制御シーケンスとして格納しておくことにより，全自動でサンプリングを行うことも可能である。   FIG. 6A: First, an ion beam with a circular current of about 100 pA is prepared using a mask as a circular aperture. Therefore, two end marks 130 forming an observation cross section are prepared, and the observation position is specified by the mark as in the first embodiment. Next, the mask is switched to a rectangular hole shape for square hole processing. Here, a current of about 30 nA is obtained. Therefore, two square holes 132 are provided on both sides of the mark 130 on the straight line connecting the two marks 130 using a shaped beam. FIG. 6 (b): Next, the mask is switched to the slot processing. In this switching operation, the device user inputs a switching command via the information input means. Here, a current of about 10 nA is obtained. Under this condition, an elongated vertical groove 133 is formed so as to intersect with one of the square holes so as not to intersect with the other square hole. In the formation of the elongated vertical groove 133 in FIG. 6B and the formation of the elongated groove 135 in FIG. 6C, the direction perpendicular to the cross section of the elongated vertical groove 133 and the elongated groove 135 on the micro sample side is The width of the skirt of the beam profile should be reduced. Here, the procedure for forming the wedge-shaped micro sample in FIGS. 6 (c) to 6 (d) and bringing the probe 137 into contact is the same as in the first embodiment. Next, the current is switched to a circular aperture and the current is adjusted to about 200 pA. The switching operation at this time is also executed when the device user inputs a switching command via the information input means. As in the first embodiment, the probe 137 and the sample 136 to be extracted are connected. Operations up to FIGS. 6 (e), (f), (g), (h), and (i) are the same as in the first embodiment. FIG. 6 (j): Finally, thin film processing is performed. Here, the mask is switched for thin film processing. That is, the rectangular masks are sequentially switched so that the beam current decreases in the order of rough machining, intermediate machining, and finishing machining. Finally, the observation region is thinly finished so as to become a wall 143 having a thickness of about 100 nm or less to obtain a TEM sample. In the above description, an example in which the operator controls the apparatus using the input device of the calculation processing apparatus has been described. However, a storage means such as a memory is provided in the calculation processing apparatus, and the control conditions of all processes are controlled. By storing as, sampling can be performed fully automatically.

以上のようにウォール加工を施した後，微小試料はＴＥＭの試料室に導入される。ＴＥＭ観察では欠陥や異物などの断面を，ＳＥＭ観察に比べてより高分解能な観察することができ，観察結果から欠陥原因をより詳細に解析することができる。なお，本実施の形態ではビームの裾の幅を制御するために非軸対称イオンビームレンズとして２重４極子レンズを例としたが，非軸対称な制御が可能なレンズであれば，他の４極子レンズ，８極子レンズ，１６極子レンズ等であっても良い。またこれらの組み合わせおよび対称レンズと組み合わせても良い。   After performing the wall processing as described above, the micro sample is introduced into the sample chamber of the TEM. In TEM observation, cross sections such as defects and foreign matter can be observed with higher resolution than in SEM observation, and the cause of the defect can be analyzed in more detail from the observation results. In this embodiment, a double quadrupole lens is used as an example of a non-axisymmetric ion beam lens in order to control the width of the bottom of the beam. A quadrupole lens, an octupole lens, a 16-pole lens, or the like may be used. Moreover, you may combine with these combinations and a symmetrical lens.

また，以上に述べた実施の形態例では，アルゴンイオンビームを用いたが，他に窒素，酸素，ネオン，キセノン，クリプトンなどの元素，およびこれらの混合イオンビームでも同様な効果が得られるのは明らかである。また，本実施例ではビームの裾の幅を制御するために非軸対称イオンビームレンズを用いたが，イオン光源形状を非軸対象にするアパーチャと，対称イオンビームレンズを用いても良い。すなわち，イオン源からイオンが放出されるアパーチャを楕円形状あるいは長方形状にするか，あるいは途中に同様な非軸対象なアパーチャを設け，このアパーチャを光源としてレンズを調整しても良い。この場合も，レンズの条件設定は計算処理装置によって実行可能である。これについては後で述べる。以上、本実施で説明した試料作製方法ないし試料作製装置によれば、実施例１及び２で説明した試料作製方法ないし試料作製装置の効果に加えて、更に，中性粒子が除去されるためプラズマイオン源の中で生じた金属の中性粒子が試料に到達せず，加工後に加工済みのウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させるようなことは極めて少なくなる。また，ガス種の中性粒子が広く試料に照射されることもなくなるため，所望の箇所以外が加工されて試料が変質してしまうという問題が生じなくなるという効果を奏することができる。   In the embodiment described above, an argon ion beam is used. However, the same effect can be obtained with other elements such as nitrogen, oxygen, neon, xenon, krypton, and mixed ion beams. it is obvious. In this embodiment, a non-axisymmetric ion beam lens is used to control the width of the bottom of the beam. However, an aperture that makes the shape of the ion light source non-axial and a symmetric ion beam lens may be used. That is, the aperture from which ions are emitted from the ion source may be elliptical or rectangular, or a similar non-axis target aperture may be provided in the middle, and the lens may be adjusted using this aperture as the light source. Also in this case, the lens condition setting can be executed by the calculation processing device. This will be described later. As described above, according to the sample preparation method or the sample preparation device described in the present embodiment, in addition to the effects of the sample preparation method or the sample preparation device described in the first and second embodiments, plasma is further removed because neutral particles are removed. It is extremely unlikely that the metal neutral particles generated in the ion source will reach the sample, and defects will occur even if the processed wafer is returned to the process after processing. Further, since neutral particles of the gas species are not widely irradiated on the sample, it is possible to produce an effect that the problem that the sample is deteriorated by processing other than the desired portion does not occur.

実施例３で示した構成の試料作製装置では、プラズマイオン源で発生した中性粒子やカラム途中で生成された中性粒子は試料に到達しない。しかし，プラズマイオン源で発生した金属などの不純物イオンは試料に到達する。そこで、本実施例では、イオンビームの行路途中に質量分器を設けて、イオン不純物をトラップする構成の試料作製装置について説明する。なお、本実施例でも，マスク開口の形状を試料上に投影した成型ビームを用いる。図１４に、本実施例のイオンビーム加工装置を示す。本実施例のイオンビーム加工装置は、真空容器４１を有しており，真空容器４１内には，デュオプラズマトロン５１，コンデンサレンズ２，対物レンズ５５，ステンシルマスク５７，質量分離器６１などから構成されるイオンビーム照射系，および試料１１，二次粒子検出器１２，試料ステージ１３，プローブ１５，デポガス源１７，マニピュレータ４３などが配置されている。また、本装置を制御する装置として，デュオプラズマトロン制御装置９１，レンズ制御装置９２，試料ステージ制御装置１４，マニピュレータ制御装置１６，デポガス源制御装置１８，二次電子検出器制御装置１９，および，質量分離器制御装置６２，計算処理装置９５などが配置されている。ここで，計算処理装置９５は二次粒子検出器の検出信号を基に生成された画像や，情報入力手段によって入力した情報などを表示するディスプレイを備える。また，試料ステージは，試料載置面内の直行２方向への直線移動機構，試料載置面に垂直方向への直線移動機構，試料載置面内回転機構，および試料載置面内に傾斜軸を持つ傾斜機構を備え，これらの制御は計算処理装置９５からの指令によって試料ステージ制御装置１４で行われる。また，本実施例のイオンビーム加工装置には、イオンビーム照射系とは別に、電子ビーム鏡筒２２が配置されており、電子銃７，電子レンズ９，電子ビーム走査偏向器１０等を備えている。本装置の動作は実施例１の装置とほぼ同様であり，イオンビーム偏向器の替わりに質量分離器を動作させて，イオンビームに含まれる不純物イオンを除去する。なお，質量分離器の機能は，計算処理装置からの指令により，質量分離器制御装置が動作して実行される。質量分離器，コンデンサレンズ，マスク，対物レンズを通過した成型イオンビームは，試料に照射され矩形の穴が形成される。この後，電子ビーム照射系から放出される電子ビームによって試料断面を観察することができる。   In the sample preparation apparatus having the configuration shown in Example 3, the neutral particles generated in the plasma ion source and the neutral particles generated in the middle of the column do not reach the sample. However, impurity ions such as metals generated in the plasma ion source reach the sample. Therefore, in this embodiment, a sample preparation apparatus configured to trap ion impurities by providing a mass divider in the course of an ion beam will be described. Also in this embodiment, a molding beam obtained by projecting the shape of the mask opening onto the sample is used. FIG. 14 shows an ion beam processing apparatus according to this embodiment. The ion beam processing apparatus of the present embodiment has a vacuum vessel 41, and the vacuum vessel 41 includes a duoplasmatron 51, a condenser lens 2, an objective lens 55, a stencil mask 57, a mass separator 61, and the like. An ion beam irradiation system, a sample 11, a secondary particle detector 12, a sample stage 13, a probe 15, a deposition gas source 17, a manipulator 43, and the like are arranged. Further, as devices for controlling this device, a duoplasmatron control device 91, a lens control device 92, a sample stage control device 14, a manipulator control device 16, a deposition gas source control device 18, a secondary electron detector control device 19, and A mass separator control device 62, a calculation processing device 95, and the like are arranged. Here, the calculation processing device 95 includes a display for displaying an image generated based on the detection signal of the secondary particle detector, information input by the information input means, and the like. In addition, the sample stage has a linear movement mechanism in two directions perpendicular to the sample mounting surface, a linear movement mechanism in a direction perpendicular to the sample mounting surface, a rotation mechanism in the sample mounting surface, and a tilt in the sample mounting surface. An inclination mechanism having an axis is provided, and these controls are performed by the sample stage controller 14 in response to a command from the calculation processor 95. In addition, the ion beam processing apparatus of the present embodiment is provided with an electron beam column 22 separately from the ion beam irradiation system, and includes an electron gun 7, an electron lens 9, an electron beam scanning deflector 10, and the like. Yes. The operation of this apparatus is almost the same as that of the apparatus of the first embodiment, and a mass separator is operated instead of the ion beam deflector to remove impurity ions contained in the ion beam. The function of the mass separator is executed by operating the mass separator control device in accordance with a command from the calculation processing device. The shaped ion beam that has passed through the mass separator, condenser lens, mask, and objective lens is irradiated onto the sample to form a rectangular hole. Thereafter, the sample cross section can be observed by the electron beam emitted from the electron beam irradiation system.

図１４の装置における質量分離器の構造と電子ビーム筒塔との位置関係，および断面形成方向との関係を明確にするため，図１５に、本装置の上面図(a)，正面図(b)，側面図(c)を示す。また、図１５には、質量分離器６１の内部構成も併せて示す。なお，図１５では二次粒子検出器，デポガス源およびマニピュレータなどは省略して示している。   In order to clarify the positional relationship between the structure of the mass separator and the electron beam column in the apparatus of FIG. 14 and the relationship with the cross-section formation direction, FIG. 15 shows a top view (a) and a front view (b ), Side view (c) is shown. FIG. 15 also shows the internal configuration of the mass separator 61. In FIG. 15, the secondary particle detector, the deposition gas source, the manipulator and the like are omitted.

図１５(a)〜(c)で示される上面図，正面図，側面図において、１００６は試料を保持する試料ステージ，１００１はイオンビームを発生させるイオン源，１００２は該試料ステージに保持される試料に対してイオンビームを照射する照射光学系と，１００３はイオンビームによって加工した断面を観察するための荷電ビーム照射光学系、１０１０が質量分離器である。本実施例の質量分離器１０１０は、イオンビームに対して電場と磁場を各々垂直方向に，かつ電場方向と磁場方向が垂直関係にある所謂Ｅ×Ｂ質量分離器である。１０１２は永久磁石、１０１１は、永久磁石１０１２と垂直方向に配置された電場印加用の静電偏向器である。本実施例では永久磁石を用いたが，代わりに電磁石を用いても良い。また磁場のみの質量分離でも良い。この場合にはイオンビーム行路が屈折するが，質量分離の質量分散方向をステージの試料載置面に投影した線分が，前記観察用の荷電粒子ビームの照射軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分１１０５と少なくとも平行でなければ良い。質量分離の方向と各カラムの配置との関係については後述する。   15A to 15C, in a top view, a front view, and a side view, 1006 is a sample stage for holding a sample, 1001 is an ion source for generating an ion beam, and 1002 is held by the sample stage. An irradiation optical system for irradiating a sample with an ion beam, a charged beam irradiation optical system 1003 for observing a cross section processed by the ion beam, and a mass separator 1010. The mass separator 1010 of this embodiment is a so-called E × B mass separator in which the electric field and the magnetic field are perpendicular to the ion beam, and the electric field direction and the magnetic field direction are perpendicular to each other. Reference numeral 1012 denotes a permanent magnet, and 1011 denotes an electrostatic deflector for applying an electric field arranged in a direction perpendicular to the permanent magnet 1012. In this embodiment, a permanent magnet is used, but an electromagnet may be used instead. Further, mass separation using only a magnetic field may be used. In this case, although the ion beam path is refracted, the line segment obtained by projecting the mass dispersion direction of the mass separation onto the sample mounting surface of the stage indicates the irradiation axis of the charged particle beam for observation as the sample mounting surface of the stage. Is not required to be at least parallel to the line segment 1105 projected onto the line. The relationship between the direction of mass separation and the arrangement of each column will be described later.

図１５(a)の右側図において、図中の矢印１０１５は質量分散が生じる方向を示す。質量分離器に入射したイオンのうち、永久磁石の磁場と電場がつりあった質量のイオンのみが質量分離アパーチャ１０１３を通過する。しかし、質量分離により、投射ビームの強度プロファイルの裾の幅が拡大し，急峻な断面を形成する妨げとなることが判明した。これは、イオンが持っているエネルギがイオン毎にばらつくことに起因している。イオンビームを質量分離器で分離する際，エネルギ差により分散方向にイオンビーム軌道に広がりが出てしまうのである。この影響は成型イオンビームにも及び，質量分離器で質量分散させる方向に裾の幅が拡大することがわかった。このため、本装置では、質量分離器の質量分散方向が，断面を掘り進む加工方向と平行にならないように質量分離器を配置することで、加工断面への影響を避けた。以下、図１５(a)の左側図を用いて説明する。図１５(a)の左側図において、線分１１０６は、質量分離器１０１０の質量分散方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分であり、線分１１０５は、加工断面観察用の荷電粒子ビームの照射軸をステージの試料載置面に投影した線分である。本実施例の試料作製装置の構成上の特徴の一つは、線分１１０５と線分１１０６とが平行では無いことである。線分１１０５と線分１１０６とが平行な場合、イオンビームの質量分散が発生した側で加工された断面を観察することになるため、綺麗な加工断面を観測することができない。試料ステージを回転させてシャープな側で加工された加工断面を観察しても良いが、試料ステージを回転させる必要があるため、観察効率が悪く、ひいては、試料片作製のスループット低下を招く。線分１１０５と線分１１０６とが平行でないように質量分離器と荷電粒子線照射光学系との相対関係を定めることで、イオンビームスポットの最も鈍ったエッジで加工された断面の観察を避けることができる。また、この場合、線分１１０５と線分１１０６とは直交関係であることが好ましい。このような配置にすれば、イオンビームスポットの最もシャープな側のエッジで加工された断面の観察を最初から観察することができるためである。以上説明した線分１１０５と線分１１０６との相対位置関係は、図１４の電子ビーム鏡体２２と、質量分離器の６１の質量分散方向が互いに平行にならないように定められていると定義しても同様である。以上、図１４，図１５で説明した構造とすることにより，成型イオンビームにより急峻な断面を短時間で形成することができ，かつ，断面加工後試料ステージを回転させることなく断面が観察可能になる。これにより、電子ビームによる高スループット断面観察が可能となる。   In the right side view of FIG. 15A, an arrow 1015 in the figure indicates a direction in which mass dispersion occurs. Of the ions incident on the mass separator, only ions having a mass that is balanced by the magnetic field and electric field of the permanent magnet pass through the mass separation aperture 1013. However, it has been found that mass separation increases the width of the bottom of the intensity profile of the projection beam, preventing the formation of a steep cross section. This is due to the fact that the energy of ions varies from ion to ion. When the ion beam is separated by the mass separator, the ion beam trajectory spreads in the dispersion direction due to the energy difference. This effect also affects the shaped ion beam, and the width of the skirt increases in the direction of mass dispersion by the mass separator. For this reason, in this apparatus, the mass separator is arranged so that the mass dispersion direction of the mass separator is not parallel to the machining direction in which the cross section is dug, thereby avoiding the influence on the machining cross section. Hereinafter, a description will be given with reference to the left side of FIG. In the left side view of FIG. 15 (a), a line segment 1106 is a line segment obtained by projecting the mass dispersion direction of the mass separator 1010 onto the sample mounting surface of the stage, and a line segment 1105 is a charge for observing a processed cross section. It is the line segment which projected the irradiation axis of the particle beam on the sample mounting surface of the stage. One of the structural features of the sample preparation apparatus of this example is that the line segment 1105 and the line segment 1106 are not parallel. When the line segment 1105 and the line segment 1106 are parallel, the processed cross section is observed on the side where the mass dispersion of the ion beam is generated, so that a clean processed cross section cannot be observed. Although the processing section processed on the sharp side may be observed by rotating the sample stage, it is necessary to rotate the sample stage, so that the observation efficiency is poor, and as a result, the throughput of sample piece preparation is reduced. By observing the cross section processed at the dull edge of the ion beam spot by determining the relative relationship between the mass separator and the charged particle beam irradiation optical system so that the line segment 1105 and the line segment 1106 are not parallel to each other. Can do. In this case, the line segment 1105 and the line segment 1106 are preferably orthogonal to each other. This is because the cross section processed at the sharpest edge of the ion beam spot can be observed from the beginning with such an arrangement. The relative positional relationship between the line segment 1105 and the line segment 1106 described above is defined as being determined so that the mass dispersion directions of the electron beam mirror 22 in FIG. 14 and the mass separator 61 are not parallel to each other. But the same is true. As described above, with the structure described with reference to FIGS. 14 and 15, a steep cross section can be formed in a short time with a shaped ion beam, and the cross section can be observed without rotating the sample stage after cross section processing. Become. This enables high-throughput cross-sectional observation with an electron beam.

また，本実施例では，コンデンサレンズに軸対称なレンズを用いたが，２重４極子レンズからなる非軸対称イオンビームレンズに置き換えて，試料上に投射した角型のイオンビームの強度プロファイルの裾の幅について，観察するべき試料断面の垂直方向の幅を，イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるように制御して，前記質量分離の質量分散方向をステージの試料載置面に投影した線分が，観察すべき加工断面と少なくとも平行関係となるようにする。このときの成型ビームによって加工された穴の端面形状は，Ｘ方向でＹ方向に比べ急峻になり，断面観察に適した形状になる。また，イオンビーム電流はＸ，Ｙ方向とも急峻なプロファイルになるように制御した場合に比べて大きくなる。   In this embodiment, an axisymmetric lens is used as the condenser lens. However, the intensity profile of the square ion beam projected on the sample is replaced with a non-axisymmetric ion beam lens composed of a double quadrupole lens. With respect to the width of the hem, the vertical width of the sample cross section to be observed is controlled to be smaller than the direction perpendicular to the ion beam irradiation axis and parallel to the processed cross section, and the mass dispersion direction of the mass separation is controlled by the stage The line segment projected on the sample placement surface should be at least in parallel with the processing section to be observed. At this time, the shape of the end face of the hole processed by the shaped beam is steeper in the X direction than in the Y direction, and is suitable for cross-sectional observation. In addition, the ion beam current is larger than that in the case where control is performed so as to have a steep profile in both the X and Y directions.

また，本イオンビーム加工装置にイオンビーム走査偏向電極を，ステンシルマスク５７と対物レンズ５５の中間位置に追加してビームを走査して断面を作製する場合には，ビーム走査方向は断面平行方向と一致させると効率的な断面加工が可能になる。また，ステンシルマスクにマスク穴を小さく制限する機構を設け，その穴を投射した成型ビームで試料上を走査して試料画像を取得して加工位置を設定すれば精度良い位置設定をすることができる。なおマスク穴を小さく制限する機構としては，例えばステンシルマスクに微細アパーチャを重ねる構造としても良い。   In addition, when an ion beam scanning deflection electrode is added to the intermediate position between the stencil mask 57 and the objective lens 55 in the present ion beam processing apparatus to scan the beam and create a cross section, the beam scanning direction is the cross section parallel direction. When matched, efficient cross-section processing becomes possible. In addition, a mechanism that restricts the mask hole to a small size is provided in the stencil mask, and the position can be set with high accuracy by scanning the sample with the shaped beam projected through the hole to acquire the sample image and setting the processing position. . As a mechanism for limiting the mask hole to be small, for example, a structure in which a fine aperture is superimposed on a stencil mask may be used.

また，ＴＥＭ試料作製では，観察するべき面の両側から同様な加工をすれば同様な効果を得ることができる。微小試料作製のための加工手順については，図５に示した方法と同様にすることができる。   In TEM sample preparation, the same effect can be obtained by performing similar processing from both sides of the surface to be observed. The processing procedure for micro sample preparation can be the same as the method shown in FIG.

また，本実施の形態ではビームの裾の幅を制御するために非軸対称イオンビームレンズとして２重４極子レンズを例としたが，非軸対称な制御が可能なレンズであれば，他の４極子レンズ，８極子レンズ，１６極子レンズ等であっても良い。またこれらの組み合わせおよび対称レンズと組み合わせても良い。また、非軸対称イオンビームレンズの代わりに、イオン光源形状を非軸対象にするアパーチャと，対称イオンビームレンズを用いても良い。すなわち，イオン源からイオンが放出されるアパーチャを楕円形状あるいは長方形状にするか，あるいは途中に同様な非軸対象なアパーチャを設け，このアパーチャを光源としてレンズを調整しても良い。この場合も，レンズの条件設定は計算処理装置によって実行可能である。これについては後で述べる。また，本実施例では，アルゴンイオンビームを用いたが，他に窒素，酸素，ネオン，キセノン，クリプトンなどの元素，およびこれらの混合イオンビームでも同様な効果が得られるのは明らかである。   In this embodiment, a double quadrupole lens is used as an example of a non-axisymmetric ion beam lens in order to control the width of the bottom of the beam. A quadrupole lens, an octupole lens, a 16-pole lens, or the like may be used. Moreover, you may combine with these combinations and a symmetrical lens. Further, instead of the non-axisymmetric ion beam lens, an aperture having an ion light source shape as a non-axis target and a symmetric ion beam lens may be used. That is, the aperture from which ions are emitted from the ion source may be elliptical or rectangular, or a similar non-axis target aperture may be provided in the middle, and the lens may be adjusted using this aperture as the light source. Also in this case, the lens condition setting can be executed by the calculation processing device. This will be described later. In this embodiment, an argon ion beam is used. However, it is apparent that the same effect can be obtained by using elements such as nitrogen, oxygen, neon, xenon, krypton, and mixed ion beams.

また，本実施例では，デュオプラズマイオン源を用いたが，マイクロ波を用いたプラズマイオン源や液体金属イオン源を用いても同様な効果が得られる。特に金シリコン合金から質量分離器で金や不純物を取り除きシリコンイオンビームのみを試料に照射する場合にはシリコンデバイス製造において試料を不純物で汚染しないという効果を奏することができ，さらにプラズマイオン源では得にくい微細ビームを得ることができるという効果を奏することができる。   In this embodiment, the duoplasma ion source is used. However, the same effect can be obtained by using a plasma ion source or a liquid metal ion source using a microwave. In particular, when gold and impurities are removed from a gold-silicon alloy with a mass separator and the sample is irradiated only with a silicon ion beam, the sample is not contaminated with impurities in the manufacture of silicon devices. It is possible to obtain an effect that it is possible to obtain a difficult fine beam.

以上、本実施例で説明した試料作製方法ないし試料作製装置によれば、実施例１から３に説明した試料作製方法ないし試料作製装置の効果に加え、イオン源で発生した金属イオン等の不純物イオンが質量分離器で取り除かれ試料まで到達することが無く，試料を不純物で汚染することがないため、デバイス製造の歩留まりを低下させないという効果を奏することができる。   As described above, according to the sample preparation method or sample preparation apparatus described in this embodiment, in addition to the effects of the sample preparation method or sample preparation apparatus described in Embodiments 1 to 3, impurity ions such as metal ions generated in the ion source. Is removed by the mass separator and does not reach the sample, and the sample is not contaminated with impurities, so that the yield of device manufacturing can be reduced.

本実施例では、イオン源は傾斜させずに、試料に照射されるイオンビームの強度プロファイルの裾の幅を非軸対称に成形した実施例について説明する。実施例３では、イオンビームの断面形状を成形するのにステンシルマスクを使用したが、本実施例でも同様にステンシルマスクを使用する。さらにイオン源近くに配置したアパーチャによって試料に照射されるイオンビームの強度プロファイルの裾の幅を制御する。これにより、試料に照射されるイオンビームの強度プロファイルの裾の幅とイオンビーム断面形状を独立に制御する。   In the present embodiment, an embodiment will be described in which the ion source is not inclined and the width of the bottom of the intensity profile of the ion beam irradiated on the sample is formed non-axisymmetrically. In Example 3, a stencil mask was used to shape the cross-sectional shape of the ion beam. However, a stencil mask is also used in this example. Further, the width of the bottom of the intensity profile of the ion beam irradiated on the sample is controlled by an aperture arranged near the ion source. Thereby, the width of the bottom of the intensity profile of the ion beam irradiated to the sample and the ion beam cross-sectional shape are independently controlled.

図１６に本実施例のイオンビーム加工装置を示す。本イオンビーム加工装置は，真空容器４１を有しており，真空容器内には，デュオプラズマトロン５１，コンデンサレンズ２，対物レンズ５５，ステンシルマスク５７，イオン源アパーチャ１０１６などから構成されるイオンビーム照射系，および試料１１，二次粒子検出器１２，試料ステージ１３，プローブ１５，デポガス源１７，マニピュレータ４３などが配置されている。また本装置を制御する装置として，デュオプラズマトロン制御装置９１，レンズ制御装置９２，試料ステージ制御装置１４，マニピュレータ制御装置１６，デポガス源制御装置１８，二次電子検出器制御装置１９，イオン源アパーチャ制御装置１０１７，マスク制御装置１０１８および計算処理装置９５などを備えている。イオン源アパーチャ１０１６は、複数の開口が設けられており、開口形状は楕円，長方形，正方形，円などである。   FIG. 16 shows an ion beam processing apparatus according to this embodiment. This ion beam processing apparatus has a vacuum vessel 41, and an ion beam comprising a duoplasmatron 51, a condenser lens 2, an objective lens 55, a stencil mask 57, an ion source aperture 1016, and the like is contained in the vacuum vessel. An irradiation system, a sample 11, a secondary particle detector 12, a sample stage 13, a probe 15, a deposition gas source 17, a manipulator 43, and the like are arranged. In addition, as a device for controlling this apparatus, a duoplasmatron control device 91, a lens control device 92, a sample stage control device 14, a manipulator control device 16, a deposition gas source control device 18, a secondary electron detector control device 19, an ion source aperture. A control device 1017, a mask control device 1018, a calculation processing device 95, and the like are provided. The ion source aperture 1016 is provided with a plurality of openings, and the opening shape is an ellipse, a rectangle, a square, a circle, or the like.

ここで，計算処理装置９５は二次粒子検出器の検出信号を基に生成された画像や，情報入力手段によって入力した情報などを表示するディスプレイを備える。また，試料ステージは，試料載置面内の直行２方向への直線移動機構，試料載置面に垂直方向への直線移動機構，試料載置面内回転機構，および試料載置面内に傾斜軸を持つ傾斜機構を備え，これらの制御は計算処理装置９５からの指令によって試料ステージ制御装置１４で行われる。   Here, the calculation processing device 95 includes a display for displaying an image generated based on the detection signal of the secondary particle detector, information input by the information input means, and the like. In addition, the sample stage has a linear movement mechanism in two directions perpendicular to the sample mounting surface, a linear movement mechanism in a direction perpendicular to the sample mounting surface, a rotation mechanism in the sample mounting surface, and a tilt in the sample mounting surface. An inclination mechanism having an axis is provided, and these controls are performed by the sample stage controller 14 in response to a command from the calculation processor 95.

また，本装置には電子銃７，電子レンズ９，電子ビーム走査偏向器１０等で構成される電子ビーム照射系が配置されている。
本装置は、実施例１の装置とほぼ同様の構成を備えているがイオンビーム偏向器を備えてない。イオン源から照射されたイオンビームは、イオン源アパーチャ１０１６，コンデンサレンズ２，ステンシルマスク５７，対物レンズ５５を通過し、試料に照射される。試料表面には、当該イオンビーム照射により加工穴が形成され、加工断面は、電子ビーム照射系から放出される電子ビームによって試料断面を観察される。 In addition, an electron beam irradiation system including an electron gun 7, an electron lens 9, an electron beam scanning deflector 10 and the like is disposed in this apparatus.
This apparatus has substantially the same configuration as the apparatus of Example 1, but does not include an ion beam deflector. The ion beam irradiated from the ion source passes through the ion source aperture 1016, the condenser lens 2, the stencil mask 57, and the objective lens 55, and is irradiated onto the sample. A processed hole is formed on the sample surface by the ion beam irradiation, and the processed cross section is observed by the electron beam emitted from the electron beam irradiation system.

図１６の装置におけるイオン源アパーチャと電子ビーム筒塔間の配置の関係を明確にするため，図１７（a）〜（c）に、本装置の平面図(a)，正面図(b)，側面図(c)を示す。なお，図１７では二次粒子検出器，デポガス源およびマニピュレータなどの図示は省略した。図１７(a)〜(c)で示される上面図，正面図，側面図において、１００６は試料を保持する試料ステージ、１００１はイオンビームを発生させるイオン源，１００２は該試料ステージに保持される試料に対してイオンビームを照射する照射光学系である。当該イオンビーム照射系では、イオンビーム経路途中に所望の開口を持つマスクを２つ以上備え，少なくとも一つのマスク５７の開口形状が試料上に投射される。第一のマスクすなわちイオン源アパーチャ１０１６の開口は非軸対称な形状を有し、試料上に投射したイオンビーム強度プロファイルも非軸対称形状となる。   In order to clarify the arrangement relationship between the ion source aperture and the electron beam column in the apparatus of FIG. 16, FIGS. 17 (a) to 17 (c) are a plan view (a), a front view (b), A side view (c) is shown. In FIG. 17, the secondary particle detector, the deposition gas source, the manipulator and the like are not shown. 17A to 17C, in a top view, a front view, and a side view, 1006 is a sample stage for holding a sample, 1001 is an ion source for generating an ion beam, and 1002 is held by the sample stage. An irradiation optical system that irradiates a sample with an ion beam. In the ion beam irradiation system, two or more masks having desired openings are provided in the middle of the ion beam path, and the opening shape of at least one mask 57 is projected onto the sample. The opening of the first mask or ion source aperture 1016 has a non-axisymmetric shape, and the ion beam intensity profile projected on the sample also has a non-axisymmetric shape.

図１８には、本実施例で使用する非軸対称開口を備えたイオン源アパーチャ１０１６の一例を示す。イオン源アパーチャ１０１６は、複数の種類の形状の開口が設けられており、加工方法に応じて使用する開口を切り替える。切り替の際に便利なように、アパーチャ端部には、開口毎に切り欠きが設けられている。図１６では図示を省略しているが、本実施例の加工装置には、イオン源アパーチャの送り機構が備えられており、切り欠きによって開口を選択する。図中の一点鎖線は、それぞれＸ方向、Ｙ方向の中心軸であり、その交点が開口の中心軸を形成する。イオンビームがアパーチャを通過する際には、ビームの中心はおおよそこの軸上を通過する。ここで、非軸対称な形状とは，円以外の開口形状一般をさすが，本出願では正方形も除いた形状とする。開口形状が正方形の場合には、ビームの裾の幅が、Ｘ方向，Ｙ方向の２方向に対して同じになるためである。   FIG. 18 shows an example of an ion source aperture 1016 having a non-axisymmetric aperture used in this embodiment. The ion source aperture 1016 is provided with openings of a plurality of types of shapes, and switches the opening to be used according to the processing method. For convenience of switching, the aperture end is provided with a notch for each opening. Although not shown in FIG. 16, the processing apparatus according to the present embodiment includes an ion source aperture feed mechanism, and an opening is selected by a notch. The alternate long and short dash lines in the figure are the central axes in the X and Y directions, respectively, and the intersections form the central axis of the opening. As the ion beam passes through the aperture, the center of the beam passes approximately on this axis. Here, the non-axisymmetric shape means a general opening shape other than a circle, but in this application, it is a shape excluding a square. This is because when the aperture shape is a square, the width of the bottom of the beam is the same in the two directions of the X direction and the Y direction.

本実施例においては、図１８のイオン源アパーチャは、加工装置内で、開口の長軸方向を図１７のＸ方向に、開口の短軸方向を図１７のＹ方向に、それぞれ一致させて配置されている。このように、Ｙ方向に，イオン源アパーチャ１０１６の開口の長軸すなわち長方形の長辺あるいは楕円の長径を合わせる設定にすると，対物レンズを通過するイオンビームのＸ方向の広がりは、Ｙ方向の広がりに比べて小さくなり、対物レンズの収差の影響は小さくなる。よって、Ｘ方向のビームプロファイルの裾の形状が，Ｙ方向のそれに比べ急峻になり、結果的に成型ビームによって加工された穴の端面形状も、Ｘ方向でＹ方向に比べ急峻になる。また，イオンビーム電流は、Ｘ，Ｙ方向とも急峻なプロファイルになるように制御した場合に比べて大きくなる。特に、ステンシルマスク５７の矩形穴端の一辺が照射軸と重なるようにステンシルマスク位置を調整すると、ビームの裾の幅をより小さく制御することができる。これはイオンビーム照射軸上ではレンズの収差が最小になるためである。
図１９には、イオン源アパーチャと，ステンシルマスクの選択により得られる成型ビーム形状とビームプロファイルを示す。なお，選択した開口は図中では矢印で指示。図１９(a)は長方形の開口のイオン源アパーチャと長方形の開口のステンシルマスクを選択した場合である。成型ビームはＹ方向に長くかつ，Ｘ方向に急峻な強度プロファイルを持つ。図１９(b)は長方形の開口のイオン源アパーチャと正方形の開口のステンシルマスクを選択した場合である。成型ビームは正方形であるが，図１９(a)と同様にＸ方向に急峻な強度プロファイルを持つ。このようにイオン源アパーチャを選択することにより、成型イオンビーム形状とは独立に強度プロファイルの裾を制御可能となる。すなわち，加工領域の設定と，加工精度の設定を独立して行うことができる。これによると図１９(b)のように正方形の領域でＸ方向に急峻な断面を形成し，その加工穴の一面をＹ方向から観察して，次に別の領域について観察領域を拡大するため図１９(a)のようにＹ方向の加工領域を拡大し，急峻性については同様な仕様で加工し，同様にＹ方向から観察することができる。このとき観察に必要な面のみ急峻に加工するため，加工のスループットが向上するとともに，さらに断面の急峻性の仕様を同一にして，観察領域を自由に設定できるという効果を奏することができる。 In the present embodiment, the ion source aperture of FIG. 18 is arranged in the processing apparatus so that the long axis direction of the opening coincides with the X direction of FIG. 17 and the short axis direction of the opening coincides with the Y direction of FIG. Has been. As described above, when the major axis of the aperture of the ion source aperture 1016, that is, the long side of the rectangle or the major axis of the ellipse is set in the Y direction, the spread of the ion beam passing through the objective lens in the X direction is broadened in the Y direction. And the influence of the aberration of the objective lens is reduced. Therefore, the shape of the bottom of the beam profile in the X direction becomes steeper than that in the Y direction, and as a result, the shape of the end face of the hole processed by the shaped beam also becomes steeper in the X direction than in the Y direction. In addition, the ion beam current is larger than that in the case of controlling so as to have a steep profile in both the X and Y directions. In particular, if the stencil mask position is adjusted so that one side of the rectangular hole end of the stencil mask 57 overlaps the irradiation axis, the width of the bottom of the beam can be controlled to be smaller. This is because the aberration of the lens is minimized on the ion beam irradiation axis.
FIG. 19 shows a shaped beam shape and a beam profile obtained by selecting an ion source aperture and a stencil mask. The selected opening is indicated by an arrow in the figure. FIG. 19A shows a case where an ion source aperture having a rectangular opening and a stencil mask having a rectangular opening are selected. The shaped beam is long in the Y direction and has a steep intensity profile in the X direction. FIG. 19B shows a case where an ion source aperture having a rectangular opening and a stencil mask having a square opening are selected. The shaped beam is square, but has a steep intensity profile in the X direction as in FIG. 19 (a). By selecting the ion source aperture in this way, the tail of the intensity profile can be controlled independently of the shape of the shaped ion beam. That is, the setting of the machining area and the setting of the machining accuracy can be performed independently. According to this, in order to form a steep cross section in the X direction in a square region as shown in FIG. 19B, observe one surface of the processed hole from the Y direction, and then enlarge the observation region in another region. As shown in FIG. 19 (a), the processing region in the Y direction can be enlarged, the steepness can be processed with the same specifications, and the observation can be similarly performed from the Y direction. At this time, since only the surface necessary for observation is sharply processed, the throughput of processing is improved, and further, it is possible to achieve the effect that the observation region can be set freely by making the specifications of the sharpness of the cross section the same.

以上，本実施例の装置の特徴は，イオンビーム照射系が，イオンビーム経路途中に所望の開口を持つマスクを２つ以上備え，少なくとも一つのマスク形状を試料上に投射する投射イオン光学系であり，アパーチャマスクの開口の形状が非軸対称であり，その長軸方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分が，前記電子ビーム照射光学系の照射軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分と少なくとも垂直方向とすることが可能な構造であることである。この構造とすることにより，成型イオンビームにより急峻な断面を短時間で形成することができ，かつ，断面加工後試料ステージを回転させることなく断面が観察可能になるため，電子ビームによる断面観察を高スループットでできる。また、以上に述べた実施例では，アルゴンイオンビームを用いたが，他に窒素，酸素，ネオン，キセノン，クリプトンなどの元素，およびこれらの混合イオンビームでも同様な効果が得られるのは明らかである。   As described above, the apparatus of the present embodiment is characterized in that the ion beam irradiation system is a projection ion optical system that includes two or more masks having desired openings in the ion beam path and projects at least one mask shape onto the sample. The aperture mask has a non-axisymmetric aperture shape, and the line segment obtained by projecting the major axis direction onto the sample mounting surface of the stage has the irradiation axis of the electron beam irradiation optical system as the sample mounting position of the stage. This is a structure that can be at least perpendicular to the line segment projected onto the surface. With this structure, a steep cross section can be formed in a short time with a shaped ion beam, and the cross section can be observed without rotating the sample stage after cross section processing. Can be done with high throughput. In the embodiments described above, an argon ion beam was used. However, it is obvious that similar effects can be obtained by using other elements such as nitrogen, oxygen, neon, xenon, krypton, and mixed ion beams. is there.

以上、本実施の形態によると，実施例２に説明した試料作製方法ないし試料作製装置の効果と同等の効果が得られる。ここで実施例２に説明した試料作製装置は非軸対称イオンビームレンズを用いてイオンビームプロファイルの急峻性を制御するが，その調整がやや煩雑になるといった問題があった。しかし，本実施の形態ではイオン源アパーチャの切り替えでイオンビームプロファイルの急峻性を制御するため，その調整が簡単になるという効果を奏することができる。   As described above, according to this embodiment, the same effects as those of the sample preparation method or the sample preparation apparatus described in Example 2 can be obtained. Here, the sample preparation apparatus described in the second embodiment uses a non-axisymmetric ion beam lens to control the steepness of the ion beam profile, but there is a problem that the adjustment becomes somewhat complicated. However, since the steepness of the ion beam profile is controlled by switching the ion source aperture in the present embodiment, the effect of simplifying the adjustment can be achieved.

本実施例では、実施例４で説明した質量分離器によるイオン源中の不純物遮蔽機能と傾斜イオン源配置によるビームプロファイルの制御機能とに加えて、傾斜イオン源を搭載したイオンビームカラム自体も傾斜させた構造を備えた集束イオンビーム装置に関して説明する。なお、本実施例においては、便宜上、非軸対称アパーチャを用いてイオンビームの裾の幅の制御を行なう例について説明するが、これまでの実施例で説明してきたように、ステンシルマスクや複数の非軸対称アパーチャを用いてイオンビームプロファイル形状を成形しても構わない。   In this embodiment, in addition to the impurity shielding function in the ion source by the mass separator described in Embodiment 4 and the beam profile control function by the tilted ion source arrangement, the ion beam column itself equipped with the tilted ion source is also tilted. A focused ion beam apparatus having the above structure will be described. In this embodiment, for the sake of convenience, an example in which the width of the hem of the ion beam is controlled using a non-axisymmetric aperture will be described. However, as described in the previous embodiments, a stencil mask and a plurality of The ion beam profile shape may be formed using a non-axisymmetric aperture.

また、実施例１から４までの構造の装置では図６で説明した微小試料作製の際に試料ステージを傾斜させる。ところが大型のウェーハを扱う場合にはステージ傾斜に時間を要するという問題があった。そもそも大型の傾斜ステージ開発が困難になるという問題もあった。そこで本実施例では，イオンビームカラム自体も傾斜させることによって，ステージ傾斜によらずステージ回転で微小試料を作製する。   Further, in the apparatus having the structure of the first to fourth embodiments, the sample stage is tilted when the micro sample is manufactured as described with reference to FIG. However, when handling a large wafer, there is a problem that it takes time to tilt the stage. In the first place, there was a problem that it was difficult to develop a large tilt stage. In this embodiment, therefore, the ion beam column itself is also tilted to produce a micro sample by rotating the stage regardless of the stage tilt.

本実施例の集束イオンビーム装置の外観は、ＦＩＢカラムが傾いている他は、図１４に示した装置とほぼ同じである。よって、本実施例では、外観全体図を用いた説明は省略し、要部図面を用いた説明のみ行う。   The appearance of the focused ion beam apparatus of the present embodiment is almost the same as the apparatus shown in FIG. 14 except that the FIB column is inclined. Therefore, in this embodiment, the description using the overall external view is omitted, and only the description using the main part drawings is given.

図２０（a）〜（c）には、本実施例のイオンビーム装置の上面図，正面図，側面図を示す。図２０(a)〜(c)で示される上面図，正面図，側面図において、１００６は試料を載置する試料ステージ，１００１はイオンビームを発生させるイオン源１００１，１００２は該試料ステージに保持される試料に対してイオンビームを照射する照射光学系、いわゆるイオンビームカラム，１００３はイオンビームによって加工した断面を観察するための荷電ビーム照射光学系、いわゆるＳＥＭカラムである。   20A to 20C are a top view, a front view, and a side view of the ion beam apparatus of the present embodiment. 20A to 20C, in a top view, a front view, and a side view, 1006 is a sample stage on which a sample is placed, 1001 is an ion source that generates an ion beam, and 1002 is held on the sample stage. An irradiation optical system for irradiating a sample to be irradiated with an ion beam, a so-called ion beam column, 1003 is a charged beam irradiation optical system for observing a cross section processed by the ion beam, a so-called SEM column.

イオンビーム照射系１００３の内部構造は図１６に示した装置の構造とほぼ同じであり、イオン源から放射されたイオンビーム光軸上に、イオン源アパーチャ１０１６とステンシルマスク５７とが配置されている。イオン源アパーチャ１０１６は、非軸対称な形状の開口を有し、当該開口を通過したイオンビームのスポット形状を非軸対称に成形し、ステンシルマスク５７は、イオン源アパーチャ１０１６によって成形されたイオンビームを試料上に投射する。ここで、線分１１０５は、前記観察用の荷電粒子ビームの照射軸を試料ステージの試料載置面に投影した線分であり、１１０６は、質量分離器１０１０の質量分散方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分である。   The internal structure of the ion beam irradiation system 1003 is almost the same as that of the apparatus shown in FIG. 16, and an ion source aperture 1016 and a stencil mask 57 are arranged on the optical axis of the ion beam emitted from the ion source. . The ion source aperture 1016 has an opening having a non-axisymmetric shape, and the spot shape of the ion beam that has passed through the opening is shaped non-axisymmetrically. The stencil mask 57 is formed by the ion beam formed by the ion source aperture 1016. Is projected onto the sample. Here, a line segment 1105 is a line segment obtained by projecting the irradiation axis of the observation charged particle beam onto the sample mounting surface of the sample stage, and 1106 indicates the mass dispersion direction of the mass separator 1010 in the sample of the stage. This is a line segment projected on the placement surface.

次に、図２０（b）（c）を用いて、イオンビームカラム１００２とＳＥＭカラム１００３の傾斜関係について説明する。説明の便宜上、試料ステージ面内にＸ，Ｙ軸、試料ステージの法線方向にＺ軸を、試料ステージの中心に座標系の原点をとって考える。図２０（b）において、ＳＥＭカラム１００３は、ＺＸ面内に傾けて配置され、その傾き角はＺ軸に対して４５度である。同様に、図２０（ｃ）において、イオンビームカラム１００２は、ＹＺ面内に傾いて配置されその傾斜角は、Ｙ軸に対して６０度である。１１０１は、イオン源からイオンビームを引き出す引き出し軸であり、１１０２は、イオンビームを試料に照射するイオンビーム照射軸である。１１０１，１１０２ともに、ＹＺ面内で傾斜しているため、１１０１，１１０２を試料ステージへ投影した方向は、線分１１０５と直交する。ＳＥＭカラムの配置とイオンビームカラムの配置をこのように配置し、かつ質量分離方向が線分１１０６に一致するように質量分離器１０１０を調整することにより、実施例４と同様、イオンビームスポットの最もシャープな側のエッジで加工された断面の観察を最初から観察することができる。また、線分１１０５と線分１１０６とが少なくとも平行で無いようにイオンビームカラムとＳＥＭカラムとを配置する、あるいは質量分離器１０１０を調整することにより、イオンビームスポットの最も鈍ったエッジで加工された断面の観察を避けることができる。   Next, the inclination relationship between the ion beam column 1002 and the SEM column 1003 will be described with reference to FIGS. For convenience of explanation, consider the X and Y axes in the sample stage plane, the Z axis in the normal direction of the sample stage, and the origin of the coordinate system at the center of the sample stage. In FIG. 20B, the SEM column 1003 is disposed in an inclined manner in the ZX plane, and the inclination angle is 45 degrees with respect to the Z axis. Similarly, in FIG. 20 (c), the ion beam column 1002 is tilted in the YZ plane, and the tilt angle is 60 degrees with respect to the Y axis. Reference numeral 1101 denotes an extraction axis for extracting an ion beam from the ion source, and reference numeral 1102 denotes an ion beam irradiation axis for irradiating the sample with the ion beam. Since both 1101 and 1102 are inclined in the YZ plane, the direction in which 1101 and 1102 are projected onto the sample stage is orthogonal to the line segment 1105. By arranging the SEM column and the ion beam column in this way, and adjusting the mass separator 1010 so that the mass separation direction coincides with the line segment 1106, the ion beam spot of the ion beam spot can be adjusted as in the fourth embodiment. It is possible to observe the cross-section processed with the edge on the sharpest side from the beginning. Further, by arranging the ion beam column and the SEM column so that the line segment 1105 and the line segment 1106 are not at least parallel or by adjusting the mass separator 1010, the ion beam spot is processed at the dull edge. Observation of a cross section can be avoided.

本実施例のイオンビーム装置の特徴は、イオン源のみならずイオンビームカラムも傾斜して配置した構造にある。この構造の場合，イオンビームで微小試料作製をする場合に，試料ステージを傾斜することなく，ステージを回転させることによって実現が可能になり，作製のスループットを向上でき，さらにはステージに傾斜自由度がなくても微小試料作製可能になるというという効果を奏することができる。   The feature of the ion beam apparatus of the present embodiment is the structure in which not only the ion source but also the ion beam column is inclined. In the case of this structure, when a micro sample is prepared with an ion beam, it can be realized by rotating the stage without tilting the sample stage, so that the throughput of the manufacturing can be improved. There is an effect that a minute sample can be manufactured even if there is no.

このような装置構成で，図２０のようにＹ方向に，イオン源アパーチャ１０１６の開口の長軸すなわち長方形の長辺あるいは楕円の長径を合わせる設定にすると，対物レンズを通過するイオンビームはＸ方向の広がりがＹ方向に比べて小さくなるため対物レンズの収差の影響は小さくなる。このとき，Ｘ方向のビームプロファイルの裾の形状は，Ｙ方向に比べ急峻になる。したがって，成型ビームによって加工された穴の端面形状は，Ｘ方向でＹ方向に比べ急峻になり，断面観察に適した形状になる。また，イオンビーム電流はＸ，Ｙ方向とも急峻なプロファイルになるように制御した場合に比べて大きくなる。   With such an apparatus configuration, when the major axis of the aperture of the ion source aperture 1016, that is, the long side of the rectangle or the major axis of the ellipse is set in the Y direction as shown in FIG. 20, the ion beam passing through the objective lens is in the X direction. Since the spread of the lens is smaller than that in the Y direction, the influence of the aberration of the objective lens is reduced. At this time, the shape of the bottom of the beam profile in the X direction is steeper than that in the Y direction. Therefore, the shape of the end face of the hole processed by the shaped beam is steeper in the X direction than in the Y direction, and becomes a shape suitable for cross-sectional observation. In addition, the ion beam current is larger than that in the case where control is performed so as to have a steep profile in both the X and Y directions.

以上、本実施例で説明した試料作製方法ないし試料作製装置によれば、イオン源で発生した金属イオン等の不純物イオンが質量分離器で取り除かれ試料まで到達することが無く，試料を不純物で汚染することがないため、デバイス製造の歩留まりを低下させない。また，同時に，中性粒子が除去されるためプラズマイオン源の中で生じた金属の中性粒子が試料に到達せず，加工後に加工済みのウェーハをプロセスに戻しても不良を発生させるようなことは極めて少なくなる。また，ガス種の中性粒子が広く試料に照射されることもなくなるため，所望の箇所以外が加工されて試料が変質してしまうという問題が生じなくなるまた、実施例１から５に説明した試料作製方法ないし試料作製装置の効果に加え、更にイオンビームで微小試料作製をする場合に，試料ステージを傾斜することなく，ステージを回転させることによって実現が可能になり，作製のスループットを向上でき，さらにはステージに傾斜自由度がなくても微小試料作製可能になるというという効果を奏することができる。また，これにより大型のウェ−ハ対応の装置の構成が簡便になるという効果を奏することができる。   As described above, according to the sample preparation method or sample preparation apparatus described in this embodiment, impurity ions such as metal ions generated in the ion source are removed by the mass separator and do not reach the sample, and the sample is contaminated with impurities. Therefore, the device manufacturing yield is not lowered. At the same time, since the neutral particles are removed, the metal neutral particles generated in the plasma ion source do not reach the sample, and defects may occur even if the processed wafer is returned to the process after processing. This is very little. In addition, the neutral particles of the gas species are not widely irradiated to the sample, so that the problem that the sample other than the desired portion is processed and the sample is deteriorated does not occur. In addition, the sample described in Examples 1 to 5 In addition to the effects of the manufacturing method or sample preparation device, it is possible to realize a micro sample preparation with an ion beam by rotating the stage without tilting the sample stage, thereby improving the production throughput. Furthermore, it is possible to produce an effect that a micro sample can be manufactured even if the stage does not have a degree of freedom of tilt. This also has the effect of simplifying the configuration of a large wafer compatible device.

本実施例においては、以下のイオンビーム加工装置ないしイオンビーム加工方法が開示される。
（１）試料に対して集束イオンビームを照射して所定の加工を行なうイオンビーム加工装置において、イオンビーム照射軸に対して垂直面内における前記イオンビームのスポット形状が非軸対称であり、前記試料上に形成される加工溝の断面の一つが、前記非軸対称形状の短軸方向と平行となるように加工することを特徴とするイオンビーム加工装置。
（２）イオンビームを試料に対して照射して所定の加工を行なうイオンビーム加工装置において、前記イオンビームのイオンビーム照射軸に対して垂直面内におけるビームスポット形状を非軸対称形状に成形する手段と、前記試料上でのイオンビームの照射位置における前記ビームスポットの一つの軸を所定の方向へ向ける手段とを備えたことを特徴とするイオンビーム加工装置。
（３）被加工試料を載置するステージと、イオンビームを前記試料に対して照射または走査させるイオンビームカラムと、試料に対して電子線を照射するＳＥＭカラムとを有し、前記イオンビームカラムが質量分離器を備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。
(４)試料を保持する試料ステージと，イオンビームを発生させるイオン源と、イオン光源を試料上にビームスポットとして結像する照射光学系と、該ビームスポットの形状を非軸対称形状に整形して結像する手段と、前記試料ステージに保持される試料の加工時に，該試料の加工断面と前記ビームスポット形状の長軸とを平行に揃える制御手段とを備え，前記イオン源からイオンビームを引き出す軸と，イオンビームを試料に照射する軸が傾斜関係にある構造であり，その傾斜方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分が，前記ビームスポット形状の長軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分と少なくとも平行関係とすることが可能な構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。 In this embodiment, the following ion beam processing apparatus or ion beam processing method is disclosed.
(1) In an ion beam processing apparatus that performs predetermined processing by irradiating a sample with a focused ion beam, a spot shape of the ion beam in a plane perpendicular to an ion beam irradiation axis is non-axisymmetric, An ion beam processing apparatus, wherein one of the cross sections of a processing groove formed on a sample is processed so as to be parallel to the minor axis direction of the non-axisymmetric shape.
(2) In an ion beam processing apparatus that performs predetermined processing by irradiating a sample with an ion beam, a beam spot shape in a plane perpendicular to the ion beam irradiation axis of the ion beam is formed into a non-axisymmetric shape. An ion beam processing apparatus comprising: means; and means for directing one axis of the beam spot in a predetermined direction at an irradiation position of the ion beam on the sample.
(3) a stage on which a sample to be processed is placed; an ion beam column that irradiates or scans the sample with an ion beam; and an SEM column that irradiates the sample with an electron beam, the ion beam column Is provided with a mass separator.
(4) A sample stage for holding a sample, an ion source that generates an ion beam, an irradiation optical system that forms an ion light source as a beam spot on the sample, and the shape of the beam spot is shaped into a non-axisymmetric shape. And a control means for aligning the processed cross section of the sample and the major axis of the beam spot shape in parallel when processing the sample held on the sample stage. The extraction axis and the axis for irradiating the sample with the ion beam are in a tilt relationship, and the line segment obtained by projecting the tilt direction on the sample mounting surface of the stage has the long axis of the beam spot shape as the stage of the stage. An ion beam processing apparatus characterized by having a structure capable of at least a parallel relationship with a line segment projected on a sample mounting surface.

（５）試料を保持する試料ステージと，イオンビームを発生させるイオン源と，該イオン源から引き出したイオンビームを所望の形状の開口を有するマスクを通して試料に照射する投射イオンビーム照射系と，試料上に投射した角型のイオンビームの強度プロファイルの裾の幅について，観察するべき試料断面の垂直方向の幅を，イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるように制御する制御手段を備え，前記イオン源からイオンビームを引き出す軸と，イオンビームを試料に照射する軸が傾斜関係にある構造であり，その傾斜方向が，観察すべき加工断面と少なくとも平行関係であることを特徴とするイオンビーム加工装置。
（６）試料を保持する試料ステージと，イオンビームを発生させるイオン源と、該試料ステージに保持される試料に対してイオンビームを照射する照射光学系と，該イオンビームによって加工した断面を観察するための荷電ビーム照射光学系を備え，前記イオン源から引き出したイオンビームを質量分離する機構を備え、該質量分離の質量分散方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分が，前記観察用の荷電粒子ビームの照射軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分と少なくとも直交関係とすることが可能な構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。
（７）試料を保持する試料ステージと，イオンビームを発生させるイオン源と、イオン光源を試料上にビームスポットとして結像する照射光学系と、該ビームスポットの形状を非軸対称形状に整形して結像する手段と、前記試料ステージに保持される試料の加工時に，該試料の加工断面と前記ビームスポット形状の長軸とを平行に揃える制御手段とを備え， 前記イオン源から引き出したイオンビームを質量分離する機構を備え、該質量分離の質量分散方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分が，前記ビームスポット形状の長軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分と少なくとも平行関係にすることが可能な構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。
（８）試料を保持する試料ステージと，イオンビームを発生させるイオン源と該試料ステージに保持される試料に対してイオンビームを照射する照射光学系を備え，該照射光学系は，イオン光源を試料上にビームスポットとして結像するものであり，その形状を非軸対称形状に整形して結像する手段を備え，前記試料ステージに保持される試料の加工時に，該試料の加工断面と前記ビームスポット形状の長軸とを平行に揃える制御手段とを備え，さらに前記試料の加工断面に荷電ビームを照射する照射光学系を備え，その照射軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分が，前記ビームスポット形状の長軸にすくなくとも直交関係にすることが可能な構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。 (5) A sample stage for holding a sample, an ion source for generating an ion beam, a projection ion beam irradiation system for irradiating the sample with an ion beam extracted from the ion source through a mask having an opening having a desired shape, and a sample The width of the bottom of the intensity profile of the square ion beam projected above is controlled so that the width in the vertical direction of the sample cross section to be observed is smaller than the direction perpendicular to the ion beam irradiation axis and parallel to the processing cross section. And an axis for extracting the ion beam from the ion source and an axis for irradiating the sample with the ion beam are in a tilt relationship, and the tilt direction is at least parallel to the processing cross section to be observed An ion beam processing apparatus characterized by that.
(6) A sample stage for holding a sample, an ion source for generating an ion beam, an irradiation optical system for irradiating the sample held on the sample stage with an ion beam, and a cross section processed by the ion beam are observed. A charged beam irradiation optical system, and a mechanism for mass-separating the ion beam extracted from the ion source, wherein a line segment obtained by projecting the mass dispersion direction of the mass separation onto the sample mounting surface of the stage is An ion beam processing apparatus characterized by having a structure in which an irradiation axis of a charged particle beam for observation is at least orthogonal to a line segment projected on a sample mounting surface of the stage.
(7) A sample stage for holding a sample, an ion source that generates an ion beam, an irradiation optical system that forms an ion light source as a beam spot on the sample, and the shape of the beam spot is shaped into a non-axisymmetric shape. And an imaging means, and a control means for aligning the processed cross section of the sample and the major axis of the beam spot shape in parallel when processing the sample held on the sample stage. A mechanism for separating a beam by mass, and a line segment obtained by projecting the mass dispersion direction of the mass separation onto the sample placement surface of the stage is a line obtained by projecting the long axis of the beam spot shape onto the sample placement surface of the stage An ion beam processing apparatus characterized by having a structure capable of at least a parallel relationship with the minute.
(8) A sample stage for holding a sample, an ion source for generating an ion beam, and an irradiation optical system for irradiating the sample held on the sample stage with an ion beam, the irradiation optical system including an ion light source An image is formed as a beam spot on the sample, and is provided with means for shaping the image into a non-axisymmetric shape to form an image, and when processing the sample held on the sample stage, A control means for aligning the major axis of the beam spot shape in parallel, and an irradiation optical system for irradiating a charged beam to the processing section of the sample, and a line projected on the sample mounting surface of the stage An ion beam processing apparatus characterized by having a structure in which the portion can be at least orthogonal to the major axis of the beam spot shape.

（９）試料を保持する試料ステージと，イオンビームを発生させるイオン源と該試料ステージに保持される試料に対してイオンビームを照射する照射光学系を備え，前記イオンビーム照射系が，イオンビーム経路途中に所望の開口を持つマスクを２つ以上備え，少なくとも一つのマスク形状を試料上に投射する投射イオン光学系であり，第一のマスクが非軸対称な形状を持ち，その長軸方向と短軸方向について試料上に投射したイオンビームの強度プロファイルの裾の幅について非軸対称にすることを特徴とするイオンビーム加工装置。
（１０）試料を保持する試料ステージと，イオンビームを発生させるイオン源と該試料ステージに保持される試料に対してイオンビームを照射する照射光学系を備え，該イオンビームによって試料の断面を加工することが可能であり，前記イオンビーム照射系が，イオンビーム経路途中に所望の開口を持つマスクを２つ以上備え，少なくとも一つのマスク形状を試料上に投射する投射イオン光学系であり，少なくとも一つのマスクが非軸対称な形状を持ち，その長軸方向を試料断面に平行方向にすることにより，試料上に投射したイオンビームの強度プロファイルの裾の幅について，観察するべき試料断面の垂直方向の幅を，イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるようにすることを特徴とするイオンビーム加工装置。
（１１）試料を保持する試料ステージと，イオンビームを発生させるイオン源と該試料ステージに保持される試料に対してイオンビームを照射する照射光学系を備え，該イオンビームによって試料の断面を加工することが可能であり，さらに該イオンビームによって加工した断面を観察するための荷電ビーム照射光学系を備え，前記イオンビーム照射系が，イオンビーム経路途中に所望の開口を持つマスクを２つ以上備え，少なくとも一つのマスク形状を試料上に投射する投射イオン光学系であり，少なくとも一つのマスクが非軸対称な形状を持ち，その長軸方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分が，前記荷電ビーム照射光学系の照射軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分と少なくとも垂直方向とすることが可能な構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。
（１２）上記に開示されたイオン源がプラズマイオン源であり，プラズマからイオンを引き出すアパーチャが前記軸非対称であるマスクのとなることを特徴とするイオンビーム加工装置。 (9) A sample stage for holding a sample, an ion source for generating an ion beam, and an irradiation optical system for irradiating the sample held on the sample stage with an ion beam, the ion beam irradiation system being an ion beam This is a projection ion optical system that has two or more masks with desired openings in the path and projects at least one mask shape onto the sample. The first mask has a non-axisymmetric shape and its long axis direction And an ion beam processing apparatus, wherein the width of the bottom of the intensity profile of the ion beam projected on the sample in the short axis direction is made non-axisymmetric.
(10) A sample stage for holding a sample, an ion source for generating an ion beam, and an irradiation optical system for irradiating the sample held on the sample stage with an ion beam are processed, and a cross section of the sample is processed by the ion beam. The ion beam irradiation system is a projection ion optical system that includes two or more masks having a desired opening in the ion beam path, and projects at least one mask shape onto the sample. One mask has a non-axisymmetric shape, and its long axis is parallel to the sample cross section, so that the width of the bottom of the intensity profile of the ion beam projected on the sample is perpendicular to the sample cross section to be observed. Ion beam processing apparatus characterized in that the width of the direction is smaller than the direction parallel to the processing cross section perpendicular to the ion beam irradiation axis
(11) A sample stage for holding a sample, an ion source for generating an ion beam, and an irradiation optical system for irradiating the sample held on the sample stage with an ion beam, and processing the cross section of the sample with the ion beam And a charged beam irradiation optical system for observing a cross section processed by the ion beam, wherein the ion beam irradiation system includes two or more masks having desired openings in the ion beam path. A projection ion optical system for projecting at least one mask shape onto a sample, wherein at least one mask has a non-axisymmetric shape, and a long line direction of the line segment projected onto the sample mounting surface of the stage. However, the structure is such that the irradiation axis of the charged beam irradiation optical system can be at least perpendicular to the line segment projected onto the sample mounting surface of the stage. Ion beam processing apparatus according to claim Rukoto.
(12) An ion beam processing apparatus, wherein the ion source disclosed above is a plasma ion source, and an aperture for extracting ions from the plasma is the axially asymmetric mask.

（１３）上記のイオンビーム加工装置において，非軸対称形状が楕円状であること特徴とするイオンビーム加工装置。
（１４）上記のイオンビーム加工装置において，前記楕円状に整形する手段として，楕円形状または長方形状の開口を有するアパーチャを備え，試料の加工断面に荷電ビームを照射する照射光学系を備え，その照射軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分が，前記開口の楕円形状の長軸または長方形状の長辺を前記ステージの試料載置面に投影した線分少なくとも垂直方向とすることが可能な構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。
（１５）イオン源と，該イオン源から引き出したイオンビームを試料に照射する照射光学系と，試料を保持する試料ステージと，イオンビームを制御して試料断面形成加工を行うイオンビーム制御手段とを備え，前記イオン源からイオンビームを引き出す軸と，イオンビームを試料に照射する軸が傾斜関係にある構造であるイオンビーム装置によって試料の断面を形成するイオンビーム加工方法において，イオンビームを試料に照射する軸に対するイオン源からイオンビームを引き出す軸の傾斜方向をステージの試料載置面に投影した線分と，観察方向をステージの試料載置面に投影した線分とが，垂直方向となる観察方向から加工断面を荷電粒子ビームで観察するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
（１６）イオン源と，該イオン源から引き出したイオンビームを試料に照射する照射光学系と，試料を保持する試料ステージと，イオンビームを制御して試料断面形成加工を行うイオンビーム制御手段とを備え，前記イオン源から引き出したイオンビームを質量分離する機構を備える構造であるイオンビーム装置によって試料の断面を形成するイオンビーム加工方法において，前記質量分離機構の質量分散の方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分と，観察方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分とが，垂直方向となる観察方向から加工断面を荷電粒子ビームで観察するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。 (13) In the ion beam processing apparatus, the non-axisymmetric shape is an ellipse.
(14) In the above ion beam processing apparatus, the means for shaping into an ellipse is provided with an aperture having an elliptical or rectangular opening, and an irradiation optical system for irradiating a charged cross section on a processed cross section of the sample. A line segment in which the irradiation axis is projected onto the sample mounting surface of the stage is at least perpendicular to a line segment in which the elliptical long axis or rectangular long side of the opening is projected onto the sample mounting surface of the stage. An ion beam processing apparatus characterized by having a structure capable of.
(15) an ion source, an irradiation optical system for irradiating the sample with an ion beam extracted from the ion source, a sample stage for holding the sample, and an ion beam control means for controlling the ion beam to perform sample cross-section forming processing An ion beam processing method in which a cross section of a sample is formed by an ion beam device having a structure in which an axis for extracting an ion beam from the ion source and an axis for irradiating the sample with the ion beam are in an inclined relationship. A line segment obtained by projecting the tilt direction of the axis for extracting the ion beam from the ion source with respect to the axis irradiated on the stage onto the sample placement surface of the stage and a line segment projected on the sample placement surface of the stage are perpendicular to each other. An ion beam processing method comprising a step of observing a processing cross section with a charged particle beam from an observation direction.
(16) an ion source, an irradiation optical system for irradiating the sample with an ion beam extracted from the ion source, a sample stage for holding the sample, and an ion beam control means for controlling the ion beam to perform sample cross-section forming processing And an ion beam processing method for forming a cross section of a sample by an ion beam apparatus having a mechanism for mass-separating an ion beam extracted from the ion source, wherein the direction of mass dispersion of the mass separation mechanism is determined on the stage. A step of observing a processing section with a charged particle beam from an observation direction in which a line segment projected onto the sample placement surface and a line segment projected on the sample placement surface of the stage are perpendicular to each other. A characteristic ion beam processing method.

（１７）イオン源と，該イオン源から引き出したイオンビームを試料に照射する照射光学系と，試料を保持する試料ステージと，イオンビームを制御して試料断面形成加工を行うイオンビーム制御手段とを備えるイオンビーム装置によって試料の断面を形成するイオンビーム加工方法において，該照射光学系によって前記イオンビームのビームスポット形状を非軸対称形状に整形するステップを含み，さらに前記試料ステージに保持される試料の加工時に，該試料の加工断面と前記ビームスポット形状の長軸とを平行に揃えるステップを含み，前記ビームスポット形状の長軸に対して，観察方向をステージの試料載置面に投影した線分が垂直方向となる観察方向から加工断面を荷電粒子ビームで観察するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
（１８）上記のイオンビーム加工方法において，イオンビームが投射イオン照射系で成形されたイオンビームであることを特徴とするイオンビーム加工方法。
（１９）上記のイオンビーム加工方法において、成形イオンビームが角型であり，その強度プロファイルの裾の幅について，観察するべき加工断面の垂直方向の幅を，イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるように制御するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
（２０）上記のイオンビーム加工方法において，イオンビームは，元素種として不活性ガス種，酸素または窒素のいずれかを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。 (17) an ion source, an irradiation optical system for irradiating the sample with an ion beam extracted from the ion source, a sample stage for holding the sample, and an ion beam control means for controlling the ion beam to perform sample cross-section forming processing An ion beam processing method for forming a cross section of a sample with an ion beam apparatus comprising: a step of shaping a beam spot shape of the ion beam into a non-axisymmetric shape by the irradiation optical system, and further held on the sample stage When processing the sample, the method includes a step of aligning the processed cross section of the sample and the long axis of the beam spot shape in parallel, and the observation direction is projected onto the sample mounting surface of the stage with respect to the long axis of the beam spot shape Including a step of observing a processed cross section with a charged particle beam from an observation direction in which a line segment is a vertical direction. Beam processing method.
(18) In the above ion beam processing method, the ion beam processing method is characterized in that the ion beam is an ion beam formed by a projection ion irradiation system.
(19) In the ion beam processing method described above, the shaped ion beam is square, and the width of the bottom of the intensity profile is the width in the vertical direction of the processing cross section to be observed perpendicular to the ion beam irradiation axis. An ion beam processing method comprising a step of controlling the size to be smaller than a direction parallel to the direction of the ion beam.
(20) In the above ion beam processing method, the ion beam includes an inert gas species, oxygen, or nitrogen as an element species.

本実施例においては、以下のイオンビーム加工装置が開示される。
（１）イオン源と，該イオン源から放出するイオンビームを集束するレンズと，試料を保持する試料ステージと，イオンビームを制御して試料断面形成加工を行うイオンビーム制御手段とを備え，前記イオンビームを集束するレンズの少なくとも１個が，イオンビーム照射軸に垂直な２方向に対して収差が異なるように作用するレンズであり，前記試料ステージに保持される試料と前記イオンビームとの相対位置関係を、前記２方向のうち収差が少ない方向が前記試料の加工断面に向くように制御する制御手段とを備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。
（２）イオン源と，該イオン源から放出するイオンビームを集束するレンズを２個以上と，試料を保持する試料ステージと，ステンシルマスクを試料に投影するようにイオンビームを制御して試料断面形成加工を行うイオンビーム制御手段とを備えたイオンビーム装置において、イオンビームを集束するレンズの少なくとも１個が，イオンビーム照射軸に垂直な２方向のレンズ作用が異なるレンズであり，加工断面に垂直方向と，イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向とでレンズ作用を異なるように制御する制御手段を備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。
（３）上記のイオンビーム加工装置において，加工した断面を電子ビームまたはイオンビームで観察するために，イオンビーム照射により試料に角穴を形成する際に，観察するべき試料断面の垂直方向のレンズ倍率が，イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小さくなるように制御する制御手段を備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。
（４）上記のイオンビーム加工装置において，加工した断面を電子ビームまたはイオンビームで観察するために，試料上に投影した角型の成形イオンビームの強度プロファイルの裾の幅について，観察するべき試料断面の垂直方向の幅を，イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるように制御する制御手段を備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。 In the present embodiment, the following ion beam processing apparatus is disclosed.
(1) An ion source, a lens that focuses an ion beam emitted from the ion source, a sample stage that holds a sample, and an ion beam control unit that controls the ion beam to perform sample cross-section processing, At least one of the lenses for focusing the ion beam is a lens that acts so that aberrations differ in two directions perpendicular to the ion beam irradiation axis, and the relative relationship between the sample held on the sample stage and the ion beam An ion beam processing apparatus comprising: a control unit configured to control the positional relationship so that a direction with less aberration among the two directions is directed to a processing section of the sample.
(2) Sample cross section by controlling the ion beam so that the ion source, two or more lenses for focusing the ion beam emitted from the ion source, a sample stage for holding the sample, and a stencil mask are projected onto the sample In an ion beam apparatus having an ion beam control means for performing formation processing, at least one lens for focusing the ion beam is a lens having different lens actions in two directions perpendicular to the ion beam irradiation axis. An ion beam processing apparatus comprising control means for controlling the lens action to be different between a vertical direction and a direction perpendicular to an ion beam irradiation axis and parallel to a processing section.
(3) In the above ion beam processing apparatus, in order to observe a processed cross section with an electron beam or an ion beam, when forming a square hole in the sample by ion beam irradiation, a lens in a direction perpendicular to the sample cross section to be observed An ion beam processing apparatus comprising control means for controlling the magnification to be smaller than a direction perpendicular to an ion beam irradiation axis and parallel to a processing section.
(4) In the above ion beam processing apparatus, in order to observe the processed cross section with an electron beam or an ion beam, the sample to be observed with respect to the width of the bottom of the intensity profile of the square shaped ion beam projected on the sample An ion beam processing apparatus comprising control means for controlling a vertical width of a cross section to be smaller than a direction perpendicular to an ion beam irradiation axis and parallel to a processing cross section.

（５）上記のイオンビーム加工装置において，該ステンシルマスクがイオンビーム照射軸を中心として回転する機構を備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。
（６）上記のイオンビーム加工装置において，イオンビームにより加工された試料片を該試料から分離するときに用いるプローブを備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。
（７）上記のイオンビーム加工装置において，前記イオン源で生成されるイオンビームは，元素種として不活性ガス種，酸素または窒素のいずれかを含むことを特徴とするイオンビーム加工装置。
（８）イオン源と，該イオン源から放出するイオンビームを集束するレンズを２個以上と，イオンビームが通過するアパーチャと，試料を保持する試料ステージと，イオンビームを制御して試料断面形成加工を行うイオンビーム制御手段とを備えたイオンビーム装置によって試料の断面を形成するイオンビーム加工方法において，加工した断面を電子ビームまたはイオンビームで観察するために，観察するべき加工断面の垂直方向のビーム径が，イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向のビーム径に比べて小さくなるように制御して断面を形成するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。 (5) In the above ion beam processing apparatus, the stencil mask includes a mechanism for rotating about an ion beam irradiation axis.
(6) The ion beam processing apparatus according to the above-mentioned ion beam processing apparatus, further comprising a probe used for separating a sample piece processed by the ion beam from the sample.
(7) In the ion beam processing apparatus, the ion beam generated by the ion source includes an inert gas species, oxygen, or nitrogen as an element species.
(8) Ion source, two or more lenses for focusing the ion beam emitted from the ion source, an aperture through which the ion beam passes, a sample stage for holding the sample, and sample cross-section formation by controlling the ion beam In an ion beam processing method for forming a cross section of a sample by an ion beam apparatus having an ion beam control means for processing, in order to observe the processed cross section with an electron beam or an ion beam, the vertical direction of the processing cross section to be observed And a step of forming a cross section by controlling the beam diameter to be smaller than the beam diameter perpendicular to the ion beam irradiation axis and parallel to the processing cross section.

（９）上記のイオンビーム加工方法において，該アパーチャをイオンビーム照射軸に対して回転させるステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
（１０）イオン源と，該イオン源から放出するイオンビームを集束するレンズを２個以上と，試料を保持する試料ステージと，ステンシルマスクとを備えるイオンビーム装置によって，ステンシルマスクを試料に投影するようにイオンビームを制御して断面を形成するステップを含むイオンビーム加工方法において，イオンビームを集束するレンズの少なくとも１個を，加工断面に垂直方向と，イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向とでレンズ作用を異なるように制御して断面を形成するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。ｓ
（１１）上記のイオンビーム加工方法において、加工した断面を電子ビームまたはイオンビームで観察するために，イオンビーム照射により試料に角穴を形成する際に，観察するべき加工断面の垂直方向のレンズ倍率が，イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるように制御するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
（１２）上記のイオンビーム加工方法において，角型の成形イオンビームの強度プロファイルの裾の幅について，観察するべき加工断面の垂直方向の幅を，イオンビーム照射軸に垂直で加工断面に平行方向に比べて小なるように制御するステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。 (9) In the ion beam processing method described above, the ion beam processing method includes a step of rotating the aperture with respect to the ion beam irradiation axis.
(10) The stencil mask is projected onto the sample by an ion beam apparatus including an ion source, two or more lenses for focusing the ion beam emitted from the ion source, a sample stage for holding the sample, and a stencil mask. In the ion beam processing method including the step of forming a cross section by controlling the ion beam, at least one lens for focusing the ion beam is formed in a processing cross section perpendicular to the processing cross section and perpendicular to the ion beam irradiation axis. An ion beam processing method comprising: a step of forming a cross section by controlling a lens action differently in a parallel direction. s
(11) In the above ion beam processing method, in order to observe a processed cross section with an electron beam or an ion beam, when forming a square hole in the sample by ion beam irradiation, a lens in a direction perpendicular to the processed cross section to be observed An ion beam machining method comprising a step of controlling the magnification so that the magnification is smaller than a direction perpendicular to an ion beam irradiation axis and parallel to a machining section.
(12) In the ion beam machining method described above, the width of the bottom of the intensity profile of the square shaped ion beam is set so that the vertical width of the machining section to be observed is perpendicular to the ion beam irradiation axis and parallel to the machining section. The ion beam processing method characterized by including the step controlled to become small compared with.

（１３）上記のイオンビーム加工方法において，該ステンシルマスクをイオンビーム照射軸に対して回転させるステップを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
（１４）上記のイオンビーム加工方法において，イオンビームは，元素種として不活性ガス種，酸素または窒素のいずれかを含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
（１５）上記のイオンビーム加工方法において，イオンビームの走査方向が加工断面に平行方向であることを特徴とするイオンビーム加工方法。 (13) In the ion beam processing method described above, the ion beam processing method includes a step of rotating the stencil mask with respect to the ion beam irradiation axis.
(14) In the ion beam processing method described above, the ion beam includes an inert gas species, oxygen, or nitrogen as an element species.
(15) In the above ion beam processing method, the ion beam scanning method is characterized in that the scanning direction of the ion beam is parallel to the processing cross section.

本願の一実施形態例であるイオンビーム加工装置を示す図。The figure which shows the ion beam processing apparatus which is one embodiment of this application. 従来のイオンビーム加工の概略を示す模式図。The schematic diagram which shows the outline of the conventional ion beam processing. 軸対称形状のビーム制限アパーチャと、非軸対称形状のビーム制限アパーチャの平面形状とを示す対比図。FIG. 5 is a comparison diagram showing an axially symmetric beam limiting aperture and a planar shape of a non-axisymmetric beam limiting aperture. 短軸方向と長軸方向でのイオンビームの強度プロファイルを示す模式図。The schematic diagram which shows the intensity profile of the ion beam in a short-axis direction and a long-axis direction. 計算処理装置のディスプレイ画面。The display screen of the computing device. 計算処理装置のディスプレイ画面。The display screen of the computing device. 計算処理装置のディスプレイ画面。The display screen of the computing device. 試料から微小試料を分離するフローを説明する図。The figure explaining the flow which isolate | separates a micro sample from a sample. 静電吸着法による試料分離方法を示した模式図。The schematic diagram which showed the sample separation method by an electrostatic adsorption method. 実施例２のイオンビーム加工装置の全体外観図を示す図。FIG. 5 is a diagram illustrating an overall external view of an ion beam processing apparatus according to a second embodiment. 実施例２におけるアルゴンイオンビームの強度プロファイルを示す図。FIG. 6 is a diagram showing an intensity profile of an argon ion beam in Example 2. ステンシルマスクを回転させる様子。Rotating the stencil mask. 実施例３のイオンビーム加工装置の全体外観図。FIG. 4 is an overall external view of an ion beam processing apparatus according to a third embodiment. 実施例３のイオンビーム加工装置の上面図、平面図、側面図。The top view of the ion beam processing apparatus of Example 3, a top view, and a side view. 実施例３のイオンビーム加工装置で加工された試料の加工断面を、それぞれ側面から見た断面図Sectional drawing which looked at the process cross section of the sample processed with the ion beam processing apparatus of Example 3 from the side, respectively 実施例４のイオンビーム加工装置の全体外観図。FIG. 6 is an overall external view of an ion beam processing apparatus according to a fourth embodiment. 実施例４のイオンビーム加工装置の上面図、平面図、側面図。The top view of the ion beam processing apparatus of Example 4, a top view, and a side view. 実施例５のイオンビーム加工装置の全体外観図。FIG. 6 is an overall external view of an ion beam processing apparatus according to a fifth embodiment. 実施例５のイオンビーム加工装置の上面図、平面図、側面図。The top view of the ion beam processing apparatus of Example 5, a top view, and a side view. イオンビーム成形アパーチャの一構成例。One structural example of an ion beam shaping aperture. イオンビームの強度プロファイルを、それぞれ長軸、短軸方向から説明した図。The figure explaining the intensity profile of the ion beam from the major axis and minor axis directions, respectively. 実施例６のイオンビーム加工装置の上面図、平面図、側面図。The top view of the ion beam processing apparatus of Example 6, a top view, and a side view.

１…イオン源，２…コンデンサレンズ，３…ビーム制限アパーチャ，４…イオンビーム走査偏向器，５…対物レンズ，７…電子銃，８…電子ビーム，９…電子レンズ，１０…電子ビーム走査偏向器，６…集束イオンビーム(ＦＩＢ)，１１…試料，１２…二次粒子検出器，１３…試料ステージ，１４…試料ステージ制御装置，１５…プローブ，１６…マニピュレータ制御装置，１７…デポガス源，１８…デポガス源制御装置，１９…二次粒子検出器制御装置，２１…集束イオビーム筐筒，２２…電子ビーム筐筒，２３…イオンビーム加工装置，３１…液体金属イオン源，３２…コンデンサレンズ，３３…ビーム制限アパーチャ，３４…イオンビーム走査偏向器，３５…対物レンズ，３６…ＦＩＢ，３７…アパーチャ回転機構，３８…アパーチャ回転制御機構，４１…真空容器，８１…イオン源制御装置，８２…レンズ制御装置，８３…イオンビーム走査偏向制御装置，８４…二次粒子検出器制御装置，８５…計算処理装置，５１…デュオプラズマトロン，５２…非軸対称イオンビームレンズ，５４…イオンビーム走査偏向器，５５…対物レンズ，５６…アルゴンイオンビーム，５７…ステンシルマスク，５８…ステンシルマスク回転機構，５９…ステンシルマスク回転制御機構，９１…デュオプラズマトロン制御装置，９２…レンズ制御装置，９３…イオンビーム走査偏向制御装置，９５…計算処理装置，１３０…マーク，１３２…角穴，１３３…垂直溝，１３４…支持部，１３５…斜溝，１３６…摘出すべき試料，１３７…プローブ，１３１…ＦＩＢ，１３８…デポ膜，１３９…微小試料，１４０…試料ホルダ，１４３…ウォール，２０１…ウェーハ，２０２…薄膜，２０３…試料薄膜，２０４…ＴＥＭ試料ホルダ，１０１…角穴，１０２…底穴，１０３…切り欠き溝，１０４…ガスノズル，３０１…角穴，３０２…角穴，３０３…斜溝，３０４…角穴，３０５…取り出し痕，４０１…ディスプレイ画面，４０２…走査領域設定ウインドウ，４０３…試料画像表示領域，４０４…ビーム走査領域，４０５…ポインタ，４０６…座標入力領域，５０１…プラグ，５０２…破線，５０３…矢印。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ion source, 2 ... Condenser lens, 3 ... Beam limiting aperture, 4 ... Ion beam scanning deflector, 5 ... Objective lens, 7 ... Electron gun, 8 ... Electron beam, 9 ... Electron lens, 10 ... Electron beam scanning deflection , 6 ... focused ion beam (FIB), 11 ... sample, 12 ... secondary particle detector, 13 ... sample stage, 14 ... sample stage controller, 15 ... probe, 16 ... manipulator controller, 17 ... depogas source, DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 ... Depo gas source control apparatus, 19 ... Secondary particle detector control apparatus, 21 ... Focusing ion beam casing, 22 ... Electron beam casing, 23 ... Ion beam processing apparatus, 31 ... Liquid metal ion source, 32 ... Condenser lens, 33 ... Beam limiting aperture, 34 ... Ion beam scanning deflector, 35 ... Objective lens, 36 ... FIB, 37 ... Aperture rotation mechanism, 38 ... Aperture Rotation control mechanism, 41 ... vacuum container, 81 ... ion source control device, 82 ... lens control device, 83 ... ion beam scanning deflection control device, 84 ... secondary particle detector control device, 85 ... calculation processing device, 51 ... duo Plasmatron, 52 ... Non-axisymmetric ion beam lens, 54 ... Ion beam scanning deflector, 55 ... Objective lens, 56 ... Argon ion beam, 57 ... Stencil mask, 58 ... Stencil mask rotation mechanism, 59 ... Stencil mask rotation control mechanism 91 ... Duoplasmatron controller, 92 ... Lens controller, 93 ... Ion beam scanning deflection controller, 95 ... Calculation processor, 130 ... Mark, 132 ... Square hole, 133 ... Vertical groove, 134 ... Supporting part, 135 ... slant groove, 136 ... sample to be extracted, 137 ... probe, 131 ... FIB, 138 ... deposited film, 139 ... micro Sample: 140 ... Sample holder, 143 ... Wall, 201 ... Wafer, 202 ... Thin film, 203 ... Sample thin film, 204 ... TEM sample holder, 101 ... Square hole, 102 ... Bottom hole, 103 ... Notch groove, 104 ... Gas nozzle, 301 ... Square hole, 302 ... Square hole, 303 ... Oblique groove, 304 ... Square hole, 305 ... Extraction trace, 401 ... Display screen, 402 ... Scanning area setting window, 403 ... Sample image display area, 404 ... Beam scanning area, 405 ... Pointer, 406 ... Coordinate input area, 501 ... Plug, 502 ... Dotted line, 503 ... Arrow.

Claims (6)

試料を保持する試料ステージと、
イオンビームを発生させるイオン源と、
前記試料ステージに保持される試料に対しイオンビームを照射する照射光学系とを備え、
前記照射光学系は、前記イオンビームのビームスポット形状を非軸対称形状に整形する手段と、前記試料ステージに保持される試料の加工時に、前記試料の加工断面と前記ビームスポット形状の長軸とを平行に揃える制御手段とを備え、
前記照射光学系は、前記イオン源からイオンビームを引き出す軸と、イオンビームを試料に照射する軸とが交差する関係にある構造であり、前記イオンビームを引き出す軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分が、前記ビームスポット形状の長軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分と少なくとも平行関係となる構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。 A sample stage for holding the sample;
An ion source for generating an ion beam;
An irradiation optical system for irradiating an ion beam to a sample held on the sample stage;
The irradiation optical system includes means for shaping a beam spot shape of the ion beam into a non-axisymmetric shape, a processing section of the sample, and a long axis of the beam spot shape when processing the sample held on the sample stage. And control means for aligning the
The irradiation optical system has a structure in which an axis for extracting the ion beam from the ion source and an axis for irradiating the sample with the ion beam intersect each other, and the axis for extracting the ion beam is a sample mounting surface of the stage The ion beam processing apparatus is characterized in that the line segment projected onto the beam spot has a structure that is at least in parallel with the line segment that projects the major axis of the beam spot shape onto the sample mounting surface of the stage. 試料を保持する試料ステージと、
イオンビームを発生させるイオン源と、
前記試料ステージに保持される試料に対しイオンビームを照射する照射光学系とを備え、
前記照射光学系は、前記イオンビームのビームスポット形状を非軸対称形状に整形する手段と、前記試料ステージに保持される試料の加工時に、該試料の加工断面と前記ビームスポット形状の長軸とを平行に揃える制御手段と、
前記イオンビームによって加工した断面に荷電ビームを照射する荷電ビーム照射光学系とを備え、
前記荷電ビームを照射する軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分が、前記ビームスポット形状の長軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分と少なくとも直交関係となる構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。 A sample stage for holding the sample;
An ion source for generating an ion beam;
An irradiation optical system for irradiating an ion beam to a sample held on the sample stage;
The irradiation optical system includes means for shaping the beam spot shape of the ion beam into a non-axisymmetric shape, a processing section of the sample, and a long axis of the beam spot shape when processing the sample held on the sample stage. Control means for aligning them in parallel;
A charged beam irradiation optical system for irradiating a charged beam to a cross section processed by the ion beam;
A line segment in which the axis for irradiating the charged beam is projected onto the sample mounting surface of the stage is at least orthogonal to a line segment in which the long axis of the beam spot shape is projected onto the sample mounting surface of the stage. An ion beam processing apparatus characterized by being provided. 試料を保持する試料ステージと、
イオンビームを発生させるイオン源と、
前記試料ステージに保持される試料に対しイオンビームを照射する照射光学系とを備え、
前記照射光学系は、前記イオンビームのビームスポット形状を非軸対称形状に整形する手段と、前記試料ステージに保持される試料の加工時に、該試料の加工断面と前記ビームスポット形状の長軸とを平行に揃える制御手段と、
前記イオン源から引き出したイオンビームを質量分離する機構とを備え、
前記質量分離の質量分散方向を前記ステージの試料載置面に投影した線分が、前記ビームスポット形状の長軸を前記ステージの試料載置面に投影した線分と少なくとも平行関係となる構造であることを特徴とするイオンビーム加工装置。 A sample stage for holding the sample;
An ion source for generating an ion beam;
An irradiation optical system for irradiating an ion beam to a sample held on the sample stage;
The irradiation optical system includes means for shaping the beam spot shape of the ion beam into a non-axisymmetric shape, a processing section of the sample, and a long axis of the beam spot shape when processing the sample held on the sample stage. Control means for aligning them in parallel;
A mechanism for mass-separating the ion beam extracted from the ion source,
A line segment in which the mass dispersion direction of the mass separation is projected onto the sample mounting surface of the stage is at least in parallel with a line segment in which the major axis of the beam spot shape is projected onto the sample mounting surface of the stage. An ion beam processing apparatus characterized by being provided. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のイオンビーム加工装置において、
前記非軸対称形状が楕円状であること特徴とするイオンビーム加工装置。 In the ion beam processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
An ion beam processing apparatus, wherein the non-axisymmetric shape is an ellipse. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のイオンビーム加工装置において、
前記イオンビーム照射により、試料から二次的に発生する荷電粒子線を捕捉する検出器と、
当該検出器の検出信号を基に前記試料の画像を生成する手段と、
当該生成された画像を表示するディスプレイとを備え、
前記制御手段に対して必要な情報の入力を行なう入力手段とを備えたことを特徴とするイオンビーム加工装置。 In the ion beam processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A detector that captures a charged particle beam secondarily generated from the sample by the ion beam irradiation;
Means for generating an image of the sample based on a detection signal of the detector;
A display for displaying the generated image,
An ion beam processing apparatus comprising: input means for inputting necessary information to the control means. イオン源と、試料を保持する試料ステージと、前記イオン源から引き出したイオンビームを試料に照射する照射光学系と、を備えるイオンビーム装置により前記試料から微小試料を分離または分離準備するイオンビーム加工方法であって、
前記照射光学系が、前記イオンビームのビームスポット形状を非軸対称形状に整形するステップと、
前記非軸対称形状に整形された前記イオンビームによって前記試料を加工するステップと、
前記照射光学系が、前記イオンビームのビームスポット形状を軸対称形状に整形するステップと、
前記軸対称形状に整形された前記イオンビームによって前記試料を加工するステップと、
を有することを特徴とするイオンビーム加工方法。 Ion beam processing for separating or preparing for separation of a micro sample from the sample by an ion beam device comprising an ion source, a sample stage for holding the sample, and an irradiation optical system for irradiating the sample with an ion beam extracted from the ion source A method,
The irradiation optical system shaping the beam spot shape of the ion beam into a non-axisymmetric shape;
Processing the sample with the ion beam shaped into the non-axisymmetric shape;
The irradiation optical system shaping the beam spot shape of the ion beam into an axially symmetric shape;
Processing the sample with the ion beam shaped into the axisymmetric shape ;
An ion beam processing method comprising:
JP2012061397A 2004-09-29 2012-03-19 Ion beam processing apparatus and processing method Expired - Fee Related JP5509239B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012061397A JP5509239B2 (en) 2004-09-29 2012-03-19 Ion beam processing apparatus and processing method

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004283011 2004-09-29
JP2004283011 2004-09-29
JP2012061397A JP5509239B2 (en) 2004-09-29 2012-03-19 Ion beam processing apparatus and processing method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005167670A Division JP5033314B2 (en) 2004-09-29 2005-06-08 Ion beam processing apparatus and processing method

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013126260A Division JP5792767B2 (en) 2004-09-29 2013-06-17 Ion beam processing apparatus and processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012129212A JP2012129212A (en) 2012-07-05
JP5509239B2 true JP5509239B2 (en) 2014-06-04

Family

ID=46645981

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012061397A Expired - Fee Related JP5509239B2 (en) 2004-09-29 2012-03-19 Ion beam processing apparatus and processing method
JP2013126260A Active JP5792767B2 (en) 2004-09-29 2013-06-17 Ion beam processing apparatus and processing method

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013126260A Active JP5792767B2 (en) 2004-09-29 2013-06-17 Ion beam processing apparatus and processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP5509239B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023032075A1 (en) * 2021-09-01 2023-03-09 株式会社日立ハイテクサイエンス Charged particle beam device

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5472685A (en) * 1977-11-22 1979-06-11 Cho Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Electron beam exposure device
JPS6062045A (en) * 1983-09-14 1985-04-10 Hitachi Ltd Ion microbeam implanter
JPS6142128A (en) * 1984-08-06 1986-02-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Charged beam exposure apparatus
JPH087121B2 (en) * 1990-07-18 1996-01-29 セイコー電子工業株式会社 Focused charged beam processing method
JPH05267409A (en) * 1992-03-18 1993-10-15 Hitachi Ltd Deflection circuit for surface processing and cross-section observing apparatus
JP3119959B2 (en) * 1993-02-05 2000-12-25 セイコーインスツルメンツ株式会社 Focused ion beam device and processing observation device
JP3564717B2 (en) * 1993-03-10 2004-09-15 株式会社日立製作所 Processing method and apparatus using focused ion beam generating means
JPH1177333A (en) * 1997-09-09 1999-03-23 Hitachi Ltd Focusing ion beam machining device and its method
JP3457875B2 (en) * 1998-01-27 2003-10-20 日本電子株式会社 Method for observing sample cross section in FIB-SEM apparatus and FIB-SEM apparatus
US6410924B1 (en) * 1999-11-16 2002-06-25 Schlumberger Technologies, Inc. Energy filtered focused ion beam column
EP1210723B1 (en) * 2000-01-21 2009-03-18 Fei Company Shaped and low density focused ion beams
JP3597761B2 (en) * 2000-07-18 2004-12-08 株式会社日立製作所 Ion beam device and sample processing method
JP4178741B2 (en) * 2000-11-02 2008-11-12 株式会社日立製作所 Charged particle beam apparatus and sample preparation apparatus
US6977386B2 (en) * 2001-01-19 2005-12-20 Fei Company Angular aperture shaped beam system and method
JP4032111B2 (en) * 2001-07-19 2008-01-16 独立行政法人産業技術総合研究所 Charged particle beam equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012129212A (en) 2012-07-05
JP5792767B2 (en) 2015-10-14
JP2013214521A (en) 2013-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5033314B2 (en) Ion beam processing apparatus and processing method
JP5127148B2 (en) Ion beam processing equipment
JP6118846B2 (en) Composite focused ion beam apparatus and sample processing method using the same
US8481980B2 (en) Ion source, ion beam processing/observation apparatus, charged particle beam apparatus, and method for observing cross section of sample
JP5055011B2 (en) Ion source
CN107084869B (en) High throughput TEM fabrication process and hardware for backside thinning of cross-sectional view thin layers
US8796651B2 (en) Method and apparatus for specimen fabrication
US20110163068A1 (en) Multibeam System
JP2007018928A (en) Charged particle beam device
JP5792767B2 (en) Ion beam processing apparatus and processing method
JP5166315B2 (en) Ion beam processing apparatus and sample observation method
JP5746085B2 (en) Ion beam processing / observation apparatus and ion beam processing / observation method using the same
JP2014239060A (en) Sample observation method
JP5628862B2 (en) Ion beam processing equipment
KR20200124209A (en) A device for producing flake samples and a method for producing flake samples
JP7214262B2 (en) Charged particle beam device, sample processing method
JP6068553B2 (en) Ion beam processing / observation apparatus and ion beam processing / observation method using the same
JP2023076412A (en) Method of imaging and milling sample

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120319

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120319

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130416

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130617

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: 20140225

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140324

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5509239

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees