JPH11219680A - Converged ion beam machining method - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To satisfy required high machining position accuracy by setting a machining region with a sample display image capable of changing the image magnifying power ratio between the X direction and Y direction of the image on a display. SOLUTION: A sample is guided into the sample chamber of a focused ion beam(FIB) device, and an image of a low-magnifying power scanning ion microscope(SIM) is acquired. A sample stage is moved and rotated so that four sides of rectangular patterns (a), (b), (d), (e) are made nearly parallel with the X-axis and Y-axis of the SIM image, a SIM image is acquired again, then the drift of the rotation angle θis corrected. The magnifying power ratio (m) between the X direction and Y direction is kept at 1, the image magnifying power is increased four times, a SIM image with m=4 is acquired, then the pattern (d) is obtained. Even when a machining region setting mark and a machining region are separated and they are not included in the visual field of the high-magnifying power SIM image, the magnifying power in the Y direction only is reduced to 1/4 times, thus the opposite end sections of the patterns (b), (d), (e) are included in the same visual field, and the set position accuracy in the X direction is made four times the accuracy in the Y direction in the machining region (f).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は集束イオンビーム
（集束イオンビーム：略してＦＩＢ）を利用して微細デ
バイスや機械部品などの断面加工や微細加工に有効なＦ
ＩＢ加工方法およびその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention utilizes a focused ion beam (focused ion beam: FIB for short), which is effective for section processing and fine processing of fine devices and mechanical parts.
The present invention relates to an IB processing method and an IB processing method.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ＦＩＢ加工方法の従来技術が、特開平5
−15981号公報に記載されている。そこにはＦＩＢによ
るデバイスの断面加工例が示されている。その手順を以
下に示す。2. Description of the Related Art The prior art of the FIB processing method is disclosed in
No. 15981. It shows a cross-sectional processing example of a device by FIB. The procedure is shown below.

【０００３】（１）デバイス表面の断面加工したい場所
を含む領域をＦＩＢで二次元（ｘ−ｙ）走査し、そこか
らの放出荷電粒子（二次電子など）を検出して試料表面
の走査イオン顕微鏡(Scanning Ion Microscope：略して
ＳＩＭ）による像を取得，記録し、ディスプレイに表示
する。(1) A two-dimensional (x-y) scan is performed by a FIB on a region including a place on the device surface where a cross-sectional processing is desired, and discharged ions (secondary electrons and the like) are detected therefrom to scan ions on a sample surface. An image by a microscope (Scanning Ion Microscope: SIM for short) is acquired, recorded, and displayed on a display.

【０００４】（２）このＳＩＭ像を基に加工領域を設定
する。例えば、半導体デバイスのコンタクトホール位置
での断面加工の場合、このコンタクトホールが加工領域
設定用マークであり、これを基に矩形の粗加工領域をマ
ニュアルで設定する。(2) A processing area is set based on the SIM image. For example, in the case of processing a cross section at the position of a contact hole of a semiconductor device, the contact hole is a processing region setting mark, and a rectangular rough processing region is manually set based on the mark.

【０００５】（３）電流が２から５μＡの大電流ＦＩＢ
を選択し、上記の領域内をＦＩＢ走査して粗加工を行
う。断面は矩形穴の側壁に形成される。(3) A large current FIB having a current of 2 to 5 μA
Is selected and FIB scanning is performed in the above area to perform rough processing. The cross section is formed on the side wall of the rectangular hole.

【０００６】（４）電流が約４００ｐＡの小電流ＦＩＢ
を選択し、再度、ＳＩＭ像を取得する。(4) A small current FIB having a current of about 400 pA
Is selected, and a SIM image is acquired again.

【０００７】（５）このＳＩＭ像を下地にして所望位置
に断面が形成されるように仕上げ加工用の細長い矩形の
仕上げ加工領域を設定する。(5) Using the SIM image as a base, an elongated rectangular finishing area for finishing is set so that a cross section is formed at a desired position.

【０００８】（６）上記の領域内をＦＩＢ走査して断面
の仕上げ加工を行う。(6) FIB scanning is performed in the above area to finish the cross section.

【０００９】加工領域の設定には、加工領域設定用マー
ク（上記加工例ではコンタクトホール）と加工領域が同
一視野のＳＩＭ像に入る必要がある。加工領域設定用マ
ークと加工領域が近接している場合は、上記従来技術が
有効である。In setting the processing area, it is necessary that the processing area setting mark (contact hole in the above processing example) and the processing area are included in the SIM image having the same visual field. When the processing area setting mark and the processing area are close to each other, the above-described conventional technique is effective.

【００１０】しかし、このマークと加工領域が離れてい
る場合は上記従来技術が適用できない場合がある。なぜ
なら、同一のＳＩＭ像視野に入れるべく像倍率を下げる
とＸ−Ｙ方向の加工位置設定精度も同時に低下し、加工
仕様を満足しないことがあるからである。従来法では、
ＳＩＭ像の倍率を上げ下げはするがＸＹ倍率比は常に１
である。[0010] However, when the mark and the processing area are separated from each other, the above-described conventional technique may not be applicable. This is because, if the image magnification is reduced so as to be in the same SIM image field of view, the processing position setting accuracy in the XY directions is also reduced, and the processing specifications may not be satisfied. In the conventional method,
Raises or lowers the SIM image magnification, but the XY magnification ratio is always 1.
It is.

【００１１】[0011]

【発明が解決しようとする課題】加工領域設定用マーク
と加工領域が高倍率のＳＩＭ像視野（ただし、ＸとＹ方
向の倍率比ｍは１）に入らない加工対象例として、記録
再生分離型磁気ヘッドの狭トラック加工があり、特開平
5−143929 号公報に説明されている。記録再生分離型磁
気ヘッド（図３参照）は誘導型素子を用いた記録ヘッド
部１９と磁気抵抗効果（略してＭＲ）素子を用いた再生
ヘッド部１０を有しており、記録の高密度化には再生ヘ
ッド部１０の再生トラック（感磁部）Ａに高位置精度で
整合したトラック幅が約１μｍの記録トラックの製造が
必要である。As an example of a processing object in which the processing area setting mark and the processing area do not enter the SIM image visual field of high magnification (where the magnification ratio m in the X and Y directions is 1), a recording / reproducing separation type is used. There is narrow track processing of magnetic head.
This is described in JP-A-5-143929. The recording / reproducing separation type magnetic head (see FIG. 3) has a recording head section 19 using an inductive element and a reproducing head section 10 using a magnetoresistive effect (abbreviated as MR) element, thereby increasing the recording density. In this case, it is necessary to manufacture a recording track having a track width of about 1 μm, which is aligned with the reproducing track (magnetic sensing part) A of the reproducing head unit 10 with high positional accuracy.

【００１２】現状の製造プロセスはフォトリソグラフィ
・プロセスであり、記録トラックは例えば１０μｍと広
い。この記録トラックをＦＩＢ加工により幅約１μｍと
狭くする場合、再生ヘッド部１０の感磁部Ａの位置に合
わせて加工する必要がある。ここでは、図中の矩形２
２，２３が加工領域である。The current manufacturing process is a photolithography process, and the recording track is wide, for example, 10 μm. When the width of the recording track is reduced to about 1 μm by FIB processing, it is necessary to process the recording track in accordance with the position of the magnetic sensing part A of the reproducing head unit 10. Here, rectangle 2 in the figure
Reference numerals 2 and 23 are processing areas.

【００１３】しかし、記録ヘッドの磁極２０，２１は、
通常、再生トラックＡから１０μｍ程度離れており、Ｓ
ＩＭ像倍率を余り高くすると記録と再生の両トラックを
同一視野で観察できない。従って、倍率には最高限界が
ある。他方、ＭＲヘッドは、リード導体１４，１５の厚
みは通常１００ｎｍ程度まで薄くされており、またリー
ド導体１４，１５の端部１４ａ，１５ａにはテーパがつ
いているため、再生トラックＡの位置を正確に把握する
には、ＳＩＭ像の倍率をかなり高くしなければならな
い。However, the magnetic poles 20, 21 of the recording head are
Normally, the distance from the reproduction track A is about 10 μm
If the IM image magnification is too high, both recording and reproduction tracks cannot be observed in the same field of view. Therefore, the magnification has the highest limit. On the other hand, in the MR head, the thickness of the lead conductors 14 and 15 is usually reduced to about 100 nm, and the ends 14a and 15a of the lead conductors 14 and 15 are tapered, so that the position of the reproduction track A can be accurately determined. In order to grasp the above, the magnification of the SIM image must be considerably increased.

【００１４】以上の理由により、従来のＦＩＢ加工方法
では記録再生分離型磁気ヘッドにおいて再生トラックの
位置を正確に把握して記録トラックの幅を狭める加工を
行うことが極めて困難である。この困難さは、再生ヘッ
ド部の高記録密度化を推し進めるほど顕著となる。例え
ば、再生トラック幅を１μｍ前後まで狭めると、約０.
１μｍ の位置決め精度で記録トラックを加工する必要
があるが、従来のFIB加工方法ではこの位置合せ精度は
ほとんど得られない。For the above reasons, it is extremely difficult for the conventional FIB processing method to perform the processing of narrowing the width of the recording track by accurately grasping the position of the reproduction track in the recording / reproducing separation type magnetic head. This difficulty becomes more remarkable as the recording density of the reproducing head is increased. For example, when the reproduction track width is reduced to about 1 μm, about 0.2 μm is obtained.
Although it is necessary to process the recording track with a positioning accuracy of 1 μm, this positioning accuracy can hardly be obtained by the conventional FIB processing method.

【００１５】先述の特開平5−143929 号公報は、上記の
記録再生分離型磁気ヘッドにおいて、加工領域設定用マ
ークである再生トラックとは別に、その位置を示す媒体
摺動面側から同一視野のＳＩＭ像で観察可能な別マーク
を加工領域のある再生ヘッド部に設けることを特徴とし
た発明である。この発明は別マークを新たに追加するも
のであり、例えばこの別マークを製造プロセスの中で作
りこむ場合には、プロセスが従来より複雑になりコスト
アップの要因になるという欠点がある。The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-143929 discloses that in the above-mentioned separated recording / reproducing magnetic head, apart from a reproduction track which is a mark for setting a processing area, the same field of view is shown from the side of the medium sliding surface indicating the position. The invention is characterized in that another mark observable in a SIM image is provided in a reproducing head portion having a processing area. According to the present invention, another mark is newly added. For example, when such another mark is formed in a manufacturing process, there is a disadvantage that the process becomes more complicated than before and causes a cost increase.

【００１６】本技術に関連したもう一つの公開特許に特
開平5−198282 号公報がある。加工領域が大きい場合、
この加工領域を含む試料表面像を１枚のＳＩＭ像視野に
含めるために低倍率にしたＳＩＭ像では、既述したよう
にそのＳＩＭ像分解能以上の精度で加工領域の位置決め
ができない。Another published patent related to this technique is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-198282. If the processing area is large,
In a SIM image with a low magnification in order to include the sample surface image including the processing region in one SIM image visual field, the processing region cannot be positioned with an accuracy higher than the SIM image resolution as described above.

【００１７】この公開特許は、倍率が高低異なる複数枚
のＳＩＭ像を連動させてディスプレイに表示し、加工領
域の設定には高倍のＳＩＭ像を用いて設定位置精度を高
めることを特徴とした発明である。この発明では、高位
置精度で加工領域の設定はできるが、倍率の高低異なる
複数枚のＳＩＭ像を連動させてディスプレイに表示する
ため、その制御ソフトが大規模となり、表示応答が遅い
という欠点がある。This patent discloses an invention in which a plurality of SIM images having different magnifications are displayed on a display in association with each other, and the setting position accuracy is enhanced by using a high-magnification SIM image for setting a processing area. It is. According to the present invention, the processing area can be set with high positional accuracy, but since a plurality of SIM images having different magnifications are displayed on the display in association with each other, the control software becomes large-scale and the display response is slow. is there.

【００１８】本発明の課題は、加工領域設定用マークと
ＸとＹ方向の何れか一方の加工位置精度が高く要求され
ている加工領域とが離れているために両者が高倍率のＳ
ＩＭ像視野(ただし、ＸとＹ方向の倍率比ｍは１)に入ら
ない場合にも、要求されている高い加工位置精度を満足
するＦＩＢ加工方法を提供することにある。ただし、マ
ークに合わせた加工領域の設定はＳＩＭ像上での目視設
定であり、またＳＩＭ像の処理応答はできるだけ速く
し、実使用に耐えるものとする。An object of the present invention is to provide a processing area setting mark and a processing area required to have a high processing position accuracy in one of the X and Y directions.
An object of the present invention is to provide a FIB processing method that satisfies a required high processing position accuracy even when the image does not fall within the IM image visual field (however, the magnification ratio m in the X and Y directions is 1). However, the setting of the processing area in accordance with the mark is a visual setting on the SIM image, and the processing response of the SIM image is made as fast as possible to withstand practical use.

【００１９】[0019]

【課題を解決するための手段】加工位置精度を高くする
には、画像を構成する画素(ピクセル)数をできるだけ多
く取ることであるが、画像処理時間が長くなる。よっ
て、上記課題を解決するための手段は、ＳＩＭ像のピク
セル数をある程度に限定し、かつ加工マークや矩形など
で近似できる加工領域を規定する複数個の角点などを含
むＳＩＭ像において、高い加工位置精度が要求されてい
る方向のＳＩＭ像倍率をできるだけ高倍率化することで
ある。その具体的手段は２つあり、以下これらをＳＩＭ
像の「ＸＹ倍率比可変法」と「ＳＩＭ像分割法」と呼
ぶ。In order to increase the processing position accuracy, it is necessary to increase the number of pixels (pixels) constituting an image as much as possible, but the image processing time becomes long. Therefore, a means for solving the above problem is to limit the number of pixels of the SIM image to a certain extent, and to increase the number of pixels in the SIM image including a plurality of corner points that define a processing area that can be approximated by a processing mark or a rectangle. The purpose is to increase the SIM image magnification in the direction where the processing position accuracy is required as high as possible. There are two specific means.
The method is referred to as “variable XY magnification ratio method” and “SIM image division method”.

【００２０】まず第一のＳＩＭ像の「ＸＹ倍率比可変
法」は、加工マークと加工領域とがＳＩＭ像のＸあるい
はＹ方向に並ぶようにビームの走査方向を回転し、かつ
前記ディスプレイ上の画像のＸおよびＹ方向の像表示倍
率を独立に変えて加工マークと加工領域が同一視野のＳ
ＩＭ像枠内に一杯に入るようにすることである。これに
より像倍率が高められたＸあるいはＹ方向での加工領域
の設定位置精度があげられる。First, in the first "XY magnification ratio variable method" of the SIM image, the scanning direction of the beam is rotated so that the processing mark and the processing area are arranged in the X or Y direction of the SIM image, and on the display. The image display magnification in the X and Y directions of the image is independently changed, so that the processing mark and the processing area have the same field of view.
This is to fill the inside of the IM image frame. As a result, the set position accuracy of the processing region in the X or Y direction with an increased image magnification can be improved.

【００２１】第二の「ＳＩＭ像分割法」は、加工領域の
設定下地となるＳＩＭ像の画像枠を同一倍率の２枚ある
いは４枚に分割し、これらの分割枠に加工マークや矩形
などで近似できる加工領域を規定する複数個の角点の一
部を含む高倍率のＳＩＭ像を表示し、加工領域を設定す
るのである。分割画像はＸＹスクロールが可能で、これ
により加工マークや矩形などで近似できる加工領域を規
定する複数個の角点の全てを観ることができ、加工領域
が高精度に位置設定できる。In the second "SIM image dividing method", an image frame of a SIM image serving as a setting base of a processing area is divided into two or four images having the same magnification, and these divided frames are formed with processing marks or rectangles. A high-magnification SIM image including a part of a plurality of corner points defining a processing region that can be approximated is displayed, and the processing region is set. The divided image can be scrolled in the X and Y directions, so that all of a plurality of corner points that define a processing area that can be approximated by a processing mark or a rectangle can be seen, and the processing area can be positioned with high accuracy.

【００２２】即ち、加工領域はディスプレイ上に表示し
たＳＩＭ像を用いて設定される。例えばこのＳＩＭ像は
５１２×５１２画素で校正され、ＦＩＢ径ｄは０.１μ
ｍ、試料上のＦＩＢのＸ−Ｙ走査範囲Ｌは５１.２μｍ
×５１.２μｍ矩形とすると、１画素の試料上での大き
さΔＰはちょうど０.１μｍ 角に対応する。加工領域の
設定位置精度ΔＳは、簡単化のため、ｄとΔＰとの大き
い方で決まるとする。Ｘ−Ｙ走査倍率が従来のように同
じであればｄのＸおよびＹ方向成分であるｄｘおよびｄ
ｙの両者は等しい。That is, the processing area is set using the SIM image displayed on the display. For example, this SIM image is calibrated at 512 × 512 pixels, and the FIB diameter d is 0.1 μm.
m, FIB XY scanning range L on the sample is 51.2 μm
Assuming a rectangle of 51.2 μm, the size ΔP of one pixel on the sample corresponds to exactly 0.1 μm square. It is assumed that the set position accuracy ΔS of the processing area is determined by the larger one of d and ΔP for simplification. If the XY scanning magnification is the same as in the prior art, dx and d which are the X and Y direction components of d
Both y are equal.

【００２３】本発明の第一手段の「ＳＩＭ像倍率ＸＹ独
立可変法」においては、Ｙ方向のみの倍率を例えば１／
４に下げると、Ｌｙ＝４０９.６μｍ，ΔＰｙ＝０.４μ
ｍとなり、ΔＳｙ＝０.４μｍとなる。ただし、ΔＳｘ
は０.１μｍが維持できている。こうして、加工マーク
と加工領域がＹ方向に最大４０９.６μｍ 離れていても
ΔＳｘ＝０.１μｍを維持したまま加工ができるように
なる。ただし、ΔＳｙ＝０.４μｍである。従来法では
ＸＹ同一倍率にするため、ΔＳｘ＝ΔＳｙ＝０.４μｍ
と大きい。In the "SIM image magnification XY independent variable method" of the first means of the present invention, the magnification only in the Y direction is, for example, 1 /
4, Ly = 409.6 μm, ΔPy = 0.4 μ
m, and ΔSy = 0.4 μm. Where ΔSx
Can be maintained at 0.1 μm. In this way, even if the processing mark and the processing area are separated by a maximum of 409.6 μm in the Y direction, processing can be performed while maintaining ΔSx = 0.1 μm. However, ΔSy = 0.4 μm. In the conventional method, in order to obtain the same XY magnification, ΔSx = ΔSy = 0.4 μm
And big.

【００２４】一方、第二手段の「ＳＩＭ像分割法」にお
いては、加工マークや矩形などで近似できる加工領域を
規定する複数個の角点を２枚あるいは４枚の分割ＳＩＭ
像に取り込むためその像倍率は、加工マークや加工領域
を規定する複数個の角点の全てを取り込んだＳＩＭ像よ
り高く設定できる。On the other hand, in the "SIM image segmentation method" of the second means, a plurality of corner points defining a machining area which can be approximated by machining marks or rectangles are divided into two or four SIM segments.
In order to capture an image, the image magnification can be set higher than that of a SIM image in which all of a plurality of corner points that define a processing mark and a processing area are captured.

【００２５】すなわち高精度で加工位置の設定が可能と
なる。まず第一手段の「ＳＩＭ像倍率ＸＹ独立可変法」
と同様、加工領域の設定に当たっては前もって、加工マ
ークと加工領域の角点とがＳＩＭ像のＸあるいはＹ方向
に並ぶように、既に取得して記録したＳＩＭ像データを
表示する時に回転ずれ補正をかけることが大事である。That is, the processing position can be set with high accuracy. First, "SIM image magnification XY independent variable method" of the first means
In the same manner as described above, before setting the processing area, the rotational deviation correction is performed when displaying the already acquired and recorded SIM image data so that the processing mark and the corner point of the processing area are aligned in the X or Y direction of the SIM image. It is important to put on.

【００２６】これにより、各分割ＳＩＭ像のＸＹスクロ
ールのＸあるいはＹのスクロールのみで加工マークや加
工領域の角点を探すことができ、使い勝手が大きく改善
される。As a result, the processing mark and the corner point of the processing area can be searched only by the X or Y scroll of the XY scroll of each divided SIM image, and the usability is greatly improved.

【００２７】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を用い
て説明する。図１は第一手段のＳＩＭ像の「ＸＹ倍率比
可変法」を用いたＦＩＢ加工方法の説明図である。図１
（ａ）はデバイスの試料表面を示したもので、表面には
矩形パターンａ，ｂ，ｄおよびｅと円形パターンｃがあ
る。矩形パターンの４辺はいずれのパターンとも互いに
平行である。加工領域はパターンｄとｅの向かい合う端
部を切り取る矩形パターンｆである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of a FIB processing method using the “XY magnification ratio variable method” of a SIM image of the first means. FIG.
(A) shows the sample surface of the device, and there are rectangular patterns a, b, d and e and a circular pattern c on the surface. The four sides of the rectangular pattern are parallel to each other. The processing area is a rectangular pattern f that cuts out opposite ends of the patterns d and e.

【００２８】加工パターンｆの両端の２辺は、遠く離れ
た矩形パターンｂの両端の２辺から立ちあげた平行な２
直線（破線）ｊおよびｋに精度良く一致することが求め
られた加工例である。具体的には、その一致具合はその
直交方向より４倍の高精度で求められた加工例である。
以下、加工の手続きを順序を追って説明する。ただし、
ディスプレイ上のＳＩＭ画像枠にはＸＹ座標をとり、そ
の像表示はピクセル数５１２×５１２の画像データを用
いるものとする。The two sides at both ends of the processing pattern f are parallel two sides rising from the two sides at both ends of the distant rectangular pattern b.
This is a processing example required to accurately match straight lines (broken lines) j and k. Specifically, the degree of coincidence is a processing example that is obtained with four times higher accuracy than the orthogonal direction.
Hereinafter, the processing procedure will be described step by step. However,
The SIM image frame on the display has XY coordinates, and the image display uses image data of 512 × 512 pixels.

【００２９】ＳＩＭ像データの取得 試料をＦＩＢ装置の試料室に導入し、低倍率のＳＩＭ像
を取得する。矩形パターンａ，ｂ，ｄおよびｅの４辺が
ディスプレイ上のＳＩＭ画像のＸＹ軸におおよそ平行に
なるように試料ステージを移動・回転し、再度、取得し
たＳＩＭ像を図１(ｂ)に示す。ただし、ＳＩＭ像取得
は、ピクセル数４０９６×４０９６に対応したＦＩＢ走
査で行い、そのＳＩＭ像信号を画像メモリ１(４０９６
×４０９６)に入れる。また、これらの画像データを５
１２×５１２に圧縮、あるいは間引いてＳＩＭ像表示す
る。Acquisition of SIM Image Data A sample is introduced into the sample chamber of the FIB apparatus, and a low-magnification SIM image is acquired. The sample stage is moved and rotated so that the four sides of the rectangular patterns a, b, d and e are approximately parallel to the XY axes of the SIM image on the display, and the SIM image acquired again is shown in FIG. . However, the SIM image is obtained by FIB scanning corresponding to 4096 × 4096 pixels, and the SIM image signal is stored in the image memory 1 (4096).
× 4096). In addition, these image data are
A SIM image is displayed by compressing or thinning to 12 × 512.

【００３０】回転ずれ補正 矩形パターンａ，ｂ，ｄおよびｅの４辺はディスプレイ
上のＳＩＭ画像のＸＹ軸に未だわずかの回転角θずれて
おり、これを補正する。試料表面上にあるｘｙ座標とデ
ィスプレイ上にあるＸＹ座標（ＳＩＭ像の座標）には次
式の関係があり、補正はこの変換式を用いて行う。Rotation Deviation Correction The four sides of the rectangular patterns a, b, d and e are still slightly deviated by the rotation angle θ from the XY axes of the SIM image on the display, and are corrected. The relationship between the xy coordinates on the sample surface and the XY coordinates (the coordinates of the SIM image) on the display is as follows, and the correction is performed using this conversion formula.

【００３１】[0031]

【数１】 Ｘ＝ｘcosθ−ｙsinθ …（１ａ） Ｙ＝ｘsinθ＋ｙcosθ …（１ｂ） あるいはX = x cos θ−y sin θ (1a) Y = x sin θ + y cos θ (1b) or

【００３２】[0032]

【数２】 ｘ＝Ｘcosθ＋Ｙsinθ …（２ａ） ｙ＝−Ｘsinθ＋Ｙcosθ …（２ｂ） 表示に当たっては、ピクセル数５１２×５１２のここの
ピクセルに対応したＸＹ座標値から式（２）を用いてｘ
ｙ換算座標値を計算し（θは既知）、次にその座標値の
ＳＩＭ像信号を画像メモリ１のＳＩＭ像信号データから
内挿あるいは外挿法により計算し、その結果を画像メモ
リ２に入れ、かつこれをディスプレイ上に像表示する。X = X cos θ + Y sin θ (2a) y = −X sin θ + Y cos θ (2b) In the display, x is calculated from the XY coordinate value corresponding to the pixel having 512 × 512 pixels by using Expression (2).
The y-converted coordinate value is calculated (θ is known), and then the SIM image signal of the coordinate value is calculated from the SIM image signal data in the image memory 1 by interpolation or extrapolation, and the result is stored in the image memory 2. And displays the image on a display.

【００３３】ＳＩＭ像（ｍ＝任意値）の表示と加工領
域の設定 ＸＹ方向の倍率比ｍを１に保ったまま像倍率を４倍上げ
ると図１(ｃ)のＳＩＭ像がえられ、像視野にはパターン
ｂしか入らず加工領域ｆが設定できない。そこで、図１
（ｃ）からｍ＝４のＳＩＭ像に変えると図１（ｄ）が得
られる。Display of SIM Image (m = arbitrary value) and Setting of Processing Area When the image magnification is increased four times while maintaining the magnification ratio m in the XY directions at 1, the SIM image shown in FIG. Only the pattern b is included in the field of view, and the processing area f cannot be set. Therefore, FIG.
FIG. 1 (d) is obtained by changing from (c) to a SIM image with m = 4.

【００３４】これによりＹ方向のみの倍率が１／４倍に
低下するので、パターンｂとパターンｄとｅの向かい合
う両端部とが同一視野に入るので加工パターンｆを設定
することができる。この場合、Ｘ方向の設定位置精度は
Ｙ方向より４倍高精度にできる。任意ｍ値に対する式
(１）と(２）に対応した変換式はそれぞれ次式（３）お
よび（４）で与えられる。As a result, the magnification in only the Y direction is reduced to 1/4, and the pattern b and the opposite ends of the patterns d and e are in the same field of view, so that the processing pattern f can be set. In this case, the set position accuracy in the X direction can be four times higher than the Y direction. Expression for arbitrary m value
The conversion equations corresponding to (1) and (2) are given by the following equations (3) and (4), respectively.

【００３５】[0035]

【数３】 Ｘ＝ｘcosθ−ｙsinθ …（３ａ） Ｙ＝（ｘsinθ＋ｙcosθ)／ｍ …（３ｂ） あるいはX = xcosθ−ysinθ (3a) Y = (xsinθ + ycosθ) / m (3b) or

【００３６】[0036]

【数４】 ｘ＝Ｘcosθ＋ｍＹsinθ …（４ａ） ｙ＝−Ｘsinθ＋ｍＹcosθ …（４ｂ） 表示に当たっては、の場合と同様にピクセル数５１２
×５１２のここのピクセルに対応したＸＹ座標値から式
（４）を用いてｘｙ換算座標値を計算し（ｍとθは既
知）、次にその座標値のＳＩＭ像信号を画像メモリ１の
ＳＩＭ像信号データから内挿あるいは外挿法により計算
し、その結果を画像メモリ２に入れ、かつこれをディス
プレイ上に像表示する。ただし、ｍやθが大きく、ｘｙ
換算座標値が画像メモリ１のｘｙ座標領域を大きく外れ
る場合は、再度、ｘｙ換算座標値でピクセル数５１２×
５１２のＦＩＢ走査して画像取得し、その結果を画像メ
モリ１と２に入れる必要がある。X = Xcosθ + mYsinθ (4a) y = −Xsinθ + mYcosθ (4b) In the display, the number of pixels is 512 as in the case of
An xy-converted coordinate value is calculated from the XY coordinate value corresponding to this pixel of × 512 using equation (4) (m and θ are known), and then a SIM image signal of the coordinate value is stored in the SIM of the image memory 1. The image signal data is calculated by interpolation or extrapolation, the result is stored in the image memory 2, and the image is displayed on a display. However, m and θ are large and xy
When the converted coordinate value greatly deviates from the xy coordinate area of the image memory 1, the number of pixels is 512 × by the xy converted coordinate value again.
It is necessary to acquire an image by performing 512 FIB scans and store the result in the image memories 1 and 2.

【００３７】このＳＩＭ像の再取得時間は、ピクセル数
にほぼ比例するので、最初のピクセル数４０９６×４０
９６の場合より約１／６４倍短時間で取得できる。今
後、ｍやθをわずかしか変えない場合のＳＩＭ像表示に
は、このピクセル数５１２×５１２のメモリ１のＳＩＭ
像信号データを用いて再変換して表示すればよく、ＦＩ
Ｂを再走査する必要はない。これによりＦＩＢ走査によ
る試料損傷が大幅に軽減できる。Since the reacquisition time of the SIM image is almost proportional to the number of pixels, the initial number of pixels is 4096 × 40.
It can be obtained in about 1/64 times shorter time than in the case of 96. In the future, when the m and θ are slightly changed, the SIM image display of the memory 1 having 512 × 512 pixels is required for the SIM image display.
What is necessary is just to re-convert and display using the image signal data.
There is no need to rescan B. This can significantly reduce sample damage due to FIB scanning.

【００３８】以上の順序での加工領域の設定により、加
工マークパターンｂから遠く離れた加工領域ｆのＸ軸方
向の位置はＹ軸方向より４倍高精度に設定でき、高精度
のＦＩＢ加工することができた。By setting the processing area in the above order, the position in the X-axis direction of the processing area f far from the processing mark pattern b can be set to be four times more accurate than the Y-axis direction, and the FIB processing can be performed with high accuracy. I was able to.

【００３９】次に、第二手段の「ＳＩＭ像分割法」の実
施例を図２を用いて述べる。図２（ａ）は図１（ａ）と
同じ試料を用いての最大ＳＩＭ像枠と全体ＳＩＭ像、図
２（ｂ）および（ｃ）はそれぞれその２分割および４分
割像枠と分割ＳＩＭ像である。ここで、分割像の像倍率
は全体像の４倍に取ってある。図２（ｂ）の２分割像枠
において最下段のＸスクロールｑは上下の２枚ＳＩＭ像
を連動して動かすものである。同様に図４（ｃ）の４分
割像枠において右端の上下２つのＹスクロールｒ₁ ，ｒ
₂ はそれぞれ左右の２枚ＳＩＭ像を連動させて動かすも
のである。Next, an embodiment of the "SIM image division method" of the second means will be described with reference to FIG. 2A shows the maximum SIM image frame and the entire SIM image using the same sample as that of FIG. 1A, and FIGS. 2B and 2C show the two- and four-part image frames and the divided SIM image, respectively. It is. Here, the image magnification of the divided image is set to four times that of the whole image. In the two-divided image frame shown in FIG. 2B, the lowermost X scroll q moves the two upper and lower SIM images in conjunction with each other. Similarly, upper and lower two Y scrolls r ₁ and r at the right end in the four-divided image frame of FIG.
Numeral ₂ is for moving the left and right SIM images in association with each other.

【００４０】また、これらの分割画像枠の境界線をマウ
スでドラッグすることにより境界線も上下，左右に移動
することができる。本実施例では、最初の全体ＳＩＭ像
を４０９６×４０９６のピクセル数で画像メモリに記録
し、画像メモリの４０９６×４０９６領域内の特定部位
の５１２×５１２領域の画像データを４分割像枠の１つ
の画像枠に表示した。Also, by dragging the boundaries of these divided image frames with a mouse, the boundaries can also be moved vertically and horizontally. In the present embodiment, the first whole SIM image is recorded in the image memory with the number of pixels of 4096 × 4096, and the image data of the 512 × 512 area of the specific portion in the 4096 × 4096 area of the image memory is stored in one of the four divided image frames. Displayed in one image frame.

【００４１】このＳＩＭ像倍率が全体ＳＩＭ像の８倍で
あるならば、同じ枠内に２５６×２５６領域の画像デー
タで表示すれば１６倍ＳＩＭ像となる。加工領域ｆと加
工マークパターンｂがＹ軸に平行になっていない場合は
平行になるように画像メモリからディスプレイ上のＳＩ
Ｍ像枠に表示する時に回転ずれ補正を行って表示する。If the SIM image magnification is eight times that of the whole SIM image, a 16 × SIM image is displayed by displaying image data of 256 × 256 area in the same frame. If the processing area f and the processing mark pattern b are not parallel to the Y-axis, the SI from the image memory is
When the image is displayed on the M image frame, the image is displayed after performing a rotation deviation correction.

【００４２】これにより、加工領域のＸ方向両端位置が
高精度に設定できる。ただし、この補正回転角が大き
く、ＳＩＭ像を再取得する場合は、最初の場合と同様に
ピクセル数４０９６×４０９６に対応したＦＩＢ走査を
する必要があり、第一手段のＳＩＭ像の「ＸＹ倍率比可
変法」の再取得の場合のピクセル数５１２×５１２より
６４倍多く、時間も約６４倍長くかかる。Thus, both end positions in the X direction of the processing area can be set with high accuracy. However, when this correction rotation angle is large and a SIM image is reacquired, it is necessary to perform FIB scanning corresponding to the number of pixels of 4096 × 4096 as in the first case, and the “XY magnification” of the SIM image of the first means is required. This is 64 times more than the number of pixels 512 × 512 in the case of reacquisition by the “variable ratio method”, and the time is about 64 times longer.

【００４３】図４は本発明のＦＩＢカラムの構成図であ
る。液体金属イオン源１００から放出したイオンはコン
デンサーレンズ１０１と対物レンズ１０６によりＦＩＢ
９０とされ、試料９１上に照射される。ビーム加速電圧
は３０ｋＶである。レンズ間には可変アパーチャー１０
２，アライナー／スティグマー１０３，ブランカー１０
４，デフレクター１０５が配置されている。FIG. 4 is a configuration diagram of the FIB column of the present invention. The ions emitted from the liquid metal ion source 100 are focused on the FIB by the condenser lens 101 and the objective lens 106.
The light is irradiated onto the sample 91. The beam acceleration voltage is 30 kV. Variable aperture 10 between lenses
2, Aligner / Stigmer 103, Blanker 10
4, a deflector 105 is arranged.

【００４４】可変アパーチャー１０２，ブランカー１０
４およびデフレクター１０５には、それぞれ絞り駆動部
１０２ａ，ブランキングアンプ１０４ａおよび偏向制御
部１０５ａが付設されている。試料９１はステージ１０
８により移動できる。ステージはｘ，ｙ，ｚ，チルト，
回転の５軸方向に制御される。Variable aperture 102, blanker 10
An aperture driving unit 102a, a blanking amplifier 104a, and a deflection control unit 105a are respectively attached to the deflector 4 and the deflector 105. The sample 91 is on the stage 10
8 to move. The stages are x, y, z, tilt,
It is controlled in five directions of rotation.

【００４５】ＦＩＢ照射により、試料９１から発生した
二次電子は、二次電子検出器１０９により検出される。
二次電子検出器１０９からの二次電子信号をＡ／Ｄ変換
し、ＦＩＢの偏向制御と同期してコンピュータ１１０の
画像メモリに取り込むことによりディスプレイ（ＣＲ
Ｔ）１１０ａ上にＳＩＭ像が表示できる。Secondary electrons generated from the sample 91 by the FIB irradiation are detected by the secondary electron detector 109.
The secondary electron signal from the secondary electron detector 109 is A / D-converted and taken into the image memory of the computer 110 in synchronization with the deflection control of the FIB, thereby displaying the display (CR).
T) A SIM image can be displayed on 110a.

【００４６】このＳＩＭ像を下地として加工領域を指定
し、その部分のみを限定してＦＩＢ走査することにより
所望位置での局所加工ができる。特に、本発明で重要な
回転ずれ補正，ＦＩＢの走査基準信号に対する試料上で
のｘおよびｙ方向のビーム走査倍率の独立設定、および
ＳＩＭ像のＸおよびＹ方向の設定倍率比に基づいたＳＩ
Ｍ像表示などの制御はコンピュータ１１０で、また回転
ずれ補正やビーム走査倍率を考慮しての偏向電圧の設定
は偏向制御部１０５ａで行われる。By specifying a processing area with this SIM image as a base and performing FIB scanning while limiting only that part, local processing at a desired position can be performed. In particular, the rotational displacement correction important in the present invention, the independent setting of the beam scanning magnification in the x and y directions on the sample with respect to the FIB scanning reference signal, and the SI based on the set magnification ratio in the X and Y directions of the SIM image.
The computer 110 controls the M image display and the like, and the deflection controller 105a sets the deflection voltage in consideration of the rotational displacement correction and the beam scanning magnification.

【００４７】また、ＦＩＢ誘起デポ膜形成用のガス源１
０７から発生した金属を含むガス（例えばＷ(ＣＯ)₆ ガ
ス）はガスノズル９２によりＦＩＢ１の試料照射部の近
傍に導かれる。ガス源１０７はガス源制御部１０７ａに
より制御される。上記コンピュータ１１０は、システム
バス１１１を介して可変アパーチャー１０２の絞り駆
動，ブランカー１０４によるＦＩＢ照射のオンオフ，デ
フレクター１０５によるＦＩＢ偏向走査，二次電子検出
器１０９からの信号検出，ステージ１０８の移動、およ
びガスの供給などの各制御を行う。A gas source 1 for forming an FIB-induced deposition film
Gas containing metal generated from 07 (for example, W (CO) ₆ gas) is guided to the vicinity of the sample irradiation part of FIB 1 by gas nozzle 92. The gas source 107 is controlled by a gas source control unit 107a. The computer 110 drives the aperture of the variable aperture 102 via the system bus 111, turns on / off the FIB irradiation by the blanker 104, scans the FIB deflection by the deflector 105, detects the signal from the secondary electron detector 109, moves the stage 108, and Each control such as gas supply is performed.

【００４８】最後に、本発明で採用した第１手法「ＳＩ
Ｍ像倍率ＸＹ独立可変法」と第２手法「ＳＩＭ像分割
法」の特徴を比較表１にて示す。Finally, the first method "SI
The characteristics of the “M image magnification XY independent variable method” and the second method “SIM image division method” are shown in Comparative Table 1.

【００４９】[0049]

【表１】 [Table 1]

【００５０】[0050]

【発明の効果】本発明により、加工マークと加工領域が
離れていても、その加工マークや矩形などで近似できる
加工領域を規定する複数個の角点などを含むＳＩＭ像の
倍率が高倍率化でき、加工領域の位置設定が高精度にで
き、加工も高精度化できた。なお、ＳＩＭ像のピクセル
数はテレビレベルと多くないため、画像処理もテレビレ
ベルの速さで処理できた。According to the present invention, even if the processing mark is far from the processing area, the magnification of the SIM image including a plurality of corner points defining the processing area which can be approximated by the processing mark or rectangle can be increased. The position of the processing area can be set with high precision, and the processing can also be performed with high precision. In addition, since the number of pixels of the SIM image is not as large as the TV level, the image processing can be performed at the TV level.

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

【図１】（ａ）及び（ｂ）ないし（ｄ）は本発明の実施
例の第一手段のＳＩＭ像のＸＹ倍率比可変法を用いたＦ
ＩＢ加工方法を説明するデバイスの試料表面の平面図及
び図（ａ）の各矩形領域ｇ，ｈ，ｍのＳＩＭ像を示す平
面図。FIGS. 1 (a) and 1 (b) to 1 (d) show an F image using a XY magnification ratio variable method for a SIM image according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a sample surface of a device for explaining an IB processing method and a plan view showing SIM images of respective rectangular regions g, h, and m in FIG.

【図２】（ａ）及び（ｂ）ないし（ｃ）は本発明の実施
例の第二手段の「ＳＩＭ像分割法」を用いたＦＩＢ加工
方法を説明する全体ＳＩＭ像枠とＳＩＭ像を示す平面図
及び２，４分割ＳＩＭ像枠とＳＩＭ像を示す平面図。FIGS. 2 (a) and (b) to (c) show an entire SIM image frame and a SIM image for explaining an FIB processing method using a “SIM image division method” of a second means of the embodiment of the present invention. The top view and the top view which shows the SIM image frame and the 2 and 4 division SIM image frame.

【図３】本発明の記録再生分離型磁気ヘッドの説明図。FIG. 3 is an explanatory view of a read / write separation type magnetic head of the present invention.

【図４】本発明の実施例で用いたＦＩＢカラムの構成
図。FIG. 4 is a configuration diagram of an FIB column used in an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…再生ヘッド部（Ａ…感磁部）、１１…下部シール
ド層、１２…下部絶縁層、１３…ＭＲ素子、１４，１５
…リード導体、１４ａ，１５ａ…リード導体の端部、１
６，１８…上部絶縁層、１７…上部シールド層、１９…
記録ヘッド部、２０，２１…記録ヘッドの磁極、２２，
２３…ＦＩＢ加工領域、９０…ＦＩＢ、９１…試料、１
００…イオン源、１０１…コンデンサーレンズ、１０２
…可変アパーチャー、１０２ａ…絞り駆動部、１０３…
アライナー／スティグマー、104…ブランカー、１０４
ａ…ブランキングアンプ、１０５…デフレクター、105
ａ…偏向制御部、１０６…対物レンズ、１０７…ガス
源、１０８…ステージ、１０９…二次電子検出器、１１
０…コンピュータ、１１０ａ…ディスプレイ（ＣＲ
Ｔ）、１１１…システムバス、ａ−ｅ…パターン、ｆ…
加工領域（矩形）、ｇ…図（ｂ）の高倍率ＳＩＭ像の試
料上での対応領域、ｈ…図(ｃ)の高倍率ＳＩＭ像の試料
上での対応領域、ｋ，ｊ…加工マークとなるパターンｂ
と加工領域ｆとのＸ両端を結ぶ線、θ…回転補正角、
ｑ，ｑ₁，ｑ₂…Ｘスクロール、ｒ，ｒ₁，ｒ₂…Ｙスクロ
ール。Reference numeral 10: reproducing head portion (A: magnetic sensing portion), 11: lower shield layer, 12: lower insulating layer, 13: MR element, 14, 15
... lead conductors, 14a, 15a ... ends of lead conductors, 1
6, 18 ... upper insulating layer, 17 ... upper shield layer, 19 ...
Recording head part, 20, 21 ... magnetic poles of recording head, 22,
23: FIB processing area, 90: FIB, 91: sample, 1
00: ion source, 101: condenser lens, 102
... variable aperture, 102a ... diaphragm drive unit, 103 ...
Aligner / Stigmer, 104 ... Blanker, 104
a: Blanking amplifier, 105: Deflector, 105
a: deflection controller, 106: objective lens, 107: gas source, 108: stage, 109: secondary electron detector, 11
0: Computer, 110a: Display (CR
T), 111 ... system bus, ae ... pattern, f ...
Processing area (rectangle), g: Corresponding area on the sample of the high-magnification SIM image in FIG. (B), h: Corresponding area on the sample of the high-magnification SIM image in FIG. (C), k, j: processing mark Pattern b
, A line connecting both ends of the X with the processing area f, θ: rotation correction angle
q, q ₁ , q ₂ ... X scroll, r, r ₁ , r ₂ .

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】イオン源、前記イオン源からの放出イオン
を試料上に集束してビーム照射する集束系、前記の集束
イオンビーム（ＦＩＢ）を前記試料上で二次元（ｘ−
ｙ）走査させる偏向系、前記集束イオンビームの照射に
より前記試料表面から放出する二次荷電粒子を検出する
二次荷電粒子検出器、前記二次荷電粒子検出器の信号を
Ａ／Ｄ変換し、ＦＩＢの走査信号と同期してコンピュー
タの画像メモリに取り込むことにより、ディスプレイ上
に前記試料表面の画像をＸ−Ｙ表示するディスプレイ、
および前記ディスプレイ上の試料表面の画像を下地とし
て加工領域設定用マークを基に加工領域を指定し、その
領域のみを限定してＦＩＢ走査することにより、所望の
指定位置に局所加工を行うＦＩＢ加工方法において、前
記ディスプレイ上の画像のＸおよびＹ方向の像倍率比が
変えられる試料表面画像を用いて加工領域を設定するこ
とを特徴とした集束イオンビーム加工方法。An ion source, a focusing system for focusing ions emitted from the ion source on a sample and irradiating the sample with a beam, and applying the focused ion beam (FIB) to the sample two-dimensionally (x-
y) a deflection system for scanning, a secondary charged particle detector for detecting secondary charged particles emitted from the sample surface by irradiation of the focused ion beam, A / D conversion of a signal of the secondary charged particle detector, A display for displaying an X-Y image of the sample surface on a display by capturing the image of the sample surface in an image memory of a computer in synchronization with a scanning signal of the FIB;
FIB processing in which a processing area is designated based on a processing area setting mark on the basis of an image of the sample surface on the display as a base, and FIB scanning is performed by limiting only that area, thereby performing local processing at a desired designated position. A focused ion beam processing method, wherein a processing area is set using a sample surface image in which an image magnification ratio of an image on the display in X and Y directions can be changed. 【請求項２】イオン源、前記イオン源からの放出イオン
を試料上に集束してビーム照射する集束系、前記の集束
イオンビーム（ＦＩＢ）を前記試料上で二次元（ｘ−
ｙ）走査させる偏向系、前記集束イオンビームの照射に
より前記試料表面から放出する二次荷電粒子を検出する
二次荷電粒子検出器、前記二次荷電粒子検出器の信号を
Ａ／Ｄ変換し、ＦＩＢの偏向制御と同期してコンピュー
タの画像メモリに取り込むことにより、ディスプレイ上
に前記試料表面の画像をＸ−Ｙ表示するディスプレイ、
および前記ディスプレイ上の試料表面の画像を下地とし
て加工領域設定用マークを基に加工領域を指定し、その
領域のみを限定してＦＩＢ走査することにより、所望の
指定位置に局所加工を行うＦＩＢ加工方法において、前
記ディスプレイ上の画像を、枠付きでスクロール機能を
有した２枚あるいは４枚の分割画像（同一倍率）を用い
て表示し、これらの分割の画像を用いて加工領域を設定
することを特徴とした集束イオンビーム加工方法。2. An ion source, a focusing system for focusing ions emitted from the ion source on a sample and irradiating the sample with a beam, and applying the focused ion beam (FIB) two-dimensionally (x-
y) a deflection system for scanning, a secondary charged particle detector for detecting secondary charged particles emitted from the sample surface by irradiation of the focused ion beam, A / D conversion of a signal of the secondary charged particle detector, A display for displaying an image of the sample surface on an X-Y display on a display by taking in an image memory of a computer in synchronization with the deflection control of the FIB;
FIB processing in which a processing area is designated based on a processing area setting mark on the basis of an image of the sample surface on the display as a base, and FIB scanning is performed by limiting only that area, thereby performing local processing at a desired designated position. In the method, an image on the display is displayed using two or four divided images (same magnification) having a scroll function with a frame, and a processing area is set using the divided images. A focused ion beam processing method characterized by the following.