JP2000323083A - Projection type ion beam machining device - Google Patents

Projection type ion beam machining device

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JP2000323083A
JP2000323083A JP11129580A JP12958099A JP2000323083A JP 2000323083 A JP2000323083 A JP 2000323083A JP 11129580 A JP11129580 A JP 11129580A JP 12958099 A JP12958099 A JP 12958099A JP 2000323083 A JP2000323083 A JP 2000323083A
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electrostatic lens
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve projection ion beam(PJIB) machining, focusing ion beam(FIB) machining and FIB observation with high accuracy in a high throughput even if the shape of an opening pattern of a mask or the height of a sample is varied by monitoring the opening pattern. SOLUTION: An ion source 1, a first electrostatic lens 2, a first electrostatic deflector 4, a mask 14, a second electrostatic deflector 5, a second electrostatic lens 7 and a sample 8 are arranged in this order. The deflection center in the case where the first and second electrostatic deflectors 4, 5 are interlocked therebetween is set near the center of the second electrostatic lens 7. Furthermore, a beam limiting diaphragm 12 is interposed between the ion source 1 and the first electrostatic deflector 4. With this optical system, the opening pattern of the mask 14 can be monitored. Moreover, a sample height measuring device and an XYZ driving sample stage 9 are provided, thereby achieving a desired projection reducing rate and a desired beam state.

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】本発明はイオンビーム加工装
置に関し、特に、投射型イオンビームを用いて半導体な
どの電子部品の局所加工するための加工装置で、加工の
高速化を図る投射型イオンビーム加工装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion beam processing apparatus, and more particularly to a processing apparatus for locally processing an electronic component such as a semiconductor by using a projection ion beam. It relates to a processing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体などの電子部品の局所加工する技
術としては、集束イオンビーム(Focused Ion Beam;F
IB)照射により生じるスパッタリング現象を利用した
FIB加工技術が知られており、半導体素子などの所望
位置での断面加工と観察および配線修正などに応用され
ている。その装置はFIB装置と呼ばれている。FIB
は、イオン源から放出されるイオンビームを静電レンズ
系によって試料上にイオン源の像を作るように集束され
る。集束ビームの径は、イオン源像が小さいため、主に
静電レンズ系の収差によるその像ぼけ量で決まり、その
大きさは実用的に10nmから数μmである。また、ビ
ーム電流は数pAから10nAである。ビーム電流が数
nAになるとレンズ系の球面収差のためにビーム径が急
激に大きくなり、電流密度が低下する。加工速度はビー
ム電流が大きいほど大きく、一方、ビーム加工精度はビ
ーム径が小さいほど良い。したがって、加工速度とビー
ム加工精度は相反関係にある。よって、高加工精度のF
IBはビーム電流が少なく、加工速度は低い。
2. Description of the Related Art As a technique for locally processing an electronic component such as a semiconductor, a focused ion beam (Focused Ion Beam;
IB) An FIB processing technique utilizing a sputtering phenomenon caused by irradiation is known, and is applied to processing and observation of a cross-section at a desired position of a semiconductor element or the like, and correction of wiring. The device is called a FIB device. FIB
Are focused so that an ion beam emitted from the ion source is imaged by the electrostatic lens system on the sample. The diameter of the focused beam is determined mainly by the amount of image blur due to aberration of the electrostatic lens system because the image of the ion source is small, and its size is practically 10 nm to several μm. The beam current ranges from several pA to 10 nA. When the beam current reaches several nA, the beam diameter increases rapidly due to the spherical aberration of the lens system, and the current density decreases. The processing speed increases as the beam current increases, while the beam processing accuracy increases as the beam diameter decreases. Therefore, the processing speed and the beam processing accuracy have a reciprocal relationship. Therefore, high machining accuracy F
IB has a low beam current and a low processing speed.

【0003】最近、この高加工精度と高加工速度との両
方を満足させるイオンビームとして投射型イオンビーム
(Projection Ion Beam;PJIB)が提案された。その
装置はPJIB装置と呼ばれ、例えば特開平9−162098
号公報や特開平10−162769号公報に開示されている。
Recently, a projection ion beam has been used as an ion beam that satisfies both the high processing accuracy and the high processing speed.
(Projection Ion Beam; PJIB) was proposed. The device is called a PJIB device.
And Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-1626969.

【0004】図18にその装置の概略図として特開平9
−186138 号公報の図1を引用する。イオン源51から
放出したイオンビーム63は第1の静電レンズ54によ
り所望の加工形状を拡大したパターン開口を有するマス
ク56を照射し、パターン開口を通過したしたビーム6
3は第2の静電レンズ57により投射ビームとなり、試
料59に到達する。この時、パターン開口の像が第2の
静電レンズ57により試料59上に縮小されて投射され
ており、所望の加工形状に加工される。この投射パター
ン像は、特開平9−162098 号に開示されているように光
学軸から離れた周辺部分で大きな歪みやぼけを持つが、
軸近傍では非常にシャープである特徴を持つ。したがっ
て、軸近傍でのみ高い加工精度を要求する加工の場合
は、FIBと比べて電流密度が低くてもビーム電流の大
きなPJIBの方がはるかに有利になる。
FIG. 18 is a schematic diagram of the apparatus shown in
Reference is made to FIG. The ion beam 63 emitted from the ion source 51 irradiates a mask 56 having a pattern opening in which a desired processing shape is enlarged by a first electrostatic lens 54, and the beam 6 having passed through the pattern opening
3 is a projection beam by the second electrostatic lens 57 and reaches the sample 59. At this time, the image of the pattern opening is reduced and projected on the sample 59 by the second electrostatic lens 57, and is processed into a desired processing shape. This projection pattern image has large distortion and blur at the peripheral portion away from the optical axis as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-162098.
It has a very sharp feature near the axis. Therefore, in the case of processing requiring high processing accuracy only in the vicinity of the axis, PJIB having a large beam current is much more advantageous than FIB even if the current density is low.

【0005】また、特開平9−186138 号には、FIBも
形成できるPJIB装置が開示されており、PJIB加
工部の試料観察にFIBを用いている。この観察は、PJ
IB加工条件の調整やその条件の最適状態の確認に有効で
ある。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-186138 discloses a PJIB apparatus capable of forming an FIB. The FIB is used for observing a sample in a PJIB processing portion. This observation, PJ
It is effective for adjusting IB processing conditions and confirming the optimum condition.

【0006】マスクの開口パターン自体が加工パターン
に相当するPJIB装置では、スパッタリング損傷によ
る開口パターンの変形を定期的にモニターし、許容値を
越えた場合はその開口パターンの寿命と判断し、新たな
開口パターンに交換する必要がある。ここで、開口パタ
ーンの交換に関しては、加工精度の観点から開口パター
ンは光軸上に配置することが重要である。また、その開
口パターンの必要な部分の形状が相対的に若干大きくな
るという変形であれば、投射縮小率を若干小さくするこ
とにより実効的に投射加工パターンサイズを同一とし、
その開口パターンの寿命を延ばすこともできる。
[0006] In a PJIB apparatus in which the opening pattern of the mask itself corresponds to a processing pattern, the deformation of the opening pattern due to sputtering damage is periodically monitored. It needs to be replaced with an opening pattern. Here, regarding the replacement of the opening pattern, it is important to arrange the opening pattern on the optical axis from the viewpoint of processing accuracy. If the shape of the necessary portion of the opening pattern is relatively large, the projection processing pattern size is effectively made the same by slightly reducing the projection reduction ratio.
The life of the opening pattern can be extended.

【0007】しかしながら、従来のPJIB装置(例え
ば特開平9−162098 号や特開平10−162769号など)で
は、この開口パターンの変形のモニター法やそれに必要
な光学部品を組み込んだイオン光学系が開示されていな
い。
However, conventional PJIB devices (for example, JP-A-9-162098 and JP-A-10-162696) disclose a method of monitoring the deformation of the aperture pattern and an ion optical system incorporating necessary optical components. It has not been.

【0008】また、PJIB加工応用の中には、個々に
高さの異なる複数個の試料を一緒に試料ステージに並べ
て搭載し、これらを同じ投射縮小率で加工したいという
ニーズがある。
Further, there is a need in PJIB processing applications that a plurality of samples having different heights are individually arranged and mounted together on a sample stage, and these are processed at the same projection reduction ratio.

【0009】しかし、従来PJIB装置では、常に一定
の投射縮小率で試料加工を行うためには、試料表面の高
さ位置は常に一定である必要があることを開示している
ものの、この加工ニーズに応える具体的手段が開示され
ていない。つまり、この加工応用のPJIB装置では、
何らかの試料高さ計測手段が必要であることを見出し
た。一方、FIB加工装置では、加工サイズはビーム走
査領域の設定で決められるため、ここの試料高さが異な
っても同一の大きさの加工が可能である。そのため、F
IB装置に試料高さ計測手段の必然性はない。
However, although the conventional PJIB apparatus discloses that the height position of the sample surface must always be constant in order to always perform the sample processing at a constant projection reduction ratio, this processing needs to be performed. No specific means for responding to the request is disclosed. In other words, in this processing application of the PJIB device,
It has been found that some kind of sample height measuring means is necessary. On the other hand, in the FIB processing apparatus, the processing size is determined by the setting of the beam scanning area, so that the same size processing can be performed even if the sample height is different. Therefore, F
There is no necessity for the sample height measuring means in the IB device.

【0010】試料の高さ計測手段に関しては電子線測長
機において用いられており、例えば特開平8−273575 号
公報に開示されている。試料に対して斜めにレーザービ
ームを照射すると、試料で反射されてポジションセンサ
で検知されるレーザービームの位置は試料の高さに応じ
て変化する。そこで、ポジションセンサを用いて反射レ
ーザービームの位置変化を測定することにより、試料の
高さを測定する。この測定値を対物レンズにフィードバ
ックしてそのレンズ強度を調整することで電子ビームの
焦点ぼけの回避と測長作業のスループットの向上を両立
してきた。
The means for measuring the height of the sample is used in an electron beam measuring machine, and is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-273575. When a sample is irradiated with a laser beam obliquely, the position of the laser beam reflected by the sample and detected by the position sensor changes according to the height of the sample. Thus, the height of the sample is measured by measuring the change in the position of the reflected laser beam using a position sensor. By feeding back the measured value to the objective lens and adjusting the lens strength, it has been possible to avoid defocusing of the electron beam and to improve the throughput of the length measuring operation.

【0011】しかし、電子線測長機には、そのレンズ倍
率を一定にする必然性がないため、試料高さも一定にす
る必然性もない。
However, since the electron beam length measuring device does not need to keep the lens magnification constant, there is no need to keep the sample height constant.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明では以下に示す
4点の課題の解決を目的としている。
The object of the present invention is to solve the following four problems.

【0013】(a)マスクの開口パターンの変形のモニ
ター法やそれに必要な光学部品が確立されていないPJ
IB装置に対して、スパッタリング損傷によるマスクの
開口パターンの形状や変形を簡単な操作でモニターでき
るPJIB装置を提供する。 (b)マスク開口パターンの必要な部分の形状が相対的
に変化するという変形に対して投射縮小率を調整して実
効的に投射加工パターンサイズを同一とし、常に高精度
な投射加工ができるPJIB装置を提供する。
(A) A PJ for which a method of monitoring the deformation of an opening pattern of a mask and an optical component necessary for the method have not been established.
Provided is a PJIB apparatus which can monitor the shape and deformation of an opening pattern of a mask due to sputtering damage with a simple operation, compared to the IB apparatus. (B) The PJIB that can always perform high-precision projection processing by adjusting the projection reduction ratio to effectively change the projection processing pattern size to the deformation in which the shape of a necessary portion of the mask opening pattern relatively changes. Provide equipment.

【0014】更に、マスク開口パターンの必要な部分の
形状が相対的に変化するという変形に対して投射縮小率
を調整して実効的に投射加工パターンサイズを同一と
し、その開口パターンの寿命を延ばすことができるPJ
IB装置を提供する。
Further, the projection reduction ratio is adjusted for the deformation in which the shape of a necessary portion of the mask opening pattern relatively changes, so that the size of the projection processing pattern is made to be effectively the same and the life of the opening pattern is extended. PJ that can
An IB device is provided.

【0015】(c)試料高さが加工位置毎または試料毎
に変化する場合、投射縮小率を調整して実効的に投射加
工パターンサイズを同一とし、常に高精度な投射加工が
できるPJIB装置を提供する。
(C) When the sample height changes for each processing position or for each sample, a PJIB apparatus capable of adjusting the projection reduction ratio to effectively make the projection processing pattern size the same and always performing high precision projection processing is provided. provide.

【0016】(d)上記(a)〜(c)のPJIB装置に
対して、PJIBの他にFIBも形成し、PJIB加
工,FIB加工,FIB観察を高精度に、かつ高スルー
プットに行えるPJIB装置を提供する。
(D) In addition to the PJIB, a PIB is formed on the PJIB apparatus described in (a) to (c) above, so that PJIB processing, FIB processing, and FIB observation can be performed with high precision and high throughput. I will provide a.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明のPJIB装置
は、イオン源から試料側への順でイオン源,第1の静電
レンズ,第1の静電偏向器,マスク,第2の静電偏向
器,第2の静電レンズ、および試料と並び、かつ、該第
1の静電偏向器と該第2の静電偏向器とを同時に組み合
わせて動作させた場合の組み合わせビーム走査の偏向中
心が該第2の静電レンズのレンズ中心におおむね位置
し、また、放出イオンの放出角を制限するビーム制限絞
りが該イオン源と該第1の静電偏向器との間に位置して
いることを特徴とした光学系を備えている。上記課題
(a),(b)は、この光学系によるマスク観察像により
マスクの開口パターンの形状や変形を容易にモニターで
きるため解決できる。
A PJIB apparatus according to the present invention comprises an ion source, a first electrostatic lens, a first electrostatic deflector, a mask, and a second electrostatic device in order from the ion source to the sample. Deflection center of combined beam scanning when the deflector, the second electrostatic lens, and the sample are arranged and the first electrostatic deflector and the second electrostatic deflector are simultaneously operated. Is located approximately at the lens center of the second electrostatic lens, and a beam limiting aperture for limiting the emission angle of the emitted ions is located between the ion source and the first electrostatic deflector. The optical system is characterized in that: The above problems (a) and (b) can be solved because the shape and deformation of the opening pattern of the mask can be easily monitored by the mask observation image by the optical system.

【0018】更に、本発明のPJIB装置は、試料表面
に対して斜め方向から光ビームを照射する光源部および
該試料表面で反射した光ビームを受光してその受光位置
を検出する光検出部からなり、かつ、該照射光ビームと
該反射光ビームが該第2の静電レンズと該試料との間に
配置している試料高さの計測手段を備えている。マスク
投射率が特定化されている場合は、試料高さが特定値に
なっている。該試料高さの計測手段からの計測値が該特
定値からずれている場合は、このずれを解消するため
に、試料の高さ方向、即ちZ方向への駆動機構も備えた
試料ステージ(XYZ移動)を備えている。一方、マス
ク投射倍率が特定化されていない場合には、該試料高さ
の計測手段からの計測値に基づき、PJIBとFIBの
両最適レンズ印加電圧をビーム制御部で計算により求め
る。この試料高さの計測手段は、特に上記課題(c),
(d)を解決するに重要である。
Further, the PJIB apparatus according to the present invention comprises a light source section for irradiating a light beam obliquely to the sample surface and a light detecting section for receiving the light beam reflected on the sample surface and detecting the light receiving position. And a means for measuring the height of the sample, wherein the irradiation light beam and the reflected light beam are arranged between the second electrostatic lens and the sample. When the mask projection rate is specified, the sample height has a specified value. If the measured value from the sample height measuring means deviates from the specific value, in order to eliminate this deviation, a sample stage (XYZ) having a driving mechanism in the sample height direction, that is, the Z direction is used. Moving). On the other hand, if the mask projection magnification is not specified, the beam control unit calculates both the optimum lens application voltage for PJIB and FIB based on the measurement value from the sample height measurement unit. This sample height measuring means is particularly suitable for the above problems (c) and
It is important to solve (d).

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明をより詳細に説述するため
に、添付の図面にしたがってこれを説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

【0020】図1は本発明の2段レンズ系のPJIB加
工装置の概略構成図である。イオン源1から試料8側
に、光学要素として第1の静電レンズ2,放出イオンの
放出角を制限するビーム制限絞り12,ブランキング偏
向器3,第1の1段構成の静電偏向器4,ブランキング
板16,マスク14,第2の1段構成の静電偏向器5,
2段構成静電偏向器6,第2の静電レンズ7、および試
料8と順に並んでいる。これらの光学要素はビーム制御
部17につながっており、PJIBモードやFIBモード
が選択できる。ビーム照射により試料8からは二次粒子
(二次電子や二次イオンなど)10が放出し、二次電子
検出器11により検出される。また、試料8はXYZ移
動が可能な試料ステージ9に搭載されている。これらの
光学要素や試料ステージ9は排気ポンプ(図省略)に繋
がれた真空容器19の中に入れてある。また光学要素は
ビーム制御部17と繋がっており、ビーム制御や加工領
域設定のためのウインドウ画面や走査イオン顕微鏡(Sc
anning Ion Microscope;SIM)の像画面を表示する
CRT18を用いて、加工準備や加工作業を行う。図1
では、PJIBモードを選択した場合のビームを表して
いる。第1の静電レンズ2は、イオン源1のイオン放出
点を物点とし、その像点がおおむね第2の静電レンズ7
に位置するように制御される。他方、第2の静電レンズ
7は、マスク14の開口パターンの投射像が試料8上に
位置するように制御される。ビーム制限絞り12は駆動
部13に繋げてあり、PJIB加工用の大きな開口21
aあるいは調整用の小さな開口21bを光軸上に持って
くることができる。マスク14も駆動部15に繋げてあ
り、マスクが単数あるいは複数個の開口部を持っている
場合に特定開口部を光軸上に位置合わせすることができ
る。第2の静電レンズ7が両端の電極電位が同じの3枚
電極レンズである本例では、マスクの投射縮小倍率は、
第2の静電レンズ7から試料8までの距離をマスク14
から第2の静電レンズ7までの距離で割ったものできま
り、本例では1/50となっている。ここで、投射パタ
ーン像の像ぼけ(加工パターンのエッジぼけに相当)を
最小にするにはマスク14の開口部を光軸上に正確に合
わせることが重要である。
FIG. 1 is a schematic structural view of a two-stage lens system PJIB processing apparatus of the present invention. From the ion source 1 to the sample 8 side, a first electrostatic lens 2 as an optical element, a beam limiting aperture 12 for limiting the emission angle of emitted ions, a blanking deflector 3, a first one-stage electrostatic deflector 4, a blanking plate 16, a mask 14, a second one-stage electrostatic deflector 5,
The two-stage electrostatic deflector 6, the second electrostatic lens 7, and the sample 8 are arranged in this order. These optical elements are connected to the beam control unit 17, and a PJIB mode or a FIB mode can be selected. Secondary particles (secondary electrons, secondary ions, etc.) 10 are emitted from the sample 8 by the beam irradiation, and are detected by the secondary electron detector 11. The sample 8 is mounted on a sample stage 9 that can move in XYZ. These optical elements and the sample stage 9 are placed in a vacuum vessel 19 connected to an exhaust pump (not shown). The optical element is connected to the beam control unit 17, and a window screen and a scanning ion microscope (Sc.
Processing preparation and processing work are performed using a CRT 18 that displays an image screen of an anion ion microscope (SIM). FIG.
Shows a beam when the PJIB mode is selected. The first electrostatic lens 2 has an ion emission point of the ion source 1 as an object point, and its image point is substantially the second electrostatic lens 7.
Is controlled to be located at On the other hand, the second electrostatic lens 7 is controlled such that the projected image of the opening pattern of the mask 14 is located on the sample 8. The beam limiting aperture 12 is connected to the drive unit 13 and has a large aperture 21 for PJIB processing.
a or a small opening 21b for adjustment can be brought on the optical axis. The mask 14 is also connected to the drive unit 15, and when the mask has one or more openings, the specific opening can be positioned on the optical axis. In this example in which the second electrostatic lens 7 is a three-electrode lens having the same electrode potential at both ends, the projection reduction magnification of the mask is:
The distance from the second electrostatic lens 7 to the sample 8 is set to a mask 14.
From the distance to the second electrostatic lens 7, which is 1/50 in this example. Here, in order to minimize the image blur of the projection pattern image (corresponding to the edge blur of the processed pattern), it is important to accurately align the opening of the mask 14 on the optical axis.

【0021】次に、上記のマスク14の開口部を光軸上
に正確に合わせる方法を光軸合わせと共に図2を用いて
説明する。
Next, a method of accurately aligning the opening of the mask 14 on the optical axis will be described with reference to FIG.

【0022】(a)マスク開口およびビーム制限絞り1
2のPJIB加工用の大きな開口21aを光軸上におお
よそ合わせ、イオンビーム20を第1の1段構成の静電
偏向器4で偏向走査し、試料からの放出二次電子を検出
し、SIM像1を形成する。ただし、第2の静電レンズ
7のレンズ強度はゼロである。ビーム走査範囲は、この
SIM像1が図3に示す様に、中心部のみが円形に明る
い像となるように設定する。このSIM像1の周辺暗部
は第2の静電レンズ7の電極などの影に相当する。
(A) Mask aperture and beam limiting aperture 1
2, the large opening 21a for PJIB processing is approximately aligned on the optical axis, and the ion beam 20 is deflected and scanned by the first-stage electrostatic deflector 4 to detect secondary electrons emitted from the sample. An image 1 is formed. However, the lens strength of the second electrostatic lens 7 is zero. The beam scanning range is set so that the SIM image 1 is circularly bright only at the center as shown in FIG. The peripheral dark portion of the SIM image 1 corresponds to a shadow of an electrode of the second electrostatic lens 7 or the like.

【0023】(b)上記のSIM像1において、第1の
静電レンズ2のレンズ強度の制御により試料表面の凹凸
などが鮮明にし、最適レンズ強度1を求める。この時、
イオン源1からの放出イオンは試料8の位置にほぼ集束
している。
(B) In the SIM image 1 described above, the lens intensity of the first electrostatic lens 2 is controlled to make the unevenness of the sample surface clear, and the optimum lens intensity 1 is obtained. At this time,
The ions emitted from the ion source 1 are substantially focused on the position of the sample 8.

【0024】(c)第1の静電レンズ2のレンズ強度を
ワブラー機能により(b)の最適レンズ強度1から狭い
範囲で前後に振ると、SIM像1中の明るい部分がワブ
ラーと同期して移動するが、この像の動きが最小になる
ようにイオン源をXY面(光軸のZ軸と垂直な面)内で
微動調整し、かつPJIB加工用の大きな開口21aも
XY面内で粗調整する。調整後、イオン源位置は固定す
る。
(C) When the lens strength of the first electrostatic lens 2 is swung back and forth within a narrow range from the optimum lens strength 1 of (b) by the wobbling function, a bright portion in the SIM image 1 is synchronized with the wobble. Although it moves, the ion source is finely adjusted in the XY plane (a plane perpendicular to the Z axis of the optical axis) so that the movement of the image is minimized, and the large opening 21a for PJIB processing is also rough in the XY plane. adjust. After the adjustment, the ion source position is fixed.

【0025】(d)ビーム制限絞り12の開口をPJI
B加工用の大きな開口21aから調整用の小さな開口2
1bに替え、(c)と同様に第1の静電レンズ2のレン
ズ強度をワブラー機能により最適レンズ強度1の前後に
振り、SIM像1中の明るい部分の動きが最小になるよ
うに小さな開口21bをXY面内で微調整する。
(D) The aperture of the beam limiting aperture 12 is set to PJI
Large opening 21a for B processing to small opening 2 for adjustment
Instead of 1b, the lens strength of the first electrostatic lens 2 is moved before and after the optimum lens strength 1 by the wobbler function as in (c), and a small aperture is set so that the movement of a bright portion in the SIM image 1 is minimized. 21b is finely adjusted in the XY plane.

【0026】(e)しかし、この明るい部分は必ずしも
SIM像1の中心にはない。この明るい部分が像中心に
来る様に、第1の1段構成の静電偏向器4の走査電圧に
アライナー電圧を重畳する。これにより、イオン源,第
1の静電レンズ2,小さな開口21a、および第2の静
電レンズ7が光軸上に載ったことになる。この小さな開
口21a位置は、アライナー電圧および第1の静電レン
ズ2の最適レンズ強度と共にビーム制御部17のビーム
調整条件リストに登録・記憶する。
(E) However, this bright portion is not always at the center of the SIM image 1. The aligner voltage is superimposed on the scanning voltage of the first single-stage electrostatic deflector 4 so that this bright portion comes to the center of the image. Thus, the ion source, the first electrostatic lens 2, the small opening 21a, and the second electrostatic lens 7 are on the optical axis. The position of the small opening 21a is registered and stored in the beam adjustment condition list of the beam controller 17 together with the aligner voltage and the optimum lens strength of the first electrostatic lens 2.

【0027】(f)次に、第1の1段構成の静電偏向器
4に加えて第2の1段構成の静電偏向器5もオンし、マ
スク開口を含むように大きくビーム走査する。ただし、
第2の静電偏向器5の偏向電圧は第1の静電偏向器4の
偏向電圧と位相が180度ずらせて同期させてあり、こ
の第1と第2の静電偏向器4と5の組み合わせたビーム
偏向中心は第2の静電レンズ7の中心に位置している
(図4参照、ただしビーム集束状態は後記の(j)対
応)。これによりマスク上でビームを広範囲に走査した
場合、マスク通過直後の走査ビームが光軸から大きく離
れて行くように出射しても、第2の静電偏向器5により
光軸方向に戻される。この時のSIM像2はマスクの開
口部が明るくなるパターン像であるが、その開口パター
ンのエッジはぼけている。
(F) Next, in addition to the first single-stage electrostatic deflector 4, the second single-stage electrostatic deflector 5 is also turned on, and the beam is largely scanned so as to include the mask opening. . However,
The deflection voltage of the second electrostatic deflector 5 is synchronized with the deflection voltage of the first electrostatic deflector 4 by shifting the phase by 180 degrees. The combined beam deflection center is located at the center of the second electrostatic lens 7 (see FIG. 4, but the beam focusing state corresponds to (j) described later). Thus, when the beam is scanned over a wide area on the mask, even if the scanning beam immediately after passing through the mask is emitted so as to be far away from the optical axis, it is returned to the optical axis direction by the second electrostatic deflector 5. The SIM image 2 at this time is a pattern image in which the opening of the mask becomes bright, but the edge of the opening pattern is blurred.

【0028】(g)この像ぼけを鮮明にするには、第1
の静電レンズ2のレンズ強度を徐々に強くしていき、イ
オンビーム20の集束点を現在の試料8上からマスク1
4上に移動する。ビーム集束点がちょうどマスク17上
に来た時、マスク開口パターンのエッジ像は最もシャー
プになる。
(G) To sharpen this image blur, the first
Of the electrostatic lens 2 is gradually increased, and the focal point of the ion beam 20 is shifted from the current sample 8 onto the mask 1.
Move up 4. When the beam focus point is exactly on the mask 17, the edge image of the mask aperture pattern is sharpest.

【0029】(h)次に、第1の1段構成の静電偏向器
4のアライナー電圧を残したまま、第1と第2の1段構
成の静電偏向器4と5の走査電圧をオフし、代わりに2
段構成静電偏向器6をオンしてSIM像3を観察する
(図5参照)。この2段構成静電偏向器6のビーム偏向
中心は第2の静電レンズ7のレンズ中心にある。SIM
像3は、試料8の表面像であるがビームが試料上で広が
っているため鮮明ではない(ただし、該アライナー電圧
でビームはマスク開口部を通過していることが前提であ
る)。第2の静電レンズ7のレンズ強度を徐々に強くし
ていくと、ビームは試料上で次第に集束し、SIM像3
は鮮明になる。最も鮮明になったレンズ強度をビーム制
御部17のPJIB加工条件リストに登録・記憶する。
この時の試料に到達するビームは、イオン源1から放出
したビームが試料で集束したものであり、PJIBでは
なくFIBとなっている。
(H) Next, while keeping the aligner voltage of the first one-stage electrostatic deflector 4, the scanning voltages of the first and second one-stage electrostatic deflectors 4 and 5 are changed. Off and instead 2
The SIM image 3 is observed by turning on the stage-structure electrostatic deflector 6 (see FIG. 5). The beam deflection center of the two-stage electrostatic deflector 6 is located at the lens center of the second electrostatic lens 7. SIM
The image 3 is a surface image of the sample 8 but is not sharp because the beam spreads on the sample (provided that the beam passes through the mask opening at the aligner voltage). When the lens strength of the second electrostatic lens 7 is gradually increased, the beam is gradually focused on the sample, and the SIM image 3
Becomes clearer. The sharpest lens intensity is registered and stored in the PJIB processing condition list of the beam controller 17.
At this time, the beam reaching the sample is a beam emitted from the ion source 1 focused on the sample, and is not PJIB but FIB.

【0030】(i)第2の静電レンズ7のレンズ強度を
(h)で求めた鮮明画像条件での前後で振り(ワブラー
機能)、SIM像3での試料像が移動しないように、第
1の1段構成の静電偏向器4のアライナー電圧を微調整
する。既に登録・記憶してあるビーム制御部17のビー
ム調整条件リストのアライナー電圧は、その調整電圧に
置きかえる。
(I) The lens strength of the second electrostatic lens 7 is swung before and after the sharp image condition obtained in (h) (wobble function) so that the sample image in the SIM image 3 does not move. Fine adjustment of the aligner voltage of the electrostatic deflector 4 having the single-stage configuration of 1. The aligner voltage in the beam adjustment condition list of the beam controller 17 which has already been registered and stored is replaced with the adjusted voltage.

【0031】(j)ビーム走査を第1と第2の1段構成
の静電偏向器4と5の走査モードに戻し(アライナー電
圧はオンしたまま)、SIM像2を観察する(図4参
照)。この像においてマスク開口パターンが像の中心に
位置するようにマスク14をマスク駆動部15を介して
微調整する。調整しきれなかった位置ずれ量はそのマス
ク開口位置と共にビーム制御部17のPJIB加工条件
リストに登録・記憶する。このマスク開口の位置ずれに
起因するPJIB加工のパターン位置ずれは、2段構成
静電偏向器6に投影縮小倍率を考慮した補正偏向電圧を
印加することにより補正される。
(J) Return the beam scanning to the scanning mode of the first and second one-stage electrostatic deflectors 4 and 5 (while keeping the aligner voltage on) and observe the SIM image 2 (see FIG. 4). ). The mask 14 is finely adjusted via the mask driving unit 15 so that the mask opening pattern is located at the center of the image in this image. The position shift amount that could not be adjusted is registered and stored in the PJIB processing condition list of the beam control unit 17 together with the mask opening position. The pattern positional deviation of the PJIB processing due to the positional deviation of the mask opening is corrected by applying a correction deflection voltage in consideration of the projection reduction magnification to the two-stage electrostatic deflector 6.

【0032】(j)でのSIM像2のマスク開口パター
ン像は鮮明であり、開口パターンの形状や絶対寸法がわ
かる。これにより、長時間動作におけるマスク開口パタ
ーンのスパッタリング損傷による変形や寸法変化も観察
することができる。またマスク開口パターンの絶対寸法
が分かると、この寸法が設計値から若干ずれても、第2
静電レンズと試料表面との間隔の制御により、投射倍率
が変えられるので所望寸法のパターン加工が可能にな
る。ただし、この投射倍率の変更に応じて第2の静電レ
ンズのレンズ強度も変える必要がある。
The mask opening pattern image of the SIM image 2 in (j) is clear, and the shape and absolute dimensions of the opening pattern can be understood. Thereby, deformation and dimensional change due to sputtering damage of the mask opening pattern during long-time operation can be observed. Also, if the absolute size of the mask opening pattern is known, even if this size slightly deviates from the design value, the second
By controlling the distance between the electrostatic lens and the sample surface, the projection magnification can be changed, so that pattern processing of a desired size can be performed. However, it is necessary to change the lens strength of the second electrostatic lens according to the change in the projection magnification.

【0033】図1の実施例では、ビーム制限絞り12は
第1の静電レンズ2と第1の静電偏向器4との間に置い
たが、本ビーム制限絞り12は第1の静電偏向器4を用
いた走査像の分解能を制御するためのものであるため、
イオン源1と第1の静電偏向器4との間にあれば良い。
イオン源1と第1の静電レンズ2との間にも置けるが、
ここに置くとイオン源1と第1の静電レンズ2との間隔
が広がり、その結果、PJIBの電流密度が低下するた
め余り得策ではない。
In the embodiment shown in FIG. 1, the beam limiting aperture 12 is located between the first electrostatic lens 2 and the first electrostatic deflector 4, but the beam limiting aperture 12 is located at the first electrostatic lens 2. Since this is for controlling the resolution of the scan image using the deflector 4,
What is necessary is just to be between the ion source 1 and the first electrostatic deflector 4.
Although it can be placed between the ion source 1 and the first electrostatic lens 2,
When placed here, the distance between the ion source 1 and the first electrostatic lens 2 is widened, and as a result, the current density of PJIB is reduced, so that it is not very advantageous.

【0034】ブランキング偏向器3とブランキング板1
6は、マスク14がイオンスパッタリングにより損傷す
ることを避けるために、加工または観察以外の時にイオ
ンビーム20をマスク14に照射させない機能を持つ。
具体的には、ブランキング偏向器3でイオンビーム20
を偏向し、イオンビーム20の照射位置がブランキング
板16上に来る様に制御する。
Blanking deflector 3 and blanking plate 1
Numeral 6 has a function of preventing the mask 14 from being irradiated with the ion beam 20 except for processing or observation in order to prevent the mask 14 from being damaged by ion sputtering.
Specifically, the ion beam 20 is emitted by the blanking deflector 3.
Is controlled so that the irradiation position of the ion beam 20 is on the blanking plate 16.

【0035】図1の2段レンズ系のPJIB装置におい
て、PJIBとFIBモードのビーム集束状態例を図6
に示す。このPJIBとFIBにおけるパターン加工の
加工エッジぼけとビーム電流の関係の代表的グラフを図
7示す。加工速度はビーム電流にほぼ比例するので高速
加工の観点からは、大電流ビームが望ましい。FIB加
工ではFIB径が10〜2000nmの範囲で変えら
れ、その時の加工エッジぼけはビーム径にほぼ等しい。
一方、PJIB加工のビーム径は、加工パターンサイズ
に相当し、投射縮小率の関係から、大きさ0.1 〜10
μmのパターン加工に適する。ただし、加工エッジぼけ
はパターンの大きさが数μmまでは0.02μm程度で、そ
の後、急激に増加する。また、加工位置の合わせ精度の
観点からは、その合わせをSIM像を利用して行う場合
には、像を高分解能化にする小さいビーム径が望まし
い。従って、位置合わせの高精度化,高速加工,加工エ
ッジぼけの低減の全てを満足させる加工を実現するに
は、ビーム径10nmレベルのFIBで加工位置合わせ
を行い、その後、高速加工と加工エッジぼけの低減の両
者を満足するPJIBに切り替えれば良い。本装置は、
これを実現した装置であり実験的にもその効果を確認し
た。
FIG. 6 shows an example of a beam focusing state in the PJIB and FIB modes in the two-stage lens system PJIB apparatus shown in FIG.
Shown in FIG. 7 shows a representative graph of the relationship between the processing edge blur of the pattern processing and the beam current in PJIB and FIB. Since the processing speed is almost proportional to the beam current, a large current beam is desirable from the viewpoint of high-speed processing. In the FIB processing, the FIB diameter is changed within a range of 10 to 2000 nm, and the processing edge blur at that time is almost equal to the beam diameter.
On the other hand, the beam diameter of the PJIB processing corresponds to the processing pattern size, and from the relation of the projection reduction ratio, the size is 0.1 to 10
Suitable for μm pattern processing. However, the processing edge blur is about 0.02 μm until the pattern size reaches several μm, and then increases sharply. In addition, from the viewpoint of the alignment accuracy of the processing position, when the alignment is performed using the SIM image, a small beam diameter that increases the resolution of the image is desirable. Therefore, in order to realize processing that satisfies all of high-precision positioning, high-speed processing, and reduction of processing-edge blur, processing positioning is performed using a FIB with a beam diameter of 10 nm, and then high-speed processing and processing-edge blur are performed. It is sufficient to switch to PJIB that satisfies both of the reductions. This device is
It is a device that has achieved this, and its effects have been confirmed experimentally.

【0036】第2の実施例を図8を用いて説明する。本
例は、第2の静電レンズが2段レンズ7aと7bの構成
であり、トータルとしては3段レンズ構成のPJIB装
置である。3段レンズ構成のPJIB装置の特徴は、2
段レンズ構成のPJIB装置と比べ、イオン源から試料
までの光学長を長くすることなく、投射レンズ縮小率が
稼げる点にある。本例では、図1の投射レンズ縮小率M
が1/50の2段レンズ構成のPJIB装置と同じ光学
長で、M=1/100となっている。マスク14の開口
部を光軸上に正確に合わせる方法と光軸合わせの方法
は、図1の2段レンズ構成PJIB装置と本質的に同じ
である。また、FIBも形成できるPJIB装置であり、位
置合わせの高精度化,高速加工,加工エッジぼけの低減
の全てを満足させる加工ができる。
A second embodiment will be described with reference to FIG. In this example, the second electrostatic lens has a configuration of two-stage lenses 7a and 7b, and is a PJIB device having a total of three-stage lenses. The feature of the PJIB device with a three-stage lens configuration is
Compared with a PJIB apparatus having a stepped lens configuration, the projection lens can be reduced without increasing the optical length from the ion source to the sample. In this example, the projection lens reduction ratio M shown in FIG.
Is the same optical length as a PJIB device having a 1/50 two-stage lens configuration, and M = 1/100. The method of accurately aligning the opening of the mask 14 on the optical axis and the method of optical axis alignment are essentially the same as the two-stage lens configuration PJIB apparatus of FIG. In addition, the PJIB apparatus can also form an FIB, and can perform processing that satisfies all of high-accuracy alignment, high-speed processing, and reduction of processing edge blur.

【0037】この光学系によるマスクの開口パターンの
モニター観察は、第1の静電レンズとビーム制限絞りに
よりマスク上に集束する細いイオンビームを形成し、そ
のビームを第1の偏向器によりマスクのパターン開口部
を含む領域をXY走査し、開口部のみを通過した偏向ビ
ームは第2の静電レンズの概中心位置に向かうように第
2の偏向器で偏向(第1の偏向器とは逆方向に偏向)し
試料表面まで導き、ビーム照射により試料表面から放出
する二次電子を検出して得られる走査イオン顕微鏡(Sca
nning Ion Microscope;SIM)の像により行う。この
SIM像はマスク面でのビーム通過有無の位置情報を反
映した、つまりマスクの開口パターン形状を表した明暗
コントラストの像となる。これにより、開口パターンの
形状ばかりでなく、絶対寸法も分かり、スパッタリング
損傷による開口パターンの正確かつ容易な寿命判断が下
せる。更に、この開口パターンの絶対寸法が設計値から
若干ずれた場合や、この開口パターンの必要な部分の形
状が相対的に変化した場合には、所望寸法のパターン加
工を実現する投射縮小率を正確かつ容易に求めることが
できる。
The monitor observation of the opening pattern of the mask by this optical system is performed by forming a narrow ion beam converging on the mask by the first electrostatic lens and the beam limiting aperture, and converting the beam to the mask by the first deflector. The area including the pattern opening is scanned XY, and the deflected beam that has passed only through the opening is deflected by the second deflector so as to be directed to the approximate center position of the second electrostatic lens (reverse to the first deflector). Scanning electron microscope (Sca) obtained by detecting secondary electrons emitted from the sample surface by beam irradiation
nning Ion Microscope (SIM). This SIM image reflects the positional information on the presence or absence of the beam passage on the mask surface, that is, an image of a light-dark contrast representing the opening pattern shape of the mask. Accordingly, not only the shape of the opening pattern but also the absolute dimensions can be known, and the life of the opening pattern due to sputtering damage can be accurately and easily determined. Further, when the absolute size of the opening pattern slightly deviates from the design value, or when the shape of a necessary portion of the opening pattern relatively changes, the projection reduction ratio for realizing the pattern processing of the desired size is accurately determined. And it can be easily obtained.

【0038】次に、本発明のPJIB加工装置に備えた
高さ計測手段の実施例を説明する。図9は第2の静電レ
ンズ7と試料8との間に設置した試料高さ測定部を示し
たものである。試料8は試料ステージ9に載置され試料
ステージ9によりイオンビーム20の照射下をXおよび
Y方向に移動し、更に高さ方向、即ちZ方向にも移動す
る。高さの異なる試料8a,8b,8cが載置されてい
る場合、各々の試料高さを測定し、その変化量に応じて
第2の静電レンズ7の印加電圧またはステージ9の高さ
を変化させることでイオンビーム20は加工エッジぼけ
が生じないように調整される。第2の静電レンズ7と試
料8bの間には光源部22が固定機構37で固定されて
おり、光源部22から発射されたレーザー光線24は第
2の静電レンズ7と試料8bの間を通って試料8bを照
射している。試料8bで反射したレーザー光線25は光
検出部23に入射され、光検出部23への入射位置の変
化が検出される。このようにして検出された試料8bの
高さ変化は、第2の静電レンズ7の焦点補正用又はステ
ージ9の高さ補正用のデータとしてフィードバックされ
る。このデータからPJIBとFIBの焦点合わせを行
うので試料には一切イオンビームは照射されず、その結
果、スパッタリング現象による試料の損傷と特性変化は
起きない。
Next, an embodiment of the height measuring means provided in the PJIB processing apparatus of the present invention will be described. FIG. 9 shows a sample height measuring unit installed between the second electrostatic lens 7 and the sample 8. The sample 8 is placed on the sample stage 9 and moves in the X and Y directions under irradiation of the ion beam 20 by the sample stage 9, and further moves in the height direction, that is, the Z direction. When the samples 8a, 8b, 8c having different heights are mounted, the heights of the respective samples are measured, and the applied voltage of the second electrostatic lens 7 or the height of the stage 9 is measured in accordance with the amount of change. By changing it, the ion beam 20 is adjusted so that the processing edge is not blurred. The light source unit 22 is fixed between the second electrostatic lens 7 and the sample 8b by a fixing mechanism 37, and the laser beam 24 emitted from the light source unit 22 passes between the second electrostatic lens 7 and the sample 8b. The sample 8b is irradiated therethrough. The laser beam 25 reflected by the sample 8b is incident on the light detection unit 23, and a change in the incident position on the light detection unit 23 is detected. The change in the height of the sample 8b detected in this way is fed back as data for correcting the focus of the second electrostatic lens 7 or for correcting the height of the stage 9. Since the PJIB and the FIB are focused based on this data, the sample is not irradiated with any ion beam, and as a result, damage to the sample and a change in characteristics due to the sputtering phenomenon do not occur.

【0039】図10に、一実施例の断面図を示す。第2
の静電レンズ7と試料8の間にはレーザー発光素子26
が固定されており、発光素子26から発射されたレーザ
ー光線24は第2の静電レンズ7と試料8の間を通って
試料8を照射している。この際、レーザー光線24は集
光レンズ28によって試料8に集束される。試料8で反
射したレーザー光線25は集光レンズ29によってポジ
ションセンサ27に集束入射され、ポジションセンサ2
7への入射位置の変化が検出される。このようにして検
出された試料8の高さ変化は、第2の静電レンズ7の焦
点補正用又はステージ9の高さ補正用のデータとしてフ
ィードバックされる。レーザー発光素子26と集光レン
ズ28及びポジションセンサ27と集光レンズ29はそ
れぞれ独立に固定される。レーザー発光素子26及びポ
ジションセンサ27はネジ等によって取り付けられてお
り、その光軸方向あるいは視野をオペレータが調整でき
るようになっている。レーザー発光素子26及びポジシ
ョンセンサ27と集光レンズ28及び29は一体化も可
能である。
FIG. 10 shows a sectional view of one embodiment. Second
A laser light emitting element 26 is provided between the electrostatic lens 7 and the sample 8.
Is fixed, and the laser beam 24 emitted from the light emitting element 26 passes between the second electrostatic lens 7 and the sample 8 to irradiate the sample 8. At this time, the laser beam 24 is focused on the sample 8 by the condenser lens 28. The laser beam 25 reflected by the sample 8 is focused and incident on the position sensor 27 by the condenser lens 29, and
A change in the position of incidence on 7 is detected. The change in height of the sample 8 detected in this way is fed back as data for correcting the focus of the second electrostatic lens 7 or for correcting the height of the stage 9. The laser light emitting element 26 and the condenser lens 28 and the position sensor 27 and the condenser lens 29 are fixed independently. The laser light emitting element 26 and the position sensor 27 are attached by screws or the like, so that the operator can adjust the optical axis direction or the visual field. The laser light emitting element 26, the position sensor 27, and the condenser lenses 28 and 29 can also be integrated.

【0040】本実施例では、第2の静電レンズ7及び試
料8及びステージ9及び集光レンズ28及び29は真空
中に設置され固定されており、レーザー発光素子26及
びポジションセンサ27は真空シールを介して固定され
るが、レーザー発光素子26及びポジションセンサ27
も真空中に設置することも可能であり、いずれか一方を
真空中に設置することも可能である。また、第2の静電
レンズ7及び試料8及びステージ9は真空中に設置し、
集光レンズ28及び29は真空シールを介して固定、レ
ーザー発光素子26及びポジションセンサ27は大気中
に設置することも可能であり、いずれか一方を真空シー
ルを介して固定し、そのレーザービーム径路上にある集
光レンズを真空中に設置することも可能である。
In this embodiment, the second electrostatic lens 7, the sample 8, the stage 9, and the condenser lenses 28 and 29 are installed and fixed in a vacuum, and the laser light emitting element 26 and the position sensor 27 are vacuum sealed. Is fixed via the laser light emitting element 26 and the position sensor 27.
Can be installed in a vacuum, and either one of them can be installed in a vacuum. Further, the second electrostatic lens 7, the sample 8, and the stage 9 are set in a vacuum,
The condenser lenses 28 and 29 are fixed via a vacuum seal, and the laser light emitting element 26 and the position sensor 27 can be installed in the atmosphere. One of them is fixed via a vacuum seal and the laser beam diameter is fixed. It is also possible to install a condenser lens on the road in a vacuum.

【0041】図11は、図10とは異なる高さ計測手段
の実施例の断面図である。レーザー発光素子26から発
射されたレーザー光線24はレーザー光線を通すウイン
ドー30を通り、ミラー32で反射され、集光レンズ2
8によって試料8に集束されて第2の静電レンズ7と試
料8の間を通って試料8を照射している。試料8で反射
したレーザー光線25は集光レンズ29によって集束さ
れ、ミラー33で反射されてウインドー31を通りポジ
ションセンサ27に集束入射し、ポジションセンサ27
への入射位置の変化が検出される。ウインドー30およ
び31は真空シールを介して固定され、レーザー発光素
子25及びポジションセンサ27は大気中にネジ等によ
って取り付けられており、その光軸方向あるいは視野を
オペレータが調整できるようになっている。また、図1
2に示すようにレーザー発光素子26及びポジションセ
ンサ27は真空シールを介して真空容器に直接固定し、
ウインドー30および31を省くことも可能であり、い
ずれか一方のみを省くことも可能である。ミラー32お
よび33又はいずれか一方は、集光レンズ28と試料8
の間または集光レンズ29と試料8の間のビーム光線経
路上に設置することも可能である。また、レーザー光線
24及びレーザー光線25のビーム光線経路上またはど
ちらか一方のビーム光線経路上に複数集光レンズを設置
することも可能である。ミラーの数も更に増やすことが
可能である。
FIG. 11 is a sectional view of an embodiment of the height measuring means different from that of FIG. The laser beam 24 emitted from the laser light emitting element 26 passes through a window 30 through which the laser beam passes, is reflected by a mirror 32, and
The sample 8 is focused on the sample 8 and passes between the second electrostatic lens 7 and the sample 8 to irradiate the sample 8. The laser beam 25 reflected by the sample 8 is focused by the condenser lens 29, reflected by the mirror 33, passes through the window 31 and is focused and incident on the position sensor 27.
A change in the incident position on the substrate is detected. The windows 30 and 31 are fixed via a vacuum seal, and the laser light emitting element 25 and the position sensor 27 are mounted in the atmosphere with screws or the like, so that the operator can adjust the optical axis direction or the field of view. FIG.
As shown in FIG. 2, the laser light emitting element 26 and the position sensor 27 are directly fixed to a vacuum container via a vacuum seal,
It is also possible to omit the windows 30 and 31 or to omit only one of them. The mirrors 32 and / or 33 are provided between the condenser lens 28 and the sample 8.
Or on the beam path between the condenser lens 29 and the sample 8. Further, it is also possible to install a plurality of condenser lenses on the beam path of the laser beam 24 and the laser beam 25 or on one of the beam paths. The number of mirrors can be further increased.

【0042】図13は、試料8で反射したレーザー光線
25の経路上にミラー33とウインドー31を設置した
実施例の断面図である。図14は、レーザー発光素子2
6から発射されたレーザー光線24の経路上にミラー3
2とウインドー30を設置した実施例の断面図である。
これらのようにミラーまたはウインドーを介す光路と介
さない光路を混合させることも可能である。
FIG. 13 is a sectional view of an embodiment in which a mirror 33 and a window 31 are provided on the path of the laser beam 25 reflected by the sample 8. FIG. 14 shows a laser light emitting device 2
Mirror 3 on the path of laser beam 24 emitted from
FIG. 2 is a cross-sectional view of an embodiment in which a window 2 and a window 30 are installed.
As described above, it is also possible to mix an optical path through a mirror or a window with an optical path not through.

【0043】図15は、図10から図14のいずれかに
示した高さ計測手段に更に光学顕微鏡を付加した実施例
の断面図である。図15には試料8とステージ9を除い
た図1から図5に示した断面と直行した断面が示されて
おり、レーザー発光素子26及びポジションセンサ27
は紙面垂直方向に位置するため図示されていない。
FIG. 15 is a sectional view of an embodiment in which an optical microscope is further added to the height measuring means shown in any of FIGS. FIG. 15 shows a cross section orthogonal to the cross section shown in FIGS. 1 to 5 except for the sample 8 and the stage 9, and shows a laser light emitting element 26 and a position sensor 27.
Are not shown because they are located in the direction perpendicular to the plane of the paper.

【0044】像ミラー36を介して光学顕微鏡34が試
料8の一部分を見込んでいる。光学顕微鏡34によって
拡大された像は固体撮像素子35で電気信号に変換さ
れ、図示しない陰極線管上に表示される。この光学像
は、イオンビームによる走査像では得るのが困難な低倍
率で試料8内の加工位置を確認することに用いられる。
イオンビーム20による加工位置と光学顕微鏡34によ
る観察位置の差は、予めその観察位置差を測定しておき
ステージ9を用いて補正する。焦点の調整は、例えばス
テージ9の高さ調整で行う。図15では像ミラーは一個
であるが複数にしても良い。また、光学顕微鏡の前段に
ウインドーを設けて光学顕微鏡を大気中に設置すること
も可能である。
The optical microscope 34 looks through a part of the sample 8 via the image mirror 36. The image magnified by the optical microscope 34 is converted into an electric signal by the solid-state imaging device 35 and displayed on a cathode ray tube (not shown). This optical image is used for confirming a processing position in the sample 8 at a low magnification, which is difficult to obtain with a scanning image by an ion beam.
The difference between the processing position by the ion beam 20 and the observation position by the optical microscope 34 is corrected by using the stage 9 after measuring the observation position difference in advance. The focus is adjusted by, for example, adjusting the height of the stage 9. In FIG. 15, one image mirror is provided, but a plurality of image mirrors may be provided. It is also possible to provide a window in front of the optical microscope and install the optical microscope in the atmosphere.

【0045】この場合、光学顕微鏡34による光学像を
イオンビーム20の焦点調整のために利用することも可
能である。即ち、まず光学顕微鏡像の分解能が最大にな
るようにステージ9を上下動することによって粗調整を
行い、その後図10から図14に示したレーザー光線を
用いる方法によってイオンビーム20の焦点合わせを行
うようにする。斜め入射するレーザー光線とポジション
センサを用いる焦点合わせ方法はイオンビーム20の入
射位置での試料8の高さ変化を高精度に測定できる利点
を有するがダイナミックレンジが狭いので、このように
してダイナミックレンジが比較的広い光学顕微鏡による
光学像のコントラストを利用する方法と組み合わせる
と、加工開始時の焦点合わせの操作が容易になる。
In this case, an optical image obtained by the optical microscope 34 can be used for adjusting the focus of the ion beam 20. That is, first, coarse adjustment is performed by moving the stage 9 up and down so that the resolution of the optical microscope image is maximized, and then the ion beam 20 is focused by the method using a laser beam shown in FIGS. To The focusing method using the obliquely incident laser beam and the position sensor has an advantage that the height change of the sample 8 at the incident position of the ion beam 20 can be measured with high accuracy, but the dynamic range is narrow, and thus the dynamic range is increased. When combined with a method utilizing the contrast of an optical image by a relatively wide optical microscope, the focusing operation at the start of processing becomes easy.

【0046】PJIB装置およびFIB装置は二次粒子
検出器の取付位置が電子線測長機と異なり、第2の静電
レンズ7の脇に位置するため、二次粒子を検出器まで導
くための空間を確保しなければならない。また、磁気ヘ
ッドのように帯電破壊を起こす試料に対しては、帯電中
和銃を装着してイオンの正電荷を中和するためにイオン
ビームと同時に電子ビームを試料に照射する必要があ
る。また、イオン誘起デポジションやガスアシストエッ
チングを行うには、デポジションガスやエッチングガス
を試料8まで導入するノズルを挿入しなければならな
い。従って、第2の静電レンズ7と試料8の間にこれら
のことが実現できるだけの空間が必要である。第2の静
電レンズ7と試料8の間に空間を確保し、発光素子から
試料を経てポジションセンサに至るレーザー光線の光
路,試料から検出器までの二次粒子と帯電中和銃から試
料までの電子ビーム、そして各ノズルから試料までの各
ガスの各々の経路に介在物を置かずに、レーザー発光素
子26,ポジションセンサ27,二次粒子検出器,帯電
中和銃,ガス導入ノズルを水平から垂直、即ち0度から
90度の間の任意の角度で真空容器19に取り付けるに
は、真空容器19に傾斜部を持たせた図10に示す実施
例が有効である。この実装方法は該介在物がないので構
成部品を減らす点でも有効である。
The PJIB device and the FIB device are different from the electron beam length measuring device in the mounting position of the secondary particle detector and are located beside the second electrostatic lens 7, so that the secondary particles are guided to the detector. Space must be secured. Also, for a sample that causes charge destruction, such as a magnetic head, it is necessary to attach a charge neutralizing gun and irradiate the sample with an electron beam simultaneously with the ion beam in order to neutralize the positive charge of ions. In order to perform ion-induced deposition or gas assisted etching, a nozzle for introducing a deposition gas or an etching gas to the sample 8 must be inserted. Therefore, it is necessary to provide a space between the second electrostatic lens 7 and the sample 8 so that these can be realized. A space is secured between the second electrostatic lens 7 and the sample 8, the optical path of the laser beam from the light emitting element through the sample to the position sensor, the secondary particles from the sample to the detector, and the path from the charge neutralizing gun to the sample. The laser light emitting element 26, the position sensor 27, the secondary particle detector, the charge neutralizing gun, and the gas introduction nozzle are placed horizontally without any intervening objects in each path of the electron beam and each gas from each nozzle to the sample. The embodiment shown in FIG. 10 in which the vacuum vessel 19 is provided with an inclined portion is effective for attaching to the vacuum vessel 19 vertically, that is, at an arbitrary angle between 0 ° and 90 °. This mounting method is also effective in reducing the number of components because there are no such inclusions.

【0047】図10の実施例は、真空容器19の傾斜部
にレーザー発光素子26,ポジションセンサ27,二次
粒子検出器,帯電中和銃,デポジション用ガス導入ノズ
ル,ガスアシストエッチング用ガス導入ノズルの6つを
実装しなければならず、場合によっては真空容器中で互
いに干渉してしまう可能性がある。そこで、このような
干渉を避け実装を容易にするにはウインドー30,ウイ
ンドー31,ミラー32,ミラー33等が増えてしまう
がレーザー発光素子26とポジションセンサ27を真空
容器19の傾斜部から水平部に移した図11,図12の
実施例が有効である。
In the embodiment shown in FIG. 10, a laser light emitting element 26, a position sensor 27, a secondary particle detector, a charge neutralizing gun, a gas introduction nozzle for deposition, and a gas for gas assisted etching are provided on the inclined portion of the vacuum vessel 19. Six of the nozzles must be implemented and may interfere with each other in the vacuum vessel. In order to avoid such interference and facilitate mounting, the number of windows 30, windows 31, mirrors 32, mirrors 33, etc. increases, but the laser light emitting element 26 and the position sensor 27 are moved from the inclined portion of the vacuum vessel 19 to the horizontal portion. The embodiment of FIG. 11 and FIG.

【0048】また、図16のように真空容器19の傾斜
部をなくして全て水平部分に実装することも可能であ
る。
Further, as shown in FIG. 16, it is possible to eliminate the inclined portion of the vacuum vessel 19 and mount the vacuum vessel 19 entirely on a horizontal portion.

【0049】図17はPJIB装置の一実施例の断面図
である。PJIB装置には、鏡体部37と筐体部39そ
して鏡体部37に取り付けられた真空ポンプ38があ
る。ここで鏡体部37は真空ポンプ38により重量が一
方に片寄っており、真空ポンプ38側を支柱等で別に支
持しなければならない。筐体部39で、この支持部40
と接続された部分は重量を支えるために補強する必要が
生じる可能性がある。図17のように支持部40と接し
た筐体壁を厚くして補強した場合、真空容器19の傾斜
部が減少する場合がある。この場合に、レーザー発光素
子26,ポジションセンサ27,二次粒子検出器,帯電
中和銃,デポジション用ガス導入ノズル,ガスアシスト
エッチング用ガス導入ノズルの真空容器19中での干渉
を防ぎ、最小限のウインドーやミラーの追加で実装する
には図13,図14の実施例が有効となる。更に容易な
実装を行うには図11,図12の実施例が有効となる。
FIG. 17 is a sectional view of an embodiment of the PJIB apparatus. The PJIB apparatus includes a mirror 37, a housing 39, and a vacuum pump 38 attached to the mirror 37. Here, the weight of the mirror portion 37 is offset to one side by the vacuum pump 38, and the vacuum pump 38 side must be separately supported by a column or the like. The support portion 40 is
The parts connected with may need to be reinforced to support the weight. When the housing wall in contact with the support portion 40 is thickened and reinforced as shown in FIG. 17, the inclined portion of the vacuum vessel 19 may decrease. In this case, interference of the laser light emitting element 26, the position sensor 27, the secondary particle detector, the charge neutralizing gun, the gas introduction nozzle for deposition, and the gas introduction nozzle for gas assisted etching in the vacuum vessel 19 is prevented. 13 and 14 are effective for mounting with additional windows and mirrors. For easier mounting, the embodiments of FIGS. 11 and 12 are effective.

【0050】図10から図14に示したレーザー光線を
用いる高さ測定方法以外に、イオンビーム20の光軸の
周りに試料8に対向して容量センサを設置し、このセン
サと試料8との間の容量を測定し、測定した容量の差か
ら試料高さを測定する方法も可能である。
In addition to the height measuring method using a laser beam shown in FIGS. 10 to 14, a capacitance sensor is installed around the optical axis of the ion beam 20 so as to face the sample 8, and the distance between the sensor and the sample 8 is increased. It is also possible to measure the volume of the sample and measure the sample height from the difference between the measured volumes.

【0051】所望寸法のパターン加工を実現する、つま
り特定の投射縮小率で加工するには下記の2通りの装置
・方法がある。第1の装置・方法は、2レンズ光学系の
PJIB装置を用いる場合である。同様に加工領域の試料高
さを計測する。所望寸法のパターン加工を実現する投射
縮小率から、この投射縮小率を得ることのできる試料高
さを計算し、計測した加工領域の試料高さとの差を求
め、試料ステージの高さ移動量を求める。この移動量分
だけ試料ステージのZ駆動機構により試料高さを移動す
ることで所望の投射縮小率を実現する。
There are the following two apparatuses / methods for realizing pattern processing of a desired size, that is, processing at a specific projection reduction ratio. The first apparatus / method is a two-lens optical system.
In this case, a PJIB device is used. Similarly, the sample height in the processing area is measured. From the projection reduction rate that realizes pattern processing of the desired dimensions, calculate the sample height that can obtain this projection reduction rate, find the difference from the sample height in the measured processing area, and calculate the height movement amount of the sample stage. Ask. A desired projection reduction ratio is realized by moving the sample height by the Z drive mechanism of the sample stage by this moving amount.

【0052】更に、所望の投射縮小率を実現するように
移動した後の試料高さからPJIBのエッジが最もシャ
ープとなる静電レンズへの印加電圧とFIBの焦点が合
った静電レンズへの印加電圧を計算あるいは実験にて求
め、コンピュータに記憶する。
Further, the voltage applied to the electrostatic lens at which the edge of the PJIB becomes sharpest from the height of the sample after moving so as to achieve the desired projection reduction ratio and the voltage applied to the electrostatic lens at which the FIB is in focus are adjusted. The applied voltage is obtained by calculation or experiment and stored in a computer.

【0053】これらにより、所望寸法のパターン加工を
高精度で実現でき、更にマスク寿命を延ばすことができ
る。更に、装置オペレータがイオンビームを試料上で走
査し画像を観察しながら静電レンズを調整する必要がな
くなり、イオン照射により試料が損傷してしまったり、
イオンが試料上に打ち込まれることが原因で試料の特性
が変化してしまう恐れはない。また、PJIBとFIB
の2回の調整が試料上でのイオンビームの走査なしで同
時に行える。
Thus, pattern processing of a desired size can be realized with high accuracy, and the mask life can be further extended. Furthermore, the operator does not need to adjust the electrostatic lens while scanning the ion beam on the sample and observing the image, and the ion irradiation may damage the sample,
There is no danger that the characteristics of the sample will change due to the ions being implanted on the sample. Also, PJIB and FIB
Can be performed simultaneously without scanning the ion beam on the sample.

【0054】第2の装置は、第2の静電レンズが2段の
静電レンズから構成されている3レンズ光学系のPJI
B装置の場合である。先ず、該の試料高さ検出手段にて
試料の高さを検出する。試料高さを変えない場合は、試
料高さを既知とし、所望寸法のパターン加工を実現する
投射縮小率、およびPJIB加工パターンのエッジのシ
ャープさの両条件を満足する第2の2段の静電レンズに
印加する両電圧をビーム制御部17内のコンピュータで
求め、記憶する。試料高さが変えられる場合は、試料高
さも変数として、該と同じ両条件を満足する試料高さお
よび第2の2段の静電レンズに印加する両電圧をビーム
制御部17内のコンピュータで求め、記憶する。FIB
のレンズ電圧は、上記の試料高さの移動の有無のいずれ
の場合にも、PJIBのレンズ電圧と同様に計算できる
ので、これも合わせて記憶しておく。これにより、CR
T上のPJIBとFIBの選択表示ウインドーからマウ
スで簡単に選択できる。
The second device is a three-lens optical system PJI in which the second electrostatic lens is composed of two stages of electrostatic lenses.
This is the case of the device B. First, the sample height is detected by the sample height detecting means. When the sample height is not changed, the sample height is known, and the second two-stage static satisfies both the conditions of the projection reduction ratio for realizing the pattern processing of the desired dimensions and the sharpness of the edge of the PJIB processing pattern. The two voltages applied to the electric lens are obtained by a computer in the beam control unit 17 and stored. When the sample height can be changed, the sample height that satisfies the same conditions and the two voltages applied to the second two-stage electrostatic lens are also used as a variable by the computer in the beam control unit 17 as variables. Ask and memorize. FIB
Can be calculated in the same manner as the PJIB lens voltage regardless of whether the sample height has moved or not, and this is also stored. Thereby, CR
PJIB and FIB on T can be easily selected with the mouse from the display window.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明のPJIB装置は、マスクの開口
パターンの形状や変形を簡単な操作でモニターするため
に必要な光学部品を付加した新たな光学系を備えること
によって、マスク開口パターンを直接観察できるので、
その形状と絶対寸法を容易にモニターできる。
As described above, the PJIB apparatus of the present invention has a new optical system in which optical components necessary for monitoring the shape and deformation of the mask opening pattern by a simple operation are provided. Because you can observe
Its shape and absolute dimensions can be easily monitored.

【0056】更に、この新たな光学系に加えて、高さ計
測手段を備えることによって、マスクの開口パターンの
形状変化と加工位置の正確な試料高さがわかるので、現
在のマスク開口パターンに応じて所望の投射縮小率を容
易かつ正確に調整でき、マスクの形状が変化しても実効
的に投射加工パターンサイズを同一とし設定通りの加工
が高精度で可能となる。この結果、その開口パターンの
寿命を延ばすことができる。
Further, by providing a height measuring means in addition to the new optical system, it is possible to know the change in the shape of the mask opening pattern and the accurate sample height at the processing position. Thus, the desired projection reduction ratio can be easily and accurately adjusted, and even if the shape of the mask changes, the projection processing pattern size is effectively made the same and processing as set can be performed with high accuracy. As a result, the life of the opening pattern can be extended.

【0057】更に、この新たな光学系と高さ計測手段に
加えて、XおよびY方向に駆動する機構に加えて高さ方
向、即ちZ方向への駆動機構も合わせ持つ試料ステージ
を備えることによって、2レンズ光学系PJIB装置で
あっても試料高さを調整して投射縮小率を変更できるの
で、現在のマスク開口パターンに応じて所望の投射縮小
率を容易かつ正確に調整でき、マスクの形状が変化して
も実効的に投射加工パターンサイズを同一とし設定通り
の加工が高精度で可能となる。この結果、その開口パタ
ーンの寿命を延ばすことができる。
Further, in addition to the new optical system and the height measuring means, a sample stage having a driving mechanism in the height direction, ie, the Z direction, in addition to a mechanism for driving in the X and Y directions is provided. Even in a two-lens optical PJIB system, the projection reduction ratio can be changed by adjusting the sample height, so that the desired projection reduction ratio can be easily and accurately adjusted according to the current mask opening pattern, and the mask shape Even if the size changes, the projection processing pattern size is made the same effectively, and processing as set can be performed with high accuracy. As a result, the life of the opening pattern can be extended.

【0058】更に、本発明の効果によって、所望の投射
縮小率の実現に加えて投射加工の概領域位置での試料高
さデータからPJIBとFIBの両方の場合の静電レン
ズへの最適な印加電圧を同時に求めることができるの
で、例えば磁気ヘッドの狭トラック加工に代表される生
産加工装置として、PJIB加工,FIB加工および観
察を高精度かつ高スループットで実現できる。
Further, according to the effect of the present invention, in addition to realizing a desired projection reduction ratio, optimal application to the electrostatic lens in both PJIB and FIB from the sample height data at the approximate area of the projection processing. Since the voltage can be obtained at the same time, PJIB processing, FIB processing, and observation can be realized with high precision and high throughput as a production processing apparatus represented by, for example, narrow track processing of a magnetic head.

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

【図1】本発明の2段レンズ構成の投射型イオンビーム
(PJIB)加工装置を示す全体構成図。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a projection ion beam (PJIB) processing apparatus having a two-stage lens configuration according to the present invention.

【図2】図1のPJIB加工装置の光軸合わせおよびマ
スク開口部の軸合わせを示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory view showing optical axis alignment and axis alignment of a mask opening of the PJIB processing apparatus of FIG. 1;

【図3】図1のPJIB加工装置の光軸合わせおよびマ
スク開口部の軸合わせを示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory view showing optical axis alignment and axis alignment of a mask opening of the PJIB processing apparatus of FIG. 1;

【図4】図1のPJIB加工装置の光軸合わせおよびマ
スク開口部の軸合わせを示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory view showing optical axis alignment and axis alignment of a mask opening of the PJIB processing apparatus of FIG. 1;

【図5】図1のPJIB加工装置の光軸合わせおよびマ
スク開口部の軸合わせを示す説明図。
FIG. 5 is an explanatory view showing optical axis alignment and axis alignment of a mask opening of the PJIB processing apparatus of FIG. 1;

【図6】PJIB加工装置の2つのビーム状態を示す説
明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing two beam states of the PJIB processing apparatus.

【図7】PJIBとFIBにおけるパターン加工の加工
エッジぼけとビーム電流の関係を示す代表的グラフ。
FIG. 7 is a representative graph showing a relationship between a processing edge blur of pattern processing and a beam current in PJIB and FIB.

【図8】本発明の3段レンズ構成の投射型イオンビーム
(PJIB)加工装置を示す全体構成図。
FIG. 8 is an overall configuration diagram showing a projection ion beam (PJIB) processing apparatus having a three-stage lens configuration according to the present invention.

【図9】本発明のPJIB加工装置の第2の静電レンズ
と試料との間に設置した試料高さ測定部を示す構成図。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a sample height measuring unit installed between the second electrostatic lens and the sample of the PJIB processing apparatus of the present invention.

【図10】本発明のPJIB加工装置の第2の静電レン
ズと試料との間に設置した試料高さ測定部の一実施例を
示す断面図。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing one embodiment of a sample height measuring unit installed between the second electrostatic lens and the sample of the PJIB processing apparatus of the present invention.

【図11】本発明のPJIB加工装置の第2の静電レン
ズと試料との間に設置した試料高さ測定部の一実施例を
示す断面図。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing one embodiment of a sample height measuring unit installed between the second electrostatic lens and the sample of the PJIB processing apparatus of the present invention.

【図12】本発明のPJIB加工装置の第2の静電レン
ズと試料との間に設置した試料高さ測定部の一実施例を
示す断面図。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing one embodiment of a sample height measuring unit installed between the second electrostatic lens and the sample of the PJIB processing apparatus of the present invention.

【図13】本発明のPJIB加工装置の第2の静電レン
ズと試料との間に設置した試料高さ測定部の一実施例を
示す断面図。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing one embodiment of a sample height measuring unit installed between the second electrostatic lens and the sample of the PJIB processing apparatus of the present invention.

【図14】本発明のPJIB加工装置の第2の静電レン
ズと試料との間に設置した試料高さ測定部の一実施例を
示す断面図。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing one embodiment of a sample height measuring unit installed between the second electrostatic lens and the sample of the PJIB processing apparatus of the present invention.

【図15】本発明のPJIB加工装置の第2の静電レン
ズと試料との間に設置した試料高さ測定部の一実施例を
示す断面図。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing one embodiment of a sample height measuring unit installed between the second electrostatic lens and the sample of the PJIB processing apparatus of the present invention.

【図16】本発明のPJIB加工装置の第2の静電レン
ズと試料との間に設置した試料高さ測定部の一実施例を
示す断面図。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing one embodiment of a sample height measuring unit installed between the second electrostatic lens and the sample of the PJIB processing apparatus of the present invention.

【図17】本発明のPJIB加工装置の一実施例を示す
断面図。
FIG. 17 is a sectional view showing an embodiment of the PJIB processing apparatus of the present invention.

【図18】従来のPJIB加工装置を示す概略図。FIG. 18 is a schematic view showing a conventional PJIB processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…イオン源、2…第1の静電レンズ、3…ブランキン
グ偏向器、4…第1の1段構成の静電偏向器、5…第2
の1段構成の静電偏向器、6…2段構成静電偏向器、7
…第2の静電レンズ、8,59…試料、9…試料ステー
ジ、10…二次粒子(二次電子や二次イオンなど)、1
1…二次電子検出器、12…ビーム制限絞り、13,1
5…駆動部、14…マスク、16…ブランキング板、1
7…ビーム制御部、18…CRT、19…真空容器、2
0,63…イオンビーム、21a…PJIB加工用の大
きな開口、21b…調整用の小さな開口、22…光源
部、23…光検出部、24…発射されたレーザー光線、
25…反射したレーザー光線、26…レーザー発光素
子、27…ポジションセンサ、28,29…集光レン
ズ、37…固定機構、51…イオン源、54…第1の静
電レンズ、56…マスク、57…第2の静電レンズ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ion source, 2 ... 1st electrostatic lens, 3 ... Blanking deflector, 4 ... 1st one stage electrostatic deflector, 5 ... 2nd
, A two-stage electrostatic deflector, 6...
... second electrostatic lens, 8,59 ... sample, 9 ... sample stage, 10 ... secondary particles (secondary electrons and secondary ions, etc.), 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Secondary electron detector, 12 ... Beam limiting aperture, 13, 1
5: drive unit, 14: mask, 16: blanking plate, 1
7: Beam control unit, 18: CRT, 19: Vacuum container, 2
0, 63: ion beam, 21a: large aperture for PJIB processing, 21b: small aperture for adjustment, 22: light source section, 23: light detection section, 24: emitted laser beam,
25: reflected laser beam, 26: laser light emitting element, 27: position sensor, 28, 29: condensing lens, 37: fixing mechanism, 51: ion source, 54: first electrostatic lens, 56: mask, 57 ... Second electrostatic lens.

フロントページの続き (72)発明者 間所 祐一 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 5C033 BB01 BB02 BB09 5C034 AA02 AA03 AA09 AB03 AB05Continuation of the front page (72) Inventor Yuichi Madokoro 1-280 Higashi-Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo F-term in Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. 5C033 BB01 BB02 BB09 5C034 AA02 AA03 AA09 AB03 AB05

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】イオン源からの放出イオンを第1の静電レ
ンズで集めてマスクを照射し、該マスクの開口パターン
を第2の静電レンズにより試料上に投射して該試料を加
工する投射型イオンビーム加工装置において、該イオン
源から該試料側に順に該第1の静電レンズ,第1の静電
偏向器,該マスク,第2の静電偏向器,第2の静電レン
ズ、および該試料と並び、かつ、該第1の静電偏向器と
該第2の静電偏向器とを同時に組み合わせて動作させた
場合の組み合わせビーム走査の偏向中心が該第2の静電
レンズのレンズ中心におおむね位置し、また、該放出イ
オンの放出角を制限するビーム制限絞りが該イオン源と
該第1の静電偏向器との間に位置していることを特徴と
した投射型イオンビーム加工装置。
1. A sample is processed by collecting ions emitted from an ion source with a first electrostatic lens and irradiating the mask with an opening pattern of the mask onto the sample by a second electrostatic lens. In the projection type ion beam processing apparatus, the first electrostatic lens, the first electrostatic deflector, the mask, the second electrostatic deflector, and the second electrostatic lens are sequentially arranged from the ion source to the sample. And the deflection center of the combined beam scanning when the first electrostatic deflector and the second electrostatic deflector are operated in combination at the same time, and the second electrostatic lens And a beam limiting aperture for limiting an emission angle of the emitted ions is located between the ion source and the first electrostatic deflector. Ion beam processing equipment.
【請求項2】該第2の静電レンズが2段の静電レンズか
ら構成されていることを特徴とした請求項1の投射型イ
オンビーム加工装置。
2. The projection type ion beam processing apparatus according to claim 1, wherein said second electrostatic lens comprises a two-stage electrostatic lens.
【請求項3】該第1の静電レンズと該第2の静電レンズ
のレンズ強度の制御により、該イオン源の像を該試料上
に位置させる集束イオンビームをも形成することを特徴
とした請求項1または2の投射型イオンビーム加工装
置。
3. A focused ion beam for positioning an image of said ion source on said sample by controlling lens intensities of said first electrostatic lens and said second electrostatic lens. The projection type ion beam processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】該試料の投射加工の概領域位置での試料高
さの計測手段を備えたことを特徴とする請求項1〜3の
いずれか1項に記載の投射型イオンビーム加工装置。
4. The projection type ion beam processing apparatus according to claim 1, further comprising means for measuring a height of the sample at an approximate region position in the projection processing of the sample.
【請求項5】該試料高さの計測手段が該試料表面に対し
て斜め方向から光ビームを照射する光源部および該試料
表面で反射した光ビームを受光してその受光位置を検出
する光検出部からなり、かつ、該照射光ビームと該反射
光ビームが該第2の静電レンズと該試料との間に配置し
ていることを特徴とする請求項4の投射型イオンビーム
加工装置。
5. A light source unit for irradiating the sample surface with a light beam obliquely from the sample surface, and a light detection unit for receiving the light beam reflected on the sample surface and detecting the light receiving position. 5. The projection type ion beam processing apparatus according to claim 4, wherein the irradiation light beam and the reflected light beam are disposed between the second electrostatic lens and the sample.
【請求項6】該試料をXおよびY方向に駆動する機構に
加えて高さ方向、即ちZ方向への駆動機構も合わせ持つ
試料ステージを備えたことを特徴とする請求項1〜5の
いずれか1項に記載の投射型イオンビーム加工装置。
6. The apparatus according to claim 1, further comprising a sample stage having a mechanism for driving the sample in the X and Y directions and a mechanism for driving the sample in the height direction, that is, the Z direction. The projection ion beam processing apparatus according to claim 1.
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