JP3397390B2 - Processing method using focused ion beam - Google Patents

Processing method using focused ion beam

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JP3397390B2 JP25540293A JP25540293A JP3397390B2 JP 3397390 B2 JP3397390 B2 JP 3397390B2 JP 25540293 A JP25540293 A JP 25540293A JP 25540293 A JP25540293 A JP 25540293A JP 3397390 B2 JP3397390 B2 JP 3397390B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、細く絞ったイオンビー
ムを被加工材料上で走査し、被加工材料の加工を行うよ
うにした集束イオンビームによる加工方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focused ion beam processing method for scanning a material to be processed by scanning the material to be processed with a finely focused ion beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】集束イオンビームを用いた加工では、イ
オン源からのイオンビームを集束レンズによって被加工
材料上に細く集束すると共に、加工部分でイオンビーム
をステップ状に2次元走査させている。この時、イオン
ビームをステップ動作により偏向走査して、イオンビー
ム照射を行うに当たり、所望ドーズ量を与えるステップ
送り周波数(加工周波数)と走査の繰り返し数(フレー
ム数)を定め、この周波数でのステップ動作による偏向
走査(フレーム走査)を繰り返し行うことで、イオンビ
ームによる加工を行っている。通常は、この加工周波数
は固定であり、希にオフラインで非連続的に設定される
ことがある。
2. Description of the Related Art In the processing using a focused ion beam, an ion beam from an ion source is finely focused on a material to be processed by a focusing lens, and the ion beam is two-dimensionally scanned stepwise at a processing portion. At this time, when performing ion beam irradiation by deflecting and scanning the ion beam, the step feed frequency (processing frequency) and the number of scan repetitions (frame number) that give the desired dose amount are determined, and the step at this frequency is determined. By performing the deflection scanning (frame scanning) by the operation repeatedly, the processing by the ion beam is performed. Usually, this processing frequency is fixed, and it is rarely set off-line and discontinuously.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記した集束イオンビ
ーム装置を用いて各種の加工を行うことができるが、加
工の種類によっては困難な問題が伴う。例えば、ある特
定な材料を用い、その材料にある特定な形の立体成形加
工を行う必要がある、例えば、マイクロマシン用の加工
を行う場合、被加工材料の回転や傾斜の調整、特定の走
査信号の発生,電流の変調などに問題点が多くある。こ
れらの問題点を解決するには、非常に多くの技術的困難
が存在し、また、仮に、これらの問題点を克服したとし
ても、従来の集束イオンビーム加工装置では、自由曲面
の精密な加工を行うことは不可能と考えられている。
Various kinds of processing can be performed by using the focused ion beam device described above, but there are difficult problems depending on the type of processing. For example, it is necessary to use a certain specific material and perform three-dimensional molding of a certain shape in that material. For example, when processing for micromachines, adjustment of rotation and inclination of the material to be processed, specific scanning signal There are many problems in the occurrence of noise and current modulation. There are numerous technical difficulties in solving these problems, and even if these problems are overcome, the conventional focused ion beam processing apparatus does not allow precise processing of free-form surfaces. It is considered impossible to do.

【0004】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、被加工材料の自由曲面の加工を精
密に行うことができる集束イオンビームによる加工方法
を実現するにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to realize a processing method using a focused ion beam capable of precisely processing a free curved surface of a material to be processed.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明に基
づく集束イオンビームによる加工方法は、イオンビーム
を被加工材料上に細く集束すると共に、材料上の加工領
域でイオンビームを繰り返し走査し、材料の表面加工を
行うイオンビーム加工方法において、イオンビームのス
テップ状送り周波数(加工周波数)をイオンビームの照
射位置に応じて変調を行う際、予め求めておいた、加工
周波数がある値以下になるとエッチングレートが大きく
変化する加工周波数とエッチングレートの関係に基づい
て変調を行うことを特徴とするものである。又、請求項
2に係る発明に基づく集束イオンビームによる加工方法
は、イオンビームを被加工材料上に細く集束すると共
に、材料上の加工領域でイオンビームを繰り返し走査
し、材料の表面加工を行うイオンビーム加工方法におい
て、イオンビームのステップ状送り周波数(加工周波
数)をイオンビームの照射位置に応じて変調を行う際、
イオンビームの照射部分の材料の組成を判別し、この組
成に応じて予め求めておいた、加工周波数がある値以
下になるとエッチングレートが大きく変化する被加工物
質毎の加工周波数とエッチングレートの関係に基づいて
変調を行うことを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a focused ion beam processing method, wherein an ion beam is finely focused on a material to be processed, and the ion beam is repeatedly scanned in a processing area on the material. In the ion beam processing method for processing the surface of a material, when the step feed frequency (processing frequency) of the ion beam is modulated according to the irradiation position of the ion beam ,
If the frequency is below a certain value, the etching rate will increase
It is characterized in that for performing modulation based on the relationship of the change processing frequency and the etching rate. In the method for processing with a focused ion beam according to the second aspect of the invention, the surface of the material is processed by finely focusing the ion beam on the material to be processed and repeatedly scanning the ion beam in the processing area on the material. In the ion beam processing method, when the step feed frequency (processing frequency) of the ion beam is modulated according to the irradiation position of the ion beam,
The composition of the material of the ion beam irradiation area is determined , and the processing frequency determined in advance according to this composition is below a certain value.
It is characterized in that for performing modulation based on the relationship of the working frequency and the etching rate of each workpiece material etching rate becomes below greatly changes.

【0006】[0006]

【作用】最初に、イオンビームによる矩形エッチング加
工を例として加工周波数の説明を行う。集束イオンビー
ム装置における加工周波数fとは、被加工材料上の一点
にイオンビームを照射する時間(1/f)の逆数であ
り、加工時のイオンビームの走査スピードを定義してい
る。今、加工幅x、奥行きyの加工をこの加工領域(x
×y)全体に集束スポットイオンビームの照射をs間隔
ごとに実行することによって行う場合を想定する。この
場合、加工領域全域に1回イオンビームの照射を行う時
間t(1フレームの加工時間)は、次のように表され
る。
First, the processing frequency will be described by taking rectangular etching processing with an ion beam as an example. The processing frequency f in the focused ion beam device is the reciprocal of the time (1 / f) for irradiating a point on the material to be processed with the ion beam, and defines the scanning speed of the ion beam during processing. Now, the processing of the processing width x and the depth y is performed in this processing area (x
Xy) It is assumed that irradiation with a focused spot ion beam is performed on the whole at intervals of s. In this case, the time t f irradiation is performed once ion beam machining entire region (1 frame processing time) is expressed as follows.

【0007】t=x・y/(s・f) この1フレームのイオンビーム照射で深さdまで加工さ
れたとする。フレーム照射の繰り返し数をnとすると
き、トータルの加工時間tと加工深度Dは次のように
なる。
T f = x · y / (s 2 · f) It is assumed that the ion beam irradiation of this one frame has processed to the depth d. When the number of repetitions of frame irradiation is n, the total processing time t T and the processing depth D are as follows.

【0008】D=n・d t=n・t 上式から実験的にエッチングレートεが求められる。D = nd t T = nt f The etching rate ε can be experimentally obtained from the above equation.

【0009】ε=x・y・D/(t・Ip) 上式でIpはイオンビームのプローブ電流である。良く
知られているように、実験的にはエッチングレートεは
加工される物質Mの関数であり、プローブ電流による依
存性は、ある電流密度の範囲では少ない。従って、ある
物質の加工を行う場合、今までの集束イオンビーム装置
の場合、常に一定のεを考慮して、加工周波数fをある
値に固定し、他の加工パラメータであるプローブ電流I
p、繰り返し走査回数n、1フレームの加工時間t
どを適宜選択していた。
Ε = x · y · D / (t T · Ip) In the above equation, Ip is the probe current of the ion beam. As is well known, the etching rate ε is experimentally a function of the material M to be processed, and the dependence on the probe current is small in a certain current density range. Therefore, when processing a certain substance, in the case of the focused ion beam apparatus up to now, the processing frequency f is fixed to a certain value in consideration of a constant ε, and the probe current I which is another processing parameter is fixed.
p, the number of repeated scans n, the processing time t f for one frame, etc. were selected appropriately.

【0010】本発明では、加工周波数fを加工位置
(x,y)の関数f=f(x,y)として、この値をオ
ンラインで加工中に変調し、加工位置(x,y)に与え
るドーズ量を変化させることにより材料表面に自由曲面
を描かせる。
In the present invention, the machining frequency f is a function f = f (x, y) of the machining position (x, y), and this value is modulated online during machining and given to the machining position (x, y). A free-form surface can be drawn on the material surface by changing the dose amount.

【0011】すなわち、コンピュータの中に加工したい
材料のエッチングレートのデータを入力しておく。次
に、加工したい立体面の式または数値入力を端末を用い
て行う。コンピュータなどで加工領域についての各点ご
とに相当するドーズ量を与えるための加工周波数
(x,y)とフレーム数nを、入力されているエッチン
グレートやプローブ電流などの値を用いて計算させて、
これを出力させて各点ごとにそれぞれ相当するビーム照
射時間(加工周波数)を適用させることで、加工速度を
各点ごとにそれぞれ定義させる。これをフレーム数nだ
け繰り返すことによって、自由な形の立体成形加工が可
能となる。次に、どのようにf(x,y)を計算するか
について、簡単な例を用いてより詳細に説明する。
That is, I want to process in a computer
Enter the data of the etching rate of the material. Next
You can use the terminal to input the formula or numerical value of the three-dimensional surface you want to process.
Do it. Each point about the processing area with a computer etc.
Processing frequency to give a dose equivalent tof
(X, y) and the number of frames n
Let's calculate using values such as Great and probe current,
This is output and the beam irradiation corresponding to each point is performed.
By applying the firing time (processing frequency), the processing speed can be
Have each point defined. This is the frame number n
By repeating the process, free-form three-dimensional molding processing is possible.
It becomes Noh. Then how to calculate f (x, y)
Will be described in more detail using a simple example.

【0012】ここで、図1に示すように、材料Mに関数
z=Z(x,y)<0で表すことができる自由曲線を、
電流Ip、フレーム数nで、加工する場合のf(x,
y)の値を近似計算で示す。なお、この座標系のzの原
点は、加工前の材料の表面とする。また、ここでは、計
算の簡略化のため、スポットビームの照射間隔sとし
て、ビーム電流はsの正方形の中だけに均等に分布し
ているとする。更に、エッチングレートεは、周波数に
よらないでεと仮定すると、前記した式により、加工
深さDは、次のように表すことができる。
Here, as shown in FIG. 1, a free curve which can be expressed by the function z = Z (x, y) <0 is given to the material M as follows.
With current Ip and frame number n, f (x,
The value of y) is shown by approximate calculation. The origin of z in this coordinate system is the surface of the material before processing. Further, here, for simplification of calculation, it is assumed that the beam current is evenly distributed only within the square of s 2 as the irradiation interval s of the spot beam. Further, assuming that the etching rate ε is ε 0 irrespective of the frequency, the processing depth D can be expressed as follows by the above equation.

【0013】 D=ε・Ip・n/[s・f(x,y)] この結果、次の式が成り立つ。 Z(x,y)=−ε・Ip・n/[s・f(x,
y)] したがって、f(x,y)は次のようになる。
D = ε 0 · Ip · n / [s 2 · f (x, y)] As a result, the following equation holds. Z (x, y) = − ε 0 · Ip · n / [s 2 · f (x,
y)] Therefore, f (x, y) is as follows.

【0014】 f(x,y)=−ε・Ip・n/[s・Z(x,y)] …(1) 上記の計算は、エッチングレートが加工周波数によらな
いとした場合である。理論的には、エッチングレート
は、イオンの質量数、加速エネルギー、電流密度、材料
の材質(化学組成、化学結合エネルギーなど)や温度な
どによって左右されると考えられる。ここでは、イオン
ビームの条件と材料を固定して、エッチングレートと材
料温度との関係を考える。材料温度を上げれば、エッチ
ングレートは、結合エネルギーの減少により、上がると
考えられるため、全体の加工時間t を一定にして、エ
ッチングレートεの加工周波数依存性の実験を、非常に
広い周波数範囲で実行した。加工周波数が低ければ、加
工点での局所的な到達温度は、加工周波数が高いときに
比べて、高くすることかできると考えられるからであ
る。この結果を図2に示す。
[0014]       f (x, y) = − ε0・ Ip ・ n / [sTwo・ Z (x, y)] (1) The above calculation shows that the etching rate depends on the processing frequency.
That is the case. Theoretically, the etching rate
Is the mass number of ions, acceleration energy, current density, material
Material (chemical composition, chemical bond energy, etc.) and temperature
It is thought that it depends on which one. Here ionic
Fix the beam condition and material, and set the etching rate and material.
Consider the relationship with temperature. Etch by raising the material temperature
Is increased due to the decrease in binding energy
Because it is considered, the total processing time t TConstant,
Experiments on the machining frequency dependence of the etching rate ε
Performed in a wide frequency range. If the processing frequency is low,
When the machining frequency is high, the local temperature reached at the work point is
Because it is thought that it can be made higher than
It The result is shown in FIG.

【0015】この図2から明らかなように、エッチング
レートは、加工周波数がある値以下になると、大きな周
波数依存性を示す。これは、今まで物質によってほぼ一
定値として扱ってきたエッチングレートεがかなりの広
い範囲で変えることができることを示すものである。
今、エッチングレートεの加工周波数依存性をε(f)
で表すと、式(1)は、次のように書き表すことができ
る。
As is apparent from FIG. 2, the etching rate shows a large frequency dependence when the processing frequency is below a certain value. This shows that the etching rate ε, which has been treated as a substantially constant value depending on the substance, can be changed in a fairly wide range.
Now, the processing frequency dependence of the etching rate ε is ε (f)
When expressed by, the formula (1) can be expressed as follows.

【0016】 f(x,y)=−ε(f)・Ip・n/[s・Z(x,y)]…(2) ここで、コンピュータシステムに各種物質に対するε
(f)のデータを予め記憶させておき、上記(2)式に
例えば、f=1kHzにおけるεの値ε(1kHz)を
代入して1次のfの値f(x,y)テーブルを作成す
る。次に、各点(x,y)に対して求めた1次のf
基づいてε(f)の値を前記記憶データより求めてf
=fを再計算する。各点について、次の関係が成立す
るまでこの計算を繰り返す。
F (x, y) = − ε (f) · Ip · n / [s 2 · Z (x, y)] (2) Here, ε for various substances in the computer system
The data of (f) is stored in advance, and for example, the value of ε at f = 1 kHz, ε (1 kHz), is substituted into the above equation (2) to generate a f 1 (x, y) table of the primary f. create. Next, the value of ε (f 1 ) is obtained from the stored data based on the first-order f 1 obtained for each point (x, y), and f is obtained.
= F 2 is recalculated. This calculation is repeated for each point until the following relation holds.

【0017】 |f(x,y)−fn−1(x,y)|≦δ …(3) このような計算処理を行うことにより、エッチングレー
トの加工周波数依存性を利用した最適加工周波数を求め
ることができる。これにより、式(1)を利用したより
効率と精度の優れた加工を行うことが可能となる。
| F n (x, y) −f n−1 (x, y) | ≦ δ (3) By performing such calculation processing, optimum processing using the processing frequency dependence of the etching rate is performed. The frequency can be calculated. As a result, it becomes possible to perform machining with higher efficiency and accuracy using the formula (1).

【0018】[0018]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図3は本発明を実施するためのイオンビー
ム加工装置の一例を示しており、1はイオン銃である。
イオン銃1から発生し加速されたイオンビームIBは、
集束レンズ2、対物レンズ3によって被加工材料4上に
細く集束される。更に、イオンビームは、偏向器5によ
り偏向される。イオン銃1はイオン銃制御回路6によっ
て制御され、また、集束レンズ2,対物レンズ3は、レ
ンズ制御回路7によってレンズ強度などが制御される。
イオン銃制御回路6とレンズ制御回路7とはプローブ電
流設定回路8に接続されいる。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 shows an example of an ion beam processing apparatus for carrying out the present invention, and 1 is an ion gun.
The ion beam IB generated from the ion gun 1 and accelerated is
The focusing lens 2 and the objective lens 3 finely focus the light on the material 4 to be processed. Further, the ion beam is deflected by the deflector 5. The ion gun 1 is controlled by an ion gun control circuit 6, and the focusing lens 2 and the objective lens 3 are controlled in lens strength by a lens control circuit 7.
The gun control circuit 6 and the lens control circuit 7 is connected to the probe current setting circuit 8.

【0019】偏向器5には、偏向制御回路9から走査信
号が供給されるが、偏向制御回路9内にはフレーム数設
定回路10、加工領域設定回路11、加工周波数設定回
路12等が含まれている。このフレーム数設定回路1
0、加工領域設定回路11、加工周波数設定回路12、
プローブ電流設定回路8は、コンピュータシステム13
内の制御用コンピュータ14によって制御されるように
構成されている。コンピュータシステム13内には演算
回路15が設けられているが、この演算回路15は、入
力端末16からのデータに基づいて演算を行い、その値
をメモリ17に記憶させる。このような構成の動作を次
に説明する。
A scanning signal is supplied to the deflector 5 from the deflection control circuit 9, and the deflection control circuit 9 includes a frame number setting circuit 10, a processing area setting circuit 11, a processing frequency setting circuit 12, and the like. ing. This frame number setting circuit 1
0, processing area setting circuit 11, processing frequency setting circuit 12,
The probe current setting circuit 8 includes a computer system 13
It is configured to be controlled by the control computer 14 therein. An arithmetic circuit 15 is provided in the computer system 13, and the arithmetic circuit 15 performs an arithmetic operation based on the data from the input terminal 16 and stores the value in the memory 17. The operation of such a configuration will be described below.

【0020】被加工材料4の加工は、イオン源1からの
イオンビームを集束レンズ2,対物レンズ3によって材
料4上に細く集束すると共に、イオンビームを偏向器5
によって偏向し、材料4上でイオンビームを走査するこ
とによって行う。ここで、材料4上に照射されるイオン
ビームIBのプローブ電流値は、プローブ電流設定回路
8に設定される。プローブ電流設定回路8は、設定され
たプローブ電流値に応じて、イオン制御回路6を制御し
て、イオン銃1におけるイオンの引出電圧を調整した
り、レンズ制御回路7を制御して各レンズの強度を調整
し、材料4に所望の電流値Ipのイオンビームが照射さ
れるようにする。また、フレーム数nは、フレーム数設
定回路10に設定され、加工領域(x,y)は、加工領
域設定回路11に設定される。
In processing the material to be processed 4, the ion beam from the ion source 1 is finely focused on the material 4 by the focusing lens 2 and the objective lens 3, and the ion beam is deflected by the deflector 5.
By scanning with an ion beam over the material 4. Here, the probe current value of the ion beam IB with which the material 4 is irradiated is set in the probe current setting circuit 8. The probe current setting circuit 8 controls the ion control circuit 6 to adjust the extraction voltage of the ions in the ion gun 1 according to the set probe current value, and controls the lens control circuit 7 to control each lens. The intensity is adjusted so that the material 4 is irradiated with the ion beam having the desired current value Ip. The number of frames n is set in the number-of-frames setting circuit 10, and the processing area (x, y) is set in the processing area setting circuit 11.

【0021】ここで、コンピュータ14中には、加工し
たい材料4のエッチングレートのデータが予め入力され
る。次に、被加工材料4に対して、加工したい立体面の
式または数値の入力が入力端末16から行われる。コン
ピュータシステム13内の演算回路15は、各入力され
た数値に基づいて、前記した式(2)の演算や式(3)
の演算を加工領域内の各点ごとに行う。そして、演算の
結果をメモリー17に記憶させる。
Here, the data of the etching rate of the material 4 to be processed is inputted into the computer 14 in advance. Next, with respect to the material to be processed 4, an expression or a numerical value of a three-dimensional surface to be processed is input from the input terminal 16. The arithmetic circuit 15 in the computer system 13 calculates the equation (2) and the equation (3) based on each input numerical value.
Is calculated for each point in the processing area. Then, the calculation result is stored in the memory 17.

【0022】さて、実際の加工時には、コンピュータ1
4は加工領域(x,y)内の各加工点ごとにメモリー1
7に記憶されている各加工周波数f(x,y)のデータ
を読みだし、偏向制御回路9内の加工周波数設定回路1
2内に転送する。偏向制御回路9は偏向器5に、設定さ
れたフレーム数、加工領域、加工周波数に応じた偏向信
号を供給する。その結果、より深く加工すべき材料部分
では、加工周波数が低くされ、イオンビームが比較的長
い時間内一か所に止まることから、被加工材料4の表面
は、所望の曲面に加工される。
Now, at the time of actual processing, the computer 1
4 is a memory 1 for each machining point in the machining area (x, y)
The processing frequency setting circuit 1 in the deflection control circuit 9 reads out the data of each processing frequency f (x, y) stored in
Transfer within 2. The deflection control circuit 9 supplies the deflector 5 with a deflection signal according to the set number of frames, the processing area, and the processing frequency. As a result, in the material portion to be processed deeper, the processing frequency is lowered, and the ion beam stays in one place for a relatively long time, so that the surface of the material 4 to be processed is processed into a desired curved surface.

【0023】図4は本発明の他の実施例を示している。
この実施例では、図3の実施例に加えて、検出器20が
設けられている。この検出器20は、材料4へのイオン
ビームの照射に基づいて発生した2次電子,X線,2次
イオンなどを検出するもので、この検出器20の出力信
号は、画像データ処理回路21に供給される。この画像
データ処理回路21ではイオンビームが照射された材料
部分の組成を判別し、判別した組成情報は、コンピュー
タシステム13内のメモリー22に供給されて記憶され
る。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention.
In this embodiment, a detector 20 is provided in addition to the embodiment of FIG. The detector 20 detects secondary electrons, X-rays, secondary ions, etc. generated based on the irradiation of the material 4 with an ion beam. The output signal of the detector 20 is an image data processing circuit 21. Is supplied to. The image data processing circuit 21 determines the composition of the material portion irradiated with the ion beam, and the determined composition information is supplied to and stored in the memory 22 in the computer system 13.

【0024】さて、このような構成で被加工材料4の加
工領域内に局所的に2つの組成A,B部分が存在してい
る場合の2種の加工、すなわち、非選択エッチングと選
択エッチングについて説明する。なお、このA,Bの物
質のエッチングレートの周波数依存性は、図5に示され
ている。
Now, with regard to two types of processing, that is, non-selective etching and selective etching, when two compositions A and B are locally present in the processing region of the material to be processed 4 with such a configuration. explain. The frequency dependence of the etching rates of the substances A and B is shown in FIG.

【0025】非選択エッチングの場合、検出器20から
の検出信号に基づいて画像データ処理回路21は、イオ
ンビームが照射されている部分の物質の組成を判別す
る。加工中の材料部分の組成がAである場合、コンピュ
ータ13は、加工周波数を図5の加工周波数aとし、加
工周波数設定回路12にその値を設定する。その結果、
材料はエッチングレートεで加工が行われる。
In the case of non-selective etching, the image data processing circuit 21 determines the composition of the substance in the portion irradiated with the ion beam based on the detection signal from the detector 20. When the composition of the material portion being processed is A, the computer 13 sets the processing frequency to the processing frequency a in FIG. 5 and sets the value in the processing frequency setting circuit 12. as a result,
The material is processed at an etching rate ε 1 .

【0026】次に、加工中の材料部分の組成がBである
場合、コンピュータ13は、加工周波数を図5の加工周
波数bとし、加工周波数設定回路12にその値を設定す
る。その結果、材料はエッチングレートεで加工が行
われる。従って、非選択エッチング、すなわち、加工さ
れる物質によらず常に同じ加工速度で加工が行われる。
この結果、通常の集束イオンビーム加工装置で問題とな
る加工側面や底面での凹凸が最小限に押さえられ、正確
な加工精度が要求されるマイクロマシン用などの加工に
最適な加工が実行される。
Next, when the composition of the material portion being processed is B, the computer 13 sets the processing frequency to the processing frequency b in FIG. 5, and sets the value in the processing frequency setting circuit 12. As a result, the material is processed at the etching rate ε 1 . Therefore, non-selective etching, that is, processing is always performed at the same processing speed regardless of the material to be processed.
As a result, the irregularities on the side surface and the bottom surface, which are problems in the ordinary focused ion beam processing apparatus, are suppressed to a minimum, and the optimum processing is performed for micromachines that require accurate processing accuracy.

【0027】次に選択エッチングについて述べる。これ
まで選択エッチングは、腐食性ガスなどを用いて行われ
てきた。腐食性ガスは多くの場合有毒であり、また、装
置自体に負担を強いるため、装置の保守、装置の保護な
どが大きな問題となってきている。図4の実施例では、
イオンビームが照射されている部分の組成がAの場合、
図5中の加工周波数a´が選択される。また、イオンビ
ームが照射されている部分の組成がBの場合、図5中の
加工周波数b´が選択される。この図5から明らかなよ
うに、加工周波数a´の場合のエッチングレートε
と、加工周波数b´の場合のエッチングレートε
は大きく値が相違する。その結果、組成がAの部分とB
の部分とで選択エッチングを実行することが可能とな
る。この選択エッチングは、多層膜の特定膜除去などに
有効である。
Next, selective etching will be described. Until now, selective etching has been performed using a corrosive gas or the like. In many cases, corrosive gas is toxic, and it imposes a burden on the device itself, so that maintenance of the device, protection of the device, and the like have become major problems. In the example of FIG.
When the composition of the part irradiated with the ion beam is A,
The processing frequency a'in FIG. 5 is selected. Further, when the composition of the portion irradiated with the ion beam is B, the processing frequency b ′ in FIG. 5 is selected. As is apparent from FIG. 5, the etching rate ε when the processing frequency is a '
2 and the etching rate ε 3 at the processing frequency b ′ greatly differ in value. As a result, the composition is A and B
It becomes possible to carry out selective etching with the portion. This selective etching is effective for removing a specific film of the multilayer film.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく集
束イオンビームによる加工方法は、イオンビームを被加
工材料上に細く集束すると共に、材料上の加工領域でイ
オンビームを繰り返し走査し、材料の表面加工を行うイ
オンビーム加工方法において、イオンビームのステップ
状送り周波数(加工周波数)をイオンビームの照射位置
に応じて変調を行う際、予め求めておいた、加工周波数
がある値以下になるとエッチングレートが大きく変化す
加工周波数とエッチングレートの関係に基づいて変調
を行うようにしたので、被加工材料の自由曲面の加工を
精密に行うことができる。また、イオンビームの照射部
分の材料の組成を判別し、この組成に応じて予め求め
ておいた、加工周波数がある値以下になるとエッチング
レートが大きく変化する被加工物質毎の加工周波数とエ
ッチングレートの関係に基づいて変調を行うようにした
ので、選択エッチングや非選択エッチングを任意に行う
ことができる。
As described above, according to the focused ion beam processing method of the present invention, the ion beam is finely focused on the material to be processed, and the ion beam is repeatedly scanned in the processing area on the material to make the material. in the ion beam processing method for performing surface treatment of, when performing modulation in accordance stepwise feed frequency of the ion beam (processing frequency) the irradiation position of the ion beam, obtained in advance, the processing frequency
If the value is below a certain value, the etching rate will change significantly.
Since that was so processed frequency and on the basis of the relationship of etching rates performing modulation can be performed precisely machining free-form surface of the work piece. In addition, the composition of the material of the ion beam irradiation portion is determined, and etching is performed when the processing frequency, which has been determined in advance according to this composition, falls below a certain value.
Since rate is to perform the modulation on the basis of the relationship between processing frequencies and the etching rate of each workpiece material varies greatly, it is possible to arbitrarily perform selective etching or non-selective etching.

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

【図1】加工すべき自由曲線を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a free curve to be processed.

【図2】エッチングレートと加工周波数との関係を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an etching rate and a processing frequency.

【図3】本発明を実施するためのイオンビーム加工装置
の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of an ion beam processing apparatus for carrying out the present invention.

【図4】本発明を実施するためのイオンビーム加工装置
の他の例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing another example of an ion beam processing apparatus for carrying out the present invention.

【図5】エッチングレートと加工周波数との関係を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an etching rate and a processing frequency.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 イオン銃 2 集束レンズ 3 対物レンズ 4 被加工材料 5 偏向器 6 イオン銃制御回路 7 レンズ制御回路 8 プローブ電流設定回路 9 偏向制御回路 13 コンピュータシステム 16 入力端末 17 メモリー 1 ion gun 2 Focusing lens 3 Objective lens 4 Material to be processed 5 deflector 6 Ion gun control circuit 7 Lens control circuit 8 Probe current setting circuit 9 Deflection control circuit 13 Computer system 16 Input terminal 17 memory

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/30 H01J 37/317 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 37/30 H01J 37/317

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 イオンビームを被加工材料上に細く集束
すると共に、材料上の加工領域でイオンビームを繰り返
し走査し、材料の表面加工を行うイオンビーム加工方法
において、 イオンビームのステップ状送り周波数(加工周波数)を
イオンビームの照射位置に応じて変調を行う際、予め求
めておいた、加工周波数がある値以下になるとエッチン
グレートが大きく変化する加工周波数とエッチングレー
の関係に基づいて変調を行うことを特徴とする集束イ
オンビームによる加工方法。
1. An ion beam processing method in which an ion beam is finely focused on a material to be processed, and the surface of the material is processed by repeatedly scanning the ion beam in a processing region on the material. When the (machining frequency) is modulated according to the irradiation position of the ion beam, it etches when the machining frequency, which was previously obtained, is below a certain value.
Working method by focused ion beam and performing modulation on the basis of the relationship between processing frequencies and etching rate Great changes greatly.
【請求項2】 イオンビームを被加工材料上に細く集束
すると共に、材料上の加工領域でイオンビームを繰り返
し走査し、材料の表面加工を行うイオンビーム加工方法
において、 イオンビームのステップ状送り周波数(加工周波数)を
イオンビームの照射位置に応じて変調を行う際、イオン
ビームの照射部分の材料の組成を判別し、この組成に応
じて予め求めておいた、加工周波数がある値以下にな
るとエッチングレートが大きく変化する被加工物質毎の
加工周波数とエッチングレートの関係に基づいて変調を
行うことを特徴とする集束イオンビームによる加工方
法。
2. An ion beam processing method in which an ion beam is narrowly focused on a material to be processed, and the surface of the material is processed by repeatedly scanning the ion beam in a processing region on the material. When the (machining frequency) is modulated according to the irradiation position of the ion beam, the composition of the material of the irradiation part of the ion beam is determined, and according to this composition , the processing frequency, which was obtained in advance , falls below a certain value. Na
That the working method by focused ion beam and performing modulation on the basis of the relationship between processing frequencies and the etching rate of each workpiece material etching rate varies greatly.
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