JP2000149854A - 荷電粒子ビーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホストコンピュータの負荷を軽減することに
より、円滑な処理が可能な荷電粒子ビーム装置を提供す
ること。 【解決手段】 集束イオンビーム装置１０１は、工場の
ＬＡＮ１０９とＬＡＮ接続されると共に、ホストコンピ
ュータ１０２、電界によってイオンビームのフォーカス
や倍率を制御する光学系制御部１０３、イオン源の位置
合わせを行う光軸制御部１０４、試料室を真空雰囲気に
する真空排気部１０５、試料を載置してビームの照射位
置に移動する試料ステージ１０６、試料を試料ステージ
１０６に運ぶ試料搬送装置１０７は、バスライン１０８
に接続され、分散制御が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子ビームを
使用して、試料の観察や加工等の処理を行う荷電粒子ビ
ーム装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子源やイオン源からの荷電
粒子ビームを使用して、試料の観察、微細加工等の処理
を行う荷電粒子ビーム装置が、半導体の不良解析処理、
製造プロセスのモニタリング処理、加工処理等に使用さ
れている。図２は、荷電粒子ビーム装置の一種である集
束イオンビーム装置の一般的な概略構成図である。図２
において、集束イオンビーム装置は、イオン源２０１、
コンデンサレンズ２０２、ビームブランキング電極２０
３、可動絞り２０４、非点補正電極２０５、対物レンズ
２０６、走査電極２０７、２次電子検出器２０８、ガス
銃２０９、試料ステージ２１０によって構成されてい
る。イオン源２０１からのイオンを集束したイオンビー
ムを、試料ステージ２１０に載置した試料２１１上で走
査し、これによって発生する２次電子を２次電子検出器
２０８で検出する。これにより、試料２１１の像（ＳＩ
Ｍ像）のデータを収集処理して、試料２１１を観察し、
試料２１１の不良解析処理等を行なうことができる。ま
た、集束したイオンビームを試料２１１に照射すること
により、試料２１１のエッチング加工処理を行なうこと
が可能で又、ガス銃２０９からのガスを利用して、デポ
ジション処理を行うことが可能である。

【０００３】図３は、従来の集束イオンビーム装置のブ
ロック図である。図３において、集束イオンビーム装置
は、試料の観察や加工等の処理を行う際の指示の入力や
収集したデータの解析処理あるいは試料の画像表示等を
行うホストコンピュータ３０１を備えており又、処理要
素として、図２のコンデンサレンズ２０２、ビームブラ
ンキング電極２０３、可動絞り２０４、非点補正電極２
０５、対物レンズ２０６、走査電極２０７を制御するこ
とにより、電界によってイオンビームを制御してフォー
カスや倍率を制御する光学系制御部３０２、イオン源用
ステージ（図示せず）に配設したイオン源２０１の軸合
わせや可動絞り２０４の位置合わせをアクチュエータや
圧電素子により行う光軸制御部３０３、試料が配設され
る試料室を真空雰囲気にする真空排気部３０４、試料を
載置してビームの照射位置に移動する試料ステージ３０
５、試料２１１を試料ステージ３０５に運ぶ試料搬送装
置３０６を備えている。前記各処理要素は、中央処理装
置（ＣＰＵ）を備えている。

【０００４】以上のように構成された集束ビーム装置に
おいて、一例として、試料を試料室に搬入して所定位置
にセットする場合の動作を説明すると、先ず操作者は、
試料をセットする旨の指示をホストコンピュータ３０１
に入力する。ホストコンピュータ３０１は、前記指示入
力に応答して、真空排気部３０４に指示信号を出力す
る。真空排気部３０４は、ホストコンピュータ３０１か
らの指示信号に応答して、予備試料室を大気にして、予
備試料室の扉を開く。次に、ホストコンピュータ３０１
は、真空排気部３０４の前記処理が完了すると、試料搬
送装置３０６に指示信号を出力し、試料搬送装置３０６
は前記指示信号に応答して、試料を予備試料室に搬入す
る。ホストコンピュータ３０１は、試料搬送装置３０６
の前記処理が完了すると、真空排気部３０４に指示信号
を出力し、真空排気部３０４は前記指示信号に応答して
予備試料室を真空排気する。次に、ホストコンピュータ
３０１は、前記真空排気部３０４の処理が完了すると、
光学系制御部３０２に指示信号を出力し、光学系制御部
３０２は前記指示信号に応答して、試料室内の光学制御
用高電圧が真空劣化に伴って放電することを防止するた
めに、前記高電圧をオフ状態に制御する。

【０００５】次に、ホストコンピュータ３０１は、光学
系制御部３０２の前記処理が完了すると、真空排気部３
０４に指示信号を出力し、真空排気部３０４は前記指示
信号に応答して、試料室と予備試料室間のバルブを解放
し、これにより、試料室と予備試料室が接続される。次
に、ホストコンピュータ３０１は、真空排気部３０４の
前記処理が完了すると、試料ステージ３０５に指示信号
を出力し、試料ステージ３０５は前記指示信号に応答し
て、試料の受け渡し位置に移動する。次に、ホストコン
ピュータ３０１は、試料ステージ３０５の前記処理が完
了すると、試料搬送装置３０６に指示信号を出力し、試
料搬送装置３０６は前記指示信号に応答して、試料を予
備試料室から試料室の試料ステージ３０５に移動させ
る。

【０００６】次に、ホストコンピュータ３０１は、試料
搬送装置３０６の前記処理が完了すると、試料ステージ
３０５に指示信号を出力し、試料ステージ３０５は前記
指示信号に応答して移動し、これにより、試料がイオン
ビームの照射位置まで移動する。次に、ホストコンピュ
ータ３０１は、試料ステージ３０５の前記処理が完了す
ると、真空排気部３０４に指示信号を出力し、真空排気
部３０４は前記指示信号に応答して試料室と予備試料室
間のバルブを閉じ、これにより、試料室と予備試料室が
分離される。最後に、ホストコンピュータ３０１は、真
空排気部３０４の前記処理が完了すると、光学系制御部
３０２に指示信号を出力し、光学系制御部３０２は前記
指示信号に応答して、試料室内の光学制御用高電圧が復
帰して、前述した一連の試料セット処理が完了する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記各処理要素の動作
は、ホストコンピュータ３０１が集中制御しているた
め、ホストコンピュータ３０１が試料の画像データを処
理する場合等の負荷の大きい処理を行っている場合に
は、各処理要素の制御を行うことができず、観察や加工
等を処理する能力が劣化してしまうという問題があっ
た。また、集束イオンビーム装置に限らず、電子顕微鏡
等の荷電粒子ビームを使用した荷電粒子ビーム装置にお
いても前記同様の問題があった。

【０００８】本発明は、ホストコンピュータの負荷を軽
減することにより、円滑な処理が可能な荷電粒子ビーム
装置を提供することを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の荷電粒子ビーム
装置は、指示入力に応答して処理開始信号を出力するホ
ストコンピュータ、試料に照射するための荷電粒子ビー
ムを発生する荷電粒子ビーム源、前記試料に対して前記
処理開始信号に応じた処理を行う複数の処理要素を備
え、前記ホストコンピュータ及び前記各処理要素はＬＡ
Ｎ接続されていることをことを特徴としている。ホスト
コンピュータ及び各処理要素はＬＡＮ接続され、試料に
対する分散処理が行われる。

【００１０】前記処理要素として、前記荷電粒子ビーム
のフォーカス合わせを行う光学系制御部と、試料室を真
空雰囲気に制御する真空排気部とを備えるように構成し
てもよく、さらに、可動絞りの位置合わせを行う光軸制
御部と、前記試料を載置する試料ステージと、前記試料
を前記試料ステージに搬送する試料搬送装置とを備える
ように構成してもよい。また、前記ホストコンピュータ
及び前記各構成要素間では暗号化した信号を送受信する
と共に他のＬＡＮに接続されるように構成してもよい。
さらにまた、前記荷電粒子ビーム装置は、集束イオンビ
ーム装置や走査電子顕微鏡とすることが可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態に係
る荷電粒子ビーム装置のブロック図で、集束イオンビー
ム装置の例を示している。図１において、荷電粒子ビー
ム装置としての集束イオンビーム装置（ＦＩＢ）１０１
は工場から離れた測定室に配設され、他のＬＡＮとして
の工場のＬＡＮ（Local Area Network）１０９に、ＴＣ
Ｐ／ＩＰ（Transmission Control Protocol／Internet
Protocol）によってＬＡＮ接続されている。

【００１２】集束イオンビーム装置１０１は、試料の観
察や加工等の処理を行う際の指示の入力や収集したデー
タの解析処理あるいは試料の画像表示等を行うホストコ
ンピュータ１０２を備えており又、その処理要素とし
て、図２のコンデンサレンズ２０２、ビームブランキン
グ電極２０３、可動絞り２０４、非点補正電極２０５、
対物レンズ２０６、走査電極２０７を制御することによ
り、電界によってイオンビームを制御してフォーカスや
倍率を制御する光学系制御部１０３、可動絞り２０４の
位置合わせをアクチュエータ等により行う光軸制御部１
０４、試料が配設される試料室を真空雰囲気にする真空
排気部１０５、試料を載置してビームの照射位置に移動
する試料ステージ１０６、試料を試料ステージ１０６に
運ぶ試料搬送装置１０７を備えている。尚、前記処理要
素としては、光学系制御部１０３及び試料が配設される
試料室を真空雰囲気にする真空排気部１０５は必須の構
成要素であるが、他の処理要素は、必要に応じて随時用
いるようにすることができる。尚、光軸制御部１０４
は、必要に応じて、アクチュエータや圧電素子により、
イオン源用ステージ（図示せず）に配設したイオン源２
０１の軸合わせも行うようにすることごできる。

【００１３】各処理要素はＣＰＵを有すると共にバスラ
イン１０８に接続されており、ＴＣＰ／ＩＰを用いて、
ＩＥＥＥ８０２．３に準拠したＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrie
r Sense Multiple Access with Collision Detection）
方式でＬＡＮ接続されている。ホストコンピュータ１０
２及び前記各処理要素１０３〜１０７には各固有の識別
（ＩＤ）コードが付与され又、バスライン１０８を介し
てホストコンピュータ１０２及び前記各処理要素１０３
〜１０７間で送受信される信号には前記ＩＤコードが含
まれるように構成されており、バスライン１０８上の信
号に含まれる前記ＩＤコードを判別することにより、自
己宛の信号か否かを判別する。また、後述するように、
バスライン１０８を介して送受信する信号は、ホストコ
ンピュータ１０２及び前記各処理要素１０３〜１０７間
でのみ判読できるように暗号化されている。

【００１４】以上のように構成された集束ビーム装置に
おいて、一例として、試料を試料室に搬入して所定位置
にセットする場合の動作を説明すると、先ず、操作者
は、試料をセットする旨の指示信号をホストコンピュー
タ１０２に入力する。ホストコンピュータ３０１は、前
記指示入力に応答して、真空排気部１０５のＩＤコード
を含む指示信号をバスライン１０８に出力する。真空排
気部１０５は、バスライン１０８に送信されたホストコ
ンピュータ３０１からの指示信号を受信し、その信号に
含まれるＩＤコードを判別して、自己宛の指示信号であ
ることを認識し、これに応答して、予備試料室を大気に
して、予備試料室の扉を開く。真空排気部１０５は、前
記処理を完了すると、次の処理ステップを担う試料搬送
装置１０７に処理を移行するために、試料搬送装置１０
７のＩＤコードを含む信号をバスライン１０８に出力す
る。試料搬送装置１０７は、バスライン１０８に送信さ
れた真空排気部１０５からの指示信号を受信し、その信
号に含まれるＩＤコードを判別して、自己宛の指示信号
であることを認識し、これに応答して、試料を予備試料
室に搬入する。試料搬送装置１０７は、前記処理を完了
すると、次の処理ステップを担う真空排気部１０５のＩ
Ｄコードを含む信号をバスライン１０８に出力する。以
後、各構成要素は、上記同様にして、バスライン１０８
上の信号が自己宛の信号か否かをＩＤコードにより判別
し、自己宛の信号であれば処理を行い、処理が完了する
と、次のステップを担う構成要素のＩＤコードを含む信
号をバスライン１０８に出力する。即ち、試料搬送装置
１０７が処理を完了して、真空排気部１０５のＩＤコー
ドを含む信号がバスライン１０８に出力されると、真空
排気部１０５は前記信号に応答して、予備試料室を真空
排気し、前記処理が完了すると、光学系制御部１０３の
ＩＤコードを含む信号をバスライン１０８に出力する。

【００１５】光学系制御部１０３は、真空排気部１０５
からの信号を受信して、試料室内の光学制御用高電圧が
真空劣化に伴って放電することを防止するために前記高
電圧をオフ状態に制御処理し、前記処理が完了すると、
真空排気部１０５のＩＤコードを含む信号をバスライン
１０８に出力する。光学系制御部１０３からの信号を受
信して真空排気部１０５は、試料室と予備試料室間のバ
ルブを解放して試料室と予備試料室を接続し、前記処理
が完了すると、試料ステージ１０６のＩＤコードを含む
信号をバスライン１０８に出力する。

【００１６】真空排気部１０５からの信号を受信して、
試料ステージ１０６が試料の受け渡し位置に移動し、前
記処理が完了すると、試料搬送装置１０７のＩＤコード
を含む信号をバスライン１０８に出力する。試料ステー
ジ１０６からの信号を受信して試料搬送装置１０７は、
試料を予備試料室から試料室の試料ステージ１０６に移
動させ、前記処理が完了すると、試料ステージ１０６の
ＩＤコードを含む信号をバスライン１０８に出力する。
試料搬送装置１０７からの信号を受信して試料ステージ
１０６は移動し、試料がイオンビームの照射位置に移動
する。試料ステージ１０６は前記移動処理が完了する
と、真空排気部１０５のＩＤコードを含む信号をバスラ
イン１０８に出力する。

【００１７】次に、真空排気部１０５において、試料ス
テージ１０６からの信号を受信して、試料室と予備試料
室間のバルブが閉じられ、これにより、試料室と予備試
料室が分離される。前記バルブを閉じる処理が完了する
と、真空排気部１０５は、光学系制御部１０３のＩＤコ
ードを含む信号をバスライン１０８に出力する。最後
に、光学系制御部１０３において、真空排気部１０５か
らの信号を受信して、試料室内の光学制御用高電圧を復
帰させ、ホストコンピュータ１０２のＩＤコードを含む
信号をバスライン１０２に出力する。これにより、一連
の試料搬入処理が完了する。以上のように、前記各処理
要素１０３〜１０７は分散処理されるため、ホストコン
ピュータ１０２は前記各処理要素を集中制御する必要が
ない。したがって、その負荷が軽減され、ホストコンピ
ュータ１０２によって画像データ処理等の負荷の大きな
処理を行いながら、他の処理要素１０３〜１０７で前記
試料搬入処理や加工処理等の他の処理を行うことが可能
になる。

【００１８】一方、ホストコンピュータ１０２及び各処
理要素１０３〜１０７がバスライン１０８を介して送受
信する信号は、ホストコンピュータ１０２及び各処理要
素１０３〜１０７の有するソフトウェアでのみエンコー
ド及びデコードが可能な暗号化された信号で構成されて
いる。ＬＡＮ１０９内の装置は前記暗号化された信号を
解析する機能を有しないため、前記信号を受信しても解
読できず、該装置にとっては単に意味のない情報にな
る。逆に、工場のＬＡＮ１０９内で使用される信号は暗
号化された特有の信号ではないため、集束イオンビーム
装置１０１のホストコンピュータ１０２及び各処理要素
１０３〜１０７は、ＬＡＮ１０９側で使用する信号を受
け付けないように動作する。これにより、ＬＡＮ１０９
の各装置と集束イオンビーム装置１０１は、相互に使用
する信号体系が異なるため、相互に影響を与えることが
ない。したがって、集束イオンビーム装置１０１の処理
が次の制御に移行する際に、バスライン１０８に指示信
号等の各種信号を出力した場合でも、工場側のＬＡＮ１
０９が誤動作することがない。

【００１９】逆に、工場側のＬＡＮ１０９で使用するコ
マンド等の信号が集束イオンビーム装置１０１側に伝達
されたで場合にも、集束イオンビーム装置１０１が誤動
作することを防止できる。また、ＬＡＮ１０９側から集
束イオンビーム装置１０１側にアクセスすることを制限
できるため、ホストコンピュータ１０２内に配設された
ハードディスク等の記憶装置（図示せず）に保存してい
る画像データ等の各種データの機密性を保持できる。
尚、特定の権限を有するものは、工場ＬＡＮ１０９及び
集束イオンビーム装置１０１の双方で受付け可能な特定
のＩＤコードを含む信号を使用することにより、工場Ｌ
ＡＮ１０９から集束イオンビーム装置１０１へ、あるい
は逆に、集束イオンビーム装置１０１のホストコンピュ
ータ１０２から工場ＬＡＮ１０９側へアクセスできるよ
うにすることも可能である。

【００２０】以上述べたように、本実施の形態において
は、集束イオンビーム装置１０１のホストコンピュータ
１０２及び各処理要素１０３〜１０７をＬＡＮ接続して
いるので、ホストコンピュータ１０２は各処理要素１０
３〜１０７を集中制御する必要がなく、その負荷が軽減
される。したがって、ホストコンピュータ１０２によっ
て画像データ処理等の負荷の大きな処理を行いながら、
他の処理要素１０３〜１０７で前記試料搬入処理、観察
処理あるいは加工処理等の他の処理を行うことが可能に
なる。また、ホストコンピュータ１０２及び各処理要素
１０３〜１０７がバスライン１０８を介して送受信する
信号は、これらのみが解読できるように暗号化すると共
に、ＬＡＮ１０９側で使用する信号は受け付けないよう
にすることにより、集束イオンビーム装置１０１と工場
側ＬＡＮ１０９の各処理要素は、相互に影響を与えるこ
とがなく、誤動作を防止することができる。さらに、工
場ＬＡＮ１０９側から集束イオンビーム装置１０１側に
アクセスすることを制限できるため、ホストコンピュー
タ１０２内に配設されたハードディスク等の記憶装置
（図示せず）に保存している画像データ等の各種データ
の機密性を保持できる。

【００２１】尚、本実施の形態は集束イオンビーム装置
の例で説明したが、荷電粒子ビームとして電子ビームを
使用する電子顕微鏡等の荷電粒子ビーム装置にも適用す
ることが可能である。また、処理の例として試料をセッ
トする例を説明したが、試料の画像データを収集する処
理、前記画像データを解析する処理、試料を加工する処
理場等、荷電粒子ビーム装置を構成する処理要素の組み
合わせ応じて行われる各種処理が含まれる。さらに、Ｌ
ＡＮ構成する場合に、電気ケーブルにより構成すること
が可能であるが、光ファイバを用いてＬＡＮ構成するこ
とにより、荷電粒子ビーム装置内に含まれる高電圧電源
の放電によって発生する雑音の影響を回避することが可
能になる。また、ビーム制御等には高精度なアナログ回
路や微少信号増幅回路が用いられるため極力、雑音の影
響を受けないような回路構成が必要となるが、光ファイ
バを用いることにより、グランドループによる雑音の影
響を抑制することが可能になる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、ホストコンピュータの
負荷を軽減することができ、円滑な処理が可能になる。
また、荷電粒子ビーム装置を他のＬＡＮに接続した場合
に、前記荷電粒子ビーム装置内では、暗号化した信号を
相互に伝送するように構成することにより、荷電粒子ビ
ーム装置と他のＬＡＮは相互に影響を与えることがな
く、誤動作を防止することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のブロック図である。

【図２】一般的な集束イオンビーム装置の概略構成図で
ある。

【図３】従来の集束イオンビーム装置のブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０１・・・荷電粒子ビーム装置としての集束イオンビ
ーム装置 １０２・・・ホストコンピュータ １０３・・・処理要素としての光学系制御部 １０４・・・処理要素としての光軸制御部 １０５・・・処理要素としての真空排気部 １０６・・・処理要素としての試料ステージ １０７・・・処理要素としての試料搬送装置 １０８・・・バスライン １０９・・・他のＬＡＮとしての工場ＬＡＮ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 浩 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 藤井 利昭 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H097 BA01 BA02 BA06 CA11 DB07 KA28 LA10 5C033 UU02 UU03 5C034 AA02 AA04 AA09 AB03 AB04 DD06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指示入力に応答して処理開始信号を出力
   するホストコンピュータ、試料に照射するための荷電粒
   子ビームを発生する荷電粒子ビーム源、前記試料に対し
   て前記処理開始信号に応じた処理を行う複数の処理要素
   を備え、 前記ホストコンピュータ及び前記各処理要素はＬＡＮ接
   続されていることをことを特徴とする荷電粒子ビーム装
   置。
2. 【請求項２】 前記処理要素として、前記荷電粒子ビー
   ムのフォーカス合わせを行う光学系制御部と、試料室を
   真空雰囲気に制御する真空排気部とを備えて成ることを
   特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
3. 【請求項３】 前記処理要素として、可動絞りの位置合
   わせを行う光軸制御部と、前記試料を載置する試料ステ
   ージと、前記試料を前記試料ステージに搬送する試料搬
   送装置とを備えて成ることを特徴とする請求項２記載の
   荷電粒子ビーム装置。
4. 【請求項４】 前記ホストコンピュータ及び前記各構成
   要素間では暗号化した信号を送受信すると共に他のＬＡ
   Ｎに接続されていることを特徴とする請求項１、２又は
   ３記載の荷電粒子ビーム装置。
5. 【請求項５】 前記荷電粒子ビーム装置は、集束イオン
   ビーム装置又は走査電子顕微鏡であることを特徴とする
   請求項１、２、３又は４記載の荷電粒子ビーム装置。