JP2010025682A - Processing method, observation method, and device of fine sample - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and speedily specify a thin film processing position or a micro pillar forming position at high position accuracy. <P>SOLUTION: In addition to the specification of a processing region 80 by a focused ion beam 2, the specification of a non-processing region 90 by the focused ion beam 2 is enabled. The combination of the specified processing region 80 and the non-processing region 90 by the focused ion beam 2 provides optional shape processing data of an optional shape processing region 100 actually processed by the focused ion beam 2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、微細試料の顕微鏡像を得て、集束イオンビームで加工する試料上の任意形状加工領域をこの顕微鏡像に基づいて指定することができる微細試料の加工方法，観察方法，及び装置に関する。   The present invention relates to a fine sample processing method, observation method, and apparatus capable of obtaining a microscopic image of a fine sample and designating an arbitrary shape processing region on the sample to be processed with a focused ion beam based on the microscopic image. .

半導体構造の微細化の進行に伴い、その微細構造の観察や解析に対するニーズが急増している。これを受け、分解能が高く、微細試料の観察が可能な走査透過電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscope:ＳＴＥＭ），透過電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope:ＴＥＭ）を、半導体の微細構造の観察や解析に活用する頻度が増している。ところで、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope:ＳＥＭ），走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ），透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）といった電子顕微鏡を用いた半導体の微細構造の観察や解析では、予め観察箇所を基板から摘出しておき、観察試料として電子線が透過する程度に薄く前処理加工しておく必要がある。   With the progress of miniaturization of semiconductor structures, the needs for observation and analysis of the microstructure are increasing rapidly. In response to this, Scanning Transmission Electron Microscope (STEM) and Transmission Electron Microscope (TEM), which have high resolution and enable observation of minute samples, are used for observation and analysis of semiconductor microstructures. The frequency of doing is increasing. By the way, in the observation and analysis of the fine structure of a semiconductor using an electron microscope such as a scanning electron microscope (SEM), a scanning transmission electron microscope (STEM), or a transmission electron microscope (TEM), an observation point is previously extracted from the substrate. In addition, it is necessary to pre-process thinly to such an extent that an electron beam is transmitted as an observation sample.

一方、集束イオンビーム（Focused Ion Beam：ＦＩＢ）装置は、集束イオンビームの照射によって試料から発生する二次粒子（例えば二次電子）を画像化し、その画像を基に試料における加工領域を設定することが可能なことから、微細試料の所望箇所に観察用断面やマイクロピラーを作製することができる。   On the other hand, a focused ion beam (FIB) apparatus images secondary particles (for example, secondary electrons) generated from a sample by irradiation of the focused ion beam, and sets a processing region in the sample based on the image. Therefore, it is possible to produce a cross section for observation and a micro pillar at a desired location of a fine sample.

そのため、集束イオンビーム装置は、特に電子顕微鏡を用いた半導体の微細構造の観察や解析にも多用され、電子顕微鏡による観察試料の前処理加工装置としても活用されている。   For this reason, the focused ion beam apparatus is frequently used for observation and analysis of the fine structure of a semiconductor using an electron microscope, and is also used as a pretreatment processing apparatus for an observation sample using an electron microscope.

特開平５−５２７２１号Japanese Patent Laid-Open No. 5-52721

半導体構造の微細化により、観察・解析対象としての試料の特徴部位の寸法は非常に小さくなってきている。そのため、集束イオンビーム装置による観察試料の前処理加工では、試料上における加工位置についての正確な位置決めが必要である。この試料上における加工位置の位置決めは、試料の走査イオン顕微鏡（Scanning Ion Microscope:ＳＩＭ）像を用いて行われ、試料の走査イオン顕微鏡像上で、試料の加工領域を指定（設定）している。   With the miniaturization of the semiconductor structure, the size of the characteristic part of the sample as the object of observation / analysis has become very small. Therefore, in the pretreatment processing of the observation sample by the focused ion beam apparatus, it is necessary to accurately position the processing position on the sample. The positioning of the processing position on the sample is performed by using a scanning ion microscope (SIM) image of the sample, and the processing region of the sample is designated (set) on the scanning ion microscope image of the sample. .

従来、走査イオン顕微鏡像を用いた試料の加工領域の指定は、走査イオン顕微鏡像上の任意形状からなる対象領域について、その対象領域内に含まれる試料上の各点をビーム照射位置座標として指定することによって行われている。この対象領域内に含まれる試料上の各点の指定は、例えばその加工領域が矩形形状である場合には、その矩形形状の加工領域に対応した対象領域の上・下，左・右の４種類の境界を、走査イオン顕微鏡像上で指定することによって行われていた。   Conventionally, the processing region of a sample using a scanning ion microscope image is specified as a beam irradiation position coordinate for each point on the sample included in the target region for a target region having an arbitrary shape on the scanning ion microscope image. Is done by doing. The designation of each point on the sample included in the target area is, for example, 4 in the upper / lower, left / right of the target area corresponding to the rectangular processed area when the processed area is rectangular. The boundary of the type was done by designating on the scanning ion microscope image.

また、加工領域内における集束イオンビームの走査方法、すなわち加工領域内におけるビーム照射位置の移動方法をさらに規定する場合は、このようにして指定した試料上のビーム照射位置座標について、さらにその照射順の指定が必要であった。   When further defining the scanning method of the focused ion beam in the processing region, that is, the method of moving the beam irradiation position in the processing region, the irradiation order of the beam irradiation position coordinates on the sample thus specified is further determined. It was necessary to specify.

このようなことから、試料の微細化に伴い、集束イオンビーム加工を行う任意形状加工領域の指定を如何にして簡単・迅速にできるようにするか、その任意形状加工領域を観察部位（注目部位）が如何にして薄膜の中心部に残るように正確に精度よく設定するかが、重要な技術的な課題となってきた。   For this reason, with the miniaturization of the sample, it is possible to easily and quickly specify the arbitrary shape processing area for focused ion beam processing. It has become an important technical problem how to accurately and accurately set the) so as to remain in the center of the thin film.

そこで、本発明は、試料の微細化に伴い、薄膜加工位置やマイクロピラー形成位置の指定を高い位置精度で簡単・迅速に行えるとともに、試料の薄膜加工及びマイクロピラー加工を的確に実施して試料の微細構造の観察を可能とする、微細試料の加工方法等を提供することを目的とする。   Therefore, according to the present invention, along with the miniaturization of the sample, designation of the thin film processing position and the micro pillar formation position can be performed easily and quickly with high positional accuracy, and the thin film processing and micro pillar processing of the sample can be performed accurately. An object of the present invention is to provide a fine sample processing method or the like that enables observation of the fine structure of the sample.

上記した課題を解決するために、本発明は、集束イオンビーム加工を用いて薄膜やマイクロピラーを作成するための任意形状加工領域の指定に、集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域（マスク領域）の指定を用いるようにしたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a non-processed area (mask that does not perform a process using a focused ion beam for specifying an arbitrary shape process area for forming a thin film or a micropillar by using a focused ion beam process. It is characterized in that the designation of (region) is used.

そのために、本発明では、この任意形状加工領域の指定を、集束イオンビームによる加工領域の指定とこの非加工領域の指定との組み合わせによって、走査イオン顕微鏡像上で指定できるようにしたことを特徴とする。   Therefore, in the present invention, it is possible to designate the arbitrarily shaped machining area on a scanning ion microscope image by combining the designation of the machining area by the focused ion beam and the designation of the non-machining area. And

また、本発明では、この集束イオンビームによる加工領域の指定と非加工領域の指定とにより、指定された加工領域における、指定された非加工領域とは重畳しない領域部分に対応する走査イオン顕微鏡像上での座標を、試料上でのビーム照射位置座標に変換することにより、任意形状加工領域の加工データを作成することを特徴とする。   Further, in the present invention, the scanning ion microscope image corresponding to the region portion that does not overlap with the designated non-working region in the designated working region by the designation of the working region by the focused ion beam and the designation of the non-working region. By converting the above coordinates into beam irradiation position coordinates on the sample, machining data of an arbitrarily shaped machining area is created.

本発明によれば、集束イオンビームによって加工する任意形状加工領域を、この加工領域と非加工領域との組み合わせによって指定することができるので、任意形状加工領域の領域形状パターンが複雑化する、例えばマイクロピラーのような加工対象であっても、その任意形状加工領域の加工データの設定を容易にかつ迅速に行うことができる。   According to the present invention, since an arbitrary shape processing region to be processed by the focused ion beam can be specified by a combination of the processing region and the non-processing region, the region shape pattern of the arbitrary shape processing region is complicated, for example, Even for a machining target such as a micro pillar, the machining data of the arbitrarily shaped machining region can be set easily and quickly.

この結果、本発明によれば、集束イオンビームを用いた微細試料の加工において、加工位置の指定の効率と加工スループットとが大幅に向上するメリットがある。   As a result, according to the present invention, there is an advantage that the efficiency of specifying the processing position and the processing throughput are greatly improved in processing of a fine sample using a focused ion beam.

以下、本発明の微細試料の加工方法，観察方法，及び観察・加工装置の実施の形態について、図面とともに説明する。   Embodiments of a fine sample processing method, observation method, and observation / processing apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.

＜第１の実施の形態＞
図１は、本実施の形態で用いる集束イオンビーム装置の一実施例の概略構成図である。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a focused ion beam apparatus used in the present embodiment.

集束イオンビーム装置１は、試料室１１，ＦＩＢカラム１２，及び検出器１３を含む装置本体１０と、偏向信号発生手段２１，ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２，検出信号処理手段２３，及び画像表示制御手段２４を含む制御装置２０と、キーボードやポインティングデバイス（例えばマウス）等を備えた入力装置３０と、ＬＣＤ等の表示素子を備えた表示装置４０とを有して構成されている。   The focused ion beam apparatus 1 includes an apparatus main body 10 including a sample chamber 11, an FIB column 12, and a detector 13, a deflection signal generation means 21, an XY independent zoom rate address conversion means 22, a detection signal processing means 23, and an image display. The control device 20 includes a control unit 24, the input device 30 includes a keyboard and a pointing device (for example, a mouse), and the display device 40 includes a display element such as an LCD.

ＦＩＢカラム１２は、試料５０に照射する集束イオンビーム２を生成し、生成した集束イオンビーム２を、偏向信号発生手段２１から供給される偏向信号に基づいて偏向器によって偏向し、試料室１１内の試料ステージ又は試料ホルダーに搭載された試料５０上に走査照射する。偏向信号発生手段２１は、集束イオンビーム２の走査位置（ビーム照射位置）を指定するための偏向アドレスを生成するビーム走査用カウンタ，その偏向アドレスに応じたアナログ走査信号を生成するＤ／Ａ変換器，ＦＩＢカラム１２内の偏向器にこのアナログ走査信号に応じた偏向信号を供給するプリアンプを含んでいる。   The FIB column 12 generates a focused ion beam 2 for irradiating the sample 50, and deflects the generated focused ion beam 2 by a deflector based on a deflection signal supplied from the deflection signal generating means 21. The sample 50 mounted on the sample stage or the sample holder is scanned and irradiated. The deflection signal generating means 21 is a beam scanning counter that generates a deflection address for designating the scanning position (beam irradiation position) of the focused ion beam 2, and a D / A conversion that generates an analog scanning signal corresponding to the deflection address. And a preamplifier for supplying a deflector in accordance with the analog scanning signal to the deflector in the FIB column 12.

一方、集束イオンビーム２の走査照射によって試料５０から放出される二次電子３は、検出器１３によって検出され、その検出信号は検出信号処理手段２３に供給される。検出信号処理手段２３では、検出器１３からのアナログ検出信号を輝度電圧信号に変換し、この輝度電圧信号をさらにディジタル値の輝度データに変換して、画像表示制御手段２４に備えられている画像メモリ２５に随時格納していく。画像表示制御手段２４には、偏向信号発生手段２１から偏向アドレスが供給されている。画像表示制御手段２４において、検出信号処理手段２３からの輝度データの画像メモリ２５への格納は、この偏向アドレスと同期をとって行われる。また、画像表示制御手段２４は、画像メモリ２５に集束イオンビーム２の走査位置に応じて格納されている輝度データに基づいて、走査イオン顕微鏡像を生成し、表示装置４０に表示出力する。   On the other hand, the secondary electrons 3 emitted from the sample 50 by scanning irradiation of the focused ion beam 2 are detected by the detector 13, and the detection signal is supplied to the detection signal processing means 23. In the detection signal processing means 23, the analog detection signal from the detector 13 is converted into a luminance voltage signal, and this luminance voltage signal is further converted into luminance data of a digital value, and an image provided in the image display control means 24 is provided. It is stored in the memory 25 as needed. A deflection address is supplied from the deflection signal generation unit 21 to the image display control unit 24. In the image display control unit 24, the luminance data from the detection signal processing unit 23 is stored in the image memory 25 in synchronization with the deflection address. Further, the image display control unit 24 generates a scanning ion microscope image based on the luminance data stored in the image memory 25 according to the scanning position of the focused ion beam 2 and outputs the image on the display device 40.

ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２には、画像表示制御手段２４と同じく、偏向信号発生手段２１から偏向アドレスが供給されている。ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２は、入力装置３０の所定操作によって設定されたズーム率に基づいて、この偏向アドレスを変換し、ズーム表示のための表示アドレスを生成して、画像表示制御手段２４に供給する。画像表示制御手段２４は、画像メモリ２５に格納されている集束イオンビーム２の走査位置毎の輝度データから、この表示アドレスに対応した必要な輝度データを読み出して、走査イオン顕微鏡像からなる試料５０の試料画像（ズーム画像も含む）を生成し、表示装置４０に表示出力する。ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２は、Ｘ軸，Ｙ軸それぞれ独立に、表示装置４０の画面上における試料５０の走査イオン顕微鏡像の表示倍率を変更できるようになっている。   The XY independent zoom rate address conversion unit 22 is supplied with a deflection address from the deflection signal generation unit 21 as in the image display control unit 24. The XY independent zoom rate address conversion unit 22 converts the deflection address based on the zoom rate set by a predetermined operation of the input device 30, generates a display address for zoom display, and the image display control unit 24. To supply. The image display control means 24 reads out necessary luminance data corresponding to this display address from the luminance data for each scanning position of the focused ion beam 2 stored in the image memory 25, and a sample 50 made of a scanning ion microscope image. Sample images (including zoom images) are generated and displayed on the display device 40. The XY independent zoom rate address conversion means 22 can change the display magnification of the scanning ion microscope image of the sample 50 on the screen of the display device 40 independently of the X axis and the Y axis.

図２は、画像制御手段における画像メモリ周辺の回路構成についての一実施例を示したものである。   FIG. 2 shows an embodiment of the circuit configuration around the image memory in the image control means.

画像メモリ２５は、デュアルポートメモリ２５’によって構成され、検出信号処理手段２３から二次粒子輝度信号として供給される輝度データの格納と、画像表示制御手段２４内に設けられた表示制御回路２６への輝度データの出力とが、非同期で行える構成になっている。そのため、画像メモリ２５は、輝度データの入力ポートData-inと、輝度データの出力ポートData-outとを独立に備え、検出信号処理手段２３からの入力輝度データの格納アドレス（書き込みアドレス）を指定する入力アドレスポートAddress-inと、表示制御回路２６へ出力する輝度データの格納アドレス（読み出しアドレス）を指定する出力アドレスポートAddress-outとを独立に備えている。   The image memory 25 is constituted by a dual port memory 25 ′, stores luminance data supplied as a secondary particle luminance signal from the detection signal processing means 23, and a display control circuit 26 provided in the image display control means 24. The luminance data can be output asynchronously. For this reason, the image memory 25 has a luminance data input port Data-in and a luminance data output port Data-out independently, and designates a storage address (write address) of the input luminance data from the detection signal processing means 23. And an output address port Address-out for designating a storage address (read address) of luminance data to be output to the display control circuit 26.

シフトレジスタ２７ｘは、表示装置４０の表示画面上にＯＳＤ（On Screen Display）表示される試料の加工編集画面等において、走査イオン顕微鏡像の表示対象部分を横移動させる場合に用いる横スライドバーの移動量に対応した値ｓｘを出力する。加算回路２８ｘは、このシフトレジスタ２７ｘの値ｓｘと、偏向信号発生手段２１からのＸ軸偏向アドレスｄｘとが入力され、両者を加算出力する。   The shift register 27x moves the horizontal slide bar used when the display target portion of the scanning ion microscope image is moved laterally on a sample processing editing screen or the like displayed on the display screen of the display device 40 by OSD (On Screen Display). A value sx corresponding to the quantity is output. The adder circuit 28x receives the value sx of the shift register 27x and the X-axis deflection address dx from the deflection signal generating means 21, and adds and outputs both.

シフトレジスタ２７ｙは、表示装置４０の表示画面上にＯＳＤ表示される試料の加工編集画面等において、走査イオン顕微鏡像の表示対象部分を上下移動させる場合に用いる縦スライドバーの移動量に対応した値ｓｙを出力する。加算回路２８ｙは、このシフトレジスタ２７ｙの値ｓｙと、偏向信号発生手段２１からのＹ軸偏向アドレスｄｙとが入力され、両者を加算出力する。   The shift register 27y is a value corresponding to the amount of movement of the vertical slide bar used when the display target portion of the scanning ion microscope image is moved up and down on the sample edit screen or the like displayed on the display screen of the display device 40. sy is output. The adding circuit 28y receives the value sy of the shift register 27y and the Y-axis deflection address dy from the deflection signal generating means 21, and adds and outputs both.

これにより、試料５０上における観察視野，すなわち走査イオン顕微鏡像の表示対象部分の横移動や上下移動に合わせて、画像メモリ２５上で、試料ホルダーに搭載された試料５０上のビーム照射位置をメモリアドレスに対応させることができるようになっている。   Thus, the beam irradiation position on the sample 50 mounted on the sample holder is stored in the image memory 25 in accordance with the observation visual field on the sample 50, that is, the horizontal movement or vertical movement of the display target portion of the scanning ion microscope image. It can be made to correspond to an address.

その上で、加算回路２８ｘ，２８ｙのそれぞれ出力ｓｘ＋ｄｘ，ｓｙ＋ｄｙは、バレルシフト回路２９ｘ，２９ｙにそれぞれ入力される。バレルシフト回路２９ｘには、Ｘ軸方向のズーム率Zoom-xがシフトビット信号として入力され、バレルシフト回路２９ｙには、Ｙ軸方向のズーム率Zoom-yがシフトビット信号として入力される。これにより、バレルシフト回路２９ｘ，２９ｙからは、加算回路２８ｘ，２８ｙのそれぞれ出力ｓｘ＋ｄｘ，ｓｙ＋ｄｙがズーム率Zoom-x，Zoom-yに応じてシフトされ、画像メモリ２５の入力アドレスポートAddress-inに格納アドレス（書き込みアドレス）として供給される。これにより、ズーム率Zoomと画像メモリ２５のアドレスとの変換が行われ、ズーム観察を行った場合でも、画像メモリ２５上で、試料５０上のビーム照射位置をメモリアドレスに対応させ格納することができるようになっている。   In addition, the outputs sx + dx and sy + dy of the adder circuits 28x and 28y are input to the barrel shift circuits 29x and 29y, respectively. The zoom rate Zoom-x in the X-axis direction is input as a shift bit signal to the barrel shift circuit 29x, and the zoom rate Zoom-y in the Y-axis direction is input as a shift bit signal to the barrel shift circuit 29y. As a result, the outputs sx + dx and sy + dy of the adder circuits 28x and 28y are shifted from the barrel shift circuits 29x and 29y according to the zoom rates Zoom-x and Zoom-y, respectively, and are input to the input address port Address-in of the image memory 25. It is supplied as a storage address (write address). Thus, the zoom ratio Zoom and the address of the image memory 25 are converted, and even when zoom observation is performed, the beam irradiation position on the sample 50 can be stored in the image memory 25 in correspondence with the memory address. It can be done.

一方、表示制御回路２６は、ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２や、画像表示制御手段２４内に含まれる図示せぬＯＳＤ制御回路等に接続されている。表示制御回路２６は、ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２から供給される表示アドレスに基づいて、その対応部分の輝度データが格納されている画像メモリ２５の格納アドレス（読み出しアドレス）に変換し、画像メモリ２５の入力アドレスポートAddress-out に供給する。また、表示制御回路２６は、この格納アドレス（読み出しアドレス）の入力アドレスポートAddress-outへの供給に対応して画像メモリ２５の出力ポートData-outから出力される輝度データや、図示せぬＯＳＤ制御回路から供給されるＧＵＩを含むＯＳＤ表示データを取り込んで、例えば、加工編集画面等における表示データを生成する。この生成された表示データは、表示制御回路２６から表示装置４０に供給され、その画面上に表示される。   On the other hand, the display control circuit 26 is connected to an XY independent zoom rate address conversion unit 22, an OSD control circuit (not shown) included in the image display control unit 24, and the like. The display control circuit 26 converts the display address supplied from the XY independent zoom rate address conversion means 22 into a storage address (read address) of the image memory 25 in which the luminance data of the corresponding part is stored, and This is supplied to the input address port Address-out of the memory 25. Further, the display control circuit 26 responds to the supply of the storage address (read address) to the input address port Address-out, luminance data output from the output port Data-out of the image memory 25, and OSD (not shown). The OSD display data including the GUI supplied from the control circuit is taken in, and for example, display data on a processing edit screen or the like is generated. The generated display data is supplied from the display control circuit 26 to the display device 40 and displayed on the screen.

図３は、本実施例の集束イオンビーム装置を用いた微細試料の加工手順を示したフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of a fine sample using the focused ion beam apparatus of the present embodiment.

まず、試料５０における不良個所近傍に対象領域を作成し、さらにこの作成した対象領域の加工パターンをマスクモード（非加工領域モード）に指定して、この対象領域を非加工領域にする（ステップＳ100）。   First, a target area is created in the vicinity of a defective portion in the sample 50, and a processing pattern of the created target area is designated as a mask mode (non-processed area mode) to make this target area a non-processed area (step S100). ).

次に、マスクモードを指定した対象領域部分（非加工領域部分）を薄膜化・マイクロピラーによってサンプリングできるように、その周囲を含む対象領域の作成を行い、さらにこの作成した対象領域の加工パターンを非マスクモード（加工領域モード）指定して、この対象領域を加工領域にする（ステップＳ200）。   Next, create the target area including the surrounding area so that the target area (non-processed area) with the mask mode specified can be sampled by thinning and micro-pillars. A non-mask mode (processing area mode) is designated, and this target area is set as a processing area (step S200).

次に、この指定した加工領域を加工する際に照射する集束イオンビームの走査モード（走査方法）を指定する（ステップＳ300）。なお、この加工領域を加工する際の集束イオンビームの走査方法の指定にあっては、マスクモード（非加工領域）に指定した非加工領域とその周囲を含む加工領域との重畳部分の境界面部分が、集束イオンビームの走査において最後にビームが照射されて加工されるような走査モードを指定することによって、それ以前のビーム照射による加工部分で起きた境界面部分に対する影響を抑制し、その境界面の加工仕上げを向上させることができる。   Next, a scanning mode (scanning method) of the focused ion beam irradiated when processing the specified processing region is specified (step S300). In specifying the scanning method of the focused ion beam when processing this processing region, the boundary surface of the overlapping portion of the non-processing region specified in the mask mode (non-processing region) and the processing region including the periphery thereof By specifying a scanning mode in which the part is processed by the last irradiation of the focused ion beam, the influence on the interface part that occurred in the processing part by the previous beam irradiation is suppressed. The finishing of the boundary surface can be improved.

次に、これら指定した非加工領域及び加工領域と、指定した集束イオンビームの走査方法とに基づいて、集束イオンビーム２の実際の照射により加工する任意形状加工領域の加工データを作成する（ステップＳ400）。
その上で、この作成した任意形状加工領域の加工データに基づき、任意形状加工領域に含まれる試料５０上の各照射位置について、予め定めた順番で予め定めた所定時間だけ集束イオンビームを照射することによって、試料５０の加工を開始する（ステップＳ500）。この任意形状加工領域の加工データに基づく試料５０の加工が終了したならば、その一連の加工を終了する（ステップＳ600）。 Next, processing data of an arbitrary shape processing region to be processed by actual irradiation of the focused ion beam 2 is created based on the specified non-processing region and processing region and the specified focused ion beam scanning method (step). S400).
Then, based on the created processing data of the arbitrary shape processing region, the focused ion beam is irradiated for a predetermined time in a predetermined order at each irradiation position on the sample 50 included in the arbitrary shape processing region. Thus, the processing of the sample 50 is started (step S500). When the processing of the sample 50 based on the processing data of the arbitrary shape processing region is completed, the series of processing is ended (step S600).

このように、本実施の形態による微細試料の加工方法では、集束イオンビーム２の実際の照射により加工する任意形状加工領域の指定を、試料上に薄膜やマイクロピラーを形成するためのために非加工領域とこの非加工領域の周辺部をも含んだ加工領域とのそれぞれ指定に分けて、両者を組み合わせて（合成して）行えることを特徴する。   As described above, in the fine sample processing method according to the present embodiment, designation of an arbitrary shape processing region to be processed by actual irradiation of the focused ion beam 2 is not performed in order to form a thin film or a micro pillar on the sample. It is characterized in that it can be performed by combining (synthesizing) the processing region and the processing region including the peripheral portion of the non-processing region.

次に、上述した集束イオンビーム装置１を用いた微細試料５０の加工手順における、ステップＳ100に示した非加工領域の指定、ステップＳ200に示した加工領域の指定、並びにステップＳ300に示した加工する際の集束イオンビーム２の走査モードの指定について、その具体例を説明する。   Next, in the processing procedure of the fine sample 50 using the focused ion beam apparatus 1 described above, the non-processed area specified in step S100, the specified process area specified in step S200, and the process shown in step S300 are performed. A specific example of specifying the scanning mode of the focused ion beam 2 will be described.

図４は、任意形状加工領域の加工パターンを作成するときの加工編集画面の一実施例を示したものである。   FIG. 4 shows an embodiment of a processing edit screen when creating a processing pattern of an arbitrary shape processing region.

図４において、図４（ａ）は、非加工領域及び加工領域の指定前の当初の加工編集画面を、図４（ｂ）は、非加工領域又は加工領域としての対象領域を指定した際の加工編集画面を、図４（ｃ）は、任意形状加工領域の加工パターンを作成した際の加工編集画面をそれぞれ示す。   In FIG. 4, FIG. 4 (a) shows an initial machining edit screen before designation of a non-machining area and a machining area, and FIG. 4 (b) shows a case where a non-machining area or a target area as a machining area is designated. FIG. 4C shows a machining edit screen when a machining pattern of an arbitrarily shaped machining area is created.

加工編集画面４００は、表示装置４０の表示画面に、ユーザが加工領域を指定するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）としてＯＳＤ表示される。   The process edit screen 400 is displayed on the display screen of the display device 40 as an OSD as a GUI (Graphical User Interface) for the user to specify a process area.

加工編集画面４００は、対象領域７０を指定するために、試料５０の所望部分の走査イオン顕微鏡像６０を表示するための加工対象表示部４１０と、この加工対象表示部４１０に表示された試料５０の所望部分の走査イオン顕微鏡像６０上において、対象領域７０の指定を行うための各種操作ボタン４２０とを備えている。   The processing edit screen 400 displays a scanning ion microscope image 60 of a desired portion of the sample 50 in order to designate the target region 70, and the sample 50 displayed on the processing target display unit 410. On the scanning ion microscope image 60 of the desired portion, various operation buttons 420 for specifying the target region 70 are provided.

この各種操作ボタン４２０の中には、加工対象表示部４１０の画面上から操作対象のオブジェクトを選択したり、加工対象表示部４１０の画面上に表示される走査イオン顕微鏡像６０をズーム操作したりするとき等に用いる操作ボタン４２１や、選択した対象領域について凹部形状や凸部形状等といった形状状態を指定するときに用いる操作ボタン４２２や、加工編集画面４００上に矩形，扇形，円，直線，曲線等といった所定の対象領域７０を作成するときに用いる作成ボタン４２３等が含まれている。   Among these various operation buttons 420, an object to be operated is selected from the screen of the processing target display unit 410, or the scanning ion microscope image 60 displayed on the screen of the processing target display unit 410 is zoomed. An operation button 421 used when performing the operation, an operation button 422 used when designating a shape state such as a concave shape or a convex shape for the selected target region, and a rectangle, a sector, a circle, a straight line, A creation button 423 used when creating a predetermined target area 70 such as a curve is included.

図４（ｂ）は、図４（ａ）の加工編集画面４００上の加工対象表示部４１０に表示されている試料５０の走査イオン顕微鏡像６０上の所定部分に顕われている不良箇所等の注目部位（観察部位）６２に対し、入力装置３０のポインティングデバイスを用いて上述した各種操作ボタン４２０を適宜操作し、矩形状の対象領域７０を重畳させて指定した場合を示している。   FIG. 4B shows a defective portion or the like that appears in a predetermined portion on the scanning ion microscope image 60 of the sample 50 displayed on the processing target display unit 410 on the processing editing screen 400 in FIG. The case where the various operation buttons 420 described above are appropriately operated with respect to the attention site (observation site) 62 using the pointing device of the input device 30 and the rectangular target region 70 is specified by being superimposed is shown.

次に、ポインティングデバイスを用いてこの対象領域７０を選択した状態で、図５に示す加工条件設定画面５００により、この対象領域７０についての加工領域８０又は非加工領域９０の指定を行う構成になっている。   Next, the processing area setting screen 500 shown in FIG. 5 is used to specify the processing area 80 or the non-processing area 90 for the target area 70 with the target area 70 selected using a pointing device. ing.

図５は、選択された対象領域について加工領域又は非加工領域の指定を行うための加工条件設定画面の一実施例を示したものである。   FIG. 5 shows an example of a processing condition setting screen for specifying a processing region or a non-processing region for a selected target region.

なお、この加工条件設定画面５００と加工編集画面４００との表示方法は、例えば、加工編集画面４００，加工条件設定画面５００がそれぞれ個別ウィンドウとして表示装置４０の表示画面上に一緒に表示されている形式であってもよいし、加工編集画面４００上での特定の対象領域７０を指定した所定操作に基づき、加工編集画面４００に対して加工条件設定画面５００がポップアップされる形式であっても、その具体的な両画面の表示方法は限定されるものではない。   Note that the processing condition setting screen 500 and the processing editing screen 400 are displayed on the display screen of the display device 40 together as, for example, the processing editing screen 400 and the processing condition setting screen 500 as individual windows. The processing condition setting screen 500 may be popped up on the processing editing screen 400 based on a predetermined operation specifying a specific target area 70 on the processing editing screen 400. The specific display method of both screens is not limited.

この加工条件設定画面５００には、種々の加工条件設定欄５１０が備えられている。この種々の加工条件設定欄５１０の中には、個別の走査と個別の走査との間の時間間隔（Interval）を設定する走査間隔設定欄５１１，照射位置座標の一点当たりの集束イオンビームの照射時間（Dwell Time）を設定できるビーム滞在時間設定欄５１２，対象領域７０について領域内を面加工（fill）するのか、境界線に沿った線加工するのかを選択するための加工種別設定欄５１３，対象領域７０が集束イオンビームで加工する加工領域８０であるか、加工しない非加工領域（Mask mode）９０であるかを選択するためのマスクモード設定欄５１４，加工領域８０を加工する場合のビーム走査モード（Scan）を選択する走査モード設定欄５１５，等を含んでいる。   The machining condition setting screen 500 includes various machining condition setting fields 510. In these various processing condition setting fields 510, a scanning interval setting field 511 for setting a time interval (Interval) between individual scans, irradiation of a focused ion beam per point of irradiation position coordinates. A beam stay time setting field 512 for setting a time (Dwell Time), a processing type setting field 513 for selecting whether to subject the target area 70 to surface processing (fill) or line processing along a boundary line. A beam for processing the mask mode setting field 514 for selecting whether the target region 70 is a processing region 80 processed by a focused ion beam or a non-processing region (Mask mode) 90 that is not processed. A scan mode setting field 515 for selecting a scan mode (Scan) is included.

図示の例では、この対象領域７０に関して、加工種別設定欄５１３のチェックボックスをチェックして対象領域７０の面加工を指定するとともに、マスクモード設定欄５１４のチェックボックスをチェックしてマスクモードをオンにし、集束イオンビームで加工しない非加工領域９０にした（図２、ステップＳ100）。   In the example shown in the figure, for this target area 70, the surface type of the target area 70 is designated by checking the check box in the processing type setting field 513, and the mask mode is turned on by checking the check box in the mask mode setting field 514. Thus, a non-processed region 90 that is not processed by the focused ion beam is formed (FIG. 2, step S100).

図４（ｃ）は、その後、再び加工編集画面４００により、入力装置３０のポインティングデバイスを用いて各種操作ボタン４２０を適宜操作し、この対象領域７０を跨ぐように重畳させて対象領域７１を指定した場合を示している。   In FIG. 4C, after that, various operation buttons 420 are appropriately operated using the pointing device of the input device 30 again on the process editing screen 400, and the target region 71 is specified by overlapping the target region 70. Shows the case.

そして、本実施例の場合では、次にポインティングデバイスを用いてこの対象領域７１を選択した状態で、図５に示す加工条件設定画面５００により、この対象領域７１に関して、加工種別設定欄５１３のチェックボックスをチェックして対象領域７１の面加工を指定するとともに、マスクモード設定欄５１４のチェックボックスのチェックを外してマスクモードをオフにし、集束イオンビームで加工する加工領域８０に指定した（図２、ステップＳ200）。   In the case of the present embodiment, in the state where the target area 71 is selected using a pointing device, the processing type setting column 513 is checked for the target area 71 on the processing condition setting screen 500 shown in FIG. The box is checked to specify surface processing of the target region 71, and the check box of the mask mode setting column 514 is unchecked to turn off the mask mode, and the processing region 80 is processed by the focused ion beam (FIG. 2). Step S200).

これにより、制御装置２０は、画像表示制御手段２４内のＯＳＤ制御回路等を介して、加工編集画面４００上の加工対象表示部４１０に表示された試料５０の走査イオン顕微鏡像６０の所定部分について、加工領域８０として指定した対象領域７１の中の、非加工領域９０として指定した対象領域７０と重畳していない２つの領域部分８０ａ，８０ｂを、集束イオンビーム２によって実際に加工する任意形状加工領域１００としてグループ化された２つの実加工領域１００ａ，１００ｂとして指定するようになっている。制御装置２０は、この２つの実加工領域１００ａ，１００ｂに対応する試料５０上の位置座標を、試料５０上のビーム照射位置座標として取得するようになっている。   As a result, the control device 20 uses the OSD control circuit in the image display control unit 24 and the like for a predetermined portion of the scanning ion microscope image 60 of the sample 50 displayed on the processing target display unit 410 on the processing editing screen 400. Arbitrary shape processing for actually processing, by the focused ion beam 2, two region portions 80a and 80b that do not overlap with the target region 70 specified as the non-processing region 90 in the target region 71 specified as the processing region 80 The area is designated as two actual machining areas 100 a and 100 b grouped as the area 100. The control device 20 acquires position coordinates on the sample 50 corresponding to the two actual processing regions 100a and 100b as beam irradiation position coordinates on the sample 50.

さらに、非加工対象領域９０，加工対象領域８０のいずれの指定も、不良箇所等の注目部位６２を各領域９０，８０の共通の中心にした所望の図形によって指定することができ、２つの実加工領域１００ａ，１００ｂを、観察する部分すなわち注目部位６２を中心に互い対称に位置させて設定することが容易にできる。   Furthermore, both the non-processing target area 90 and the processing target area 80 can be specified by a desired figure having the attention site 62 such as a defective part at the common center of the areas 90 and 80. The processing regions 100a and 100b can be easily set so as to be positioned symmetrically with respect to the portion to be observed, that is, the target region 62.

このように、本実施例では、試料５０上における任意形状加工領域１００の指定を、走査イオン顕微鏡像６０上で、まず、非加工領域又は加工領域の形状に対応した形状の対象領域７０，７１として指定し、このようにして指定した各対象領域７０，７１について非加工領域９０又は加工領域８０に指定することにより、容易かつ迅速に行うことができる。また、この任意形状加工領域１００の加工データの作成も、この加工領域８０の指定と非加工領域９０の指定とにより、指定された加工領域７１における、指定された非加工領域７０とは重畳しない領域部分１００に対応する走査イオン顕微鏡像６０上での座標を、試料５０上でのビーム照射位置座標に変換することにより、容易かつ迅速に行うことができる。   As described above, in the present embodiment, designation of the arbitrarily shaped processing region 100 on the sample 50 is first performed on the scanning ion microscope image 60 with the target regions 70 and 71 having a shape corresponding to the shape of the non-processing region or the processing region. It can be performed easily and quickly by specifying as the non-processed area 90 or the processed area 80 for each of the target areas 70 and 71 specified in this way. Also, the creation of the machining data of the arbitrary shape machining area 100 is not overlapped with the designated non-machining area 70 in the designated machining area 71 by the designation of the machining area 80 and the designation of the non-machining area 90. By converting the coordinates on the scanning ion microscope image 60 corresponding to the region portion 100 into the beam irradiation position coordinates on the sample 50, it can be performed easily and quickly.

その上で、本実施例では、さらに加工条件設定画面５００のビームスキャン方法設定欄５１５によってビームスキャン方法（スキャンデータの作成方法）を選択する。   In addition, in this embodiment, a beam scan method (scan data creation method) is further selected by the beam scan method setting field 515 on the processing condition setting screen 500.

ビームスキャン方法設定欄５１５には、図５に示すように、領域の左・右・上・下の各走査方向を指定するボタン５１５−１〜５１５−４，領域の上下両側から中央に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−５，領域の左右両側から中央に向かって走査方向を指定するボタン５１５−６，矩形領域の境界面側から内方に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−７，円形領域の境界面側から内方に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−８，円形領域の内方から境界面側に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−９，矩形領域の内方から境界面側に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−１０が設けられている。   In the beam scanning method setting field 515, as shown in FIG. 5, buttons 515-1 to 515-4 for designating the respective left, right, upper and lower scanning directions of the area from the upper and lower sides of the area toward the center. Button 515-5 for designating the scanning direction of the button 515-6 for designating the scanning direction from the left and right sides of the region toward the center, and a button 515 for designating the scanning direction from the boundary surface side of the rectangular region to the inside. -7, a button 515-8 for designating the scanning direction from the boundary surface side to the inward side of the circular region, a button 515-9 for designating the scanning direction from the inner side of the circular region to the boundary surface side, a rectangle A button 515-10 for designating a scanning direction from the inner side of the region toward the boundary surface is provided.

そして、本実施例の場合では、加工領域として指定した対象領域７１について、ボタン５１５−５を操作して、ビームスキャン方法として、領域の上下両側から中央に向かっての走査方向モードを設定した（図２、ステップＳ300）。   In the case of the present embodiment, the scanning direction mode from the upper and lower sides of the area toward the center is set as the beam scanning method by operating the button 515-5 for the target area 71 designated as the processing area ( FIG. 2, step S300).

この結果、制御装置２０は、画像表示制御手段２４内のＯＳＤ制御回路等を介してこれらの操作指示を受け、図６に概念的に示すような、対象領域７１の上下境界面に沿った方向の走査ビーム６４が、対象領域７１の上下両側から非加工領域９０としての対象領域７０の対応する上下境界側に向かって、その走査位置が矢印Ｐ方向に順次変位していく照射位置座標のスキャンデータを含む、任意形状加工領域１００（１００ａ，１００ｂ）についての任意形状加工データを作成する。   As a result, the control device 20 receives these operation instructions via the OSD control circuit or the like in the image display control means 24, and the direction along the upper and lower boundary surfaces of the target area 71 as conceptually shown in FIG. Scan of the irradiation position coordinates in which the scanning position is sequentially displaced in the direction of arrow P from the upper and lower sides of the target area 71 toward the corresponding upper and lower boundary side of the target area 70 as the non-processed area 90 Arbitrary shape machining data for the arbitrary shape machining region 100 (100a, 100b) including data is created.

図６は、制御装置が作成した任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
この場合、非加工領域９０として指定した対象領域７０よりも上方に位置する実加工領域１００ａについては、その左右境界面の一方側から他方側に向かう上方又は下方の境界面に沿った走査ビーム６４を、非加工領域９０側とは反対側の上方の境界面側から非加工領域９０側の下方の境界面側に向かって順次シフトさせていく、試料上における照射位置及びそのスキャンデータを含んだ任形状加工データを作成する。 FIG. 6 is a conceptual explanatory diagram regarding the arbitrary shape machining data created by the control device.
In this case, with respect to the actual processing region 100a positioned above the target region 70 designated as the non-processing region 90, the scanning beam 64 along the upper or lower boundary surface from one side of the left and right boundary surfaces to the other side. Including the irradiation position on the sample and its scan data, which are sequentially shifted from the upper boundary surface side opposite to the non-processing region 90 side toward the lower boundary surface side on the non-processing region 90 side. Create custom machining data.

同様に、非加工領域９０として指定した対象領域７０よりも下方に位置する実加工領域１００ｂについては、その左右境界面の一方側から他方側に向かう上方又は下方の境界面に沿った走査ビーム６４を、非加工領域９０側とは反対側の下方の境界面側から非加工領域９０側の上方の境界面側に向かって順次シフトさせていく、試料上における照射位置及びそのスキャンデータを含んだ任形状加工データを作成する。   Similarly, for the actual processing region 100b positioned below the target region 70 designated as the non-processing region 90, the scanning beam 64 along the upper or lower boundary surface from one side of the left and right boundary surfaces to the other side. Including the irradiation position on the sample and its scan data, which are sequentially shifted from the lower boundary surface side opposite to the non-processing region 90 side toward the upper boundary surface side on the non-processing region 90 side. Create custom machining data.

図示の例では、任意形状加工領域１００の領域１００ａの対象領域７０側とは反対側の境界面に沿った走査ビーム６４−１の照射を行い、次に、領域１００ｂの対象領域７０側とは反対側の境界面に沿った走査ビーム６４−２の照射を行い、次に、領域１００ａの前に照射した走査ビーム６４−１の内側部分の走査ビーム６４−３の照射を行い、次に、領域１００ｂの前に照射した走査ビーム６４−２の内側部分の走査ビーム６４−４の照射を行うといった具合に、領域１００ａと領域１００ｂとで交互に各領域内の内側にシフトしながら、走査ビーム６４の照射を行う構成になっている。   In the illustrated example, the scanning beam 64-1 is irradiated along the boundary surface opposite to the target region 70 side of the region 100a of the arbitrary shape processing region 100, and then the target region 70 side of the region 100b is defined. Irradiation of the scanning beam 64-2 along the opposite boundary surface is performed, and then irradiation of the scanning beam 64-3 on the inner portion of the scanning beam 64-1 irradiated before the region 100a is performed. The scanning beam 64-4 is irradiated on the inner part of the scanning beam 64-2 irradiated before the region 100b. For example, the region 100a and the region 100b are alternately shifted to the inner side in each region, and the scanning beam is scanned. It is the structure which performs 64 irradiation.

次に、同様にして、試料５０の試料面にマイクロピラーを作製する場合について説明する。   Next, similarly, a case where a micro pillar is manufactured on the sample surface of the sample 50 will be described.

図７は、制御装置が作成したマイクロピラーを作製する場合の任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。   FIG. 7 is a conceptual explanatory diagram regarding arbitrary shape machining data when the micro pillar created by the control device is produced.

この場合も、まず、加工編集画面４００上の加工対象表示部４１０に表示されている試料５０の走査イオン顕微鏡像６０上のマイクロピラーを作製する部位６２に対し、入力装置３０のポインティングデバイスを用いて上述した各種操作ボタン４２０を適宜操作し、ピラー断面積に合わせた矩形状の対象領域７０を指定し、この対象領域７０に関して、加工条件設定画面５００を使用して面加工を指定するとともに、マスクモードをオンにし、集束イオンビームで加工しない非加工領域９０にする（図２、ステップＳ100）。   Also in this case, first, the pointing device of the input device 30 is used for the part 62 for producing the micro pillar on the scanning ion microscope image 60 of the sample 50 displayed on the processing target display unit 410 on the processing editing screen 400. By appropriately operating the various operation buttons 420 described above, a rectangular target region 70 that matches the pillar cross-sectional area is specified, and surface processing is specified for the target region 70 using the processing condition setting screen 500, The mask mode is turned on, and the non-processed region 90 that is not processed by the focused ion beam is set (FIG. 2, step S100).

次に、加工編集画面４００上の加工対象表示部４１０に表示されている試料５０の走査イオン顕微鏡像６０上で、対象領域７０に同心で、この対象領域７０よりも領域面積が大きな対象領域７１を指定し、この対象領域７１に関しては、加工条件設定画面５００を使用して面加工を指定するとともに、マスクモードをオフにし、集束イオンビームで加工する加工領域８０にする（図２、ステップＳ200）。   Next, a target region 71 that is concentric with the target region 70 and has a larger area than the target region 70 on the scanning ion microscope image 60 of the sample 50 displayed on the processing target display unit 410 on the processing edit screen 400. For the target region 71, surface processing is specified using the processing condition setting screen 500, the mask mode is turned off, and the processing region 80 is processed by the focused ion beam (FIG. 2, step S200). ).

これにより、制御装置２０は、加工領域８０として指定した対象領域７１の中の、非加工領域９０として指定した対象領域７０と重畳していない矩形枠状の領域部分８０を、集束イオンビーム２によって実際に加工するグループ化された任意形状加工領域１００として指定するようになっている。制御装置２０は、この２つの実加工領域１００に対応する試料５０上の位置座標を、試料５０上のビーム照射位置座標として取得するようになっている。   As a result, the control device 20 uses the focused ion beam 2 to convert a rectangular frame-shaped region portion 80 that does not overlap with the target region 70 specified as the non-processing region 90 in the target region 71 specified as the processing region 80. Designation is made as a grouped arbitrary shape machining region 100 to be actually machined. The control device 20 acquires position coordinates on the sample 50 corresponding to the two actual processing regions 100 as beam irradiation position coordinates on the sample 50.

その上で、さらに加工条件設定画面５００のビームスキャン方法設定欄５１５によって、加工領域として指定した対象領域７１について、ボタン５１５−７を操作して、ビームスキャン方法として、矩形領域の境界面側から内方に向かっての走査方向モードを設定する（図２、ステップＳ300）。   Further, by operating the button 515-7 for the target region 71 designated as the processing region by the beam scanning method setting field 515 of the processing condition setting screen 500, the beam scanning method is selected from the boundary surface side of the rectangular region. An inward scanning direction mode is set (FIG. 2, step S300).

この場合は、図７に示すように、非加工領域９０として指定した対象領域７０を囲む矩形枠状の任意形状加工領域１００について、その境界線に沿った矩形状の走査ビーム６４を、非加工領域９０側とは反対側の境界面側から非加工領域９０側の上方の境界面側に向かって、その大きさを相似縮小させながら順次シフトさせていく、試料上における照射位置及びそのスキャンデータを含んだ任形状加工データを作成する。   In this case, as shown in FIG. 7, the rectangular scanning beam 64 along the boundary line of the rectangular frame-shaped arbitrary processing region 100 surrounding the target region 70 designated as the non-processing region 90 is not processed. The irradiation position on the sample and the scan data thereof are sequentially shifted from the boundary surface side opposite to the region 90 side toward the upper boundary surface side of the non-working region 90 side while reducing the size of the region 90 in a similar manner. Creates the desired shape machining data including.

これにより、集束イオンビームを用いたマイクロピラーの加工にあっては、そのマイクロピラーを取り囲む矩形枠状の任意形状加工領域の設定は、従来は、切り出し位置の周りに複数（例えば、４つ）の矩形形状の加工領域を指定して並べて、これら矩形形状の加工領域毎に集束イオンビーム加工をしなくてはならなかったが、１つの加工領域の指定と１つの非加工領域の指定とによって、マイクロピラーの加工のためのマイクロピラーを取り囲む矩形枠状の任意形状加工領域の設定を、この１つの加工領域と１つの非加工領域との組み合わせ（合成）によって、図７に示すように、容易にかつ迅速に設定することができる。さらに、そのスキャンデータも、マイクロピラーの側面が矩形状の走査ビーム６４によって最後に形成されるので、マイクロピラーの側面の加工仕上りを向上させることができる。   Thereby, in the processing of the micro pillar using the focused ion beam, conventionally, a plurality of (for example, four) setting of a rectangular frame-like arbitrary shape processing region surrounding the micro pillar is set around the cutting position. The rectangular processing regions are designated and arranged, and the focused ion beam processing must be performed for each rectangular processing region. However, by specifying one processing region and one non-processing region, As shown in FIG. 7, the setting of a rectangular frame-shaped arbitrary shape processing region surrounding the micro pillar for processing the micro pillar is performed by combining (combining) the one processing region and one non-processing region as shown in FIG. It can be set easily and quickly. Further, since the side surface of the micro pillar is finally formed by the rectangular scanning beam 64, the processing finish of the side surface of the micro pillar can be improved.

このように、本実施例では、ある対象領域７１について加工領域８０に指定するときに、その加工領域７１における集束イオンビームのビーム走査をも含めた加工条件を、任意に併せて設定できる。また、その際における任意形状加工領域の加工データにおける集束イオンビームのビーム走査の設定も、任意形状加工領域の境界面に沿った集束イオンビームのビーム走査が、任意形状加工領域の一方の境界面側から他方の境界面側へ向かって順次移動する走査方法，任意形状加工領域の形状と相似形の集束イオンビームのビーム走査が、任意形状加工領域の内方又は境界側から境界側又は内方へ向かって順次拡大又は縮小移動していく走査方法，等といったように、薄膜やマイクロピラー等の加工対象の形状に合わせて、その加工領域の指定時に、容易にかつ迅速に行うことができる。   As described above, in this embodiment, when a certain target region 71 is designated as the processing region 80, processing conditions including beam scanning of the focused ion beam in the processing region 71 can be arbitrarily set. In addition, the setting of the beam scanning of the focused ion beam in the machining data of the arbitrary shape machining area at that time is performed by the focused ion beam beam scanning along the boundary surface of the arbitrary shape machining area. Scanning method that sequentially moves from one side to the other boundary surface side, beam scanning of a focused ion beam that is similar to the shape of the arbitrary shape processing region is the inner side of the arbitrary shape processing region or the boundary side or inward from the boundary side It can be performed easily and quickly when designating the processing region in accordance with the shape of the processing target such as a thin film or a micro-pillar, such as a scanning method that sequentially expands or contracts toward the surface.

なお、上記説明では、非加工領域９０及び加工領域８０を矩形状の対象領域７０，７１で指定したが、加工する任意形状加工領域に応じて、対象領域７０，７１を、円形，扇形，台形等、矩形状以外の予め準備された対象領域指定するようにしてもよく、また、指定する対象領域７０，７１のそれぞれ形状も異なっていても構わない。このような非加工領域９０と加工領域８０との形状が異なるような場合には、そのビームスキャン方法の設定では、最後にビームが照射される境界面がその加工仕上りが向上することから、例えば、操作した走査ビーム６４を操作したボタン５１５−１〜５１５−１０に基づく走査方向行先側の境界面に沿った走査ビーム６４を自動的に指定する。   In the above description, the non-processing area 90 and the processing area 80 are designated by the rectangular target areas 70 and 71. However, the target areas 70 and 71 are circular, fan-shaped, and trapezoidal according to the arbitrary-shaped processing area to be processed. For example, a target area prepared in advance other than a rectangular shape may be specified, and the target areas 70 and 71 to be specified may have different shapes. In the case where the shapes of the non-processed region 90 and the processed region 80 are different, the setting of the beam scanning method improves the processing finish of the boundary surface to which the beam is finally irradiated. The scanning beam 64 along the boundary surface on the destination side in the scanning direction is automatically specified based on the operated buttons 515-1 to 515-10.

さらに、上記説明では、非加工領域９０としての対象領域７０，加工領域８０としての対象領域７１をそれぞれ１つ指定する例で説明したが、非加工領域９０又は加工領域８０を、複数の対象領域７０の組み合わせ又は複数の対象領域７１の組み合わせで指定することを妨げるものではなく、このような場合においても、加工領域と非加工領域との組み合わせによって行うことができるから、任意形状加工領域の設定を容易にかつ迅速に行うことができる。   Further, in the above description, the example in which one target region 70 as the non-working region 90 and one target region 71 as the processing region 80 are specified has been described. However, the non-working region 90 or the processing region 80 is a plurality of target regions. It does not preclude designation by a combination of 70 or a combination of a plurality of target areas 71, and even in such a case, since it can be performed by a combination of a machining area and a non-machining area, an arbitrarily shaped machining area is set. Can be done easily and quickly.

すなわち、本実施例によれば、任意形状加工領域の加工においても、非加工領域の指定に基づくマスク加工パターンと集束イオンビームの各種走査方法とを駆使して任意形状加工領域の加工が行えることから、特に電子線照射に弱い材料に対しても高い位置精度で加工することができ、精度の高い微細試料の作製が可能となり、電子顕微鏡によるこの微細試料に基づく高分解能観察を可能にする。   That is, according to the present embodiment, even in the processing of an arbitrary shape processing region, the processing of the arbitrary shape processing region can be performed by making full use of the mask processing pattern based on the designation of the non-processing region and various focused ion beam scanning methods. Therefore, even a material that is particularly vulnerable to electron beam irradiation can be processed with high positional accuracy, a highly accurate fine sample can be manufactured, and high-resolution observation based on this fine sample by an electron microscope is possible.

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態では、装置本体１０の同一の試料室１１に対して、ＦＩＢカラム１２と、走査電子顕微鏡カラム１４とを実装した複合装置としてのＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’を用いて、微細試料の加工を行う場合について説明する。 <Second Embodiment>
In the present embodiment, an FIB-SEM apparatus 1 ′ as a composite apparatus in which an FIB column 12 and a scanning electron microscope column 14 are mounted on the same sample chamber 11 of the apparatus main body 10 is used. A case of processing will be described.

なお、その説明にあたっては、前述した第１の実施の形態で説明した集束イオンビーム装置１の構成と同様若しくは対応する構成については、同一符合を付し、その説明は省略する。   In the description, the same or corresponding components as those of the focused ion beam apparatus 1 described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図８は、本実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置の一実施例の概略構成図である。   FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an example of the FIB-SEM apparatus used in the present embodiment.

ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’は、試料室１１，ＦＩＢカラム１２，電子ビームカラム１４，検出器１３，デポジション銃１５，及びマイクロプローブ１６を備えた装置本体１０と、制御装置２０と、キーボードやポインティングデバイス（例えばマウス）等を備えた入力装置３０と、ＬＣＤ等の表示素子を備えた表示装置４０とを有して構成されている。   The FIB-SEM apparatus 1 ′ includes an apparatus main body 10 including a sample chamber 11, an FIB column 12, an electron beam column 14, a detector 13, a deposition gun 15, and a microprobe 16, a control apparatus 20, a keyboard, and a pointing device. The input device 30 includes a device (for example, a mouse) and the like, and the display device 40 includes a display element such as an LCD.

制御装置２０は、集束イオンビーム加工に関連して、図示省略した偏向信号発生手段，ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段，検出信号処理手段，及び画像表示制御手段を有する
電子ビームカラム１４は、通常の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）に用いられているものと同様なもので、試料５０上に焦点を結んだ状態で試料５０上を電子ビーム４によって走査する。検出器１３は、集束イオンビーム２や電子ビーム４の走査照射によって試料５０から放出される二次電子を検出する。デポジション銃１５は、試料５０に保護膜を形成する際や集束イオンビーム加工により作製した薄膜試料やマイクロピラーを他の物に固定する際に加工ガスを放出する。マイクロプローブ１６は、集束イオンビームにより作製した薄膜試料やマイクロピラーの運搬を行うためのものである。また、試料室１１内には、試料５０を保持し、移動させるための試料ステージ１７が実装されている。この試料ステージ１７には、試料５０に加えて、サンプリングした薄膜試料やマイクロピラーといった微細試料を搭載する薄膜キャリア１８も搭載されている。 In connection with the focused ion beam processing, the control device 20 includes a deflection signal generation means, an XY independent zoom rate address conversion means, a detection signal processing means, and an image display control means (not shown). It is the same as that used in a scanning electron microscope (SEM), and the sample 50 is scanned with the electron beam 4 while being focused on the sample 50. The detector 13 detects secondary electrons emitted from the sample 50 by scanning irradiation with the focused ion beam 2 and the electron beam 4. The deposition gun 15 emits a processing gas when a protective film is formed on the sample 50 or when a thin film sample or micro pillar manufactured by focused ion beam processing is fixed to another object. The microprobe 16 is for carrying a thin film sample or micropillar produced by a focused ion beam. A sample stage 17 for holding and moving the sample 50 is mounted in the sample chamber 11. In addition to the sample 50, the sample stage 17 is also equipped with a thin film carrier 18 for mounting a sampled thin film sample or a micro sample such as a micro pillar.

このように構成されたＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’は、集束イオンビーム２がＦＩＢカラム１２から試料５０上に照射されている場合は、集束イオンビーム２による二次電子を検出器１３で捕らえ、制御装置２０の画像制御手段により、表示装置４０の画面上に走査イオン顕微鏡像を表示し、電子ビーム４が電子ビームカラム１４から試料５０上に照射されている場合は、電子ビーム４による二次電子を検出器１３で捕らえ、制御装置２０の画像制御手段により、表示装置４０の画面上に走査電子顕微鏡像を表示する構成になっている。集束イオンビーム２と電子ビーム４の切替は、制御装置２０からのタイミング指令により、スキャン制御，ブランキング制御を所望に切替えて行われる。   The FIB-SEM apparatus 1 ′ configured as described above controls and controls the secondary electrons generated by the focused ion beam 2 by the detector 13 when the focused ion beam 2 is irradiated onto the sample 50 from the FIB column 12. When the scanning ion microscope image is displayed on the screen of the display device 40 by the image control means of the apparatus 20 and the electron beam 4 is irradiated onto the sample 50 from the electron beam column 14, secondary electrons by the electron beam 4 are emitted. Is detected by the detector 13, and the scanning electron microscope image is displayed on the screen of the display device 40 by the image control means of the control device 20. Switching between the focused ion beam 2 and the electron beam 4 is performed by switching the scan control and the blanking control as desired according to a timing command from the control device 20.

このように構成からなるＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’においても、表示装置４０に表示され、走査イオン顕微鏡像及び走査電子顕微鏡像が切り替え表示可能なイメージモニタウインドウ６００上で、図９及び図１０に示すように、走査イオン顕微鏡像又は走査電子顕微鏡像において、第１の実施の形態の集束イオンビーム装置の場合と同様にして、任意形状加工領域１００を、容易にかつ迅速に設定することができる。   Also in the FIB-SEM apparatus 1 ′ configured as described above, the image is displayed on the display device 40 and displayed on the image monitor window 600 that can switch and display the scanning ion microscope image and the scanning electron microscope image, as shown in FIGS. As described above, in the scanning ion microscope image or the scanning electron microscope image, the arbitrary shape processing region 100 can be set easily and quickly in the same manner as in the focused ion beam apparatus according to the first embodiment.

図９は、イメージモニタウインドウ上で薄膜を作製する場合における任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。   FIG. 9 is a conceptual explanatory diagram regarding arbitrary shape processing data when a thin film is formed on an image monitor window.

図１０は、イメージモニタウインドウ上でマイクロピラーを作製する場合における任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。   FIG. 10 is a conceptual explanatory diagram regarding arbitrary shape machining data when a micro pillar is manufactured on an image monitor window.

次に、このＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’を用いての、試料５０における観察部位（注目部位）５１を含んだ微細試料５３の摘出（マイクロサンプリング）方法について説明する。   Next, a method for extracting (microsampling) the micro sample 53 including the observation site (target site) 51 in the sample 50 using the FIB-SEM apparatus 1 ′ will be described.

図１１は、微細試料の摘出について加工手順を示したものである。   FIG. 11 shows a processing procedure for extracting a fine sample.

まず、前述したイメージモニタウインドウ上で、試料５０の注目部位５１上に（図１１（１）参照）、ＦＩＢ誘起デポジション（ガスアシストデポジション）によるデポジション膜５２を形成するための照射領域８１を指定する。その上で、デポジション銃１５から照射領域８１に向けタングステンヘキサカルボニルガスを放出しながら、集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射し、この集束イオンビーム２の照射によってガスを構成していた金属を分解して加工領域８１に堆積させて、デポジション膜（堆積膜）５２を形成する（図１１（２）参照）。   First, on the above-described image monitor window, an irradiation region 81 for forming a deposition film 52 by FIB induced deposition (gas assist deposition) on a target region 51 of the sample 50 (see FIG. 11 (1)). Is specified. In addition, the focused ion beam 2 was locally irradiated to the irradiation region 81 while releasing tungsten hexacarbonyl gas from the deposition gun 15 toward the irradiation region 81, and the gas was constituted by irradiation of the focused ion beam 2. The metal is decomposed and deposited on the processing region 81 to form a deposition film (deposition film) 52 (see FIG. 11 (2)).

次に、注目部位５１の周りの試料５０の穴加工を行うため、まず、イメージモニタウインドウ上で、デポジション膜５２部分を非加工領域９０に指定し、デポジション膜（堆積膜）５２部分を含む、注目部位５１を中心としたデポジション膜（堆積膜）５２部分よりも大きな加工領域８０に指定し、両領域８０，９０の組み合わせからなる任意形状加工領域１００に集束イオンビーム２を走査照射して、デポジション膜５２周囲の溝膜加工を行う。この溝膜加工の後、試料５０を傾斜させて、同様にイメージモニタウインドウ上で、試料５０の深さ方向に延びる両領域８０，９０の境界面について、溝開口側に非加工領域（図示せず）と溝底部側に加工領域（図示せず）とを指定し、両領域の組み合わせからなる任意形状加工領域（図示せず）に集束イオンビーム２を走査照射して、境界面の溝底部側にスリットを入れる加工を実施する。このスリット加工によって、デポジション膜５２で保護された注目部位５１を含む、片持ち梁形状の微細試料５３を作製する（図１１（３）参照）。   Next, in order to perform drilling of the sample 50 around the region of interest 51, first, the deposition film 52 portion is designated as the non-working region 90 on the image monitor window, and the deposition film (deposition film) 52 portion is designated. In addition, a processing region 80 larger than the deposition film (deposition film) 52 portion centered on the target region 51 is specified, and the focused ion beam 2 is scanned and irradiated to an arbitrary shape processing region 100 formed by a combination of both regions 80 and 90. Then, the groove film processing around the deposition film 52 is performed. After the groove film processing, the sample 50 is tilted, and similarly, on the image monitor window, the boundary surface of both the regions 80 and 90 extending in the depth direction of the sample 50 is a non-processed region (not shown) on the groove opening side. ) And a processing region (not shown) on the groove bottom side, and a focused ion beam 2 is scanned and irradiated to an arbitrary shape processing region (not shown) consisting of a combination of both regions, and the groove bottom portion on the boundary surface The process which puts a slit in the side is carried out. By this slitting process, a cantilever-shaped fine sample 53 including the target region 51 protected by the deposition film 52 is produced (see FIG. 11 (3)).

そして、傾斜させた試料５０を元の状態に戻し、マイクロプローブ１６先端をこの片持ち梁形状の微細試料５３に位置させて、イメージモニタウインドウ上で、このマイクロプローブ１６先端と微細試料５３を接着するためのデポジション膜５２を形成するための照射領域８１を指定する。その上で、デポジション銃５８から照射領域８１に向けタングステンヘキサカルボニルガスを放出しながら、集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射し、デポジション膜５２によって、マイクロプローブ１６先端と微細試料５３とを接着する（図１１（４）参照）。   Then, the tilted sample 50 is returned to the original state, the tip of the microprobe 16 is positioned on the cantilever-shaped fine sample 53, and the tip of the microprobe 16 and the fine sample 53 are bonded on the image monitor window. The irradiation region 81 for forming the deposition film 52 for this purpose is designated. Then, the focused ion beam 2 is locally irradiated to the irradiation region 81 while releasing tungsten hexacarbonyl gas from the deposition gun 58 toward the irradiation region 81, and the tip of the microprobe 16 and the fine sample 53 are irradiated by the deposition film 52. Are bonded together (see FIG. 11 (4)).

次に、片持ち梁形状の微細試料５３の、試料５０との接続箇所部分に、イメージモニタウインドウ６００上で加工領域８０を指定し、この加工領域８０からなる任意形状加工領域１００に集束イオンビーム２を走査照射して、微細試料５３を試料５０から切り離す（図１１（５）参照）。それから、マイクロプローブ１６を上昇させ、注目部位５１を内包する微細試料５３を摘出する。   Next, a processing region 80 is designated on the image monitor window 600 at a portion where the cantilever-shaped fine sample 53 is connected to the sample 50, and a focused ion beam is formed on the arbitrary shape processing region 100 including the processing region 80. 2 is scanned and the fine sample 53 is separated from the sample 50 (see FIG. 11 (5)). Then, the microprobe 16 is raised, and a fine sample 53 containing the target site 51 is extracted.

次に、試料ステージ１７を移動し、ＦＩＢ光軸に薄膜キャリア１８が来るようにする（図１１（６）参照）。そして、マイクロプローブ１６を下降させて、薄膜キャリア１８に微細試料５３を接触させ、イメージモニタウインドウ上で、この微細試料５３と薄膜キャリア１８とを接着するためのデポジション膜５２を形成するための照射領域８１を指定する。その上で、デポジション銃５８から照射領域８１に向けタングステンヘキサカルボニルガスを放出しながら、集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射し、デポジション膜５２によって、薄膜キャリア１８と微細試料５３とを接着する（図１１（７）参照）。   Next, the sample stage 17 is moved so that the thin film carrier 18 comes to the FIB optical axis (see FIG. 11 (6)). Then, the microprobe 16 is lowered, the fine sample 53 is brought into contact with the thin film carrier 18, and a deposition film 52 for bonding the fine sample 53 and the thin film carrier 18 is formed on the image monitor window. The irradiation area 81 is designated. Then, the focused ion beam 2 is locally irradiated onto the irradiation region 81 while releasing tungsten hexacarbonyl gas from the deposition gun 58 toward the irradiation region 81, and the thin film carrier 18 and the fine sample 53 are formed by the deposition film 52. Are bonded (see FIG. 11 (7)).

その後、イメージモニタウインドウ上で、マイクロプローブ１６先端と微細試料５３との接着部分に照射領域８１を指定し、集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射してデポジション膜５２を除去し、微細試料５３とマイクロプローブ１６とを分離する（図１１（８）参照）。   Thereafter, on the image monitor window, an irradiation region 81 is designated at the bonding portion between the tip of the microprobe 16 and the fine sample 53, the focused ion beam 2 is locally irradiated on the irradiation region 81, and the deposition film 52 is removed. The sample 53 and the microprobe 16 are separated (see FIG. 11 (8)).

以上の工程により、試料５０から注目部位５１を内包する微細試料５３をサンプリングし、薄膜キャリア１８上に移設した。   Through the above steps, the fine sample 53 containing the target region 51 was sampled from the sample 50 and transferred onto the thin film carrier 18.

次に、この微細試料５３に対して、任意形状のマスク加工とセクションビューを用いて、微細試料５３の注目部位５１の両面断面出しを行う場合について、図１２及び図１３により説明する。なお、図１２において、図１２（５）は、図１２（１）に示した微細試料５３の平面を斜視方向から、図１２（６）は、図１２（３）に示したに示した微細試料５３の平面を斜視方向から眺めたものである。   Next, with reference to FIGS. 12 and 13, the case where the fine sample 53 is subjected to double-sided cross section extraction of the target portion 51 of the fine sample 53 using mask processing and a section view having an arbitrary shape will be described. In FIG. 12, FIG. 12 (5) shows the fine sample 53 shown in FIG. 12 (1) from the perspective, and FIG. 12 (6) shows the fine sample shown in FIG. 12 (3). The plane of the sample 53 is viewed from the perspective direction.

図１２は、サンプリングした微細試料から薄膜を加工する加工手順の説明図である。   FIG. 12 is an explanatory diagram of a processing procedure for processing a thin film from a sampled fine sample.

図１３は、サンプリングした微細試料から薄膜を加工する加工フローチャートである。   FIG. 13 is a processing flowchart for processing a thin film from a sampled fine sample.

まず、微細試料５３に対して任意加工形状のマスク加工（ステップＳ1100）と、セクションビューを用いて両面の断面出し（ステップＳ1200）を行う（図１２（２），（３）参照）。   First, mask processing with an arbitrarily processed shape is performed on the fine sample 53 (step S1100), and a cross section on both sides (step S1200) is performed using a section view (see FIGS. 12 (2) and 12 (3)).

注目部位５１は、例えば半導体試料のキャパシタ５４であるものとし、相対向するキャパシタ列（図示せず）が消滅した断面を、イメージモニタウインドウのセクションビューで判定すると、加工終了する。   The target portion 51 is assumed to be, for example, a capacitor 54 of a semiconductor sample. When a cross section in which a capacitor row (not shown) opposed to each other disappears is determined by a section view of the image monitor window, the processing ends.

微細試料５３の裏面側（薄膜キャリア１８に近接した側）の面は、キャパシタ５４を内包する部分の厚みの０．３μｍを目安に、矩形状の加工領域８０及び矩形状の非加工領域９０を設定し、これら指定した両領域８０，９０の組み合わせに基づく任意加工形状領域１００について加工し、微細試料５３を薄膜化する。   The surface on the back surface side (the side close to the thin film carrier 18) of the fine sample 53 has a rectangular processed region 80 and a rectangular non-processed region 90 with a thickness of 0.3 μm of the portion including the capacitor 54 as a guide. The arbitrary processed shape region 100 based on the combination of the two specified regions 80 and 90 is processed, and the fine sample 53 is thinned.

次に、注目キャパシタ５４の中心断面を形成する目的で、ＦＩＢ断面加工を薄膜の膜厚を徐々に薄くする方向に、集束イオンビーム加工を実施する（図１２（２）参照）。その際には、電子ビームカラム１４を備えた走査電子顕微鏡を加速電圧３０ｋＶの条件で用い、その断面情報をセクションビューに表示される走査電子顕像で確認しながら、加工の終点を判定する（ステップＳ1300〜Ｓ1600）。   Next, for the purpose of forming the central cross section of the target capacitor 54, the focused ion beam processing is performed in the direction of gradually reducing the film thickness of the thin film (see FIG. 12 (2)). In that case, a scanning electron microscope provided with an electron beam column 14 is used under the condition of an acceleration voltage of 30 kV, and the end point of the processing is determined while checking the cross-sectional information with a scanning electron microscope image displayed in the section view ( Steps S1300 to S1600).

なお、微細試料５３のキャパシタ５４部分には、例えば有機ポリマー又は有機シリカガラス等のような低誘電率材料、いわゆるＬｏｗ−Ｋ材料と呼ばれる電子ビーム４の照射に弱い材料が用いられているが、３０ｋＶの電子ビーム４は薄膜試料５５を透過するため、薄膜試料５５内部でのエネルギー損失が少なく、薄膜試料５５の損傷や変形を極小に抑えることが可能である。   For the capacitor 54 portion of the fine sample 53, a low dielectric constant material such as an organic polymer or organic silica glass, for example, a so-called Low-K material, which is a material that is weak against irradiation with the electron beam 4, is used. Since the 30 kV electron beam 4 passes through the thin film sample 55, energy loss inside the thin film sample 55 is small, and damage and deformation of the thin film sample 55 can be minimized.

その後、微細試料５３を薄膜キャリア１８ごと、すなわち試料ステージ１７を水平面内で１８０度回転し（ステップＳ1700）、その裏面（この場合は、薄膜キャリア１８とは離間している側）も、上記と同様の手法で加工し（ステップＳ1300〜Ｓ1600）、最終的にキャパシタ５４中心を切り出した膜厚６０nmの薄膜試料５５を作製する（図１２（３）参照）。   Thereafter, the fine sample 53 is rotated together with the thin film carrier 18, that is, the sample stage 17 is rotated 180 degrees in the horizontal plane (step S1700), and the back surface (in this case, the side away from the thin film carrier 18) is also as described above. Processing is performed in the same manner (steps S1300 to S1600), and finally a thin film sample 55 having a thickness of 60 nm is obtained by cutting out the center of the capacitor 54 (see FIG. 12C).

このように、セクションビューを利用した薄膜加工後に、高加速電子線を用いた走査電子顕像による断面確認を行いつつ、最終的な薄膜仕上げ加工を実施することで、電子線照射により損傷や変形を受けやすい材料に対しても、損傷や変形が極小で且つ、高い加工位置精度を有する薄膜加工が可能となる。加工した薄膜試料５５は、薄膜キャリア１８ごと、高加速走査透過電子顕微鏡や透過電子顕微鏡のホルダーに移設し、高分解能での像観察を実施する。   In this way, after thin film processing using the section view, the final thin film finishing processing is performed while performing cross-sectional confirmation by scanning electron microscopy using a high acceleration electron beam, so that damage or deformation can be caused by electron beam irradiation. Even for materials that are susceptible to damage, thin film processing with minimal damage and deformation and high processing position accuracy is possible. The processed thin film sample 55 is transferred together with the thin film carrier 18 to a holder of a high acceleration scanning transmission electron microscope or a transmission electron microscope, and image observation with high resolution is performed.

このように、本実施例によれば、微細試料の加工時に、この微細試料を高加速電子ビームにより観察することで試料損傷を抑えた観察が可能となり、この電子ビームによる観察像（試料像）を併用することによって、微細試料を、さらに薄く、精度の高い薄膜試料に集束イオンビーム加工することが可能となり、電子顕微鏡による高分解能観察が可能となる。   As described above, according to this embodiment, when a fine sample is processed, the fine sample is observed with a high acceleration electron beam, thereby enabling observation with reduced sample damage, and an observation image (sample image) using the electron beam. By using together, it becomes possible to process a focused ion beam into a thin and highly accurate thin film sample, and to perform high-resolution observation with an electron microscope.

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態は、薄膜・マイクロピラー仕上げ加工時の断面モニタを、走査透過電子顕微鏡像により実施する事例である。 <Third Embodiment>
The third embodiment is an example in which a cross-section monitor during thin film / micropillar finishing processing is implemented by a scanning transmission electron microscope image.

図１４は、本実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置の一実施例の概略構成図である。   FIG. 14 is a schematic configuration diagram of an example of the FIB-SEM apparatus used in the present embodiment.

なお、その説明にあたっては、前述した第２の実施の形態で説明したＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’の構成と同様若しくは対応する構成については、同一符合を付し、その説明は省略する。   In the description, the same or corresponding components as those of the FIB-SEM apparatus 1 ′ described in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

本実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置１”は、図７に示したＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’に対し、サイドエントリーステージ１７０と、ＳＴＥＭ検出器１９とが新たに追加されて装着された構成になっている。   The FIB-SEM apparatus 1 ″ used in the present embodiment has a configuration in which a side entry stage 170 and a STEM detector 19 are newly added to and mounted on the FIB-SEM apparatus 1 ′ shown in FIG. It has become.

サイドエントリーステージ１７０は、試料室１１内を横方向に移動可能に延び、自身の軸線周りに回転可能なホルダー１７１と、ホルダー１７１に自身の軸線を直交させるように搭載されて設けられ、回転機構１７２によって回転可能なニードル形キャリア１７３を有する構成になっている。   The side entry stage 170 extends in the sample chamber 11 so as to be movable in the lateral direction, and is provided with a holder 171 that can be rotated around its own axis and mounted on the holder 171 so that its own axis is perpendicular to the holder 171. The configuration includes a needle-shaped carrier 173 that can be rotated by 172.

次に、このＦＩＢ−ＳＥＭ装置１”を用いての、試料５０における観察部位（注目部位）５１を含んだ微細試料５３の摘出（マイクロサンプリング）方法について説明する。   Next, a method for extracting (microsampling) the micro sample 53 including the observation site (target site) 51 in the sample 50 using the FIB-SEM apparatus 1 ″ will be described.

図１５は、本実施の形態による薄膜加工手順の説明図である。   FIG. 15 is an explanatory diagram of a thin film processing procedure according to this embodiment.

まず、前述したイメージモニタウインドウ上で、試料５０の注目部位５１上に（図１５（１）参照）、ＦＩＢ誘起デポジション（ガスアシストデポジション）によるデポジション膜５２を形成する（図１５（２）参照）。   First, on the above-described image monitor window, a deposition film 52 by FIB induced deposition (gas assist deposition) is formed on the target portion 51 of the sample 50 (see FIG. 15 (1)) (FIG. 15 (2)). )reference).

次に、注目部位５１の周りの試料５０の穴加工を行うため、まず、イメージモニタウインドウ上で、デポジション膜５２部分及びこのデポジション膜５２部分と加工領域の周りの試料５０部分とを連結する連結部分を非加工領域９０，９０に指定し、デポジション膜（堆積膜）５２部分を含む、注目部位５１を中心とした非加工領域９０，９０部分よりも大きな加工領域８０に指定し、両領域８０，９０，９０の組み合わせからなる任意形状加工領域１００に集束イオンビーム２を走査照射して、非加工領域９０，９０周囲の溝膜加工を行う。この溝膜加工の後、試料５０を傾斜させて、同様にイメージモニタウインドウ上で、試料５０の深さ方向に延びる両領域８０，９０の境界面について、溝開口側に非加工領域（図示せず）と溝底部側に加工領域（図示せず）とを指定し、両領域の組み合わせからなる任意形状加工領域（図示せず）に集束イオンビーム２を走査照射して、境界面の溝底部側にスリットを入れる加工を実施する。このスリット加工によって、デポジション膜５２で保護された注目部位５１を含む、片持ち支持形状の微細試料５３を作製する（図１５（３）参照）。   Next, in order to drill a hole in the sample 50 around the site of interest 51, first, the deposition film 52 portion and the deposition film 52 portion are connected to the sample 50 portion around the processing region on the image monitor window. The connecting portion to be designated is designated as a non-working region 90, 90, and a designated processing region 80 including the deposition film (deposited film) 52 portion, which is larger than the non-working region 90, 90 portion centered on the target portion 51, A focused ion beam 2 is scanned and irradiated to an arbitrarily shaped processing region 100 formed by a combination of both regions 80, 90, 90, and groove film processing around the non-processing regions 90, 90 is performed. After the groove film processing, the sample 50 is tilted, and similarly, on the image monitor window, the boundary surface of both the regions 80 and 90 extending in the depth direction of the sample 50 is a non-processed region (not shown) on the groove opening side. ) And a processing region (not shown) on the groove bottom side, and a focused ion beam 2 is scanned and irradiated to an arbitrary shape processing region (not shown) consisting of a combination of both regions, and the groove bottom portion on the boundary surface The process which puts a slit in the side is carried out. By this slitting process, a cantilever-supported fine sample 53 including the target region 51 protected by the deposition film 52 is produced (see FIG. 15 (3)).

そして、傾斜させた試料５０を元の状態に戻し、マイクロプローブ１６先端をこの片持ち梁形状の微細試料５３に位置させて、デポジション膜５２によって、マイクロプローブ１６先端と微細試料５３とを接着する（図１５（４）参照）。   Then, the tilted sample 50 is returned to its original state, the tip of the microprobe 16 is positioned on the cantilever-shaped fine sample 53, and the tip of the microprobe 16 and the fine sample 53 are bonded by the deposition film 52. (Refer to FIG. 15 (4)).

次に、微細試料５３の、試料５０との連結部分に、集束イオンビーム２を走査照射して、微細試料５３を試料５０から切り離す（図１５（５）参照）。それから、マイクロプローブ１６を上昇させ、注目部位５１を内包する微細試料５３を摘出する。   Next, the focused ion beam 2 is scanned and irradiated to the connection portion of the fine sample 53 with the sample 50, and the fine sample 53 is separated from the sample 50 (see FIG. 15 (5)). Then, the microprobe 16 is raised, and a fine sample 53 containing the target site 51 is extracted.

次に、試料ステージ１７を移動し、ＦＩＢ光軸にサイドエントリーステージ１７０のニードル形キャリア１７３が来るようにする。そして、マイクロプローブ１６を下降させて、ニードル形キャリア１７３に微細試料５３を接触させる（図１５（６）参照）。   Next, the sample stage 17 is moved so that the needle-shaped carrier 173 of the side entry stage 170 comes to the FIB optical axis. Then, the microprobe 16 is lowered to bring the fine sample 53 into contact with the needle-shaped carrier 173 (see FIG. 15 (6)).

その上で、ＦＩＢ誘起デポジション（ガスアシストデポジション）によるデポジション膜５２によって、ニードル形キャリア１７３と微細試料５３とを接着する（図１５（７）参照）。   Then, the needle-shaped carrier 173 and the fine sample 53 are bonded by the deposition film 52 by FIB induced deposition (gas assist deposition) (see FIG. 15 (7)).

その後、マイクロプローブ１６先端と微細試料５３との接着部分に集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射してデポジション膜５２を除去し、微細試料５３とマイクロプローブ１６とを分離する（図１５（８）参照）。   Thereafter, the focused ion beam 2 is locally irradiated on the irradiation region 81 at the bonding portion between the tip of the microprobe 16 and the fine sample 53 to remove the deposition film 52, and the fine sample 53 and the microprobe 16 are separated (FIG. 15). (See (8)).

その後、図１２で説明した、サンプリングした微細試料５３から薄膜試料５５を加工する加工手順を行う場合は、微細試料５３の回転が必要となるが、本実施の形態では、ニードル形キャリア８を用いて回転させ、必要に応じてホルダー１７１を試料室１１内で移動又は回転させながら、薄膜試料５５の加工を行う。なお、本実施の形態の場合は、その仕上げ加工時の電子ビームによる断面構造観察に、ＳＴＥＭ検出器１９を用いる点が異なる。   Thereafter, when the processing procedure for processing the thin film sample 55 from the sampled fine sample 53 described in FIG. 12 is performed, the fine sample 53 needs to be rotated. In this embodiment, the needle-shaped carrier 8 is used. The thin film sample 55 is processed while the holder 171 is moved or rotated in the sample chamber 11 as necessary. Note that the present embodiment is different in that the STEM detector 19 is used for observing the cross-sectional structure with an electron beam during the finishing process.

本実施の形態によれば、加工した薄膜試料５５を形成した微細試料５３は、サイドエントリーステージ１７０のホルダー１７１に装着されており、このホルダー１７１を抜き、ホルダー１７１ごと透過電子顕微鏡や走査透過電子顕微鏡専用機に移動することで、さらに高い分解能の画像観察をすることが可能となる。さらに、本実施の形態では、微細試料５３の実装状態での薄膜キャリア１８への着脱が不要なため、作業中に試料を破損したり、紛失したりするリスクが低く、複数の試料が確保しにくい不良解析に好適である。   According to the present embodiment, the fine sample 53 on which the processed thin film sample 55 is formed is mounted on the holder 171 of the side entry stage 170, and the holder 171 is removed and the holder 171 together with a transmission electron microscope or scanning transmission electron. By moving to a microscope dedicated machine, it becomes possible to observe an image with a higher resolution. Furthermore, in this embodiment, since there is no need to attach or detach the thin sample 53 to and from the thin film carrier 18 in the mounted state, there is a low risk that the sample will be damaged or lost during work, and a plurality of samples can be secured. It is suitable for difficult defect analysis.

本実施の形態で用いる集束イオンビーム装置の一実施例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of one Example of the focused ion beam apparatus used by this Embodiment. 画像制御手段における画像メモリ周辺の回路構成についての一実施例を示したものである。1 shows an embodiment of a circuit configuration around an image memory in an image control means. 本実施例の集束イオンビーム装置を用いた微細試料の加工手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the processing procedure of the fine sample using the focused ion beam apparatus of a present Example. 任意形状加工領域の加工パターンを指定するときの加工編集画面の一実施例を示したものである。An example of the process edit screen when designating the process pattern of an arbitrary-shaped process area is shown. 選択された対象領域について加工領域又は非加工領域の指定を行うための加工条件設定画面の一実施例を示したものである。An example of the processing condition setting screen for designating the processing region or the non-processing region for the selected target region is shown. 任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory drawing regarding arbitrary shape process data. マイクロピラーを作製する場合の任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory drawing regarding the arbitrary shape process data in the case of producing a micro pillar. 第２の実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置の一実施例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of one Example of the FIB-SEM apparatus used by 2nd Embodiment. イメージモニタウインドウ上で薄膜を作製する場合における任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory drawing regarding the arbitrary shape process data in the case of producing a thin film on an image monitor window. イメージモニタウインドウ上でマイクロピラーを作製する場合における任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory drawing regarding arbitrary shape processing data in the case of producing a micro pillar on an image monitor window. 微細試料の摘出について加工手順を示したものである。A processing procedure for extracting a fine sample is shown. サンプリングした微細試料から薄膜を加工する加工手順の説明図である。It is explanatory drawing of the process sequence which processes a thin film from the sampled fine sample. サンプリングした微細試料から薄膜を加工する加工フローチャートである。It is a process flowchart which processes a thin film from the sampled fine sample. 第３の実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置の一実施例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of one Example of the FIB-SEM apparatus used by 3rd Embodiment. 本実施の形態による薄膜加工手順の説明図である。It is explanatory drawing of the thin film processing procedure by this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ 集束イオンビーム装置、 １’ ＦＩＢ−ＳＥＭ装置、 ２ 集束イオンビーム、
３ 二次電子、 ４ 電子ビーム、 １０ 装置本体、 １１ 試料室、
１２ ＦＩＢカラム、 １３ 検出器、 １４ 電子ビームカラム、
１５ デポジション銃、 １６ マイクロプローブ、 １７ 試料ステージ、
１７０ サイドエントリーステージ、 １７１ ホルダー、 １７２ 回転機構、
１７３ ニードル形キャリア、 １８ 薄膜キャリア、 １９ ＳＴＥＭ検出器、
２０ 制御装置、 ２１ 偏向信号発生手段、
２２ ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段、 ２３ 検出信号処理手段、
２４ 画像表示制御手段、 ２５ 画像メモリ、 ２５’ デュアルポートメモリ、
２６ 表示制御回路、 ２７ シフトレジスタ、 ２８ 加算回路、
２９ バレルシフト回路、 ３０ 入力装置、 ４０ 表示装置、 ５０ 試料、
５１ 注目部位、 ５２ デポジション膜、 ５３ 微細試料、 ５４ キャパシタ、
５５ 薄膜試料、 ６０ 走査イオン顕微鏡像、 ６２ 不良箇所、
６４ 走査ビーム、 ７０，７１ 対象領域、 ８０ 加工領域、
９０ 非加工領域、 １００ 任意形状加工領域、 ４００ 加工編集画面、
４１０ 加工対象表示部、 ４２０ 操作ボタン、
４２１，４２２，４２３ 操作ボタン、
４４０ 不良箇所、 ４５１ 対象領域（非加工領域）、
４５２ 対象領域（加工領域）、 ５００ 加工条件設定画面、
５１０ 加工条件設定欄、 ５１１ 走査間隔設定欄、
５１２ ビーム滞在時間設定欄、 ５１３ 加工種別設定欄、
５１４ マスクモード設定欄、 ５１５ 走査モード設定欄、
６００ イメージモニタウインドウ、 1 Focused ion beam device, 1 'FIB-SEM device, 2 Focused ion beam,
3 secondary electrons, 4 electron beams, 10 device body, 11 sample chamber,
12 FIB columns, 13 detectors, 14 electron beam columns,
15 deposition gun, 16 microprobe, 17 sample stage,
170 side entry stage, 171 holder, 172 rotation mechanism,
173 needle type carrier, 18 thin film carrier, 19 STEM detector,
20 control device, 21 deflection signal generating means,
22 XY independent zoom rate address conversion means, 23 detection signal processing means,
24 image display control means, 25 image memory, 25 'dual port memory,
26 display control circuit, 27 shift register, 28 addition circuit,
29 barrel shift circuit, 30 input device, 40 display device, 50 samples,
51 region of interest, 52 deposition film, 53 fine sample, 54 capacitor,
55 thin film sample, 60 scanning ion microscope image, 62 defective part,
64 scanning beam, 70, 71 target area, 80 machining area,
90 non-machining area, 100 arbitrary shape machining area, 400 machining edit screen,
410 processing object display section, 420 operation buttons,
421, 422, 423 operation buttons,
440 defective part, 451 target area (non-working area),
452 Target area (machining area), 500 Machining condition setting screen,
510 processing condition setting field, 511 scan interval setting field,
512 Beam stay time setting field, 513 Processing type setting field,
514 Mask mode setting field, 515 Scan mode setting field,
600 image monitor window,

Claims (7)

集束イオンビームを試料に照射して微細試料を作製する微細試料の加工方法であって、
集束イオンビームを実際に照射する試料上の任意形状加工領域の指定を、試料について取得した顕微鏡像上で、集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域の指定と、集束イオンビームによる加工を行う加工領域の指定とを用いて行い、
前記加工領域における、前記非加工領域とは重畳しない領域部分に対応する顕微鏡像上での座標を、試料上でのビーム照射位置座標に変換することにより、任意形状加工領域の加工データを作成する
微細試料の加工方法。 A method for processing a fine sample by irradiating a sample with a focused ion beam,
Designation of an arbitrarily shaped processing area on the sample that is actually irradiated with the focused ion beam, designation of a non-processed area that is not processed by the focused ion beam, and processing by the focused ion beam on the microscope image acquired for the sample Specify the machining area and
Processing data of an arbitrary shape processing region is created by converting coordinates on a microscopic image corresponding to a region portion that does not overlap with the non-processing region in the processing region into beam irradiation position coordinates on the sample. Processing method for fine samples. 集束イオンビームを試料に照射して微細試料を作製する微細試料の加工方法であって、
集束イオンビームを実際に照射する試料上の任意形状加工領域の指定を、試料について取得した顕微鏡像上で、集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域の指定と、集束イオンビームによる加工を行う加工領域の指定とを用いて行い、
さらに加工領域の指定に際しては、当該領域の境界との関係での集束イオンビームの走査方法を併せて設定し、
前記加工領域における、前記非加工領域とは重畳しない領域部分に対応する顕微鏡像上での座標を、前記設定された集束イオンビームの走査方法に基づいて、試料上でのビーム照射位置座標に変換することにより、任意形状加工領域の加工データを作成する
微細試料の加工方法。 A method for processing a fine sample by irradiating a sample with a focused ion beam,
Designation of an arbitrarily shaped processing area on the sample that is actually irradiated with the focused ion beam, designation of a non-processed area that is not processed by the focused ion beam, and processing by the focused ion beam on the microscope image acquired for the sample Specify the machining area and
Furthermore, when specifying the processing region, set the scanning method of the focused ion beam in relation to the boundary of the region,
Based on the set focused ion beam scanning method, the coordinates on the microscopic image corresponding to the region of the processing region that does not overlap with the non-processing region are converted to the beam irradiation position coordinates on the sample. A processing method of a fine sample that creates processing data of an arbitrarily shaped processing region. 前記加工領域の境界との関係での集束イオンビームの走査方法には、加工領域の境界から領域内の内側へのビーム走査の移動、及び加工領域内の内側から領域の境界へのビーム走査の移動を含む
ことを特徴とする請求項２記載の微細試料の加工方法。 The method of scanning a focused ion beam in relation to the boundary of the processing region includes a beam scanning movement from the processing region boundary to the inside of the region and a beam scanning from the inside of the processing region to the region boundary. 3. The method for processing a fine sample according to claim 2, further comprising movement. 微細試料の加工時に、微細試料を高加速電子ビームにより観察した観察像を併用する
ことを特徴とする請求項１記載の微細試料の加工方法。 2. The method for processing a fine sample according to claim 1, wherein an observation image obtained by observing the fine sample with a high acceleration electron beam is used in combination with the fine sample. 集束イオンビームを試料に照射して試料を加工する集束イオンビーム加工装置であって、
走査イオン顕微鏡像上で、注目部位に対応させた集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域と集束イオンビームによる加工を行う加工領域とを重畳させて指定する指定手段と、
前記指定手段によって指定された非加工領域と加工領域とを合成し、当該合成結果に基づいて、任意形状加工領域のビーム照射位置座標に変換した加工データを作成する加工データ作成手段と
を備えていることを特徴とする集束イオンビーム加工装置。 A focused ion beam processing apparatus for processing a sample by irradiating the sample with a focused ion beam,
On the scanning ion microscope image, a designation means for designating a non-processed area that is not processed by the focused ion beam corresponding to the target region and a processed area that is processed by the focused ion beam are superimposed,
Processing data creating means for synthesizing the non-machining area and the machining area designated by the designation means, and creating the machining data converted into the beam irradiation position coordinates of the arbitrarily shaped machining area based on the synthesis result. A focused ion beam processing apparatus. 前記指定手段には、指定した加工領域内における集束イオンビームの走査方法を指定する走査方法指定手段
を含むことを請求項５記載の集束イオンビーム加工装置。 6. The focused ion beam processing apparatus according to claim 5, wherein the specifying means includes a scanning method specifying means for specifying a scanning method of the focused ion beam in the specified processing region. 集束イオンビームを試料に照射して試料を加工する集束イオンビーム加工装置であって、
走査イオン顕微鏡像上で、注目部位に対応させた集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域と集束イオンビームによる加工を行う加工領域とを重畳させて指定する指定手段と、
前記指定手段によって指定された非加工領域と加工領域とを合成し、当該合成結果に基づいて、任意形状加工領域のビーム照射位置座標に変換した加工データを作成する加工データ作成手段と
を備え、
加工試料が収容される試料室には、集束イオンビームカラムに加えて、電子ビームカラムが設けられている
ことを特徴とする集束イオンビーム加工装置。 A focused ion beam processing apparatus for processing a sample by irradiating the sample with a focused ion beam,
On the scanning ion microscope image, a designation means for designating a non-processed area that is not processed by the focused ion beam corresponding to the target region and a processed area that is processed by the focused ion beam are superimposed,
A non-processing area specified by the specifying means and a processing area are synthesized, and processing data creation means for creating machining data converted into beam irradiation position coordinates of an arbitrary shape machining area based on the synthesis result,
A focused ion beam processing apparatus characterized in that an electron beam column is provided in addition to a focused ion beam column in a sample chamber in which a processed sample is accommodated.
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