JP2000251750A - Focused ion beam device - Google Patents

Focused ion beam device

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JP2000251750A
JP2000251750A JP11051109A JP5110999A JP2000251750A JP 2000251750 A JP2000251750 A JP 2000251750A JP 11051109 A JP11051109 A JP 11051109A JP 5110999 A JP5110999 A JP 5110999A JP 2000251750 A JP2000251750 A JP 2000251750A
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JP
Japan
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voltage
electrode
ion beam
change
focused ion
Prior art date
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Application number
JP11051109A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Sugiyama
安彦 杉山
Masamichi Oi
將道 大井
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focused ion beam device capable of machining a sample with high precision. SOLUTION: In order to prevent an emission current Ie from fluctuating while using a liquid metal ion source 110, an applying voltage Vsup of a suppressor electrode 114 is controlled corresponding to the current value Ie of an ampere meter 312. When the voltage Vsup is changed, an optical axis of an electrostatic lens 200 formed parasitically between the suppressor electrode 114 and an extraction electrode is changed, to shift an irradiation position of an ion beam. Therefore, in order to prevent the position shift, the position of the suppressor electrode 114 is shifted in the horizontal direction, to correct the optical axis of the lens 200.

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】この発明は、液体金属イオン
源を用いた集束イオンビーム装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focused ion beam apparatus using a liquid metal ion source.

【0002】[0002]

【従来の技術】集束イオンビーム装置は、FIB(Focus
ed Ion Beam)装置とも呼ばれており、金属イオンをイオ
ン光学系によって集束して、試料に照射する装置であ
る。集束イオンビーム装置は、例えば走査イオン顕微鏡
(Scanning Ion Microscope;SIM) 観察に使用することが
できるほか、マスクを使用せずに薄膜の堆積やエッチン
グを行うことができる。
2. Description of the Related Art A focused ion beam apparatus is a FIB (Focus).
It is also called an “ed ion beam” device, and is a device that focuses metal ions by an ion optical system and irradiates the sample with a sample. Focused ion beam devices are, for example, scanning ion microscopes
(Scanning Ion Microscope; SIM) In addition to being used for observation, deposition and etching of a thin film can be performed without using a mask.

【0003】集束イオンビーム装置のイオン源として
は、通常、液体金属イオン源が用いられる。液体金属イ
オン源は、LMIS(Liquid Metal Ion Source) とも呼
ばれ、溶融状態の金属からイオンを引き出してイオンビ
ームを生成する装置である。液体金属イオン源では、針
状のエミッタ電極の表面に液体金属を付着させ、このエ
ミッタ電極の先端に集中電界を発生させることによっ
て、金属イオンが引き出される。集中電界の生成には、
引き出し電極(Extracter) および抑制電極(Suppressor)
が使用される。
A liquid metal ion source is usually used as an ion source of a focused ion beam device. The liquid metal ion source is also called an LMIS (Liquid Metal Ion Source), and is a device that extracts ions from a molten metal and generates an ion beam. In a liquid metal ion source, a liquid metal is attached to the surface of a needle-like emitter electrode, and a concentrated electric field is generated at the tip of the emitter electrode to extract metal ions. To generate a concentrated electric field,
Extractor and Suppressor
Is used.

【0004】集束イオンビーム装置では、引き出し電極
および抑制電極に電圧を印加すると、かかる引き出し電
極と抑制電極との間に、静電レンズが寄生的に形成され
る。そして、この静電レンズの特性は、引き出し電極や
抑制電極に印加された電圧の変化に伴って、変化する。
かかる静電レンズの光軸や焦点距離等が変化すると、イ
オンビームの照射位置や焦点がずれてしまい、試料に対
する高精度の三次元加工ができなくなる。このため、従
来の集束イオンビーム装置は、静電レンズの特性が変化
するのを防止するために、引き出し電極および抑制電極
の電圧を定電圧に保った状態で使用されていた。
In the focused ion beam apparatus, when a voltage is applied to the extraction electrode and the suppression electrode, an electrostatic lens is parasitically formed between the extraction electrode and the suppression electrode. Then, the characteristics of the electrostatic lens change with the change in the voltage applied to the extraction electrode and the suppression electrode.
If the optical axis or the focal length of the electrostatic lens changes, the irradiation position or the focus of the ion beam shifts, and it becomes impossible to perform high-precision three-dimensional processing on the sample. For this reason, the conventional focused ion beam apparatus has been used with the voltage of the extraction electrode and the suppression electrode kept at a constant voltage in order to prevent the characteristics of the electrostatic lens from changing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の集束イオンビー
ム装置には、使用時間が長くなると、エミッション電流
(すなわちエミッタ電極からのイオン放出量)が変動し
てしまうという欠点があった。このようなエミッション
電流の変動は、エミッタ電極に付着した不純物・酸化膜
等の増加や、エミッタ電極の先端に形成された液体金属
膜の膜厚変化等に起因して生じる。
The conventional focused ion beam apparatus has a drawback that the emission current (that is, the amount of ions emitted from the emitter electrode) fluctuates as the operating time becomes longer. Such a change in the emission current is caused by an increase in impurities, oxide films and the like attached to the emitter electrode, a change in the thickness of the liquid metal film formed on the tip of the emitter electrode, and the like.

【0006】エミッション電流が変動すると、実際に試
料に供給されるイオンの電流(以下「試料電流」と記
す)が変動するので、薄膜の堆積速度やエッチング速度
が変化してしまい、このため、試料に対する高精度の三
次元加工ができなくなる。ここで、エミッション電流の
変動を防止するためには、引き出し電極や抑制電極の電
圧を変化させて、エミッタ電極の先端部で発生する集中
電界の強さを調節すればよい。しかしながら、上述した
ように、引き出し電極や抑制電極の電圧を変化させる
と、引き出し電極と抑制電極との間に寄生的に形成され
る静電レンズの特性が変化するので、試料の加工位置等
の精度が悪化してしまう。
When the emission current fluctuates, the current of the ions actually supplied to the sample (hereinafter referred to as "sample current") fluctuates, so that the deposition rate and the etching rate of the thin film change. High-precision three-dimensional processing cannot be performed. Here, in order to prevent the fluctuation of the emission current, the strength of the concentrated electric field generated at the tip of the emitter electrode may be adjusted by changing the voltage of the extraction electrode or the suppression electrode. However, as described above, when the voltage of the extraction electrode or the suppression electrode is changed, the characteristics of the electrostatic lens parasitically formed between the extraction electrode and the suppression electrode change. Accuracy deteriorates.

【0007】この発明は、このような従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、試料を高精度で加工するこ
とができる集束イオンビーム装置を提供することを目的
とする。
[0007] The present invention has been made in view of such problems of the related art, and has as its object to provide a focused ion beam apparatus capable of processing a sample with high accuracy.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】(1)この発明は、引き
出し電極および抑制電極を用いてエミッタ電極の先端に
発生させた集中電界により、エミッタ電極の先端に付着
した液体金属から金属イオンを引き出し、この金属イオ
ンをイオン光学系を用いて試料に照射する集束イオンビ
ーム装置に関するものである。
(1) According to the present invention, a metal ion is extracted from a liquid metal attached to the tip of an emitter electrode by a concentrated electric field generated at the tip of the emitter electrode using an extraction electrode and a suppression electrode. The present invention relates to a focused ion beam apparatus for irradiating a sample with a metal ion using an ion optical system.

【0009】そして、引き出し電極の電圧を固定し、且
つ、エミッタ電極の電流が一定になるように抑制電極の
電圧を制御する電圧制御手段と、抑制電極と引き出し電
極との間に寄生する静電レンズの光軸の変化を補正する
ために、抑制電極の電圧変化に応じてこの抑制電極の位
置を調整する位置調整手段とを備える。この装置によれ
ば、抑制電極の電圧を制御することによってエミッタ電
極の電流を一定にすることができ、且つ、抑制電極の電
圧変化に伴う寄生静電レンズの光軸変化を抑制電極の位
置調整によって補正することができる。したがって、試
料を高精度で加工することができる。 (2)この発明に係る集束イオンビーム装置は、静電レ
ンズの特性変化に基づくイオンビーム照射位置の変化を
補正するために、抑制電極の電圧変化に応じて光学系内
の偏向電極の電圧を補正する偏向電圧補正手段を、さら
に備えることが望ましい。
Voltage control means for fixing the voltage of the extraction electrode and controlling the voltage of the suppression electrode so that the current of the emitter electrode becomes constant, and a parasitic capacitance between the suppression electrode and the extraction electrode. In order to correct a change in the optical axis of the lens, a position adjusting means is provided for adjusting the position of the suppression electrode according to a voltage change of the suppression electrode. According to this device, the current of the emitter electrode can be made constant by controlling the voltage of the suppression electrode, and the optical axis change of the parasitic electrostatic lens accompanying the voltage change of the suppression electrode can be adjusted. Can be corrected. Therefore, the sample can be processed with high accuracy. (2) The focused ion beam device according to the present invention adjusts the voltage of the deflection electrode in the optical system according to the voltage change of the suppression electrode in order to correct the change of the ion beam irradiation position based on the change of the characteristic of the electrostatic lens. It is desirable to further include a deflection voltage correcting means for correcting.

【0010】これにより、静電レンズの光軸変化の影響
を補正して、試料の加工精度をさらに高めることができ
る。 (3)ここで、偏向電極としては、アライナ、スティグ
メータまたはデフレクタの全部またはいずれかを使用す
ることができる。これにより、既存のイオン光学部品を
利用して、加工精度向上を低コストで達成することがで
きる。 (4)この発明に係る集束イオンビーム装置は、静電レ
ンズの焦点距離の変化を補正するために、抑制電極の電
圧変化に応じて光学系内の対物レンズの電圧を補正する
対物レンズ電圧補正手段を、さらに備えることが望まし
い。
Thus, the influence of the change of the optical axis of the electrostatic lens can be corrected, and the processing accuracy of the sample can be further improved. (3) Here, all or any of an aligner, a stig meter, and a deflector can be used as the deflection electrode. This makes it possible to improve the processing accuracy at low cost by using existing ion optical components. (4) In the focused ion beam device according to the present invention, in order to correct a change in the focal length of the electrostatic lens, an objective lens voltage correction for correcting the voltage of the objective lens in the optical system according to the voltage change of the suppression electrode. Desirably, means are further provided.

【0011】これにより、静電レンズの焦点距離変化の
影響を抑制して、試料の加工精度をさらに高めることが
できる。 (5)この発明に係る集束イオンビーム装置は、光学系
内の絞り手段で検出された電流値に基づいて、光学系内
のコンデンサレンズの電圧を補正するコンデンサレンズ
電圧補正手段を、さらに備えることが望ましい。
Thus, the influence of the change in the focal length of the electrostatic lens can be suppressed, and the processing accuracy of the sample can be further improved. (5) The focused ion beam device according to the present invention further includes condenser lens voltage correction means for correcting the voltage of the condenser lens in the optical system based on the current value detected by the stop means in the optical system. Is desirable.

【0012】エミッタ電極の電流を制御するだけでな
く、光学系内の絞り手段で検出される電流をも制御する
ことにより、実際に試料に供給されるイオン量を高精度
に制御することができるので、試料の加工精度をさらに
高めることができる。
By controlling not only the current of the emitter electrode but also the current detected by the aperture means in the optical system, the amount of ions actually supplied to the sample can be controlled with high precision. Therefore, the processing accuracy of the sample can be further improved.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分
の大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解でき
る程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説
明する数値的条件は単なる例示にすぎない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the size, shape, and arrangement of each component are only schematically shown to an extent that the present invention can be understood, and numerical conditions described below are merely examples. .

【0014】図1〜図3は、この実施の形態に係る集束
イオンビーム装置100の構成を示す図であり、図1は
集束イオンビーム装置100の要部機構を示す概略斜視
図、図2は液体金属イオン源110の断面構造を拡大し
て示す概念図、図3は集束イオンビーム装置100の電
気的構成を示すブロック図である。液体金属イオン源1
10において、ニードル111は、コイル状の溜め部1
11aと針状のエミッタ電極111bとを備えている。
溜め部111aは、液体金属すなわち溶融状態のイオン
材料(図示せず)を保持するために使用される。溜め部
111aに保持された液体金属が流れ出すことにより、
エミッタ電極111bの表面に液体金属膜が形成され
る。そして、エミッタ電極111bの先端に集中電界を
発生させることにより、この先端部の液体金属膜から金
属イオンが引き出される。ニードル111は、例えばタ
ングステンによって形成することができる。また、イオ
ン材料としては、例えばガリウムを使用することができ
る。
1 to 3 are views showing the configuration of a focused ion beam apparatus 100 according to this embodiment. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a main part mechanism of the focused ion beam apparatus 100, and FIG. FIG. 3 is an enlarged conceptual diagram illustrating a cross-sectional structure of the liquid metal ion source 110, and FIG. 3 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the focused ion beam device 100. Liquid metal ion source 1
10, the needle 111 is provided in the coiled reservoir 1
11a and a needle-like emitter electrode 111b.
The reservoir 111a is used to hold a liquid metal, that is, an ionic material (not shown) in a molten state. When the liquid metal held in the reservoir 111a flows out,
A liquid metal film is formed on the surface of the emitter electrode 111b. Then, by generating a concentrated electric field at the tip of the emitter electrode 111b, metal ions are extracted from the liquid metal film at the tip. The needle 111 can be formed of, for example, tungsten. Gallium can be used as the ionic material, for example.

【0015】フィラメント112は、電流源311a
(図3では符号311で示す)から供給された電流によ
り、ニードル111を加熱する。これにより、ガリウム
等のイオン材料を溶融状態に維持することができる。ま
た、フィラメント112の温度により、エミッタ電極1
11bの表面に形成される液体金属膜の膜厚を制御する
ことができる。エミッション電流Ie の大きさは、この
膜厚にも依存する。エミッション電流Ie は、電流計3
12によって測定される。
The filament 112 is connected to a current source 311a.
The needle 111 is heated by the electric current supplied from the needle 111 (indicated by reference numeral 311 in FIG. 3). Thereby, the ionic material such as gallium can be maintained in a molten state. Also, depending on the temperature of the filament 112, the emitter electrode 1
The thickness of the liquid metal film formed on the surface of 11b can be controlled. The magnitude of the emission current Ie also depends on this film thickness. The emission current Ie is measured by the ammeter 3
12 measured.

【0016】ベース113は、フィラメント112や、
後述の抑制電極114を保持する。このベース113
は、例えばガラス等の絶縁材料で形成される。抑制電極
114には、電圧源311b(図3では符号311で示
す)によって、正または負の低い抑制電圧Vsup が印加
される。この実施の形態では、抑制電圧Vsup を制御す
ることによって、エミッタ電極111bの先端で発生す
る集中電界の強さを調整する。そして、かかる調整によ
って、エミッション電流Ie を一定値に制御する。ま
た、抑制電極114は、駆動機構313によって水平方
向の位置調整ができるように構成されている。
The base 113 includes a filament 112,
The holding electrode 114 described later is held. This base 113
Is formed of an insulating material such as glass. A low positive or negative suppression voltage Vsup is applied to the suppression electrode 114 by a voltage source 311b (indicated by reference numeral 311 in FIG. 3). In this embodiment, the intensity of the concentrated electric field generated at the tip of the emitter electrode 111b is adjusted by controlling the suppression voltage Vsup. Then, by such adjustment, the emission current Ie is controlled to a constant value. Further, the suppression electrode 114 is configured so that the driving mechanism 313 can adjust the position in the horizontal direction.

【0017】引き出し電極115には、電圧源311c
(図3では符号311で示す)によって、例えば数十キ
ロボルトの引き出し電圧Vext が印加される。この引き
出し電圧Vext により、エミッタ電極111bの先端
に、非常に高い集中電界を発生させることができる。そ
して、この集中電界によって、液体金属から金属イオン
が引き出される。
A voltage source 311c is connected to the extraction electrode 115.
(Indicated by reference numeral 311 in FIG. 3), for example, an extraction voltage Vext of several tens of kilovolts is applied. With this extraction voltage Vext, a very high concentrated electric field can be generated at the tip of the emitter electrode 111b. Then, metal ions are extracted from the liquid metal by the concentrated electric field.

【0018】カソード116は、電圧源311d(図3
では符号311で示す)の−端子に接続され、且つ、接
地される。これにより、カソード116とエミッタ電極
111bとの間の電位差すなわち加速電圧は、Vacc と
なる。この加速電圧Vacc が生成する電界により、エミ
ッタ電極111bの先端から引き出された金属イオンが
加速されて、イオンビーム150が形成される。
The cathode 116 is connected to a voltage source 311d (FIG. 3).
In this case, it is connected to the negative terminal (indicated by reference numeral 311) and grounded. Thus, the potential difference between the cathode 116 and the emitter electrode 111b, that is, the acceleration voltage becomes Vacc. By the electric field generated by the accelerating voltage Vacc, metal ions extracted from the tip of the emitter electrode 111b are accelerated, and an ion beam 150 is formed.

【0019】イオン光学系120のコンデンサレンズ1
21は、電界を発生させてイオンビーム150を屈折さ
せることにより、平行ビームを形成する。コンデンサレ
ンズ121の電圧は、電圧源321によって印加され
る。さらに、後述のように、この実施の形態では、コン
デンサレンズ121の屈折率を制御して可動絞り124
に流入するイオンビーム150を調節することにより、
試料電流を調節する。
Condenser lens 1 of ion optical system 120
21 forms a parallel beam by refracting the ion beam 150 by generating an electric field. The voltage of the condenser lens 121 is applied by a voltage source 321. Further, as described later, in this embodiment, the movable diaphragm 124 is controlled by controlling the refractive index of the condenser lens 121.
By adjusting the ion beam 150 flowing into the
Adjust the sample current.

【0020】ビームブランカ122は、イオンビーム1
50を試料160に照射したくない場合に、電界を発生
させてイオンビーム150を屈折させる。ビームブラン
カ122の電圧は、電圧源322によって印加される。
アライナ123は、電界を発生させて、イオンビーム1
50の軸を調節する。アライナ123の電圧は、電圧源
323によって印加される。
The beam blanker 122 is used for the ion beam 1
When it is not desired to irradiate the sample 160 with 50, an electric field is generated to refract the ion beam 150. The voltage at beam blanker 122 is applied by voltage source 322.
The aligner 123 generates an electric field to generate the ion beam 1.
Adjust 50 axes. The voltage of the aligner 123 is applied by a voltage source 323.

【0021】可動絞り124は、径が異なる複数の貫通
穴を有しており、これらの貫通穴のいずれかを用いてイ
オンビーム150の径を調節する。使用する貫通穴は、
可動絞り124の位置を駆動機構324aで移動させる
ことによって、選択される。貫通穴を通過せずに可動絞
り124内に流入したイオンの電流は、電流計324b
によって測定される。
The movable diaphragm 124 has a plurality of through holes having different diameters, and the diameter of the ion beam 150 is adjusted by using one of these through holes. The through holes used are
The position is selected by moving the position of the movable aperture 124 by the drive mechanism 324a. The current of ions flowing into the movable throttle 124 without passing through the through hole is measured by an ammeter 324b.
Is measured by

【0022】スティグメータ125は、電界を発生させ
ることによって、イオンビーム150の照射面が円形に
なるようにビーム形状を整える。スティグメータ125
の電圧は、電圧源325によって印加される。対物レン
ズ126は、電界の強さによって焦点距離を調節し、イ
オンビーム150を試料160の表面に集束させる。対
物レンズ126の電圧は、電圧源326によって印加さ
れる。
The stigmator 125 adjusts the beam shape so that the irradiation surface of the ion beam 150 becomes circular by generating an electric field. Stigmeter 125
Is applied by a voltage source 325. The objective lens 126 adjusts the focal length according to the strength of the electric field, and focuses the ion beam 150 on the surface of the sample 160. The voltage of the objective lens 126 is applied by a voltage source 326.

【0023】デフレクタ127は、電界によって、イオ
ンビーム150の照射位置を走査する。デフレクタ12
7の電圧は、電圧源327によって印加される。また、
二次電子検出器130は、試料160の表面にイオンビ
ーム150を照射したときに発生する二次電子を検出し
て、モニタ330に送信する。ガス銃140は、ガス供
給機構340から供給された堆積ガスやエッチングガス
を、試料160の表面に吹き付ける。
The deflector 127 scans the irradiation position of the ion beam 150 by an electric field. Deflector 12
The voltage of 7 is applied by a voltage source 327. Also,
The secondary electron detector 130 detects secondary electrons generated when the surface of the sample 160 is irradiated with the ion beam 150, and transmits the secondary electrons to the monitor 330. The gas gun 140 sprays the deposition gas and the etching gas supplied from the gas supply mechanism 340 on the surface of the sample 160.

【0024】制御部300は、電流源312,324b
から電流値を入力し、モニタ330から二次電子検出結
果を入力する。そして、これらの入力値に基づいて、電
源311,321〜323,324a,325〜327
や、機構312,324a,340を制御する。次に、
集束イオンビーム装置100の動作を説明する。
The control unit 300 includes current sources 312 and 324b
, And the secondary electron detection result from the monitor 330. Then, based on these input values, the power supplies 311, 321-323, 324a, 325-327
And controls the mechanisms 312, 324 a, and 340. next,
The operation of the focused ion beam device 100 will be described.

【0025】まず、制御部300は、駆動機構313,
324aを制御して、抑制電極114および可動絞り1
24を所定の位置に移動させる。次に、制御部300
は、各電流源および電圧源を制御して、供給電流および
印加電圧を初期値に設定する。これにより、液体金属イ
オン源110によるイオンビーム150の放出が開始さ
れる。
First, the control unit 300 includes a driving mechanism 313,
324a to control the suppression electrode 114 and the movable diaphragm 1
24 is moved to a predetermined position. Next, the control unit 300
Controls each current source and voltage source to set the supply current and applied voltage to initial values. Thus, the emission of the ion beam 150 by the liquid metal ion source 110 is started.

【0026】ここで、抑制電極114および引き出し電
極115に電圧Vsup ,Vext を印加すると、抑制電極
114と引き出し電極115との間の空間に、静電レン
ズ200が寄生的に形成される(図2参照)。その後、
従来の集束イオンビーム装置と同様にして、試料160
に対する顕微鏡観察、薄膜堆積、薄膜エッチング等が行
われる。試料160の堆積やエッチングを行う場合に
は、ガス供給機構340を制御して、試料160に対す
るガスの供給を開始する。
Here, when the voltages Vsup and Vext are applied to the suppression electrode 114 and the extraction electrode 115, an electrostatic lens 200 is parasitically formed in the space between the suppression electrode 114 and the extraction electrode 115 (FIG. 2). reference). afterwards,
In the same manner as the conventional focused ion beam apparatus, the sample 160
, Microscopic observation, thin film deposition, thin film etching, and the like. When depositing or etching the sample 160, the gas supply mechanism 340 is controlled to start supplying gas to the sample 160.

【0027】液体金属イオン源110の使用時間が長期
間に及ぶと、エミッション電流Ieが変動する。一般的
には、この使用時間が一定時間に達すると、エミッショ
ン電流Ie が上昇し始める。上述したように、エミッシ
ョン電流Ie の値は、電流計312によって測定され、
制御部300に送られる。制御部300は、引き出し電
極Vext を固定した状態で、抑制電圧Vsup を調整する
ことにより、電流Ie を設定値に維持する。
When the use time of the liquid metal ion source 110 is extended, the emission current Ie fluctuates. Generally, when the usage time reaches a certain time, the emission current Ie starts to increase. As described above, the value of the emission current Ie is measured by the ammeter 312,
Sent to control unit 300. The control section 300 maintains the current Ie at the set value by adjusting the suppression voltage Vsup while the extraction electrode Vext is fixed.

【0028】一般に、抑制電圧Vsup が変化すると、こ
れに伴って、寄生静電レンズ200のレンズ特性も変化
する。この実施の形態では、抑制電圧Vsup の変化に伴
う静電レンズ200の光軸変化を抑制するために、抑制
電極114の位置を調整することができる。この位置調
整は、駆動機構313によって行われる。制御部300
は、抑制電圧Vsup の変化量に応じた位置調整が行われ
るように、駆動機構313を制御する。抑制電極114
の位置調整は、主として、イオンビーム150に垂直な
方向について、行われる。
In general, when the suppression voltage Vsup changes, the lens characteristics of the parasitic electrostatic lens 200 change accordingly. In this embodiment, the position of the suppression electrode 114 can be adjusted to suppress a change in the optical axis of the electrostatic lens 200 due to a change in the suppression voltage Vsup. This position adjustment is performed by the drive mechanism 313. Control unit 300
Controls the drive mechanism 313 such that the position adjustment is performed according to the amount of change in the suppression voltage Vsup. Suppression electrode 114
Is mainly performed in a direction perpendicular to the ion beam 150.

【0029】また、制御部300は、二次電子の検出結
果を用いたワンポイント・ドリフト補正を行う。上述の
ように、二次電子は、二次電子検出器130で検出され
てモニタ330でモニタリングされ、検出結果が制御部
300に送られる。制御部300は、この二次電子検出
結果を用いて、寄生静電レンズ200の特性変化に伴う
イオンビーム照射方向のずれを補正する。このドリフト
補正は、例えば、アライナ123およびスティグメータ
125の印加電圧に補正電圧を重畳することによって行
うことができる。また、スティグメータ125およびデ
フレクタ127の印加電圧に補正電圧を重畳すること
や、これらのイオン光学部材123,125,127の
印加電圧すべてに補正電圧を重畳することによっても、
ドリフト補正を行うことができる。
The control unit 300 performs one-point drift correction using the detection result of the secondary electrons. As described above, secondary electrons are detected by the secondary electron detector 130 and monitored by the monitor 330, and the detection result is sent to the control unit 300. The controller 300 corrects the deviation of the irradiation direction of the ion beam due to the change in the characteristic of the parasitic electrostatic lens 200 using the result of the detection of the secondary electrons. This drift correction can be performed, for example, by superimposing a correction voltage on voltages applied to the aligner 123 and the stigmator 125. Further, by superimposing the correction voltage on the applied voltage of the stig meter 125 and the deflector 127, or by superimposing the correction voltage on all of the applied voltages of the ion optical members 123, 125, and 127,
Drift correction can be performed.

【0030】さらに、制御部300は、対物レンズ12
6の焦点距離を補正する。すなわち、制御部300は、
寄生静電レンズ200の特性変化に伴うイオンビームの
焦点変化を、対物レンズ126の印加電圧に補正電圧を
重畳することによって、補正する。加えて、制御部30
0は、電流計324bから入力した電流値を用いて、コ
ンデンサレンズ121の印加電圧を補正することが望ま
しい。すなわち、制御部300は、貫通穴を通過せずに
可動絞り124内に流入したイオンの電流値が、抑制電
極114の位置調整の前後で変化しないように、コンデ
ンサレンズ121の印加電圧を補正する。この補正を行
うことにより、さらに高精度の試料電流制御を行うこと
ができる。
Further, the control unit 300 controls the objective lens 12
The focal length of No. 6 is corrected. That is, the control unit 300
A change in the focus of the ion beam due to a change in the characteristics of the parasitic electrostatic lens 200 is corrected by superimposing a correction voltage on the voltage applied to the objective lens 126. In addition, the control unit 30
For 0, it is desirable to correct the voltage applied to the condenser lens 121 using the current value input from the ammeter 324b. That is, the control unit 300 corrects the voltage applied to the condenser lens 121 so that the current value of the ions flowing into the movable diaphragm 124 without passing through the through-hole does not change before and after the position adjustment of the suppression electrode 114. . By performing this correction, more accurate sample current control can be performed.

【0031】以上説明したように、この実施の形態に係
る集束イオンビーム装置100によれば、抑制電圧Vsu
p を制御することによってエミッション電流Ie を一定
に保つことができるので、試料電流の安定化を図ること
ができ、したがって、試料160に対する堆積速度やエ
ッチング速度の精度を向上させることができる。
As described above, according to the focused ion beam apparatus 100 of this embodiment, the suppression voltage Vsu
Since the emission current Ie can be kept constant by controlling p, the sample current can be stabilized, and therefore, the accuracy of the deposition rate and the etching rate for the sample 160 can be improved.

【0032】また、この実施の形態によれば、抑制電極
114の位置補正、イオンビーム150に対するドリフ
ト補正および対物レンズ126の焦点距離補正を行うこ
とにより、寄生レンズ200の特性変化に伴う加工位置
精度の悪化を防止することができる。また、アライナ1
23、スティグメータ125、デフレクタ127を用い
てドリフト補正を行うことにより、従来の装置で使用さ
れていたイオン光学部材をそのまま用いて安価に補正を
行うことができる。
Further, according to this embodiment, the position correction of the suppression electrode 114, the drift correction for the ion beam 150, and the focal length correction of the objective lens 126 are performed, so that the processing position accuracy accompanying the characteristic change of the parasitic lens 200 is achieved. Can be prevented from deteriorating. Aligner 1
By performing drift correction by using the 23, the stig meter 125, and the deflector 127, the correction can be performed inexpensively by using the ion optical member used in the conventional apparatus as it is.

【0033】さらに、この実施の形態によれば、可動絞
り124内に流入したイオンの電流値を用いてコンデン
サレンズ121の印加電圧を補正することにより、試料
電流のさらなる安定化を図ることができ、堆積速度やエ
ッチング速度の精度をさらに向上させることができる。
Further, according to this embodiment, the sample current can be further stabilized by correcting the voltage applied to the condenser lens 121 using the current value of the ions flowing into the movable diaphragm 124. In addition, the accuracy of the deposition rate and the etching rate can be further improved.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、試料を高精度で加工することができる集束イオ
ンビーム装置を提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a focused ion beam apparatus capable of processing a sample with high accuracy.

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

【図1】実施の形態に係る集束イオンビーム装置の要部
構成を概略的に示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a main part of a focused ion beam device according to an embodiment.

【図2】図1に示した液体金属イオン源の断面構造を拡
大して示す概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an enlarged cross-sectional structure of the liquid metal ion source shown in FIG.

【図3】実施の形態に係る集束イオンビーム装置の電気
的構成を説明するためのブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram for explaining an electrical configuration of the focused ion beam device according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 集束イオンビーム装置 110 液体金属イオン源 120 イオン光学系 121 コンデンサレンズ 122 ビームブランカ 123 アライナ 124 可動絞り 125 スティグメータ 126 対物レンズ 127 対物レンズ 128 デフレクタ 130 二次電子検出器 140 ガス銃 150 イオンビーム 160 試料 REFERENCE SIGNS LIST 100 Focused ion beam device 110 Liquid metal ion source 120 Ion optical system 121 Condenser lens 122 Beam blanker 123 Aligner 124 Movable stop 125 Stigmeter 126 Objective lens 127 Objective lens 128 Deflector 130 Secondary electron detector 140 Gas gun 150 Ion beam 160 Sample

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // H01L 21/3205 H01L 21/88 Z Fターム(参考) 5C030 DF04 DF08 5C033 MM03 5C034 DD01 DD03 DD05 DD07 5F033 PP07 PP31 QQ14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI theme coat ゛ (reference) // H01L 21/3205 H01L 21/88 Z F term (reference) 5C030 DF04 DF08 5C033 MM03 5C034 DD01 DD03 DD05 DD07 5F033 PP07 PP31 QQ14

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 引き出し電極および抑制電極を用いてエ
ミッタ電極の先端に発生させた集中電界により、前記エ
ミッタ電極の先端に付着した液体金属から金属イオンを
引き出し、この金属イオンをイオン光学系を用いて試料
に照射する集束イオンビーム装置において、 前記引き出し電極の電圧を固定し、且つ、前記エミッタ
電極の電流が一定になるように前記抑制電極の電圧を制
御する電圧制御手段と、 前記抑制電極と前記引き出し電極との間に寄生する静電
レンズの光軸の変化を補正するために、前記抑制電極の
電圧変化に応じてこの抑制電極の位置を調整する位置調
整手段と、 を備えたことを特徴とする集束イオンビーム装置。
1. A concentrated electric field generated at the tip of an emitter electrode using an extraction electrode and a suppression electrode extracts metal ions from a liquid metal attached to the tip of the emitter electrode, and the metal ions are extracted using an ion optical system. A focused ion beam device that irradiates the sample with a voltage, wherein the voltage of the extraction electrode is fixed, and the voltage of the suppression electrode is controlled so that the current of the emitter electrode is constant. Position adjusting means for adjusting the position of the suppression electrode in accordance with a change in the voltage of the suppression electrode, in order to correct a change in the optical axis of the electrostatic lens parasitic to the extraction electrode. Focused ion beam device.
【請求項2】 前記静電レンズの特性変化に基づくイオ
ンビーム照射位置の変化を補正するために、前記抑制電
極の電圧変化に応じて前記光学系内の偏向電極の電圧を
補正する偏向電圧補正手段を、さらに備えたことを特徴
とする請求項1に記載の集束イオンビーム装置。
2. A deflection voltage correction for correcting a voltage of a deflection electrode in the optical system according to a voltage change of the suppression electrode in order to correct a change in an ion beam irradiation position based on a change in characteristics of the electrostatic lens. 2. The focused ion beam apparatus according to claim 1, further comprising: means.
【請求項3】 前記偏向電極が、アライナ、スティグメ
ータまたはデフレクタのいずれかを少なくとも含むこと
を特徴とする請求項2に記載の集束イオンビーム装置。
3. The focused ion beam apparatus according to claim 2, wherein the deflection electrode includes at least one of an aligner, a stig meter, and a deflector.
【請求項4】 前記静電レンズの焦点距離の変化を補正
するために、前記抑制電極の電圧変化に応じて前記光学
系内の対物レンズの電圧を補正する対物レンズ電圧補正
手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項1〜3の
いずれかに記載の集束イオンビーム装置。
4. An objective lens voltage correcting means for correcting a voltage of an objective lens in the optical system according to a voltage change of the suppression electrode in order to correct a change in a focal length of the electrostatic lens. The focused ion beam device according to claim 1, wherein:
【請求項5】 前記光学系内の絞り手段で検出された電
流値に基づいて、前記光学系内のコンデンサレンズの電
圧を補正するコンデンサレンズ電圧補正手段を、さらに
備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載
の集束イオンビーム装置。
5. A condenser lens voltage correcting means for correcting a voltage of a condenser lens in the optical system based on a current value detected by a diaphragm means in the optical system. Item 5. The focused ion beam device according to any one of Items 1 to 4.
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