JP2834466B2 - Ion beam device and control method thereof - Google Patents

Ion beam device and control method thereof

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JP2834466B2
JP2834466B2 JP276289A JP276289A JP2834466B2 JP 2834466 B2 JP2834466 B2 JP 2834466B2 JP 276289 A JP276289 A JP 276289A JP 276289 A JP276289 A JP 276289A JP 2834466 B2 JP2834466 B2 JP 2834466B2
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ion beam
current
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ion
electrode
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啓谷 斉藤
博司 山口
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、集束イオンビーム加工方法に係り、とくに
フォトマスクやX線マスクなどの露光用マスクのパター
ン欠陥修正およびLSI配線の修正などを行うのに好適な
イオンビーム装置及びその制御方法に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focused ion beam processing method, and in particular, performs pattern defect correction of an exposure mask such as a photomask or an X-ray mask, and correction of LSI wiring. And a control method therefor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、フォトマスク、X線マスクの欠陥を修正する方
法として、イオンビームを微細なスポットに集束し、試
料上の欠陥に照射してこれをスパッタ除去するものが実
施されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for correcting a defect of a photomask or an X-ray mask, a method of focusing an ion beam on a fine spot, irradiating a defect on a sample, and removing the defect by sputtering is performed.

この場合、欠陥部のみを除去し、正常な部分にダメー
ジを与えないため、加工深さを高精度に設定する必要が
ある。
In this case, it is necessary to set the processing depth with high accuracy in order to remove only the defective portion and not to damage a normal portion.

従来、この方法としてたとえば特願昭61−308418号公
報に記載されているように、集束イオンによる加工中、
所定時間毎にビーム電流を測定し、あらかじめ求めてお
いた加工速度係数(単位電流による単位時間当りの被加
工物の加工体積)との積を時間積分して加工体積を求
め、これをビーム走査領域面積で除して加工深さを得る
方法が提案されている。
Conventionally, as described in, for example, Japanese Patent Application No.
The beam current is measured at predetermined time intervals, and the product is multiplied by the product of the processing speed coefficient (the processing volume of the workpiece per unit time by the unit current) determined in advance to obtain the processing volume, and this is used for beam scanning. A method of obtaining a processing depth by dividing by a region area has been proposed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来例は、イオンビーム電流が加工中、ドリフト
し、加工開始時のビーム電流値をもとに加工時間によっ
て加工深さを制御すると誤差が発生するため、加工中の
ビーム電流を測定しようとするものである。その方式
は、第9図に示すように、イオン源21より引出されたイ
オンビームを第1,第2,第3レンズ電極(図中,22,23,2
4)により、試料28上に集束し、デフレクタ電極27の偏
向電圧によって、ビーム加工領域内で走査する。そして
ビーム電流を電流計A1または電流計A2または電流計A3
いずれか1つを用いて測定する。電流計A1は第1レンズ
電極22に入るソース電流isを測定するためのもので、ソ
ース電流isはビーム電流ibとは、関数 ib=f(is) で表され、この関数を一次関数で近似して、あらかじ
め、実測により一次関数の係数を求めておき、加工中、
得られるソース電流is値から上式を用いてビーム電流ib
を求めるものである。求めたイオンビーム電流とあらか
じめ求めておいた加工速度係数との積を時間積分して加
工体積を求め、加工領域面積で除し、加工深さを求め
る。
In the above conventional example, the ion beam current drifts during processing, and an error occurs when the processing depth is controlled by the processing time based on the beam current value at the start of processing, so that an attempt is made to measure the beam current during processing. Is what you do. As shown in FIG. 9, the method uses an ion beam extracted from an ion source 21 for first, second, and third lens electrodes (22, 23, 2 in the figure).
4), the beam is focused on the sample 28, and the beam is scanned in the beam processing area by the deflection voltage of the deflector electrode 27. The beam current is measured using any one of ammeter A 1 or ammeter A 2 or ammeter A 3. Ammeter A 1 is intended for measuring the source current i s entering the first lens electrode 22, the source current i s is the beam current i b, is represented by a function i b = f (i s) , the The function is approximated by a linear function, and the coefficient of the linear function is obtained in advance by actual measurement.
From the obtained source current i s value, the beam current i b
Is what you want. A product of the obtained ion beam current and a previously obtained processing speed coefficient is integrated over time to obtain a processing volume, and the obtained processing volume is divided by a processing area to obtain a processing depth.

ところで、電極22では、イオンビームの照射によっ
て、2次電子35が発生する。このとき、電極22が平板電
極の場合、2次電子が電極外部に出、鏡筒からアースに
流れ、電流計A1の値は流入したイオン電流より大きな値
を示す。その対策として従来技術では、電流計A2による
電流値を用いている。しかし、第3電極(ビームリミッ
ティングアパーチャ)24に流れ込むアパーチャ電流iA
電流計A3によって求め、これからビーム電流を求める方
式に対しては、電極24の形状およびその他の電流値の測
定点がないため、電極24から発生する2次電子36の影響
を避けることができないという問題があった。ただし、
ビーム電流だけを求めるなら、2次電子による電流は、
電極に流れ込むアパチャ電流iaに比例するため、電流計
A3の値から正しい電流値を求めることが可能である。
By the way, at the electrode 22, secondary electrons 35 are generated by the irradiation of the ion beam. At this time, if the electrode 22 is a flat plate electrode, out secondary electrons electrode external flows to the ground from the barrel, the value of the ammeter A 1 represents a value greater than the ion current having flowed. In the prior art as a countermeasure, and by using the current value by the ammeter A 2. However, the aperture current i A flowing into the third electrode (beam limiting aperture) 24 is determined by the ammeter A 3 , and the beam current is determined from this. Therefore, there is a problem that the influence of the secondary electrons 36 generated from the electrode 24 cannot be avoided. However,
If only the beam current is determined, the current due to the secondary electrons is
Since it is proportional to the aperture current i a flowing into the electrode,
It is possible to obtain the correct current value from the value of A 3.

また、上記従来技術では電流の測定点として、ビーム
電流を算出することなく、直接測定できるブランキング
アパチャ26、試料ステージ29については述べていない。
そのため、ビーム電流は電極に流入する電流を測定し、
それをあらかじめ求めておいたビーム電流と測定電流の
関数から求めている。しかし、この関数は近似式である
ことや加工前と加工中で条件が変化していくなど、誤差
は避けられないという問題があった。ただし、試料ステ
ージ29については、第10図に示すように、加工中、所定
時間毎に、試料ステージ27を移動し、イオンビーム37が
試料ステージ27のファラディカップ38に入るようにし
て、電流計A4で測定することが可能である。しかるにこ
の方法では、電流測定毎に、試料ステージ29を移動する
ため、加工時間が無駄になるかあるいは試料ステージの
位置決め精度を良くしないと、加工位置がずれる問題が
あった。
Further, the prior art does not describe the blanking aperture 26 and the sample stage 29 that can directly measure the beam current without calculating the beam current as the current measurement points.
Therefore, the beam current measures the current flowing into the electrode,
It is obtained from a function of the beam current and the measured current that have been obtained in advance. However, there is a problem that an error is unavoidable, for example, this function is an approximate expression, and conditions change before and during processing. However, with respect to the sample stage 29, as shown in FIG. 10, the sample stage 27 is moved at predetermined time intervals during processing so that the ion beam 37 enters the Faraday cup 38 of the sample stage 27, It can be measured by a 4. However, in this method, since the sample stage 29 is moved every time the current is measured, there is a problem that the processing time is wasted or the processing position is shifted unless the positioning accuracy of the sample stage is improved.

本発明の目的は、加工中、ビーム電流を測定する際、
2次電子による電流及びビーム電流の算出時での誤差の
影響及び加工時間の無駄をなくして、高精度、高速度に
測定し、安定したイオンビーム加工を行えるようにした
イオンビーム装置及びその制御方法を提供することにあ
る。
The object of the present invention is to measure the beam current during processing,
An ion beam apparatus capable of performing high-accuracy, high-speed measurement and performing stable ion beam processing without eliminating the effects of errors in calculating the current and beam current due to secondary electrons and waste of processing time, and its control. It is to provide a method.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的は、イオン源と、該イオン源で発生させたイ
オンビームを引き出す引き出し光学系部と、該引き出さ
れたイオンビームを集束させて試料上に走査して照射す
る集束光学系部と、前記試料を載置する載置台部と、前
記イオンビームの入射部分が正の電位に維持された状態
として該イオンビームの電流値を測定するビーム電流測
定部と、該ビーム電流測定部で測定した前記イオンビー
ムの電流値に基づいて前記イオンビームを集束させて試
料上に走査して照射することにより前記試料の加工深さ
を制御する制御部とを備えることで達成される。
The object is an ion source, an extraction optical system for extracting an ion beam generated by the ion source, a focusing optical system for converging the extracted ion beam and scanning and irradiating the sample on a sample. A mounting table on which a sample is mounted, a beam current measuring unit for measuring a current value of the ion beam as a state where an incident portion of the ion beam is maintained at a positive potential, and the beam current measured by the beam current measuring unit. This is achieved by providing a control unit that controls the processing depth of the sample by converging the ion beam based on the current value of the ion beam and scanning and irradiating the ion beam on the sample.

また、その制御方法としては、イオン源から引き出し
光学系により引き出したイオンビームを、集束光学系に
より集束させて試料上に走査して照射するイオンビーム
装置において、前記照射の途中において、前記イオンビ
ームの一部又は全部を、正の電位に維持された電極に入
射させることにより前記イオンビームの電流を測定し、
該測定した結果に基づいて前記引き出し光学系の前記イ
オンを引き出す引き出し電圧を制御することで達成され
る。
Further, as a control method, in an ion beam apparatus that focuses an ion beam extracted from an ion source by an extraction optical system, scans the sample on a sample, and irradiates the sample with the ion beam, By measuring the current of the ion beam by making a part or all of the light incident on an electrode maintained at a positive potential,
It is achieved by controlling the extraction voltage for extracting the ions of the extraction optical system based on the measurement result.

〔作用〕[Action]

イオンビームの全部または一部のいずれか一方が電極
または試料ステージ上の試料のいずれか一方に入射する
と、電極または試料のいずれか一方から二次電子が発生
する。
When either all or part of the ion beam is incident on either the electrode or the sample on the sample stage, secondary electrons are generated from either the electrode or the sample.

そのため、電極または試料ステージのいずれか一方に
電流計を接続してイオンビーム電流値を測定すると、電
流値は、電極または試料のいずれか一方に入射するイオ
ンビーム電流値より二次電子による電流分だけ増加す
る。
Therefore, when an ammeter is connected to either the electrode or the sample stage and the ion beam current value is measured, the current value is calculated by dividing the current value of the ion beam incident on either the electrode or the sample by the secondary electron. Only increase.

そのとき電極または試料ステージのいずれか一方に数
10Vの直流電圧を印加すると、電極または試料のいずれ
か一方から発生する二次電子は再び電極または試料のい
ずれか一方に戻り、電流計はイオンビーム全部または一
部が電極または試料のいずれか一方に入射する真の電流
値を測定する。
At that time, a number is assigned to either the electrode or the sample stage.
When a DC voltage of 10 V is applied, the secondary electrons generated from either the electrode or the sample return to either the electrode or the sample again, and the ammeter indicates that the entire or part of the ion beam is either the electrode or the sample. The true current value incident on is measured.

またブランキングアパチャには、ブランキング期間
中、試料ステージ上の試料には、イオンビーム走査中他
の電極と異なり、測定すべきイオンビームの全体が入射
する。
During the blanking period, the entire ion beam to be measured is incident on the sample on the sample stage during the blanking period, unlike other electrodes during ion beam scanning.

したがってブランキングアパチャまたは試料ステージ
のいずれか一方に数10Vの直流電圧を印加して電流を測
定すると、換算することなく直接、イオンビーム電流値
を測定することができる。
Therefore, when a DC voltage of several tens of volts is applied to one of the blanking aperture and the sample stage to measure the current, the ion beam current value can be directly measured without conversion.

またこのとき、測定時間は、ブランキングアパチャで
はイオンビーム走査中の水平、垂直ブランキング期間で
あり、試料ステージでは、イオンビーム走査中のビーム
照射期間であり、それぞれ加工中の一部の時間を利用し
て測定可能であるから、加工時間の無駄を省くことがで
きる。
At this time, the measurement time is a horizontal and vertical blanking period during ion beam scanning in the blanking aperture, and a beam irradiation period during ion beam scanning in the sample stage. Since the measurement can be performed by using the processing time, it is possible to save the processing time.

さらにイオンビーム電流を検出して加工深さの制御に
使用するとともにイオンビーム電流の安定化をはかるの
で、加工精度を向上することができる。
Furthermore, since the ion beam current is detected and used for controlling the processing depth and the ion beam current is stabilized, the processing accuracy can be improved.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の第1の実施例であるイオンビーム加工
装置を示す第1図乃至第4図について説明する。
Hereinafter, FIGS. 1 to 4 showing an ion beam processing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described.

第1図に示すように、本実施例のイオンビーム加工装
置は試料ステージ9によりX,Y両方向を位置決めされる
試料8の上方位置に高輝度の液体金属イオン源1と、該
液体金属イオン源1よりイオンビームを引出す引出し電
極2と、引き出されたイオンビーム10を集束する1枚ま
たは複数の電極からなるレンズ電極3とイオンビーム10
を絞るためのビームリミッティングアパチャ4と、イオ
ンビーム10をオン・オフするブランキング電極5と、ブ
ランキングアパチャ6と集束されたイオンビーム10によ
り試料8の加工領域を走査する複数の電極からなる偏向
電極7とを備えている。また液体金属イオン源1はイオ
ンビーム10を加速する加速電源12に接続し、引出し電源
11は電極2に接続している。またレンズ電極3は、レン
ズ電源13に接続している。またビームリミッティングア
パチャ4は、該ビームリミッティングアパチャ4から発
生する二次電子を抑えるための直流電源14とイオンビー
ム電流を測定する電流計15と、測定した電流値をA/D変
換するためのA/D変換器16と変換された電流値を入力す
るマイクロコンピュータ17とに接続している。
As shown in FIG. 1, the ion beam processing apparatus according to the present embodiment includes a high-intensity liquid metal ion source 1 at a position above a sample 8 which is positioned in both the X and Y directions by a sample stage 9. 1, an extraction electrode 2 for extracting an ion beam, a lens electrode 3 including one or more electrodes for focusing the extracted ion beam 10, and an ion beam 10.
A beam limiting aperture 4 for narrowing the beam, a blanking electrode 5 for turning on / off the ion beam 10, and a plurality of electrodes for scanning the processing area of the sample 8 with the blanking aperture 6 and the focused ion beam 10. And a deflection electrode 7. The liquid metal ion source 1 is connected to an acceleration power source 12 for accelerating the ion beam 10 and is connected to an extraction power source.
11 is connected to the electrode 2. The lens electrode 3 is connected to a lens power supply 13. The beam limiting aperture 4 includes a DC power supply 14 for suppressing secondary electrons generated from the beam limiting aperture 4, an ammeter 15 for measuring an ion beam current, and an A / D converter for converting the measured current value. A / D converter 16 and a microcomputer 17 for inputting the converted current value.

つぎに動作について説明する。 Next, the operation will be described.

引出し電源11により引出し電極2に数kVの高電圧を印
加して液体金属イオン源1からイオンビーム10を引き出
すと、引き出されたイオンビーム10は、レンズ電源13に
より10数kVに印加されたレンズ電極3により集束され
る。
When a high voltage of several kV is applied to the extraction electrode 2 by the extraction power source 11 and the ion beam 10 is extracted from the liquid metal ion source 1, the extracted ion beam 10 It is focused by the electrode 3.

集束されたイオンビーム10は、ビームリミッティング
アパチャ4で所望のビーム径が得られるように絞り込ま
れる。このとき第2図(a)に示すように、ビームリミ
ッティングアパチャ4で遮断されたイオンビーム10は、
ビームリミッティングアパチャ4に流れ込むとともにビ
ームリミッティングアパチャ4では入射するイオンビー
ム10により二次電子40が発生する。
The focused ion beam 10 is narrowed down by the beam limiting aperture 4 so as to obtain a desired beam diameter. At this time, as shown in FIG. 2A, the ion beam 10 blocked by the beam limiting aperture 4 is
Secondary electrons 40 are generated by the incident ion beam 10 at the beam limiting aperture 4 while flowing into the beam limiting aperture 4.

この二次電子40は、鏡筒からアースに流れ、ビームリ
ミッティングアパチャ4には戻ってこない。
The secondary electrons 40 flow from the lens barrel to ground, and do not return to the beam limiting aperture 4.

そのため、イオンビーム10がビームリミッティングア
パチャ4に流入する電流をia、二次電子40の発生にとも
なう電流ieとすると、電流計15による電流値はia+ie
なり、ビームリミッティングアパチャ4に流入する電流
iaよりieだけ大きな値となる。
Therefore, if the current of the ion beam 10 flowing into the beam limiting aperture 4 is i a , and the current i e due to the generation of the secondary electrons 40 is i e , the current value by the ammeter 15 is i a + i e , and the beam limiting aperture Current flowing into 4
The value is larger than i a by i e .

そこで、本実施例では、数10Vの値の直流電源14によ
り第2図(b)に示すように、ビームリミッティングア
パチャ4側が陽極になるように直流電圧を印加する。す
るとビームリミッティングアパチャ4から発生する二次
電子40は、再びビームリミッティングアパチャ4に引き
戻され、これによって二次電子40の発生は抑えられる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2B, a DC voltage is applied from the DC power supply 14 having a value of several tens of volts so that the beam limiting aperture 4 side becomes an anode. Then, the secondary electrons 40 generated from the beam limiting aperture 4 are returned to the beam limiting aperture 4 again, thereby suppressing the generation of the secondary electrons 40.

この場合、ビームリミッティングアパチャ4に引き戻
される二次電子40の量は、印加する電圧値VBが増加する
のにしたがって大きくなっていき、二次電子40の発生に
ともなう電流ieは0に近づいていく。
In this case, the amount of the secondary electrons 40 drawn back to the beam limiting Aperture 4, the voltage value V B to be applied is gradually increased according to increase, the 0 current i e due to occurrence of secondary electrons 40 Approaching.

一方ビームリミッティングアパチャ4に流入する電流
iaは、印加する電圧値VBの増加に対して無関係である。
On the other hand, the current flowing into the beam limiting aperture 4
i a is independent of the increase in the applied voltage value V B.

したがって第3図に示すように、電流計15で測定され
る電流値Imは、電圧値VBの増加に対して減少していき、
ある値にV0に達したとき一定値となる。
Thus, as shown in FIG. 3, the current value I m is measured by the ammeter 15, continue to decrease with increasing voltage value V B,
A constant value upon reaching V 0 to a certain value.

この減少した分は、二次電子40の発生にともなう電流
値ieで、一定となった分が真のビームリミッティングア
パチャ40への流入電流ibである。
This reduced amount is a current value i e due to occurrence of secondary electrons 40, minutes became constant is flowing current i b of the true beam limiting Aperture 40.

また一定となったときの電圧値V0をイオンビーム電流
測定時の直流電源14の設定値とする。
Further, the voltage value V 0 when the voltage becomes constant is set as the set value of the DC power supply 14 at the time of measuring the ion beam current.

ついで、電流計15で測定された電流値はA/D変換器16
でデイジタル化され、マイクロコンピュータ17に入力さ
れる。
Next, the current value measured by the ammeter 15 is read by the A / D converter 16
, And input to the microcomputer 17.

このようにして得られた電流値は、ビームリミッティ
ングアパチャ4に流入する電流値であり、試料8に流入
するイオンビーム電流値を得るには、加工前、あらかじ
めアパチャ流入電流iaとイオンビーム電流ibとの関係を
求めておく必要がある。
Thus the current value obtained is a current value flowing into the beam limiting Aperture 4, to obtain the ion beam current value flowing into the sample 8, before processing, pre-aperture inflow current i a and the ion beam it is necessary to determine the relationship between the current i b.

そこで、アパチャ流入電流iaとビーム電流ibとを関係
を求めると第4図に示すように、一次関数近似が可能で
あるから、そのパラメータをあらかじめマイクロコンピ
ュータ17に記憶しておく。
Therefore, as shown in FIG. 4 when determining the relationship between aperture inflow current i a and the beam current i b, since it is possible to a linear function approximation and store its parameters in advance in the microcomputer 17.

ついでこの関数を用いて得られたビームリミッティン
グアパチャ4に流入する電流iaからマイクロコンピュー
タ17を用いてイオンビーム電流ib算出する。
Then the ion beam current i b is calculated by using the microcomputer 17 from the current i a flowing into the beam limiting Aperture 4 obtained using this function.

ただし、このような算出方法によってイオンビーム電
流ibを求める場合、二次電子40による電流ieは、ビーム
リミッティングアパチャ4に流入する電流iaに比例する
ため、二次電子40による電流ieの影響があっても、ビー
ムリミッティングアパチャ4に流入する電流iaを求める
ことが可能である。
However, when the ion beam current i b is obtained by such a calculation method, the current i e due to the secondary electrons 40 is proportional to the current i a flowing into the beam limiting aperture 4. even if there is influence of e, it is possible to determine the current i a flowing into the beam limiting Aperture 4.

加工深さを求める場合には、上記のようにして得られ
たイオンビーム電流ibの値を一定時間毎に測定し、測定
値をマイクロコンピュータ17により加算することによ
り、時間に対する積分を求め、加工速度係数を乗算して
加工体積を求め、これを加工走査面積で除算することに
より加工深さを求めることができる。
When determining the working depth, by the value of the resulting ion beam current i b in the manner described above was measured at predetermined time intervals, you add the measured values by the microcomputer 17 obtains the integration with respect to time, The processing volume is obtained by multiplying the processing speed coefficient, and the processing depth is obtained by dividing the processing volume by the processing scan area.

このようにすることによって、ビームリミッティング
アパチャ4に流入する電流iaは二次電子40による影響を
受けることなく測定することができるとともに、イオン
ビーム電流iaを算出することができるので、このイオン
ビーム電流ibが時間の経過にともなって変動していく場
合でも算出することができ、これによってイオンビーム
電流ibから加工深さを高精度に制御することができる。
By doing so, together with the current i a flowing into the beam limiting Aperture 4 can be measured without being affected by secondary electrons 40, it is possible to calculate the ion beam current i a, the it can be calculated even when the ion beam current i b is gradually varied with time, thereby it is possible to control the machining depth with high accuracy from the ion beam current i b.

つぎに本発明の第2の実施例であるイオンビーム加工
装置を示す第5図および第6図について説明する。
Next, FIGS. 5 and 6 showing an ion beam processing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described.

第5図に示す本実施例のイオンビーム加工装置は、前
記第1図に示す実施例と比較し、イオンビーム電流ib
測定するための電流計15がプランキングアパチャ6に接
続している点のみが相異し、それ以外は同一であるか
ら、同一符号をもって示すとともに相異点について説明
する。
Ion beam processing apparatus of the present embodiment shown in Fig. 5, as compared to the embodiment shown in the first figure, the ammeter 15 for measuring the ion beam current i b is connected to the flop Index Aperture 6 Only the points are different, and the other points are the same. Therefore, they are denoted by the same reference numerals and the different points will be described.

本実施例においては、第1図に示す第1の実施例のよ
うにイオンビーム電流ibをビームリミッティングアパチ
ャ4に流入する電流iaから近似式を用いて算出する方法
と違って直接求めるものである。
In the present embodiment, determined directly unlike the method of calculating by using an approximate expression from a current i a flowing an ion beam current i b as in the first embodiment shown in FIG. 1 to the beam limiting Aperture 4 Things.

つぎに動作について説明する。 Next, the operation will be described.

引出し電極2により引出されたイオンビーム10は、レ
ンズ電極3によって試料8に集束される。このとき、ブ
ランキング電極5の電圧を印加すると、イオンビーム10
は曲げられ、ブランキングアパチャ6によって遮断さ
れ、イオンビーム10は試料10に到達しない。
The ion beam 10 extracted by the extraction electrode 2 is focused on the sample 8 by the lens electrode 3. At this time, when the voltage of the blanking electrode 5 is applied, the ion beam 10
Is bent and blocked by the blanking aperture 6, so that the ion beam 10 does not reach the sample 10.

ブランキングアパチャ6によって遮断されるイオンビ
ーム10は、試料8に入射するイオンビームと同一電流値
であるから、ブランキングアパチャ6に電圧を印加して
電流計15に測定値を求めることにより、イオンビーム電
流値を直接求めることができる。イオンビーム10がブラ
ンキングアパチャ6に入射される際には、ブランキング
アパチャ6からは二次電子が放出されることから、その
分、電流計15で測定される電流値Imは増加することにな
るが、先の第1の実施例と同様にして、直流電源14から
ブランキングアパチャ6に直流電圧が印加される場合
は、ブランキングアパチャ6からの二次電子の放出が抑
えられるものである。その際に、直流電源14のバイアス
電圧V0の設定方法は第1図に示す実施例と同様な方法に
よっ行う。
Since the ion beam 10 cut off by the blanking aperture 6 has the same current value as the ion beam incident on the sample 8, the voltage is applied to the blanking aperture 6 and the measured value is obtained by the ammeter 15. The beam current value can be obtained directly. When the ion beam 10 is incident on blanking Aperture 6, since the secondary electrons are emitted from the blanking Aperture 6, it correspondingly, the current value I m is measured by the ammeter 15 increases However, when a DC voltage is applied from the DC power supply 14 to the blanking aperture 6 as in the first embodiment, the emission of secondary electrons from the blanking aperture 6 is suppressed. is there. At that time, the setting method of the bias voltage V 0 which the DC power source 14 is performed by the same method as the embodiment shown in Figure 1.

ところで、イオンビーム電流の測定時点についてであ
るが、これは、加工中、一定時間毎にブランキングをか
け、イオンビーム10を遮断した時点でイオンビーム10の
電流値を測定することが可能である。
By the way, regarding the measurement time point of the ion beam current, it is possible to apply a blanking at regular time intervals during processing and measure the current value of the ion beam 10 at the time point when the ion beam 10 is cut off. .

しかるに、第6図(a)に示すように矩形の加工を行
うときには、イオンビーム10を矩形に走査するため、第
5図に示す偏向電極7に第6図(b)に示すような鋸歯
状波を印加する。このとき−、−の帰線部分で
は、第6図(c)に示すように、ブランキング電極5に
電圧を印加する。したがって第6図(d)に示すよう
に、ブランキング期間に対応して電流測定のトリガをマ
イクロコンピュータ17に入力することによってブランキ
ング期間に測定を行うことができる。
However, when processing a rectangle as shown in FIG. 6A, the ion beam 10 is scanned in a rectangular shape, so that the deflection electrode 7 shown in FIG. 5 has a saw-toothed shape as shown in FIG. Apply a wave. At this time, in the-and-flyback portions, a voltage is applied to the blanking electrode 5 as shown in FIG. 6 (c). Accordingly, as shown in FIG. 6 (d), by inputting a current measurement trigger to the microcomputer 17 corresponding to the blanking period, the measurement can be performed during the blanking period.

また、このようにして電流値を測定することにより、
二次電子による影響を受けることなく、イオンビーム10
を直接測定することができ、かつ算出にともなう近似誤
差あるいは、加工前と加工中の条件の変化による誤差が
なくなるとともに加工中、加工停止することなく測定で
きるので、加工時間の無駄を省くことができる。
Also, by measuring the current value in this way,
Ion beam 10 without being affected by secondary electrons
Can be measured directly, and there is no approximation error due to calculation or errors due to changes in conditions before and during machining, and measurement can be performed without stopping machining during machining. it can.

さらにイオンビーム電流値を用いて加工深さを制御で
きることは、第1図に示す第1の実施例と同様である。
Further, the fact that the processing depth can be controlled using the ion beam current value is the same as in the first embodiment shown in FIG.

つぎに本発明の第3の実施例であるイオンビーム装置
を示す第7図により説明する。
Next, an ion beam apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第7図に示す第3の実施例は、第1,第2の実施例1と
比較し、イオンビーム電流を測定するための電流計15を
試料ステージ9に接続している点が相異し、それ以外は
同一である。
The third embodiment shown in FIG. 7 is different from the first and second embodiments in that an ammeter 15 for measuring the ion beam current is connected to the sample stage 9. Otherwise, they are the same.

本実施例においても、第2の実施例と同様、イオンビ
ーム10の電流ibを直接測定するものである。
In this embodiment, as in the second embodiment, it is to directly measure the current i b of the ion beam 10.

また第1,第2の実施例と同様、レンズ電極3によって
集束されたイオンビーム10は偏向電極7によって試料8
上を走査する。
As in the first and second embodiments, the ion beam 10 focused by the lens electrode 3 is applied to the sample 8 by the deflection electrode 7.
Scan above.

このとき、試料8の表面から二次電子が発生する。そ
のため、電流計15に流れる電流はイオンビーム10の電流
ibに対し、二次電子発生にともなう電流ie分だけ大きく
なる。
At this time, secondary electrons are generated from the surface of the sample 8. Therefore, the current flowing through the ammeter 15 is the current of the ion beam 10.
It is larger than i b by the current i e due to the generation of secondary electrons.

そこで、直流電源14から試料ステージ9に直流電圧を
印加して該試料ステージ9を陽極にすることにより、試
料8からの二次電子の発生を抑えることができ、これに
よって電流計15によりイオンビーム10の電流iaを直接測
定することができる。
Therefore, by applying a DC voltage from the DC power source 14 to the sample stage 9 to make the sample stage 9 an anode, the generation of secondary electrons from the sample 8 can be suppressed. it can be measured 10 current i a direct.

この場合イオンビーム電流iaの測定時点は、第2の実
施例の場合と違ってブランキング期間に行わず、第6図
(b)におけるイオンビーム10の走査期間−,−
で行う。
Measurement time point in this case the ion beam current i a is not performed during the blanking period unlike the case of the second embodiment, the scanning period of the ion beam 10 in FIG. 6 (b) -, -
Do with.

このようにすることによって試料ステージ9において
も、試料ステージ9を移動することなくイオンビーム電
流ibの測定が可能であり、試料ステージ9の移動にとも
なう加工時間の無駄および位置決め誤差を防止すること
ができる。
Also in the sample stage 9 by doing so, it is possible to measure the ion beam current i b without moving the sample stage 9, to prevent waste and positioning error of processing time with the movement of the sample stage 9 Can be.

なお、上記のように測定されたイオンビーム電流値を
用いて加工深さを制御できることは、前記の実施例と同
様である。
In addition, the fact that the processing depth can be controlled using the ion beam current value measured as described above is the same as in the above embodiment.

つぎに本発明の第4の実施例であるイオンビーム装置
を示す第8図により説明する。
Next, an ion beam apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第8図に示す第4の実施例は第1の実施例と比較し、
マイクロコンピュータ17から引出し電源11へのフィード
バック回路17′を備えている点が相違し、それ以外は同
一であるので、相違点について説明する。
The fourth embodiment shown in FIG. 8 is compared with the first embodiment,
The difference is that a feedback circuit 17 'from the microcomputer 17 to the extraction power supply 11 is provided, and the other points are the same. Therefore, the differences will be described.

第4の実施例では、第1の実施例で得られたイオンビ
ーム電流値を引出し電源11にフィードバックし、これに
よって引出し電源11の電圧を変化させてイオンビーム電
流iaを一定にしようとするものである。
In the fourth embodiment, the ion beam current value obtained in the first embodiment is fed back to the extraction power source 11, thereby varying the voltage of the extraction power source 11 to try to constant ion beam current i a Things.

この場合、得られるイオンビーム電流iaは、液体金属
イオン源1などの状態変化によって変動するが、電流値
の変化に対応して引出し電圧を変化させることによって
イオンビーム電流値を一定にすることができる。
In this case, the ion beam current i a resulting will vary depending on the state change, such as a liquid metal ion source 1, to a constant ion beam current value by changing the extraction voltage in response to a change in current value Can be.

この方法は、第2,第3の実施例においても可能であ
る。
This method is also possible in the second and third embodiments.

またこの方法は、イオンビーム10の一部あるいはすべ
てが流入する電極において、単にイオンビーム10の電流
値をモニタする場合にも使用可能である。
This method can also be used when the current value of the ion beam 10 is simply monitored at the electrode into which part or all of the ion beam 10 flows.

したがって、上記各実施例においては、集束イオンビ
ームにより、フォトマスクやX線マスクなどの露光用マ
スクのパターン欠陥修正およびLSI配線の修正などを行
う場合試料ステージを移動することなく、二次電子の発
生を抑えて加工深さに対応するイオンビームの電流のみ
を直接測定することができるので、二次電子による電
流、イオンビームの電流の算出誤差、加工時間の無駄を
排除し、イオンビームを欠陥部のみに当ててこれを除去
し、正常な部分にダメージを与えることなく高精度でイ
オンビーム加工を行うことができる。
Therefore, in each of the above embodiments, when correcting a pattern defect of an exposure mask such as a photomask or an X-ray mask and correcting an LSI wiring by using a focused ion beam, the secondary electron beam is not moved without moving the sample stage. Since it is possible to directly measure only the current of the ion beam corresponding to the processing depth while suppressing the occurrence, it is possible to eliminate errors due to secondary electron current, ion beam current calculation errors, and waste of processing time, and to eliminate ion beam defects. This can be removed by applying only to the portion, and ion beam processing can be performed with high accuracy without damaging a normal portion.

また測定したイオンビームの電流値に基いて引出し電
圧を変化させ、イオンビーム電流を一定にすることがで
きるので、高精度で安定したイオンビーム加工を行うこ
とができる。
In addition, since the extraction voltage can be changed based on the measured current value of the ion beam to keep the ion beam current constant, highly accurate and stable ion beam processing can be performed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたるように、本発明によるイオン加工方法に
おいては、二次電子による電流、イオンビームの電流の
算出誤差、加工時間の無駄を排除するとともに、イオン
ビームの欠陥部のみを除去し、正常な部分にダメージを
与えることなく、高精度で安定したイオンビーム加工を
行うことができる。
As described above, in the ion machining method according to the present invention, the current due to the secondary electrons, the calculation error of the current of the ion beam, and the waste of machining time are eliminated, and only the defect portion of the ion beam is removed. It is possible to perform highly accurate and stable ion beam processing without damaging a portion.

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

第1図は本発明の第1の実施例であるイオンビーム装置
の要部を示す説明図、第2図(a)(b)は第1の実施
例におけるイオンビーム電流測定説明図、第3図は第1
の実施例におけるバイアス電圧とイオンビーム測定電流
との関係を示す説明図、第4図は第1の実施例における
アパチャ電流とイオンビーム電流との関係を示す説明
図、第5図は本発明の第2の実施例であるイオンビーム
装置の要部を示す説明図、第6図は第2の実施例におけ
るイオンビーム測定時間のタイミングチャート図、第7
図は本発明の第3の実施例であるイオンビーム装置の要
部を示す説明図、第8図は本発明の第4実施例であるイ
オンビーム装置の要部を示す説明図、第9図は従来のイ
オンビーム加工装置を示す要部説明図、10図は従来のイ
オンビーム加工装置におけるイオンビーム電流測定説明
図である。 1……液体金属イオン源、2……引出し電極、3……レ
ンズ電極、4……ビームリミッティングアパチャ、5…
…ブランキング電極、6……ブランキングアパチャ、7
……偏向電極、8……試料、9……試料ステージ、10…
…イオンビーム、11……引出し電極、1……加速電源、
13……レンズ電源、14……直流電源、15……電流計、16
……A/D変換器、17……マイクロコンピュータ、19……
二次電子ディテクタ。
FIG. 1 is an explanatory view showing a main part of an ion beam apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIGS. 2 (a) and 2 (b) are ion beam current measurement explanatory views in the first embodiment, and FIG. Figure 1
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the bias voltage and the ion beam measurement current in the embodiment of FIG. 4, FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the aperture current and the ion beam current in the first embodiment, and FIG. FIG. 6 is an explanatory view showing a main part of an ion beam apparatus according to a second embodiment, FIG. 6 is a timing chart of an ion beam measurement time in the second embodiment, and FIG.
FIG. 9 is an explanatory view showing a main part of an ion beam apparatus according to a third embodiment of the present invention. FIG. 8 is an explanatory view showing a main part of the ion beam apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. Is an explanatory view of a main part showing a conventional ion beam processing apparatus, and FIG. 10 is an explanatory view of ion beam current measurement in the conventional ion beam processing apparatus. 1 ... liquid metal ion source, 2 ... extraction electrode, 3 ... lens electrode, 4 ... beam limiting aperture, 5 ...
... blanking electrode, 6 ... blanking aperture, 7
…… Deflecting electrode, 8 …… Sample, 9 …… Sample stage, 10…
... Ion beam, 11 ... Extraction electrode, 1 ... Acceleration power supply,
13: Lens power supply, 14: DC power supply, 15: Ammeter, 16
…… A / D converter, 17 …… Microcomputer, 19 ……
Secondary electron detector.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 37/30 - 37/305──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01J 37/30-37/305

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】イオン源と、該イオン源で発生させたイオ
ンビームを引き出す引き出し光学系部と、該引き出され
たイオンビームを集束させて試料上に走査して照射する
集束光学系部と、前記試料を載置する載置台部と、前記
イオンビームの入射部分が正の電位に維持された状態と
して該イオンビームの電流値を測定するビーム電流測定
部と、該ビーム電流測定部で測定した前記イオンビーム
の電流値に基づいて前記イオンビームを集束させて試料
上に走査して照射することにより前記試料の加工深さを
制御する制御部とを備えたことを特徴とするイオンビー
ム装置。
An ion source, an extraction optical system for extracting an ion beam generated by the ion source, a focusing optical system for converging the extracted ion beam and scanning and irradiating the sample on a sample, A mounting table for mounting the sample, a beam current measuring unit for measuring the current value of the ion beam as a state where the incident portion of the ion beam is maintained at a positive potential, and a beam current measuring unit An ion beam apparatus comprising: a control unit that controls a processing depth of the sample by focusing the ion beam based on a current value of the ion beam, and scanning and irradiating the ion beam on a sample.
【請求項2】前記ビーム電流測定部が、前記集束光学系
部に設けたビームリミティングアパチャであることを特
徴とする請求項1記載のイオンビーム装置。
2. An ion beam apparatus according to claim 1, wherein said beam current measuring section is a beam limiting aperture provided in said focusing optical system section.
【請求項3】前記ビーム電流測定部が、前記集束光学系
部に設けられたブランキング電極であることを特徴とす
る請求項1記載のイオンビーム装置。
3. The ion beam apparatus according to claim 1, wherein said beam current measuring section is a blanking electrode provided in said focusing optical system section.
【請求項4】前記ビーム電流測定部が、前記載置台部に
設けられたことを特徴とする請求項1記載のイオンビー
ム装置。
4. An ion beam apparatus according to claim 1, wherein said beam current measuring section is provided on said mounting table.
【請求項5】イオン源から引き出し光学系により引き出
したイオンビームを、集束光学系において集束させて試
料上に走査して照射するイオンビーム装置において、前
記照射の途中において、前記イオンビームの一部又は全
部を、正の電位に維持された電極に入射させることによ
り前記イオンビームの電流を測定し、該測定した結果に
基づいて前記引き出し光学系の前記イオンを引き出す引
き出し電圧を制御することを特徴とするイオンビーム装
置の制御装置。
5. An ion beam apparatus which focuses an ion beam extracted from an ion source by an optical system and scans and irradiates a sample onto a sample, and a part of the ion beam is irradiated during the irradiation. Alternatively, the current of the ion beam is measured by irradiating the ions to an electrode maintained at a positive potential, and the extraction voltage for extracting the ions of the extraction optical system is controlled based on the measurement result. Control device for an ion beam device.
【請求項6】前記イオンビーム電流の測定を、前記集束
光学系に設けた前記電極に入射する前記イオンビームを
測定することにより行うことを特徴とする請求項5記載
のイオンビーム装置の制御方法。
6. The method according to claim 5, wherein the measurement of the ion beam current is performed by measuring the ion beam incident on the electrode provided in the focusing optical system. .
【請求項7】前記イオンビーム電流の測定を、前記イオ
ンビームを試料上に走査して照射するときの走査の帰線
部分で前記イオンビームを前記電極に入射させ測定する
ことにより行うことを特徴とする請求項5記載のイオン
ビーム装置の制御方法。
7. The method according to claim 1, wherein the measurement of the ion beam current is performed by causing the ion beam to be incident on the electrode at a retrace portion of scanning when the ion beam is scanned and irradiated on a sample. The method for controlling an ion beam apparatus according to claim 5, wherein
【請求項8】前記イオンビーム電流の測定を、前記イオ
ンビームを試料上に走査して照射しているときに、前記
試料から試料台へ流れる電流を検出することにより行う
ことを特徴とする請求項5記載のイオンビーム装置の制
御方法。
8. The method according to claim 1, wherein the measurement of the ion beam current is performed by detecting a current flowing from the sample to the sample stage when the ion beam is scanned and irradiated on the sample. Item 6. A method for controlling an ion beam device according to Item 5.
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