JP4803551B2 - Beam processing apparatus and beam observation apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、ビームを用いて加工対象物の加工を行うビーム加工装置、および、ビームを用いて観察対象物の観察を行うビーム観察装置に関する。   The present invention relates to a beam processing apparatus that processes a processing object using a beam, and a beam observation apparatus that observes an observation object using a beam.

従来から、加工対象物(ワーク)に対する加工を行う加工装置として、集束イオンビームでワークを加工する集束イオンビーム加工装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。また、ワークに対する加工を行う加工装置として、電子ビームでワークを加工する電子ビーム加工装置も知られている(たとえば、特許文献2参照)。   Conventionally, a focused ion beam processing apparatus that processes a workpiece with a focused ion beam is known as a processing apparatus that processes a workpiece (workpiece) (for example, see Patent Document 1). An electron beam processing apparatus that processes a workpiece with an electron beam is also known as a processing apparatus that performs processing on the workpiece (see, for example, Patent Document 2).

特許文献1に記載された集束イオンビーム加工装置では、集束イオンビームの散乱を防止するため、真空チャンバー内に配置されたステージ上にセットされたワークに対して集束イオンビームが照射され、ワークの加工が行われる。また、特許文献2に記載された電子ビーム加工装置でも同様に、電子ビームの散乱を防止するため、真空チャンバー内に配置されたステージ上にセットされたワークに対して電子ビームが照射され、ワークの加工が行われる。   In the focused ion beam processing apparatus described in Patent Document 1, a focused ion beam is irradiated onto a workpiece set on a stage disposed in a vacuum chamber in order to prevent the focused ion beam from being scattered. Processing is performed. Similarly, in the electron beam processing apparatus described in Patent Document 2, in order to prevent scattering of the electron beam, the workpiece set on the stage disposed in the vacuum chamber is irradiated with the electron beam, Is processed.

また、集束イオンビームを用いて観察対象物の観察を行う集束イオンビーム観察装置も知られている(たとえば、特許文献3参照)。また、一般に、電子ビームを用いて観察対象物の観察を行う電子ビーム観察装置も知られている。かかる集束イオンビーム観察装置や電子ビーム観察装置でも、真空チャンバー内に配置されたステージ上にセットされた観察対象物に対して集束イオンビームや電子ビームが照射されて、観察対象物の観察が行われる。   A focused ion beam observation apparatus that observes an observation object using a focused ion beam is also known (see, for example, Patent Document 3). In general, an electron beam observation apparatus for observing an observation object using an electron beam is also known. Even in such focused ion beam observation apparatus and electron beam observation apparatus, the observation target object is observed by irradiating the observation target object set on the stage disposed in the vacuum chamber with the focused ion beam or electron beam. Is called.

特開2006−32154号公報JP 2006-32154 A 特開2004−167536号公報JP 2004-167536 A 特開平10−162766号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-162766

しかしながら、特許文献1に記載の集束イオンビーム加工装置および特許文献2に記載の電子ビーム加工装置では、ワークがセットされるステージが真空チャンバー内に配置されているため、ステージによるワークの移動範囲には限界がある。すなわち、特許文献1に記載の集束イオンビーム加工装置や特許文献2に記載の電子ビーム加工装置では、大きなワークを広範囲で加工することは困難である。   However, in the focused ion beam processing apparatus described in Patent Document 1 and the electron beam processing apparatus described in Patent Document 2, since the stage on which the work is set is disposed in the vacuum chamber, the work movement range by the stage is within the range. There are limits. That is, with the focused ion beam processing apparatus described in Patent Document 1 and the electron beam processing apparatus described in Patent Document 2, it is difficult to process a large workpiece over a wide range.

ここで、特許文献1に記載の集束イオンビーム加工装置や特許文献2に記載の電子ビーム加工装置でも、真空チャンバーを大きくすることで、大きなワークを広範囲で加工することは可能となる。しかしながら、真空チャンバーを大きくすると加工装置が大型化するとともに、加工装置の製造コストおよびランニングコストが嵩む。また、従来の集束イオンビーム観察装置や電子ビーム観察装置においても、同様の問題が生じる。   Here, even the focused ion beam processing apparatus described in Patent Document 1 and the electron beam processing apparatus described in Patent Document 2 can process a large workpiece in a wide range by increasing the vacuum chamber. However, when the vacuum chamber is enlarged, the processing apparatus becomes larger and the manufacturing cost and running cost of the processing apparatus increase. Similar problems also occur in conventional focused ion beam observation apparatuses and electron beam observation apparatuses.

そこで、本発明の課題は、簡易な構成で、加工対象物を広範囲で加工することが可能なビーム加工装置を提供することにある。また、本発明の課題は、簡易な構成で、観察対象物を広範囲で観察することが可能なビーム観察装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a beam processing apparatus capable of processing a processing object in a wide range with a simple configuration. Another object of the present invention is to provide a beam observation apparatus capable of observing an observation object in a wide range with a simple configuration.

上記の課題を解決するため、本発明のビーム加工装置は、加工対象物の加工を行うためのイオンビームを出射するビーム出射源と、上記ビーム出射源から出射された上記ビームが通過する第1経路を有し上記ビーム出射源が取り付けられる真空チャンバーと、上記第1経路に連通し上記第1経路を通過した上記ビームが通過する第2経路および上記加工対象物に向けてビームを出射するための出射孔を有する局所真空チャンバーと、を有するビーム加工装置において、ビームの照射位置を検出するために、出射孔内のビームの出射方向に配置される被照射部材を有する検出手段と、被照射部材にビームを照射した際の被照射部材を流れる電流を検出して得た検出電流値を画像化する画像生成装置を備え、真空チャンバーおよび局所真空チャンバーの外部の大気圧中に少なくとも一部が配置される加工対象物をXYZの各方向へ移動可能な移動手段によって移動させ、加工対象物の一部を上記局所真空チャンンバーの下方の真空状態となる局所空間に臨むように配置させ、加工対象物の加工を上記ビームを用いて行うことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a beam processing apparatus according to the present invention includes a beam emission source that emits an ion beam for processing a workpiece, and a first beam through which the beam emitted from the beam emission source passes. To emit a beam toward a vacuum chamber having a path to which the beam emission source is attached, a second path that communicates with the first path, passes through the first path, and the workpiece. In a beam processing apparatus having a local vacuum chamber having a plurality of exit holes, a detection means having an irradiated member disposed in the exit direction of the beam in the exit hole, in order to detect the irradiation position of the beam, comprising an image generating device for imaging the detected current value obtained by detecting the current flowing through the irradiated member when irradiated with beam member, a vacuum chamber and topical vacuum Chang The workpiece to be at least partially arranged in the atmospheric pressure outside is moved by moving means that can move in each direction of XYZ, and a part of the workpiece is in a vacuum state below the local vacuum chamber. It arrange | positions so that it may face local space which becomes and processes the processing target object using the said beam, It is characterized by the above-mentioned.

また、上記の課題を解決するため、本発明のビーム観察装置は、観察対象物の観察を行うためのイオンビームを出射するビーム出射源と、ビーム出射源から出射されたビームが通過する第1経路を有しビーム出射源が取り付けられる真空チャンバーと、第1経路に連通し第1経路を通過したビームが通過する第2経路および観察対象物に向けてビームを出射するための出射孔を有する局所真空チャンバーと、を有するビーム観察装置において、ビームの照射位置を検出するために、出射孔内のビームの出射方向に配置される被照射部材を有する検出手段と、被照射部材にビームを照射した際の被照射部材を流れる電流を検出して得た検出電流値を画像化する画像生成装置を備え、真空チャンバーおよび局所真空チャンバーの外部の大気圧中に少なくとも一部が配置される観察対象物をXYZの各方向へ移動可能な移動手段によって移動させ、観察対象物の一部を局所真空チャンンバーの下方の真空状態となる局所空間に臨むように配置させ、観察対象物の観察をビームを用いて行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a beam observation apparatus according to the present invention includes a beam emission source that emits an ion beam for observing an observation target, and a first beam through which the beam emitted from the beam emission source passes. A vacuum chamber having a path to which a beam emitting source is attached; a second path communicating with the first path; a second path through which the beam that has passed through the first path passes; and an exit hole for emitting the beam toward the observation object In a beam observation apparatus having a local vacuum chamber, in order to detect the irradiation position of the beam, a detection means having an irradiated member arranged in the beam emitting direction in the emission hole, and irradiating the irradiated member with the beam the detected current value obtained by detecting the current flowing through the irradiated member when that includes an image generating apparatus for imaging, in the external atmospheric pressure of the vacuum chamber and local vacuum chamber At least a part of the observation object to be arranged is moved by moving means that can move in each direction of XYZ so that a part of the observation object faces a local space in a vacuum state below the local vacuum chamber. The observation object is observed using a beam.

ここで、本明細書において、「局所真空チャンバー」とは、加工対象物あるいは観察対象物の一部分のみを真空状態とするための真空チャンバーをいう。   Here, in this specification, the “local vacuum chamber” refers to a vacuum chamber for making only a part of the object to be processed or the object to be observed a vacuum state.

本発明のビーム加工装置では、真空チャンバーおよび局所真空チャンバーの外部の大気圧中に少なくとも一部が配置される加工対象物をXYZの各方向へ移動可能な移動手段によって移動させ、加工対象物の一部を局所真空チャンバーの下方の真空状態となる局所空間に臨むように配置させ、加工対象物をビーム用いて加工している。そのため、真空チャンバーおよび局所真空チャンバーの外部の大気圧中に配置される所定の移動手段を用いて加工対象物を移動させる簡易な構成で、加工対象物を広範囲で加工することが可能になる。また、本発明のビーム観察装置では、真空チャンバーおよび局所真空チャンバーの外部の大気圧中に少なくとも一部が配置される観察対象物をXYZの各方向へ移動可能な移動手段によって移動させ、観察対象物の一部を局所真空チャンバーの下方の真空状態となる局所空間に臨むように配置させ、観察対象物をビームを用いて観察しているため、真空チャンバーおよび局所真空チャンバーの外部の大気圧中に配置される所定の移動手段を用いて観察対象物を移動させる簡易な構成で、観察対象物を広範囲で観察することが可能になる。 In the beam processing apparatus of the present invention, the processing object at least a part of which is arranged in the atmospheric pressure outside the vacuum chamber and the local vacuum chamber is moved by moving means that can move in each direction of XYZ, A part is arranged so as to face a local space in a vacuum state below the local vacuum chamber, and the object to be processed is processed using a beam. Therefore, it is possible to process the processing object in a wide range with a simple configuration in which the processing object is moved using a predetermined moving means arranged in the atmospheric pressure outside the vacuum chamber and the local vacuum chamber. In the beam observation apparatus of the present invention, an observation object at least a part of which is arranged in the atmospheric pressure outside the vacuum chamber and the local vacuum chamber is moved by a moving means that can move in each direction of XYZ, and the observation object A part of the object is placed so as to face a local space in a vacuum state below the local vacuum chamber, and the object to be observed is observed using a beam. Therefore, in the atmospheric pressure outside the vacuum chamber and the local vacuum chamber It is possible to observe the observation object in a wide range with a simple configuration in which the observation object is moved using a predetermined moving means arranged in the area.

また、本発明のビーム加工装置およびビーム観察装置は、被照射部材としての加工対象物や観察対象物で検出される検出電流値を画像化する画像生成装置を備えている。そのため、加工対象物あるいは、観察対象物が真空チャンバーおよび局所真空チャンバーの外部に配置される場合であっても、加工対象物の適切な加工、あるいは、観察対象物の適切な観察が可能になる。 Moreover, the beam processing apparatus and the beam observation apparatus of the present invention include an image generation apparatus that images a detected current value detected by a processing object or an observation object as an irradiated member . Therefore, the object or even when the observed object is located outside the vacuum chamber and local vacuum chamber, appropriate processing of the machining object, or to allow proper observation of the observed object Become.

本発明において、第1経路および/または第2経路に配置されるビームの偏向装置を備え、画像生成装置は、被照射部材で検出される検出電流値と偏向装置によるビームの偏向位置とに基づいて偏向位置に対応する検出電流値を画像化することが好ましい。このように構成すると、画像化された検出電流値を目視で確認することで、ビームの照射位置を検出できる。 In the present invention, a beam deflecting device arranged in the first path and / or the second path is provided, and the image generating device is based on a detected current value detected by the irradiated member and a beam deflection position by the deflecting device. and Turkey to image the detected current value corresponding to the deflection position Te is preferred. With this configuration, by checking the imaged detected current value visually Ru can detect the irradiation position of the beam.

さらに、ビーム加工装置は、ビームの進行方向と出射孔との位置合せを行うための位置調整手段を備えるのが好ましい。 Furthermore, beam processing apparatus is provided with a position adjusting hand stage for performing alignment between the traveling direction and the exit aperture of the beam preferred.

このように、位置調整手段を備えているため、加工対象物が真空チャンバーおよび局所真空チャンバーの外部に配置される場合であっても、位置調整手段を用いて、ビームを出射孔から確実に出射して加工対象物に照射することが可能になる。その結果、加工対象物の適切な加工が可能になる。As described above, since the position adjusting means is provided, even if the workpiece is placed outside the vacuum chamber and the local vacuum chamber, the position adjusting means is used to reliably emit the beam from the emission hole. Then, it becomes possible to irradiate the workpiece. As a result, it is possible to appropriately process the workpiece.

さらにまた、ビーム観察装置は、ビームの進行方向と出射孔との位置合せを行うための位置調整手段を備えるのが好ましい。Furthermore, the beam observation apparatus preferably includes a position adjusting means for aligning the beam traveling direction with the exit hole.

このように、位置調整手段を備えているため、観察対象物が真空チャンバーおよび局所真空チャンバーの外部に配置される場合であっても、位置調整手段を用いて、ビームを出射孔から確実に出射して観察対象物に照射することが可能になる。その結果、観察対象物の適切な観察が可能になる。As described above, since the position adjusting means is provided, the beam is surely emitted from the emission hole by using the position adjusting means even when the observation object is arranged outside the vacuum chamber and the local vacuum chamber. Thus, it becomes possible to irradiate the observation object. As a result, it is possible to appropriately observe the observation object.

本発明において、局所真空チャンバーは、出射孔が形成されるビーム出射部を備え、位置調整手段は、ビームの出射方向に直交する方向に、ビーム出射部を移動させる移動機構と、ビーム出射部を固定する固定機構とを備えることが好ましい。このように構成すると、ビームが出射される出射孔を直接移動させて、ビームの進行方向と出射孔との位置合せを行うことができるため、ビームの進行方向と出射孔との位置合せが容易になる。   In the present invention, the local vacuum chamber includes a beam emitting portion in which an emission hole is formed, and the position adjusting means includes a moving mechanism that moves the beam emitting portion in a direction orthogonal to the beam emitting direction, and a beam emitting portion. It is preferable to include a fixing mechanism for fixing. With this configuration, it is possible to align the beam traveling direction and the exit hole by directly moving the exit hole from which the beam is emitted, so that it is easy to align the beam traveling direction and the exit hole. become.

本発明において、局所真空チャンバーには、出射孔の外周側に配置される吸気口が形成されるとともに、ビーム加工装置およびビーム観察装置は、吸気口から局所真空チャンバーの内部に向かって吸気を行う吸気手段を備えることが好ましい。このように構成すると、真空チャンバーおよび局所真空チャンバーの外部に加工対象物、あるいは、観察対象物が配置される場合であっても、加工対象物の加工部位、あるいは、観察対象物の観察部位の周辺の圧力を適切に下げることができる。そのため、加工対象物、あるいは、観察対象物への適切なビームの照射が可能になる。   In the present invention, the local vacuum chamber is formed with an intake port disposed on the outer peripheral side of the emission hole, and the beam processing device and the beam observation device perform intake from the intake port toward the inside of the local vacuum chamber. It is preferable to provide an intake means. If comprised in this way, even if it is a case where a processing target object or an observation target object is arranged outside a vacuum chamber and a local vacuum chamber, a processing part of a processing target object or an observation part of an observation target object The surrounding pressure can be lowered appropriately. For this reason, it is possible to irradiate the processing object or the observation object with an appropriate beam.

本発明のビーム加工装置において、出射孔から出射されるビームは集束イオンビームであり、ビーム加工装置は、加工対象物の加工を行うためのレーザビームを出射するレーザ出射手段を備えるとともに、集束イオンビームとレーザビームとを用いて加工対象物の加工を行うことが好ましい。レーザビームの特性上、レーザビームを用いた直接加工では、加工対象物に対して数μm(マイクロメートル)のレベルでしか加工を行うことができない。これに対して、集束イオンビームを用いた加工では、数百nm(ナノメートル)〜数十nmのレベルで加工対象物を加工することは可能であるが、数百nm〜数十nmのレベルでの加工に加え、数μmレベルでの加工を加工対象物に対して行う必要がある場合に、集束イオンビームでは加工時間がかかり、生産性は低下する。   In the beam processing apparatus of the present invention, the beam emitted from the exit hole is a focused ion beam, and the beam processing apparatus includes a laser emitting means for emitting a laser beam for processing a workpiece, and also includes focused ions. It is preferable to process an object to be processed using a beam and a laser beam. Due to the characteristics of the laser beam, direct processing using a laser beam can only perform processing at a level of several μm (micrometer) on a processing target. On the other hand, in processing using a focused ion beam, it is possible to process an object to be processed at a level of several hundred nm (nanometers) to several tens of nm, but a level of several hundred nm to several tens of nm. When it is necessary to perform processing at a level of several μm on the object to be processed in addition to the processing at, the focused ion beam takes processing time and the productivity is lowered.

そのため、このように構成すると、比較的精度が低い粗加工をレーザビームで行い、精度の必要な微細加工を集束イオンビームで行うことができる。したがって、たとえば、加工対象物に対して、数十μmレベルから数十nmレベルまでの加工を行う必要がある場合であっても、加工対象物に対する微細な加工を短時間で行うことが可能になる。また、加工対象物は、真空チャンバーおよび局所真空チャンバーの外部に配置されるため、レーザ出射手段から出射されるレーザビームを用いたレーザ加工は、大気中で行うことができる。そのため、レーザ加工の際にアシストガスが必要になる場合であっても、アシストガスを用いた適切なレーザ加工を行うことが可能になる。   Therefore, with this configuration, it is possible to perform rough processing with relatively low accuracy with a laser beam and perform fine processing with high accuracy with a focused ion beam. Therefore, for example, even when it is necessary to process a workpiece from the tens of μm level to the tens of nm level, it is possible to perform fine machining on the workpiece in a short time. Become. Further, since the object to be processed is arranged outside the vacuum chamber and the local vacuum chamber, laser processing using the laser beam emitted from the laser emitting means can be performed in the atmosphere. Therefore, even when an assist gas is required during laser processing, it is possible to perform appropriate laser processing using the assist gas.

本発明において、ビーム加工装置は、加工対象物が固定される固定手段を備えるとともに、集束イオンビームで加工対象物の加工が行われるイオンビーム加工領域と、レーザビームで加工対象物の加工が行われるレーザ加工領域との間で固定手段を移動させる移動手段を備えることが好ましい。このように構成すると、集束イオンビームによる加工とレーザビームによる加工との間で、加工対象物の着脱を行う必要がなくなる。そのため、集束イオンビームとレーザビームとの両者を用いて、加工対象物の加工を行う場合であっても、加工対象物の着脱誤差がなくなり、加工対象物の加工精度を高めることができる。   In the present invention, the beam processing apparatus includes a fixing means for fixing the processing target, an ion beam processing region where the processing target is processed with a focused ion beam, and processing of the processing target with a laser beam. It is preferable to provide a moving means for moving the fixing means between the laser processing region. With this configuration, it is not necessary to attach or detach the object to be processed between the processing using the focused ion beam and the processing using the laser beam. Therefore, even when a workpiece is processed using both a focused ion beam and a laser beam, there is no error in attaching / detaching the workpiece, and the processing accuracy of the workpiece can be increased.

本発明において、ビーム加工装置は、加工対象物の加工状態を測定する測定手段を備え、移動手段は、測定手段で加工対象物の加工状態の測定が行われる測定領域へ固定手段を移動可能に構成されていることが好ましい。このように構成すると、加工対象物の着脱を行うことなく、加工の途中で、加工対象物の加工状態を測定できる。そのため、加工対象物の加工精度を高めることができる。   In the present invention, the beam processing apparatus includes a measuring unit that measures a machining state of the workpiece, and the moving unit can move the fixing unit to a measurement region where the machining state of the workpiece is measured by the measuring unit. It is preferable to be configured. If comprised in this way, the processing state of a process target object can be measured in the middle of a process, without attaching / detaching a process target object. Therefore, the processing accuracy of the processing object can be increased.

以上のように、本発明のビーム加工装置では、簡易な構成で、加工対象物を広範囲で加工することが可能になる。また、本発明のビーム観察装置では、簡易な構成で、観察対象物を広範囲で観察することが可能になる。   As described above, in the beam processing apparatus of the present invention, it is possible to process an object to be processed in a wide range with a simple configuration. Moreover, in the beam observation apparatus of the present invention, it is possible to observe an observation object in a wide range with a simple configuration.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(ビーム加工装置の概略構成)
図1は、本発明の実施の形態にかかるビーム加工装置1の概略構成を模式的に示す斜視図である。図2は、図1に示すビーム加工装置1の主要部の構成を模式的に示す図である。
(Schematic configuration of beam processing equipment)
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a schematic configuration of a beam processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the main part of the beam processing apparatus 1 shown in FIG.

本形態のビーム加工装置1は、所定の加工対象物(ワーク)2の加工を行うためのビームとしての集束イオンビームと、レーザビームとを用いて、ワーク2に対して除去加工等の微細な加工を行う加工システムである。このビーム加工装置1は、図1および図2に示すように、集束イオンビーム(FIB(Focused Ion Beam))を出射するためのビーム出射源13および真空チャンバー3と、ワーク2の加工を行うためのレーザビームを出射するレーザ出射手段4と、FIBの拡散を防止するための真空生成手段5と、ワーク2の加工状態を測定する測定手段6と、ワーク2が載置されるとともにワーク2を移動させる移動手段7と、ビーム加工装置1の各種の制御を行う制御部8と、真空チャンバー3や測定手段6等が固定された本体フレーム9と、本体フレーム9が固定されるとともに移動機構7等が搭載された本体ベース10と、ビーム加工装置1の設置面と本体ベース10との間の相対的な振動を除去するための制振装置11と、FIBの照射位置を検出するための後述の検出手段57を構成する検出部12とを備えている。なお、本形態のビーム加工装置1は、大気圧中に配置されている。また、以下では、図1に示すように、図1の前後方向Y方向、左右方向をX方向、上下方向をZ方向と表記する。   The beam processing apparatus 1 according to the present embodiment uses a focused ion beam as a beam for processing a predetermined workpiece (work) 2 and a laser beam to perform fine processing such as removal processing on the workpiece 2. This is a processing system that performs processing. As shown in FIGS. 1 and 2, the beam processing apparatus 1 performs processing of a workpiece 2 and a beam emitting source 13 and a vacuum chamber 3 for emitting a focused ion beam (FIB (Focused Ion Beam)). The laser emitting means 4 for emitting the laser beam, the vacuum generating means 5 for preventing the diffusion of the FIB, the measuring means 6 for measuring the processing state of the work 2, the work 2 and the work 2 being mounted. A moving means 7 for moving, a control unit 8 for performing various controls of the beam processing apparatus 1, a main body frame 9 to which the vacuum chamber 3, the measuring means 6 and the like are fixed, and the main body frame 9 are fixed and the moving mechanism 7 Etc., a vibration damping device 11 for removing relative vibration between the installation surface of the beam processing apparatus 1 and the main body base 10, and FI. And a detection unit 12 constituting detection means 57 described later for detecting the irradiation position of B. In addition, the beam processing apparatus 1 of this form is arrange | positioned in atmospheric pressure. In the following, as shown in FIG. 1, the front-rear direction Y direction, the left-right direction in FIG.

ビーム出射源13は、ガリウム(Ga)等の液体金属をイオン源としてイオンビームを出射する。また、ビーム出射源13は、真空チャンバー3の一端側(図2の上端側)に取り付けられている。真空チャンバー3の内部には、ビーム出射源13から出射されたイオンビームが通過する第1経路34が形成されている。第1経路34には、通過するイオンビームを集束させるための所定のイオン光学系(図示省略)等が配置されている。また、第1経路34には、後述の検出手段57を構成する偏向装置59の一部が配置されている(図10参照)。本形態では、真空チャンバー3の他端側(図2の下端側)からFIBが出射される。たとえば、20〜30kVに加速されたGaイオンビーム(すなわち、FIB)が出射され、スパッタリング現象を用いて、ワーク2の加工が行われる。本形態では、このFIBによって、ワーク2は、数百nmのレベルで加工される。なお、本形態のビーム加工装置1は、第1経路34を真空状態とするための真空ポンプ(図示省略)を備えている。   The beam emission source 13 emits an ion beam using a liquid metal such as gallium (Ga) as an ion source. Further, the beam emission source 13 is attached to one end side (the upper end side in FIG. 2) of the vacuum chamber 3. A first path 34 through which the ion beam emitted from the beam emission source 13 passes is formed inside the vacuum chamber 3. In the first path 34, a predetermined ion optical system (not shown) for focusing an ion beam passing therethrough is disposed. In addition, a part of a deflecting device 59 constituting a detection means 57 described later is arranged on the first path 34 (see FIG. 10). In this embodiment, FIB is emitted from the other end side (lower end side in FIG. 2) of the vacuum chamber 3. For example, a Ga ion beam (that is, FIB) accelerated to 20 to 30 kV is emitted, and the workpiece 2 is processed using a sputtering phenomenon. In this embodiment, the work 2 is processed at a level of several hundred nm by this FIB. Note that the beam processing apparatus 1 of this embodiment includes a vacuum pump (not shown) for bringing the first path 34 into a vacuum state.

レーザ出射手段4は、複数種類のレーザビームを出射するように構成されている。本形態のレーザ出射手段4は、3種類のレーザビームを出射するように構成されており、図2等に示すように、第1レーザ出射機構14、第2レーザ出射機構15および第3レーザ出射機構16の3つのレーザ出射機構を備えている。   The laser emitting means 4 is configured to emit a plurality of types of laser beams. The laser emission means 4 of this embodiment is configured to emit three types of laser beams. As shown in FIG. 2 and the like, the first laser emission mechanism 14, the second laser emission mechanism 15, and the third laser emission. Three laser emission mechanisms of the mechanism 16 are provided.

第1レーザ出射機構14は、比較的波長の短い短波長レーザビームを出射するように構成され、レーザビームを発生させる第1レーザ光源17と、本体フレーム9に固定され、ワーク2に向かって下端からレーザビームを照射する第1レーザヘッド18と、所定の光学系で構成され第1レーザ光源17で発生したレーザビームを第1レーザヘッド18へと導く光路19とを備えている。本形態の第1レーザ出射機構14は、UV(紫外線)レーザビームを出射する。また、本形態では、第1レーザ出射機構14から出射されるUVレーザビームによって、ワーク2は、数十μmのレベルで加工される。   The first laser emission mechanism 14 is configured to emit a short-wavelength laser beam having a relatively short wavelength, and is fixed to the main body frame 9 and the first laser light source 17 that generates the laser beam. The first laser head 18 for irradiating the laser beam from the first laser head 18 and an optical path 19 configured by a predetermined optical system and guiding the laser beam generated by the first laser light source 17 to the first laser head 18 are provided. The first laser emission mechanism 14 of this embodiment emits a UV (ultraviolet) laser beam. In this embodiment, the workpiece 2 is processed at a level of several tens of μm by the UV laser beam emitted from the first laser emission mechanism 14.

第2レーザ出射機構15は、パルスの時間幅がピコ秒(ps)やフェムト秒(fs)といった非常に短い極短パルスレーザビームを出射するように構成され、レーザビームを発生させる第2レーザ光源20と、本体フレーム9に固定され、ワーク2に向かって下端からレーザビームを照射する第2レーザヘッド21と、所定の光学系で構成され第2レーザ光源20で発生したレーザビームを第2レーザヘッド21へと導く光路22とを備えている。本形態の第2レーザ出射機構15は、パルスの時間幅がフェムト秒であるfsレーザビームを出射する。また、本形態では、第2レーザ出射機構15から出射されるfsレーザビームによって、ワーク2は、数μmのレベルで加工される。   The second laser emission mechanism 15 is configured to emit an extremely short pulse laser beam having a pulse duration of picoseconds (ps) or femtoseconds (fs), and generates a laser beam. 20, a second laser head 21 fixed to the main body frame 9 and irradiating a laser beam toward the workpiece 2 from the lower end, and a laser beam generated by the second laser light source 20 configured by a predetermined optical system. An optical path 22 leading to the head 21 is provided. The second laser emission mechanism 15 of this embodiment emits an fs laser beam having a pulse time width of femtoseconds. In this embodiment, the work 2 is processed at a level of several μm by the fs laser beam emitted from the second laser emission mechanism 15.

第3レーザ出射機構16は、ビーム成形されたレーザビームを出射するように構成されている。本形態の第3レーザ出射機構16は、赤外線レーザビームを出射するファイバーレーザであり、レーザビームを発生させる第3レーザ光源23と、本体フレーム9に固定され、ワーク2に向かって下端から成形されたレーザビームを照射する第3レーザヘッド24と、第3レーザ光源23で発生したレーザビームを第3レーザヘッド24へと導くファイバーケーブル25とを備えている。本形態では、第3レーザ出射機構16から出射されるビーム成形された赤外線レーザビームによって、十μmレベルの加工がワーク2に対して行われる。   The third laser emission mechanism 16 is configured to emit a beam-shaped laser beam. The third laser emission mechanism 16 of this embodiment is a fiber laser that emits an infrared laser beam, is fixed to the third laser light source 23 that generates the laser beam, and the main body frame 9, and is formed from the lower end toward the workpiece 2. A third laser head 24 for irradiating the laser beam, and a fiber cable 25 for guiding the laser beam generated by the third laser light source 23 to the third laser head 24. In this embodiment, the workpiece 2 is processed to a level of 10 μm by the beam-formed infrared laser beam emitted from the third laser emission mechanism 16.

なお、本形態のレーザ出射手段4は、ワーク2のレーザ加工を適切に行うため、レーザ加工中にアシストガスを噴射するガス噴射装置(図示省略)を備えている。ガス噴射装置から噴射されるアシストガスは、たとえば、レーザ加工中のワーク2の酸化を防止したり、あるいは、レーザ加工で生じる飛散物を除去するための窒素ガスやヘリウムガス等である。   The laser emitting means 4 of this embodiment includes a gas injection device (not shown) for injecting an assist gas during laser processing in order to appropriately perform laser processing of the workpiece 2. The assist gas injected from the gas injection device is, for example, nitrogen gas or helium gas for preventing oxidation of the workpiece 2 during laser processing or removing scattered matters generated by laser processing.

真空生成手段5は、真空チャンバー3の他端側に取り付けられ、FIBが通過する局所真空チャンバー27と、局所真空チャンバー27の内部等を真空状態とするための各種の機器や制御装置等を有する真空装置本体28とを備えている。この真空生成手段5の詳細な構成については後述する。   The vacuum generating means 5 is attached to the other end side of the vacuum chamber 3 and has a local vacuum chamber 27 through which the FIB passes, various devices and control devices for making the inside of the local vacuum chamber 27 into a vacuum state, and the like. And a vacuum device main body 28. The detailed configuration of the vacuum generating means 5 will be described later.

測定手段6は、FIBやレーザビームで加工されたワーク2の加工状態(加工形状)を測定するように構成され、本体フレーム9に固定されている。本形態の測定手段6は、原子間力顕微鏡であり、片持ち梁の先端に固定されたプローブ(図示省略)とワーク2の加工部位との間に働く原子間力の変動を利用して、ワーク2の加工部位の三次元形状を数nmレベルで測定する。なお、測定手段6は、微細形状を測定可能なものであれば良く、たとえば、走査型レーザ顕微鏡等であっても良い。   The measuring means 6 is configured to measure the processing state (processed shape) of the workpiece 2 processed by FIB or laser beam, and is fixed to the main body frame 9. The measuring means 6 of the present embodiment is an atomic force microscope, and utilizes a change in atomic force acting between a probe (not shown) fixed to the tip of a cantilever and a processing part of the workpiece 2, The three-dimensional shape of the processed part of the workpiece 2 is measured at a level of several nm. The measuring means 6 may be any means that can measure a fine shape, and may be, for example, a scanning laser microscope.

移動手段7は、図2に示すように、ワーク2が固定されるチャック等の固定手段29が取り付けられワーク2をZ方向へ移動させるZ方向移動機構30と、Z方向移動機構30とともにワーク2をX方向へ移動させるX方向移動機構31と、Z方向移動機構30およびX方向移動機構31とともにワーク2をY方向へ移動させるY方向移動機構32とを備えるいわゆるXYZステージである。なお、本形態では、ワーク2側からZ方向移動機構30、X方向移動機構31およびY方向移動機構32がこの順番で配置されているが、Z方向移動機構30、X方向移動機構31およびY方向移動機構32は、ワーク2側からどのような順番で配置されても良い。   As shown in FIG. 2, the moving means 7 includes a Z-direction moving mechanism 30 that is attached with a fixing means 29 such as a chuck to which the work 2 is fixed, and moves the work 2 in the Z direction. This is a so-called XYZ stage including an X-direction moving mechanism 31 that moves the workpiece 2 in the X-direction and a Y-direction moving mechanism 32 that moves the workpiece 2 in the Y-direction together with the Z-direction moving mechanism 30 and the X-direction moving mechanism 31. In this embodiment, the Z direction moving mechanism 30, the X direction moving mechanism 31, and the Y direction moving mechanism 32 are arranged in this order from the workpiece 2 side. However, the Z direction moving mechanism 30, the X direction moving mechanism 31 and the Y direction moving mechanism 32 are arranged. The direction moving mechanism 32 may be arranged in any order from the workpiece 2 side.

Z方向移動機構30、X方向移動機構31およびY方向移動機構32はそれぞれ、モータ等の駆動源を備えている。また、Z方向移動機構30、X方向移動機構31およびY方向移動機構32はそれぞれ、移動機構制御部33に接続されており、移動機構制御部33からの制御指令に基づいて、各方向へワーク2を移動させる。なお、本形態のZ方向移動機構30、X方向移動機構31およびY方向移動機構32はそれぞれ、数十nmレベルでワーク2を各方向へ移動させることができる。また、本形態のX方向移動機構31およびY方向移動機構32の移動範囲(ストローク)は250mmである。   Each of the Z direction moving mechanism 30, the X direction moving mechanism 31, and the Y direction moving mechanism 32 includes a drive source such as a motor. The Z direction moving mechanism 30, the X direction moving mechanism 31, and the Y direction moving mechanism 32 are each connected to a moving mechanism control unit 33. Based on a control command from the moving mechanism control unit 33, the workpiece is moved in each direction. Move 2. Note that each of the Z-direction moving mechanism 30, the X-direction moving mechanism 31, and the Y-direction moving mechanism 32 of the present embodiment can move the workpiece 2 in each direction at a level of several tens of nm. Further, the movement range (stroke) of the X-direction moving mechanism 31 and the Y-direction moving mechanism 32 of this embodiment is 250 mm.

本形態のビーム加工装置1は、X方向移動機構31およびY方向移動機構32によって、局所真空チャンバー27、第1から第3レーザヘッド18、21、24および測定手段6のいずれの下方にもワーク2を配置できる構成となっている。すなわち、本形態では、移動手段7によって、FIBでワーク2の加工が行われるイオンビーム加工領域である局所真空チャンバー27の下方と、レーザビームでワーク2の加工が行われるレーザ加工領域である第1から第3レーザヘッド18、21、24の下方と、ワーク2の加工状態の測定が行われる測定領域である測定手段6の下方との間で、固定手段29とともにワーク2を移動させることが可能である。   The beam processing apparatus 1 according to this embodiment is configured such that a workpiece is placed below any of the local vacuum chamber 27, the first to third laser heads 18, 21, 24, and the measuring unit 6 by the X direction moving mechanism 31 and the Y direction moving mechanism 32. 2 can be arranged. In other words, in the present embodiment, the moving means 7 is provided under the local vacuum chamber 27 which is an ion beam processing region where the workpiece 2 is processed by FIB and a laser processing region where the workpiece 2 is processed by the laser beam. The workpiece 2 can be moved together with the fixing means 29 between the first to third laser heads 18, 21, and 24 and the measurement means 6, which is a measurement region in which the machining state of the work 2 is measured. Is possible.

制御部8には、図2に示すように、ビーム出射源13、第1から第3レーザ光源17、20、23、測定手段6、真空装置本体28、移動機構制御部33および検出部12等が接続されている。本形態では、制御部8は、これらの機器がそれぞれ個別に接続される複数の個別制御部(図示省略)によって構成されている。また、検出部12が接続される個別制御部は、検出部12等とともに後述の検出手段57を構成する後述の信号混合回路60および画像処理回路61等の制御回路を備えている(図9参照)。この信号混合回路60および画像処理回路61の詳細な構成については後述する。なお、検出部12が接続される個別制御部を制御部8から分離して、信号混合回路60および画像処理回路61等の制御回路を有する制御部を別途、設けても良い。   As shown in FIG. 2, the control unit 8 includes a beam emission source 13, first to third laser light sources 17, 20, and 23, a measuring unit 6, a vacuum device main body 28, a moving mechanism control unit 33, a detection unit 12, and the like. Is connected. In this embodiment, the control unit 8 is configured by a plurality of individual control units (not shown) to which these devices are individually connected. The individual control unit to which the detection unit 12 is connected includes control circuits such as a signal mixing circuit 60 and an image processing circuit 61 which will be described later, together with the detection unit 12 and the like, and a detection unit 57 which will be described later (see FIG. 9). ). Detailed configurations of the signal mixing circuit 60 and the image processing circuit 61 will be described later. Note that the individual control unit to which the detection unit 12 is connected may be separated from the control unit 8 and a control unit having control circuits such as the signal mixing circuit 60 and the image processing circuit 61 may be provided separately.

本体フレーム9は、たとえば、石で形成されるとともに、門型に形成されている。この本体フレーム9には、ワーク2の上面にレーザビームが照射可能となるように、第1から第3レーザヘッド18、21、24がそれぞれ固定され、ワーク2の上面にFIBが照射可能となるように、真空チャンバー3が固定されている。また、測定手段6のプローブの先端がワーク2の上面に対向可能となるように、本体フレーム9に測定手段6が固定されている。   The main body frame 9 is formed of, for example, stone and has a gate shape. First to third laser heads 18, 21, and 24 are fixed to the main body frame 9 so that the upper surface of the work 2 can be irradiated with a laser beam, and the upper surface of the work 2 can be irradiated with FIB. Thus, the vacuum chamber 3 is fixed. The measuring means 6 is fixed to the main body frame 9 so that the tip of the probe of the measuring means 6 can be opposed to the upper surface of the workpiece 2.

本体ベース10は、厚い石板で平板状に形成されたいわゆる石定盤である。この本体ベース10には、本体フレーム9の他に、第1レーザ光源17、第2レーザ光源20およびY方向移動機構32等が取り付けられている。   The main body base 10 is a so-called stone surface plate formed of a thick stone plate into a flat plate shape. In addition to the main body frame 9, a first laser light source 17, a second laser light source 20, a Y-direction moving mechanism 32 and the like are attached to the main body base 10.

制振装置11は、たとえば、ビーム加工装置1の設置面に対する本体ベース10の揺れの方向と反対方向へ重り(図示省略)を動かして、本体ベース10の揺れを打ち消すアクティブ制振装置である。   The vibration damping device 11 is, for example, an active vibration damping device that moves a weight (not shown) in a direction opposite to the direction of shaking of the main body base 10 with respect to the installation surface of the beam processing device 1 to cancel the shaking of the main body base 10.

検出部12は、上述のように、FIBの照射位置を検出するための検出手段57の一部を構成している。この検出部12は、図2に示すように(K部の拡大部分参照)、検出用電極53と、検出用電極53が固定された基板54と、検出用電極53と基板54とを電気的に接続する接続線55とを備えている。   As described above, the detection unit 12 constitutes a part of the detection means 57 for detecting the FIB irradiation position. As shown in FIG. 2 (see an enlarged portion of the K portion), the detection unit 12 electrically connects the detection electrode 53, the substrate 54 to which the detection electrode 53 is fixed, and the detection electrode 53 and the substrate 54. And a connection line 55 connected to.

検出用電極53は、導電性を有する芯線53aと、芯線53aの周りを覆う絶縁性の被覆53bとから構成され、基板54の表面から突出するように基板54に固定されている。また、検出用電極53は、後述のように、FIBの照射位置を検出する際に、局所真空チャンバー27に形成された後述の出射孔78aに挿入される。基板54は、出射孔78aへ挿入された検出用電極53を固定するための固定治具としての機能を果たしている。また、基板54には、後述のように、検出用電極53で検出される検出電流を電圧に変換して増幅する電流増幅回路58が実装されている。接続線55は、芯線53aと電流増幅回路58とを電気的に接続している。本形態では、検出用電極53は、FIBの照射位置を検出する際に、FIBが照射される被照射部材である。   The detection electrode 53 includes a conductive core wire 53 a and an insulating coating 53 b that covers the periphery of the core wire 53 a, and is fixed to the substrate 54 so as to protrude from the surface of the substrate 54. Further, as will be described later, the detection electrode 53 is inserted into an emission hole 78a described later formed in the local vacuum chamber 27 when detecting the FIB irradiation position. The substrate 54 functions as a fixing jig for fixing the detection electrode 53 inserted into the emission hole 78a. Further, as will be described later, a current amplifying circuit 58 that converts a detection current detected by the detection electrode 53 into a voltage and amplifies it is mounted on the substrate 54. The connection line 55 electrically connects the core wire 53a and the current amplification circuit 58. In this embodiment, the detection electrode 53 is an irradiated member that is irradiated with the FIB when the irradiation position of the FIB is detected.

(局所真空チャンバーの構成)
図3は、図2に示す局所真空チャンバー27の平面図である。図4は、図3のE−E断面を示す断面図である。図5は、図3のF−F断面を示す断面図である。図6は、図3のH−H断面を示す断面図である。図7は、図4のJ部を拡大して示す拡大断面図である。
(Configuration of local vacuum chamber)
FIG. 3 is a plan view of the local vacuum chamber 27 shown in FIG. 4 is a cross-sectional view showing an EE cross section of FIG. 3. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the FF cross section of FIG. 3. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the HH cross section of FIG. 3. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a J portion of FIG. 4 in an enlarged manner.

局所真空チャンバー27は、図3から図7に示すように、底部を有する鍔付の略円筒状に形成されている。この局所真空チャンバー27は、略円筒状の本体部35と、底部を形成する第1底面部76および第2底面部37と、ワーク2に向けてFIBが出射される出射孔78aが形成されたビーム出射部78と、第1底面部76に対して、径方向(すなわち、FIBの出射方向に直交する方向)で、ビーム出射部78の位置調整を行って、FIBの進行方向と出射孔78aとの位置合せを行うための位置調整手段80(図7参照)とを備えている。   As shown in FIGS. 3 to 7, the local vacuum chamber 27 is formed in a substantially cylindrical shape with a flange having a bottom. The local vacuum chamber 27 is formed with a substantially cylindrical main body portion 35, a first bottom surface portion 76 and a second bottom surface portion 37 that form the bottom portion, and an emission hole 78a through which the FIB is emitted toward the workpiece 2. The position of the beam emitting portion 78 is adjusted in the radial direction (that is, the direction orthogonal to the FIB emitting direction) with respect to the beam emitting portion 78 and the first bottom surface portion 76, so that the FIB traveling direction and the emitting hole 78a are adjusted. Position adjusting means 80 (see FIG. 7).

本体部35は、径方向内側に配置された内筒部35aと、内筒部35aの径方向外方に配置された外筒部35bとを有する二重構造となっている。また、本体部35の上端には、径方向外側へ広がる鍔部35cが形成されている。鍔部35cには、真空チャンバー3の下端に本体部35を固定するための固定ネジ(図示省略)が挿通される複数の貫通孔35dが形成されている。本形態では、内筒部35aと第1底面部76等とによって、局所真空チャンバー27の径方向の中心部に第1空間40が形成され、内筒部35a、外筒部35b、第1底面部76および第2底面部37等によって、第1空間40の径方向外方および下方に第2空間41が形成されている。なお、第1空間40は、真空チャンバー3の第1経路34に連通している(図8参照)。また、本形態では、第1空間40は、第1経路34を通過したFIBが通過する第2経路となっている。   The main body portion 35 has a double structure including an inner cylinder portion 35a disposed on the radially inner side and an outer cylinder portion 35b disposed on the radially outer side of the inner cylinder portion 35a. In addition, a flange 35c that extends radially outward is formed at the upper end of the main body 35. A plurality of through holes 35 d are formed in the flange portion 35 c through which a fixing screw (not shown) for fixing the main body portion 35 is inserted into the lower end of the vacuum chamber 3. In this embodiment, a first space 40 is formed in the central portion in the radial direction of the local vacuum chamber 27 by the inner cylinder portion 35a, the first bottom surface portion 76, and the like, and the inner cylinder portion 35a, the outer cylinder portion 35b, and the first bottom surface. A second space 41 is formed radially outward and below the first space 40 by the portion 76, the second bottom surface portion 37, and the like. The first space 40 communicates with the first path 34 of the vacuum chamber 3 (see FIG. 8). In the present embodiment, the first space 40 is a second path through which the FIB that has passed through the first path 34 passes.

また、本体部35には、後述のように、第1空間40を真空状態とするための排気を行う第1排気孔35eが、外周面から第1空間40に連通するように形成され(図5参照)、第2空間41を真空状態とするための排気を行う第2排気孔35fが、外周面から第2空間41に連通するように形成されている(図4参照)。   Further, as will be described later, the main body portion 35 is formed with a first exhaust hole 35e for exhausting the first space 40 in a vacuum state so as to communicate with the first space 40 from the outer peripheral surface (see FIG. 5), a second exhaust hole 35f for exhausting the second space 41 to be in a vacuum state is formed so as to communicate with the second space 41 from the outer peripheral surface (see FIG. 4).

第1底面部76は略円板状に形成され、図7に示すように、その上面および下面は、径方向外側から内側に向かうにしたがって下方向へ緩やかに傾斜している。第1底面部76の径方向中心位置には、FIBが通過する貫通孔76aが形成されている。この貫通孔76aは、下側に向かうにしたがって径が小さくなっている。また、第1底面部76の下面には、ビーム出射部78および後述の固定部材81が配置される凹部76bが形成されている。この第1底面部76は、内筒部35aの下端に固定されている。また、内筒部35aと第1底面部76との間には、第1空間40からの空気の漏れを防止するシール部材42が配置されている。   The first bottom surface portion 76 is formed in a substantially disc shape, and as shown in FIG. 7, the upper surface and the lower surface of the first bottom surface portion are gently inclined downward from the radially outer side toward the inner side. A through hole 76a through which the FIB passes is formed at the radial center position of the first bottom surface portion 76. The through hole 76a has a diameter that decreases toward the lower side. Further, a concave portion 76 b in which a beam emitting portion 78 and a fixing member 81 described later are disposed is formed on the lower surface of the first bottom surface portion 76. The first bottom surface portion 76 is fixed to the lower end of the inner cylinder portion 35a. Further, a seal member 42 that prevents air leakage from the first space 40 is disposed between the inner cylinder portion 35 a and the first bottom surface portion 76.

位置調整手段80は、第1底面部76に固定される略円筒状の固定部材81と、固定部材81の内周側から突出してビーム出射部78の位置調整を行う調整ネジ82とを備えている。固定部材81は、第1底面部76の凹部76bの中に配置された状態で、固定ネジ83によって、第1底面部76の下面に固定されている。調整ネジ82は、頭部を有しない六角穴付止めネジであり、径方向に貫通するように固定部材81に形成されたネジ孔81aに螺合した状態で、固定部材81の内周側から突出している。本形態では、たとえば、固定部材81には、90°ピッチで4箇所にネジ孔81aが形成され、それぞれのネジ孔81aに調整ネジ82が螺合している。なお、調整ネジ82を回転させるためのモータ等の駆動機構が位置調整手段80に設けられても良い。   The position adjusting means 80 includes a substantially cylindrical fixing member 81 fixed to the first bottom surface portion 76, and an adjustment screw 82 that protrudes from the inner peripheral side of the fixing member 81 and adjusts the position of the beam emitting portion 78. Yes. The fixing member 81 is fixed to the lower surface of the first bottom surface portion 76 by a fixing screw 83 while being disposed in the recess 76 b of the first bottom surface portion 76. The adjusting screw 82 is a hexagon socket set screw having no head, and is screwed into a screw hole 81a formed in the fixing member 81 so as to penetrate in the radial direction from the inner peripheral side of the fixing member 81. It protrudes. In the present embodiment, for example, screw holes 81a are formed in the fixing member 81 at four positions at a pitch of 90 °, and adjustment screws 82 are screwed into the respective screw holes 81a. A drive mechanism such as a motor for rotating the adjustment screw 82 may be provided in the position adjustment unit 80.

ビーム出射部78は、上下方向に貫通する出射孔78aと上端側で径方向外側へ広がる鍔部78bとを有する鍔付の略円筒状に形成されている。出射孔78aの上端側は、上側に向かうにしたがって、径が次第に大きくなる略すり鉢状に形成されており、出射孔78aは、第1底面部76の貫通孔76aを介して、第1空間40に連通している。このビーム出射部78は、固定部材81の内周側に配置された状態で、第1底面部76の凹部76bの中に配置され、第1底面部76の下面と固定部材81の上面と間に鍔部78bが挟まれた状態で、第1底面部76に対して固定されている。また、第1底面部76の下面と鍔部78bの間には、第1空間40からの空気の漏れを防止するシール部材43が配置されている。   The beam emission part 78 is formed in a substantially cylindrical shape with a hook having an emission hole 78a penetrating in the vertical direction and a flange part 78b extending radially outward on the upper end side. The upper end side of the emission hole 78a is formed in a substantially mortar shape whose diameter gradually increases toward the upper side, and the emission hole 78a is formed in the first space 40 via the through hole 76a of the first bottom surface portion 76. Communicating with The beam emitting portion 78 is disposed in the recess 76 b of the first bottom surface portion 76 in a state of being disposed on the inner peripheral side of the fixing member 81, and between the lower surface of the first bottom surface portion 76 and the upper surface of the fixing member 81. Is fixed to the first bottom surface portion 76 with the collar portion 78b sandwiched therebetween. Further, a seal member 43 for preventing air leakage from the first space 40 is disposed between the lower surface of the first bottom surface portion 76 and the flange portion 78b.

図7に示すように、ビーム出射部78の外周面には調整ネジ82が当接し、ネジ孔81aへの調整ネジ82のネジ込み量によって、ビーム出射部78の径方向の位置調整が行われる。すなわち、本形態では、固定部材81に形成されたネジ孔81aと調整ネジ82によって、FIBの出射方向に直交する方向へビーム出射部78を移動させる移動機構が構成されている。また、本形態では、固定部材81と固定ネジ83とによって、ビーム出射部78を固定する固定機構が構成されている。   As shown in FIG. 7, an adjustment screw 82 abuts on the outer peripheral surface of the beam emitting portion 78, and the radial position adjustment of the beam emitting portion 78 is performed according to the screwing amount of the adjusting screw 82 into the screw hole 81 a. . That is, in this embodiment, a moving mechanism that moves the beam emitting portion 78 in a direction orthogonal to the FIB emitting direction is configured by the screw hole 81 a formed in the fixing member 81 and the adjusting screw 82. In this embodiment, the fixing member 81 and the fixing screw 83 constitute a fixing mechanism that fixes the beam emitting portion 78.

第2底面部37は、略円板状に形成されている。第2底面部37の中心部には、ビーム出射部78の下端側が配置される貫通孔37aが形成されている。また、第2底面部37の上面は、径方向外側から内側に向かうにしたがって下方向へ緩やかに傾斜する傾斜面37bとなっている。そして、第1底面部76の下面および固定部材81の下面と、傾斜面37bとの間に形成された空間は、第2空間41の一部となっている。さらに、第2底面部37の下面は、貫通孔37aの周囲に形成された第1平坦面37cと、第1平坦面37cから径方向外方に向かって上方向へ傾斜するように形成された傾斜面37dと、傾斜面37dから径方向外方に向かって形成された第2平坦面37eとから構成されている。第2底面部37は、外筒部35bの下端に固定されている。また、外筒部35bと第2底面部37との間には、第2空間41からの空気の漏れを防止するシール部材44が配置されている。   The second bottom surface portion 37 is formed in a substantially disc shape. A through hole 37 a in which the lower end side of the beam emitting portion 78 is disposed is formed at the center of the second bottom surface portion 37. Further, the upper surface of the second bottom surface portion 37 is an inclined surface 37b that gently inclines downward as it goes from the radially outer side to the inner side. A space formed between the lower surface of the first bottom surface portion 76, the lower surface of the fixing member 81, and the inclined surface 37 b is a part of the second space 41. Furthermore, the lower surface of the second bottom surface portion 37 is formed so as to be inclined upward in the radial direction outward from the first flat surface 37c formed around the through hole 37a and the first flat surface 37c. It is comprised from the inclined surface 37d and the 2nd flat surface 37e formed toward the radial direction outward from 37d of inclined surfaces. The 2nd bottom face part 37 is being fixed to the lower end of the outer cylinder part 35b. Further, a seal member 44 for preventing air leakage from the second space 41 is disposed between the outer cylinder portion 35 b and the second bottom surface portion 37.

第2底面部37の貫通孔37aの径は、ビーム出射部78の下端部の外径D1よりも大きくなっている。また、本形態では、ビーム出射部78の底面78dと、第1平坦面37cとが同一平面上に配置されている。そして、貫通孔37aにおけるビーム出射部78の径方向外方には、局所真空チャンバー27の底面から第2空間41に連通する吸気口45が形成されている。すなわち、本形態の局所真空チャンバー27には、出射孔78aの外周側に配置される吸気口45が形成されている。   The diameter of the through hole 37 a of the second bottom surface portion 37 is larger than the outer diameter D 1 of the lower end portion of the beam emitting portion 78. In the present embodiment, the bottom surface 78d of the beam emitting portion 78 and the first flat surface 37c are arranged on the same plane. An air inlet 45 that communicates from the bottom surface of the local vacuum chamber 27 to the second space 41 is formed outside the beam emitting portion 78 in the through hole 37a. In other words, the local vacuum chamber 27 of the present embodiment is formed with an intake port 45 disposed on the outer peripheral side of the emission hole 78a.

なお、出射孔78aの径は0.1〜2mmであることが好ましく、ビーム出射部78の下端部の外径D1は1〜60mmであることが好ましく、吸気口45の外径(すなわち、貫通孔37aの径および第1平坦面37cの内径)は5〜100mmであることが好ましく、第1平坦面37cの外径D2は25〜120mmであることが好ましい。また、本形態では、たとえば、傾斜面37dの外径D3は57mm、内筒部35aの内径は53mm、内筒部35aの外径は73mm、外筒部35bの内径は100mm、外筒部35bの外径は120mmとなっている。また、第1平坦面37cと第2平坦面37eとの距離D4はたとえば3mmとなっている。   Note that the diameter of the exit hole 78a is preferably 0.1 to 2 mm, the outer diameter D1 of the lower end portion of the beam exit part 78 is preferably 1 to 60 mm, and the outer diameter of the intake port 45 (that is, the penetration) The diameter of the hole 37a and the inner diameter of the first flat surface 37c) are preferably 5 to 100 mm, and the outer diameter D2 of the first flat surface 37c is preferably 25 to 120 mm. In this embodiment, for example, the outer diameter D3 of the inclined surface 37d is 57 mm, the inner diameter of the inner cylinder part 35a is 53 mm, the outer diameter of the inner cylinder part 35a is 73 mm, the inner diameter of the outer cylinder part 35b is 100 mm, and the outer cylinder part 35b. The outer diameter is 120 mm. The distance D4 between the first flat surface 37c and the second flat surface 37e is 3 mm, for example.

(真空生成手段の構成)
図8は、図2に示す局所真空チャンバー27と第1真空ポンプ47等との接続関係を説明するための模式図である。図9は、図2に示す真空生成手段5において、各種のパラメータを変化させたときの第1空間40および第2空間41の真空度の実測データを示す表である。
(Configuration of vacuum generation means)
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a connection relationship between the local vacuum chamber 27 and the first vacuum pump 47 and the like shown in FIG. FIG. 9 is a table showing measured data of the degree of vacuum in the first space 40 and the second space 41 when various parameters are changed in the vacuum generating means 5 shown in FIG.

本形態では、局所真空チャンバー27は、図8に示すように、真空チャンバー3の下端に取り付けられ、FIBによるワーク2の加工時に、真空チャンバー3とワーク2との間に配置される。そして、第1経路34を通過したFIBは、第1空間40(すなわち、第2経路)を通過して、出射孔78aから出射され、微小な隙間Gを介してイオンビーム加工領域に配置されるワーク2に集束する。すなわち、本形態の真空生成手段5は、第1空間40を真空状態にするとともに、隙間Gを介して対向配置された局所真空チャンバー27の下面(具体的には、ビーム出射部78の底面78d)とワーク2との間に形成される空間50(以下、「局所空間50」とする)も真空状態とすることで、ワーク2へ向かうFIBの拡散を防止している。なお、隙間Gはたとえば、10μmである。この隙間Gは、10μm〜200μmであることが好ましい。   In this embodiment, as shown in FIG. 8, the local vacuum chamber 27 is attached to the lower end of the vacuum chamber 3 and is disposed between the vacuum chamber 3 and the workpiece 2 when the workpiece 2 is processed by FIB. Then, the FIB that has passed through the first path 34 passes through the first space 40 (that is, the second path), exits from the exit hole 78a, and is disposed in the ion beam processing region via the minute gap G. Focus on work 2. That is, the vacuum generating means 5 of the present embodiment makes the first space 40 in a vacuum state, and the lower surface (specifically, the bottom surface 78d of the beam emitting unit 78) of the local vacuum chamber 27 arranged to face the gap G. ) And the workpiece 2 (hereinafter referred to as “local space 50”) is also in a vacuum state to prevent the FIB from diffusing toward the workpiece 2. The gap G is, for example, 10 μm. The gap G is preferably 10 μm to 200 μm.

FIBの拡散を防止するために、第1空間40および局所空間50を、所定の真空度まで減圧する必要がある。しかしながら、第1空間40のみを真空状態としたのでは、第1空間40および局所空間50を所定の真空度まで減圧することは困難である。そこで、本形態では、第2空間41も真空状態とすることで、第1空間40および局所空間50を所定の真空度まで減圧することを可能としている。すなわち、本形態の真空生成手段5は、いわゆる差動排気式の真空装置である。   In order to prevent the diffusion of FIB, it is necessary to depressurize the first space 40 and the local space 50 to a predetermined degree of vacuum. However, if only the first space 40 is in a vacuum state, it is difficult to depressurize the first space 40 and the local space 50 to a predetermined degree of vacuum. Therefore, in this embodiment, the second space 41 is also in a vacuum state, whereby the first space 40 and the local space 50 can be decompressed to a predetermined degree of vacuum. That is, the vacuum generation means 5 of this embodiment is a so-called differential exhaust type vacuum apparatus.

なお、図8に示すように、加工が行われるワーク2の加工部位を中心とするワーク2の一部分が真空状態となる局所空間50に臨むように配置され、ワーク2のその他の部分は、局所真空チャンバー3の外部の大気圧中に配置されている。   In addition, as shown in FIG. 8, it arrange | positions so that a part of workpiece | work 2 centering on the process part of the workpiece | work 2 in which processing may be performed may face the local space 50 used as a vacuum state, The other part of the workpiece | work 2 is local. It is disposed in the atmospheric pressure outside the vacuum chamber 3.

上述のように、真空生成手段5は、局所真空チャンバー27に加え、真空装置本体28を備えている。真空装置本体28は、第1空間40を真空状態とするための第1ポンプ47および第2ポンプ48を備えている。すなわち、第1空間40は、第1ポンプ47および第2ポンプ48によって、ワーク2に向かうFIBが通過する真空空間となる。また、真空装置本体28は、第2空間41を真空状態とするための第3ポンプ49を備えている。本形態では、第3ポンプ49は、吸気口45から局所真空チャンバー27の内部に向かって吸気を行う吸気手段である。また、図8に示すように、第1ポンプ47および第2ポンプ48は、第1排気孔35eに接続された配管50を介して、第1空間40に接続され、第3ポンプ49は、第2排気孔35fに接続された配管51を介して、第2空間41に接続されている。   As described above, the vacuum generating means 5 includes the vacuum device main body 28 in addition to the local vacuum chamber 27. The vacuum apparatus main body 28 includes a first pump 47 and a second pump 48 for bringing the first space 40 into a vacuum state. That is, the first space 40 becomes a vacuum space through which the FIB toward the workpiece 2 passes by the first pump 47 and the second pump 48. The vacuum device main body 28 includes a third pump 49 for making the second space 41 into a vacuum state. In the present embodiment, the third pump 49 is an intake unit that performs intake from the intake port 45 toward the inside of the local vacuum chamber 27. Further, as shown in FIG. 8, the first pump 47 and the second pump 48 are connected to the first space 40 via a pipe 50 connected to the first exhaust hole 35e, and the third pump 49 is connected to the first pump 40. 2 It is connected to the second space 41 through a pipe 51 connected to the exhaust hole 35f.

第1ポンプ47は、吸引容量は比較的小さいが、比較的高い真空到達度を得ることが可能な(すなわち、第1空間40を比較的低い圧力まで減圧することが可能な)ポンプであり、たとえば、ターボ分子ポンプである。また、第2ポンプ48および第3ポンプは、吸引容量は大きいが、高い真空到達度を得ることができないポンプであり、たとえば、ロータリポンプである。   The first pump 47 is a pump having a relatively small suction capacity but capable of obtaining a relatively high degree of vacuum (that is, capable of depressurizing the first space 40 to a relatively low pressure). For example, a turbo molecular pump. The second pump 48 and the third pump are pumps that have a large suction capacity but cannot achieve a high degree of vacuum, and are, for example, rotary pumps.

本形態の真空生成手段5では、ワーク2が、移動手段7によって移動され、隙間Gを介して局所真空チャンバー27の下面に対向配置されると、まず、第3ポンプ49が作動して、第2空間41が減圧される。第2空間41が減圧されると、吸気口45から空気が吸引され、局所空間50も減圧される。そして、第2空間41が所定の真空度まで減圧されると、第2ポンプ48、第1ポンプ47がこの順番で作動する。第3ポンプ49の作用で、局所空間50が減圧されているため、第2ポンプ48および第1ポンプ47によって、第1空間40および局所空間50は、FIBの拡散を防止するために必要な真空度まで短時間で減圧される。   In the vacuum generating means 5 of the present embodiment, when the work 2 is moved by the moving means 7 and is disposed to face the lower surface of the local vacuum chamber 27 via the gap G, first, the third pump 49 is operated, The two spaces 41 are depressurized. When the second space 41 is depressurized, air is sucked from the air inlet 45 and the local space 50 is also depressurized. When the second space 41 is depressurized to a predetermined degree of vacuum, the second pump 48 and the first pump 47 operate in this order. Since the local space 50 is depressurized by the action of the third pump 49, the second pump 48 and the first pump 47 cause the first space 40 and the local space 50 to have a vacuum necessary for preventing the FIB from spreading. The pressure is reduced to a short time.

また、本形態では、ビーム出射部78の底面78dと、第1平坦面37cとが同一平面上に配置されるとともに、第1平坦面37cの径方向外方には傾斜面37dが形成されている。そのため、第2底面部37とワーク2との干渉を防止しつつ、ビーム出射部78の底面78dとワーク2とを近接させることができる。また、第1平坦面37cとワーク2とを近接させることができるため、第1空間40や第2空間41を減圧する際に、局所空間50への空気の流入を防止して、局所空間50を効率良く減圧できる。   In this embodiment, the bottom surface 78d of the beam emitting portion 78 and the first flat surface 37c are arranged on the same plane, and an inclined surface 37d is formed radially outward of the first flat surface 37c. Yes. Therefore, the bottom surface 78d of the beam emitting portion 78 and the workpiece 2 can be brought close to each other while preventing the interference between the second bottom surface portion 37 and the workpiece 2. Moreover, since the 1st flat surface 37c and the workpiece | work 2 can be made to adjoin, when depressurizing the 1st space 40 or the 2nd space 41, inflow of the air to the local space 50 is prevented, and the local space 50 Can be decompressed efficiently.

なお、本形態の真空生成手段5では、出射孔78aの径、ビーム出射部78の下端部の外径D1、吸気口45の外径、第1平坦面37cの外径D2、および、隙間Gをパラメータとして、それぞれのパラメータを変化させたときに測定された第1空間40および第2空間41の真空度は、図9に示すようになった。たとえば、出射孔78aの径が1mm、ビーム出射部78の下端部の外径D1が5mm、吸気口45の外径が20mm、第1平坦面37cの外径D2が35mm、隙間Gが10μmである場合、第1空間40の真空度は5×10−3Paとなり、第2空間41の真空度は30Paとなった。 In the vacuum generating means 5 of this embodiment, the diameter of the emission hole 78a, the outer diameter D1 of the lower end portion of the beam emission part 78, the outer diameter of the intake port 45, the outer diameter D2 of the first flat surface 37c, and the gap G As a parameter, the degree of vacuum of the first space 40 and the second space 41 measured when each parameter is changed is as shown in FIG. For example, the diameter of the emission hole 78a is 1 mm, the outer diameter D1 of the lower end of the beam emission part 78 is 5 mm, the outer diameter of the intake port 45 is 20 mm, the outer diameter D2 of the first flat surface 37c is 35 mm, and the gap G is 10 μm. In some cases, the degree of vacuum in the first space 40 was 5 × 10 −3 Pa, and the degree of vacuum in the second space 41 was 30 Pa.

(検出手段の構成)
図10は、図8に示す集束イオンビーム(FIB)の照射位置を検出するための検出手段57の概略構成を示す図である。図11は、図8に示す集束イオンビーム(FIB)の照射位置を検出する際の検出部12の状態を示す図である。図12は、図10に示す表示装置62に表示される画像の一例を模式的に示す図である。
(Configuration of detection means)
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the detection means 57 for detecting the irradiation position of the focused ion beam (FIB) shown in FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating a state of the detection unit 12 when the irradiation position of the focused ion beam (FIB) illustrated in FIG. 8 is detected. FIG. 12 is a diagram schematically illustrating an example of an image displayed on the display device 62 illustrated in FIG. 10.

本形態のビーム加工装置1は、上述のように、FIBの照射位置を検出するための検出手段57を備えている。検出手段57は、図10に示すように、検出部12に加え、第1経路34の内部等に配置された偏向装置59と、制御部8の一部を構成する信号混合回路60および画像処理回路61と、表示装置62とを備えている。   As described above, the beam processing apparatus 1 of the present embodiment includes the detection means 57 for detecting the FIB irradiation position. As shown in FIG. 10, in addition to the detection unit 12, the detection unit 57 includes a deflection device 59 disposed inside the first path 34, a signal mixing circuit 60 that forms part of the control unit 8, and image processing. A circuit 61 and a display device 62 are provided.

検出部12は、上述のように、検出用電極53と基板54と接続線55とを備えている。また、基板54には、電流増幅回路58が実装されており(図10参照)、検出用電極53で検出された検出電流は、電流増幅回路58で電圧に変換されて増幅される。FIBの照射位置を検出する際には、図11に示すように、検出部12が配置される。すなわち、検出用電極53が出射孔78aへ挿入され、基板54の上面がビーム出射部78の底面78dに当接した状態で、基板54がビーム出射部78に固定される。本形態では、FIBの照射位置の検出時以外には、検出部12は、ビーム出射部78から取り外され、所定の収納部に収納されている。なお、検出部12が固定手段29に固定され、FIBの照射位置の検出時には、移動手段7によって、図11に示すように検出部12が配置されても良い。   As described above, the detection unit 12 includes the detection electrode 53, the substrate 54, and the connection line 55. A current amplification circuit 58 is mounted on the substrate 54 (see FIG. 10), and the detection current detected by the detection electrode 53 is converted into a voltage by the current amplification circuit 58 and amplified. When detecting the irradiation position of the FIB, as shown in FIG. 11, the detection unit 12 is arranged. That is, the substrate 54 is fixed to the beam emitting portion 78 in a state where the detection electrode 53 is inserted into the emission hole 78 a and the upper surface of the substrate 54 is in contact with the bottom surface 78 d of the beam emitting portion 78. In this embodiment, the detection unit 12 is detached from the beam emitting unit 78 and stored in a predetermined storage unit, except when the FIB irradiation position is detected. The detection unit 12 may be fixed to the fixing unit 29, and the detection unit 12 may be arranged by the moving unit 7 as shown in FIG.

偏向装置59は、ビーム出射源13から出射されたイオンビームを第1経路34内および第1空間40(すなわち、第2経路)内で偏向して走査させる。この偏向装置59は、図10に示すように、イオンビームをX方向へ偏向して走査させるため、第1経路34内に配置された一対のX方向偏向電極64と、イオンビームをY方向へ偏向して走査させるため、第1経路34内に配置された一対のY方向偏向電極65と、X方向偏向電極64を制御するX方向走査信号を出力するX方向走査信号発生回路66と、Y方向偏向電極65を制御するY方向走査信号を出力するY方向走査信号発生回路67とを備えている。本形態の偏向装置59は、たとえば、FIBをX方向およびY方向にそれぞれ1.2mm走査させる。   The deflection device 59 deflects and scans the ion beam emitted from the beam emission source 13 in the first path 34 and the first space 40 (that is, the second path). As shown in FIG. 10, the deflecting device 59 deflects the ion beam in the X direction and scans it, so that the pair of X-direction deflecting electrodes 64 arranged in the first path 34 and the ion beam in the Y direction. In order to deflect and scan, a pair of Y-direction deflection electrodes 65 arranged in the first path 34, an X-direction scanning signal generation circuit 66 that outputs an X-direction scanning signal for controlling the X-direction deflection electrode 64, and Y And a Y-direction scanning signal generation circuit 67 that outputs a Y-direction scanning signal for controlling the direction deflection electrode 65. For example, the deflection device 59 of this embodiment scans the FIB in the X direction and the Y direction by 1.2 mm, respectively.

信号混合回路60には、図10に示すように、電流増幅回路58で増幅された電圧信号と、X方向走査信号発生回路66から出力されるX方向走査信号と、Y方向走査信号発生回路67から出力されるY方向走査信号とが入力される。また、信号混合回路60は、X方向走査信号およびY方向走査信号に基づくFIBの偏向位置と検出用電極53で検出された検出電流値とを対応づけた出力信号を出力する。画像処理回路61は、信号混合回路60からの出力信号に基づいて、FIBの偏向位置に対応する検出電流値を画像化するためのAD変換等の所定の処理を行う。なお、本形態では、信号混合回路60と画像処理回路61とによって、検出用電極53で検出される検出電流値と偏向装置59によるFIBの偏向位置とに基づいて偏向位置に対応する検出電流値を画像化する画像生成装置が構成されている。   As shown in FIG. 10, the signal mixing circuit 60 includes a voltage signal amplified by the current amplification circuit 58, an X-direction scanning signal output from the X-direction scanning signal generation circuit 66, and a Y-direction scanning signal generation circuit 67. The Y-direction scanning signal output from is input. Further, the signal mixing circuit 60 outputs an output signal in which the FIB deflection position based on the X direction scanning signal and the Y direction scanning signal is associated with the detected current value detected by the detection electrode 53. Based on the output signal from the signal mixing circuit 60, the image processing circuit 61 performs predetermined processing such as AD conversion for imaging the detected current value corresponding to the FIB deflection position. In this embodiment, the detection current value corresponding to the deflection position based on the detection current value detected by the detection electrode 53 and the deflection position of the FIB by the deflection device 59 by the signal mixing circuit 60 and the image processing circuit 61. An image generation apparatus for imaging the image is configured.

表示装置62には、画像処理回路61からの出力信号に基づいて、FIBの走査範囲内での各偏向位置に対応する検出電流値が画像化されて表示される。具体的には、図12に示すように、FIBの各偏向位置に対応する検出電流値の大きさが表示装置62に濃淡によって表示される。すなわち、FIBの各偏向位置に対応する検出電流値の大きさが明るさに変換されて表示装置62に表示される。より具体的には、図12に示すように、FIBの走査範囲内に検出用電極53がある場合、FIBの偏向位置が芯線53aと一致する箇所では検出電流値が大きくなるため、表示装置62には色の濃い芯線対応部153aが表示される。また、FIBの偏向位置が被覆53bと一致する箇所に対応する薄い被覆対応部153bは、芯線対応部153aより淡い色となり、FIBの偏向位置が検出用電極53から外れている箇所に対応する部分の画像は、被覆対応部153bよりもさらに淡い色となる。   On the display device 62, based on the output signal from the image processing circuit 61, the detected current value corresponding to each deflection position within the FIB scanning range is imaged and displayed. Specifically, as shown in FIG. 12, the magnitude of the detected current value corresponding to each FIB deflection position is displayed on the display device 62 by shading. That is, the magnitude of the detected current value corresponding to each FIB deflection position is converted into brightness and displayed on the display device 62. More specifically, as shown in FIG. 12, when the detection electrode 53 is within the FIB scanning range, the detection current value becomes large at the location where the FIB deflection position coincides with the core wire 53a. Is displayed with a dark core corresponding part 153a. Further, the thin coating corresponding portion 153 b corresponding to the location where the FIB deflection position coincides with the coating 53 b is lighter than the core corresponding portion 153 a, and the portion corresponding to the location where the FIB deflection position deviates from the detection electrode 53. The image becomes a lighter color than the covering corresponding portion 153b.

なお、表示装置62の画面上には、図12に示すように、出射孔78aに対応する円形の出射孔対応線178aも現れる。また、FIBの走査範囲内に検出用電極53および出射孔78aがない場合には、表示装置62の画面全体が淡い色となる。   As shown in FIG. 12, a circular exit hole corresponding line 178a corresponding to the exit hole 78a also appears on the screen of the display device 62. In addition, when the detection electrode 53 and the emission hole 78a are not within the FIB scanning range, the entire screen of the display device 62 is light.

本形態では、上述のように、電流増幅回路58は、検出用電極53が固定された基板54に実装されている。すなわち、電流増幅回路58は、検出用電極53に近い位置に配置されている。検出用電極53で検出される電流は微量(たとえば、5〜10nA)であるため、このように構成することで、検出用電極53で検出され電流増幅回路58で増幅される検出電流のノイズを低減できる。また、信号混合回路60および画像処理回路61は、制御部8の内部、あるいは、個別のパーソナルコンピュータ等の内部または近傍に配置され、電流増幅回路58から離れた位置に配置されている。そのため、信号混合回路60や画像処理回路61に起因する電流増幅回路58でのノイズの発生を抑制できる。   In this embodiment, as described above, the current amplification circuit 58 is mounted on the substrate 54 to which the detection electrode 53 is fixed. That is, the current amplifier circuit 58 is disposed at a position close to the detection electrode 53. Since the current detected by the detection electrode 53 is a very small amount (for example, 5 to 10 nA), this configuration reduces the noise of the detection current detected by the detection electrode 53 and amplified by the current amplification circuit 58. Can be reduced. The signal mixing circuit 60 and the image processing circuit 61 are arranged inside the control unit 8 or inside or in the vicinity of an individual personal computer or the like, and are arranged away from the current amplification circuit 58. Therefore, it is possible to suppress the generation of noise in the current amplification circuit 58 caused by the signal mixing circuit 60 and the image processing circuit 61.

(集束イオンビームの進行方向と出射孔との位置合せ方法)   (Positioning method of focused ion beam and exit hole)

本形態では、ビーム加工装置1の初期設定時に、検出手段57を用いて、FIBの照射位置を検出し、出射孔78aからFIBが適切に出射されるように、位置調整手段80によって、FIBの進行方向と出射孔78aとの位置合せを行う。また、ビーム出射源13は、経時的に消耗するため、ビーム出射源13は定期的に取り替える必要があり、取替後に、ビーム出射源13から出射されるFIBの照射位置がずれる場合もある。そのため、ビーム出射源13の取替後には、検出手段57を用いて、FIBの照射位置を検出し、位置調整手段80によって、FIBの進行方向と出射孔78aとの位置合せを行う。   In this embodiment, when the beam processing apparatus 1 is initially set, the FIB irradiation position is detected by using the detection unit 57, and the FIB is appropriately emitted by the position adjustment unit 80 so that the FIB is appropriately emitted from the emission hole 78a. The advancing direction and the exit hole 78a are aligned. Further, since the beam emission source 13 is consumed over time, the beam emission source 13 needs to be replaced periodically. After the replacement, the irradiation position of the FIB emitted from the beam emission source 13 may be shifted. Therefore, after the beam emission source 13 is replaced, the FIB irradiation position is detected using the detection means 57, and the FIB traveling direction and the emission hole 78a are aligned by the position adjustment means 80.

具体的には、第2底面部37を取り外した状態で、検出用電極53を出射孔78aへ挿入し、基板54の上面をビーム出射部78の底面78dに当接させて、基板54をビーム出射部78に固定する。その後、偏向装置59によって、FIBを所定範囲内で走査させ、表示装置62に、FIBの各偏向位置に対応する検出電流値を表示させる。そして、表示装置62の表示を確認しながら、FIBの走査範囲内に検出用電極53が現れるまで、ネジ孔81aへの調整ネジ82のネジ込み量を変えて、FIBの進行方向と出射孔78aとの位置合せを行う。   Specifically, in a state where the second bottom surface portion 37 is removed, the detection electrode 53 is inserted into the emission hole 78a, the upper surface of the substrate 54 is brought into contact with the bottom surface 78d of the beam emission portion 78, and the substrate 54 is placed in the beam. It fixes to the emission part 78. FIG. After that, the FIB is scanned within a predetermined range by the deflecting device 59, and the display device 62 displays the detected current value corresponding to each deflection position of the FIB. Then, while confirming the display on the display device 62, the screwing amount of the adjusting screw 82 into the screw hole 81a is changed until the detection electrode 53 appears in the FIB scanning range, and the FIB traveling direction and the emission hole 78a are changed. Align with.

たとえば、X方向偏向電極64およびY方向偏向電極65に電圧を印加しない状態(すなわち、X方向偏向電極64およびY方向偏向電極65によるFIBのX方向およびY方向の偏向量が0のとき)のFIBの進行方向が、表示装置62の画面上の中心位置と一致する場合には、図12に示すように、表示装置62の画面上の中心位置と、芯線対応部153aの中心位置とが一致するように、表示装置62の表示を確認しながら、ネジ孔81aへの調整ネジ82のネジ込み量を変えて、FIBの進行方向と出射孔78aとの位置合せを行う。   For example, in a state where no voltage is applied to the X direction deflection electrode 64 and the Y direction deflection electrode 65 (that is, when the amount of deflection in the X direction and Y direction of the FIB by the X direction deflection electrode 64 and the Y direction deflection electrode 65 is 0). When the FIB traveling direction matches the center position on the screen of the display device 62, as shown in FIG. 12, the center position on the screen of the display device 62 matches the center position of the core corresponding part 153a. As described above, while confirming the display on the display device 62, the screwing amount of the adjusting screw 82 into the screw hole 81a is changed to align the FIB traveling direction with the emission hole 78a.

(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態のビーム加工装置1は、局所真空チャンバー27の外部に微小な隙間Gを介して配置されるとともに、その大半部分が大気圧中に配置されるワーク2をFIBによって加工している。そのため、局所真空チャンバー27の外部の大気圧中に配置されるワーク2を移動手段7で移動させながら、FIBを用いてワーク2に対して広範囲の加工を行うことできる。すなわち、ワーク2が大きい場合であっても、ワーク2の全体(あるいは、ワーク2に加えて移動手段7等)を別途、真空チャンバーで覆う必要がないため、ワーク2を移動手段7で移動させながら、FIBを用いてワーク2に対する広範囲の加工を行うことができる。
(Main effects of this form)
As described above, the beam processing apparatus 1 according to the present embodiment is configured such that the work 2, which is disposed outside the local vacuum chamber 27 via the minute gap G and most of which is disposed in the atmospheric pressure, is formed by the FIB. Processing. Therefore, a wide range of processing can be performed on the workpiece 2 using the FIB while moving the workpiece 2 arranged in the atmospheric pressure outside the local vacuum chamber 27 by the moving means 7. That is, even if the workpiece 2 is large, it is not necessary to separately cover the entire workpiece 2 (or the moving means 7 in addition to the workpiece 2) with a vacuum chamber. However, a wide range of machining can be performed on the workpiece 2 using the FIB.

また、ビーム加工装置1は、FIBの照射位置を検出するための検出手段57を備えている。そのため、ワーク2が局所真空チャンバー27の外部に配置される場合であっても、検出手段57での検出結果に基づいて、FIBを出射孔78aから確実に出射してワーク2に照射することが可能になる。また、本形態のビーム加工装置1は、FIBの進行方向と出射孔78aとの位置合せを行うための位置調整手段80とを備えている。そのため、ワーク2が局所真空チャンバー27の外部に配置される場合であっても、出射孔78aの位置を調整して、出射孔78aから出射されるFIBを確実にワーク2に照射することができる。すなわち、ワーク2の加工部位でFIBを適切に集束させることが可能となり、その結果、ワーク2の適切な加工が可能になる。   In addition, the beam processing apparatus 1 includes a detection unit 57 for detecting the FIB irradiation position. Therefore, even when the workpiece 2 is arranged outside the local vacuum chamber 27, the FIB can be reliably emitted from the emission hole 78a and irradiated onto the workpiece 2 based on the detection result of the detection means 57. It becomes possible. Further, the beam processing apparatus 1 of this embodiment includes a position adjusting means 80 for aligning the traveling direction of the FIB and the emission hole 78a. Therefore, even when the workpiece 2 is disposed outside the local vacuum chamber 27, the position of the emission hole 78a can be adjusted to reliably irradiate the workpiece 2 with the FIB emitted from the emission hole 78a. . In other words, the FIB can be appropriately focused at the processing site of the workpiece 2, and as a result, the workpiece 2 can be appropriately processed.

本形態では、検出手段57が、出射孔78aに配置される検出用電極53と、第1経路34に配置され、ビーム出射源13から出射されたイオンビームを偏向させる偏向装置59と、検出用電極53で検出される検出電流値と偏向装置59によるFIBの偏向位置とに基づいて各偏向位置に対応する検出電流値を画像化する信号混合回路60および画像処理回路61とを備えている。そのため、画像化された検出電流値を目視で確認することで、FIBの照射位置を検出でき、FIBの照射位置の検出が容易になる。また、画像化された検出電流値を目視で確認しながら、位置調整手段80を用いてFIBの進行方向と出射孔78aとの位置合せを行うことができ、FIBの進行方向と出射孔78aとの位置合せが容易になる。   In this embodiment, the detection means 57 includes a detection electrode 53 disposed in the emission hole 78a, a deflection device 59 disposed in the first path 34 and deflecting the ion beam emitted from the beam emission source 13, and the detection Based on the detected current value detected by the electrode 53 and the FIB deflection position by the deflecting device 59, a signal mixing circuit 60 and an image processing circuit 61 for imaging the detected current value corresponding to each deflection position are provided. Therefore, by visually confirming the imaged detection current value, the FIB irradiation position can be detected, and the FIB irradiation position can be easily detected. Further, while visually confirming the imaged detection current value, the position adjusting means 80 can be used to align the FIB traveling direction with the exit hole 78a, and the FIB traveling direction and the exit hole 78a can be aligned. It becomes easy to align.

本形態では、位置調整手段80は、径方向に、ビーム出射部78を移動させる移動機構としてのネジ孔81aと調整ネジ82と、ビーム出射部78を固定する固定機構としての固定部材81と固定ネジ83とを備えている。そのため、FIBが出射される出射孔78aを直接移動させて、FIBの進行方向と出射孔78aとの位置合せを行うことができ、FIBの進行方向と出射孔78aとの位置合せが容易になる。   In this embodiment, the position adjusting means 80 is fixed to the screw hole 81a and the adjustment screw 82 as a moving mechanism for moving the beam emitting portion 78 in the radial direction, and the fixing member 81 as a fixing mechanism for fixing the beam emitting portion 78. And a screw 83. Therefore, it is possible to directly move the emission hole 78a from which the FIB is emitted to align the FIB traveling direction with the emission hole 78a, and to easily align the FIB traveling direction with the emission hole 78a. .

本形態では、局所真空チャンバー27に、出射孔78aの外周側に配置される吸気口45が形成されるとともに、第3ポンプ49によって、吸気口45から局所真空チャンバー27の内部に向かって吸気を行っている。そのため、局所真空チャンバー27の外部(具体的には、局所空間50)にワーク2の加工部位が配置される場合であっても、局所空間50の圧力を適切に下げることができる。その結果、ワーク2に対してFIBを適切に照射することができる。   In the present embodiment, the local vacuum chamber 27 is formed with the air inlet 45 disposed on the outer peripheral side of the emission hole 78 a, and the third pump 49 sucks the air from the air inlet 45 toward the inside of the local vacuum chamber 27. Is going. Therefore, even when the processing part of the workpiece 2 is disposed outside the local vacuum chamber 27 (specifically, the local space 50), the pressure in the local space 50 can be appropriately reduced. As a result, the work 2 can be appropriately irradiated with FIB.

本形態では、ビーム加工装置1は、FIBを出射するビーム出射源13および真空チャンバー3等と、レーザビームを出射するレーザ出射手段4とを備え、FIBとレーザビームとを用いてワーク2の加工を行っている。そのため、ビーム加工装置1では、比較的精度が低い粗加工をレーザビームで行い、精度の必要な微細加工をFIBで行うことができる。したがって、たとえば、ワーク2に対して、数十μmレベルから数百nmレベルまでの加工を行う必要がある場合であっても、ワーク2に対する微細な加工を短時間で行うことができる。また、1つのビーム加工装置1で、粗加工から微細な仕上加工までの一貫加工を行うことができる。特に、本形態のレーサ出射手段4は、3種類のレーザビームを出射するように構成されているため、加工精度や加工量に合わせた効率の良いかつ適切なレーザ加工を行うことができる。   In this embodiment, the beam processing apparatus 1 includes a beam emitting source 13 that emits FIB, a vacuum chamber 3, and the like, and laser emitting means 4 that emits a laser beam, and processes the workpiece 2 using the FIB and the laser beam. It is carried out. Therefore, in the beam processing apparatus 1, rough processing with relatively low accuracy can be performed with a laser beam, and fine processing with high accuracy can be performed with FIB. Therefore, for example, even when it is necessary to process the workpiece 2 from the tens of μm level to the several hundred nm level, the workpiece 2 can be finely processed in a short time. Moreover, the single beam processing apparatus 1 can perform integrated processing from rough processing to fine finishing. In particular, since the laser emitting means 4 of this embodiment is configured to emit three types of laser beams, it is possible to perform efficient and appropriate laser processing according to processing accuracy and processing amount.

本形態では、ワーク2へ向かうFIBが通過する第1空間40が形成された局所真空チャンバー27が、真空チャンバー3の下端に取り付けられ、FIBによるワーク2の加工時には、微小な隙間Gを介して対向配置されるビーム出射部78の底面78dとワーク2との間に形成される局所空間50は真空状態とされている。そのため、FIBの散乱が抑制され、FIBによるワーク2の適切な加工が可能になる。また、局所真空チャンバー27は、真空チャンバー3とワーク2との間に配置されているため、レーザ出射手段4から出射されるレーザビームを用いたレーザ加工は大気中で行われている。そのため、レーザ加工の際に、ガス噴射装置(図示省略)からアシストガスを容易かつ適切に噴射することが可能になる。したがって、本形態では、アシストガスを用いた適切なレーザ加工を行うことができる。   In this embodiment, the local vacuum chamber 27 in which the first space 40 through which the FIB toward the workpiece 2 passes is formed is attached to the lower end of the vacuum chamber 3, and when the workpiece 2 is processed by the FIB, the minute gap G is interposed. The local space 50 formed between the bottom surface 78d of the beam emitting portion 78 disposed opposite to the workpiece 2 and the workpiece 2 is in a vacuum state. Therefore, FIB scattering is suppressed, and the workpiece 2 can be appropriately processed by the FIB. Further, since the local vacuum chamber 27 is disposed between the vacuum chamber 3 and the workpiece 2, laser processing using the laser beam emitted from the laser emitting means 4 is performed in the atmosphere. Therefore, assist gas can be easily and appropriately injected from a gas injection device (not shown) during laser processing. Therefore, in this embodiment, appropriate laser processing using the assist gas can be performed.

本形態では、ビーム加工装置1は、ワーク2が固定される固定手段29を、イオンビーム加工領域とレーザ加工領域との間で移動させる移動手段7を備えている。そのため、イオンビーム加工とレーザ加工との間で、ワーク2の着脱を行う必要がなくなる。したがって、レーザビームとFIBとを用いてワーク2を加工する場合であっても、ワーク2の着脱誤差がなくなり、ワーク2の加工精度を高めることができる。また、本形態では、移動手段7によって、ワーク2が固定される固定手段29を測定領域まで移動させることができるため、ワーク2の着脱を行わずに、ワーク2の加工状態の測定ができる。そのため、ワーク2の加工精度をさらに高めることができる。   In this embodiment, the beam processing apparatus 1 includes a moving unit 7 that moves the fixing unit 29 to which the workpiece 2 is fixed between the ion beam processing region and the laser processing region. Therefore, it is not necessary to attach / detach the workpiece 2 between the ion beam processing and the laser processing. Therefore, even when the workpiece 2 is processed using the laser beam and the FIB, an attachment / detachment error of the workpiece 2 is eliminated, and the processing accuracy of the workpiece 2 can be improved. Further, in this embodiment, the moving means 7 can move the fixing means 29 to which the work 2 is fixed to the measurement region, so that the machining state of the work 2 can be measured without attaching or detaching the work 2. Therefore, the processing accuracy of the workpiece 2 can be further increased.

なお、本形態では、測定手段6でのワーク2の加工状態の測定結果に基づいて、その後のワーク2の加工に、3種類のレーザビームおよびFIBのいずれを用いるかを選択し、選択されたレーザビームまたはFIBによって、ワーク2の加工を行うことが可能である。そのため、ワーク2の加工状態に合わせたより適切なレーザビームあるいはFIBを選択して、ワーク2の加工を継続できる。その結果、ワーク2を適切に加工できる。   In the present embodiment, based on the measurement result of the processing state of the workpiece 2 by the measuring means 6, it is selected which of the three types of laser beams and FIB is used for subsequent processing of the workpiece 2. The workpiece 2 can be processed with a laser beam or FIB. Therefore, the processing of the workpiece 2 can be continued by selecting a more appropriate laser beam or FIB according to the processing state of the workpiece 2. As a result, the workpiece 2 can be appropriately processed.

(他の実施の形態)
上述した形態では、局所真空チャンバー27は、ビーム出射部78の位置調整を行って、FIBの進行方向と出射孔78aとの位置合せを行うための位置調整手段80を備えている。この他にもたとえば、FIBの進行方向と出射孔78aとの位置合せを行うためのビーム出射源13の位置調整手段を備えている場合、あるいは、検出手段57を用いてFIBの進行方向と出射孔78aとの位置合せを行うことができる場合等には、局所真空チャンバー27は、位置調整手段80を備えていなくても良い。この場合には、局所真空チャンバー27を図13のように構成すれば良い。以下、位置調整手段80を備えていない局所真空チャンバー27の構成を図13に基づいて説明する。なお、図13では、上述した形態と共通する構成には、共通の符号を付している。
(Other embodiments)
In the embodiment described above, the local vacuum chamber 27 includes the position adjusting means 80 for adjusting the position of the beam emitting portion 78 and aligning the FIB traveling direction with the emitting hole 78a. In addition to this, for example, when the position adjustment means of the beam emission source 13 for aligning the traveling direction of the FIB and the exit hole 78a is provided, or the traveling direction and exit of the FIB using the detecting means 57 In the case where alignment with the hole 78a can be performed, the local vacuum chamber 27 may not include the position adjusting means 80. In this case, the local vacuum chamber 27 may be configured as shown in FIG. Hereinafter, the configuration of the local vacuum chamber 27 not provided with the position adjusting means 80 will be described with reference to FIG. In FIG. 13, the same reference numerals are given to the configurations common to the above-described embodiments.

図13に示す局所真空チャンバー27は、上述した本体部35および第2底面部37と、内筒部35aの下端に固定された第1底面部36と、FIBが出射される出射孔38aが形成されたビーム出射部38とを備えている。第1底面部36は、径方向外側から内側に向かうにしたがって下方向へ緩やかに傾斜する側壁部36aと底部36bとを備え、底部36bの中心部には、ビーム出射部38が固定される固定孔36cが形成されている。また、ビーム出射部38は、上下方向に貫通する出射孔38aと、シール部材43を固定するためのシール固定部38bとを備えている。シール固定部38bの下面は、径方向外側から内側に向かうにしたがって下方向へ傾斜する傾斜面38cとなっている。ビーム出射部38は、その上端側が固定孔36cによって径方向に位置決めされた状態で、固定孔36cに固定されている。また、ビーム出射部38の底面38dと、第1平坦面37cとは同一平面上に配置されている。   The local vacuum chamber 27 shown in FIG. 13 is formed with the main body portion 35 and the second bottom surface portion 37, the first bottom surface portion 36 fixed to the lower end of the inner cylinder portion 35a, and the emission hole 38a from which the FIB is emitted. The beam emitting unit 38 is provided. The first bottom surface portion 36 includes a side wall portion 36a and a bottom portion 36b that are gently inclined downward from the outside in the radial direction toward the inside, and a beam emitting portion 38 is fixed to the center of the bottom portion 36b. A hole 36c is formed. Further, the beam emitting portion 38 includes an emitting hole 38 a penetrating in the vertical direction and a seal fixing portion 38 b for fixing the seal member 43. The lower surface of the seal fixing portion 38b is an inclined surface 38c that is inclined downward as it goes from the radially outer side to the inner side. The beam emitting portion 38 is fixed to the fixing hole 36c with its upper end side positioned in the radial direction by the fixing hole 36c. The bottom surface 38d of the beam emitting portion 38 and the first flat surface 37c are arranged on the same plane.

なお、ビーム加工装置1は、必ずしも、FIBの進行方向と出射孔78aとの位置合せを行う位置調整手段を備えていなくても良いし、また、FIBの照射方向を検出する検出手段57を備えていなくても良い。   The beam processing apparatus 1 does not necessarily include a position adjusting unit that aligns the FIB traveling direction with the emission hole 78a, and includes a detecting unit 57 that detects the FIB irradiation direction. It does not have to be.

上述した形態では、真空生成手段5は、いわゆる差動排気式の真空装置である。この他にもたとえば、局所空間50を適切に減圧できるのであれば、真空生成手段5は、差動排気式の真空装置でなくても良い。すなわち、局所空間50を適切に減圧できるのであれば、真空生成手段5は、出射孔78aのみから吸気を行っても良い。また、上述した形態では、局所真空チャンバー27は、第1空間40および第2空間41を有する二重構造となっているが、局所真空チャンバー27を三重構造以上の多重構造として、真空生成手段5を差動排気式の真空装置としても良い。   In the embodiment described above, the vacuum generating means 5 is a so-called differential exhaust type vacuum apparatus. In addition, for example, if the local space 50 can be appropriately depressurized, the vacuum generating means 5 may not be a differential exhaust type vacuum apparatus. That is, as long as the local space 50 can be appropriately depressurized, the vacuum generating means 5 may perform intake from only the emission hole 78a. In the embodiment described above, the local vacuum chamber 27 has a double structure having the first space 40 and the second space 41. However, the vacuum generating means 5 has a local vacuum chamber 27 having a multiple structure of a triple structure or more. May be a differential exhaust type vacuum device.

上述した形態では、ビーム加工装置1は、ワーク2の加工を行うためのビームとしてFIBを用いているが、ビームは電子ビームであっても良い。この場合であっても、局所真空チャンバー27の外部に配置されるワーク2を移動手段7で移動させながら、電子ビームを用いてワーク2に対して広範囲の加工を行うことできる。また、ワーク2が局所真空チャンバー27の外部に配置される場合であっても、出射孔78aの位置を調整して、出射孔78aから出射される電子ビームをワーク2に確実に照射することができる。   In the embodiment described above, the beam processing apparatus 1 uses FIB as a beam for processing the workpiece 2, but the beam may be an electron beam. Even in this case, a wide range of processing can be performed on the workpiece 2 using the electron beam while moving the workpiece 2 arranged outside the local vacuum chamber 27 by the moving means 7. Even when the workpiece 2 is arranged outside the local vacuum chamber 27, the position of the emission hole 78a can be adjusted to reliably irradiate the workpiece 2 with the electron beam emitted from the emission hole 78a. it can.

また、上述した形態では、真空チャンバー3内に配置された所定のイオン光学系等によってFIBが生成されているが、ビーム出射源13から出射されるイオンビームがそのままワーク2に向けて出射されても良い。なお、FIBの代わりにレーザビームを用いても良い。この場合には、局所空間50を真空状態にできるため、レーザ加工時におけるワーク2の酸化を抑制することが可能となる。なお、FIBの代わりにレーザビームを用いる場合には、上述した検出手段57に代えて、被照射部材としてフォトディテクタやCCDを有する検出手段を用いれば良い。   In the above-described embodiment, the FIB is generated by a predetermined ion optical system or the like disposed in the vacuum chamber 3. However, the ion beam emitted from the beam emission source 13 is emitted as it is toward the workpiece 2. Also good. Note that a laser beam may be used instead of the FIB. In this case, since the local space 50 can be made into a vacuum state, it becomes possible to suppress the oxidation of the workpiece | work 2 at the time of laser processing. In the case where a laser beam is used instead of the FIB, a detection unit having a photodetector or a CCD as an irradiated member may be used instead of the detection unit 57 described above.

上述した形態では、ビーム加工装置1は、レーザ出射手段4を備えているが、ビーム加工装置1は、レーザ出射手段4を備えていなくても良い。この場合であっても、局所真空チャンバー27の外部に配置されるワーク2を移動手段7で移動させながら、FIBを用いてワーク2に対して広範囲の加工を行うことできる。また、ワーク2が局所真空チャンバー27の外部に配置される場合であっても、出射孔78aから出射されるFIBを確実にワーク2に照射することができる。   In the embodiment described above, the beam processing apparatus 1 includes the laser emitting unit 4, but the beam processing apparatus 1 may not include the laser emitting unit 4. Even in this case, a wide range of processing can be performed on the workpiece 2 using the FIB while moving the workpiece 2 arranged outside the local vacuum chamber 27 by the moving means 7. Even if the workpiece 2 is disposed outside the local vacuum chamber 27, the workpiece 2 can be reliably irradiated with the FIB emitted from the emission hole 78a.

上述した形態では、検出部12は、基板54に突出するように固定された検出用電極53を備えているが、基板54上に検出用電極を実装しても良い。また、ワーク2そのものを検出用電極として用いても良い。すなわち、被照射部材としての検出用電極は、出射孔78aから出射されるFIBの出射方向における出射孔78aの外側に配置されても良い。   In the embodiment described above, the detection unit 12 includes the detection electrode 53 fixed so as to protrude from the substrate 54, but the detection electrode may be mounted on the substrate 54. Further, the workpiece 2 itself may be used as a detection electrode. That is, the detection electrode as the irradiated member may be disposed outside the emission hole 78a in the emission direction of the FIB emitted from the emission hole 78a.

上述した形態では、レーザ出射手段4は、3種類のレーザビームを出射しているが、レーザ出射手段4は、2種類のレーザビームを出射しても良いし、1種類のレーザビームを出射しても良い。また、4種類以上のレーザビームを出射しても良い。   In the above-described embodiment, the laser emitting unit 4 emits three types of laser beams. However, the laser emitting unit 4 may emit two types of laser beams or one type of laser beam. May be. Also, four or more types of laser beams may be emitted.

上述した形態では、本発明の実施の形態として、ビーム加工装置1の構成を説明しているが、ビーム加工装置1と同様の構成を、観察対象物の観察を行うビーム観察装置に適用することができる。すなわち、ビーム出射源13、真空チャンバー3および真空生成手段5を用いて、局所真空チャンバー27の外部の大気圧中に少なくとも一部が配置される観察対象物の観察を行うことが可能である。なお、ビーム加工装置1と同様の構成をビーム観察装置に適用する場合には、局所空間50に所定の検出器が配置される。   In the above-described embodiment, the configuration of the beam processing apparatus 1 has been described as an embodiment of the present invention. However, the same configuration as the beam processing apparatus 1 is applied to a beam observation apparatus that observes an observation object. Can do. That is, it is possible to observe an observation object at least a part of which is arranged in the atmospheric pressure outside the local vacuum chamber 27 by using the beam emission source 13, the vacuum chamber 3, and the vacuum generation means 5. Note that when a configuration similar to that of the beam processing apparatus 1 is applied to the beam observation apparatus, a predetermined detector is arranged in the local space 50.

このように、ビーム加工装置1と同様の構成が適用されるビーム観察装置では、ビーム加工装置1と同様の効果を得ることができる。すなわち、局所真空チャンバー27の外部に配置される移動手段7を用いて観察対象物を移動させる簡易な構成で、観察対象物を広範囲で観察することができるといった効果や、検出手段57や位置調整手段80によって、ワーク2が局所真空チャンバー27の外部に配置される場合であっても、出射孔78aの位置を調整して、出射孔78aから出射されるFIBを確実に観察対象物に照射できるといった効果を得ることができる。また、測定手段6を設けなくても、レーザ出射手段4で加工されたワーク2を観察対象物として、ワーク2の加工状態をビーム観察装置で観察することができる。   Thus, in the beam observation apparatus to which the same configuration as that of the beam processing apparatus 1 is applied, the same effect as that of the beam processing apparatus 1 can be obtained. That is, an effect that the observation object can be observed in a wide range with a simple configuration in which the observation object is moved using the moving means 7 arranged outside the local vacuum chamber 27, and the detection means 57 and position adjustment. Even when the work 2 is arranged outside the local vacuum chamber 27 by the means 80, the position of the emission hole 78a can be adjusted to reliably irradiate the observation object with the FIB emitted from the emission hole 78a. Such effects can be obtained. Even if the measuring means 6 is not provided, the processing state of the work 2 can be observed with a beam observation apparatus using the work 2 processed by the laser emitting means 4 as an observation object.

本発明の実施の形態にかかるビーム加工装置の概略構成を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically schematic structure of the beam processing apparatus concerning embodiment of this invention. 図1に示すビーム加工装置の主要部の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the principal part of the beam processing apparatus shown in FIG. 図2に示す局所真空チャンバーの平面図。The top view of the local vacuum chamber shown in FIG. 図3のE−E断面を示す断面図。Sectional drawing which shows the EE cross section of FIG. 図3のF−F断面を示す断面図。Sectional drawing which shows the FF cross section of FIG. 図3のH−H断面を示す断面図。Sectional drawing which shows the HH cross section of FIG. 図4のJ部を拡大して示す拡大断面図。The expanded sectional view which expands and shows the J section of FIG. 図2に示す局所真空チャンバーと第1真空ポンプ等との接続関係を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the connection relationship between the local vacuum chamber shown in FIG. 2, a 1st vacuum pump, etc. FIG. 図2に示す真空生成手段において、各種のパラメータを変化させたときの第1空間および第2空間の真空度の実測データを示す表。The table | surface which shows the actual measurement data of the vacuum degree of 1st space and 2nd space when various parameters are changed in the vacuum production | generation means shown in FIG. 図8に示す集束イオンビーム(FIB)の照射位置を検出するための検出手段の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the detection means for detecting the irradiation position of the focused ion beam (FIB) shown in FIG. 図8に示す集束イオンビーム(FIB)の照射位置を検出する際の検出部の状態を示す図。The figure which shows the state of the detection part at the time of detecting the irradiation position of the focused ion beam (FIB) shown in FIG. 図10に示す表示装置に表示される画像の一例を模式的に示す図。The figure which shows typically an example of the image displayed on the display apparatus shown in FIG. 本発明の他の形態にかかるビーム出射部の周辺構成を示す拡大断面図。The expanded sectional view which shows the periphery structure of the beam emission part concerning the other form of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ビーム加工装置
2 ワーク(加工対象物)
3 真空チャンバー
4 レーザ出射手段
6 測定手段
7 移動手段
13 ビーム出射源
27 局所真空チャンバー
29 固定手段
34 第1経路
38 ビーム出射部
38a 出射孔
40 第1空間(第2経路)
45 吸気口
49 第3ポンプ(吸気手段)
53 検出用電極(被照射部材)
57 検出手段
59 偏向装置
60 信号混合回路(画像生成装置の一部)
61 画像処理回路(画像生成装置の一部)
78 ビーム出射部
78a 出射孔
80 位置調整手段
81 固定部材(固定機構)
81a ネジ孔(移動機構)
82 調整ネジ(移動機構)
83 固定ネジ(固定機構)
1 Beam processing device 2 Workpiece (working object)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Vacuum chamber 4 Laser emitting means 6 Measuring means 7 Moving means 13 Beam emitting source 27 Local vacuum chamber 29 Fixing means 34 First path 38 Beam emitting part 38a Emission hole 40 First space (second path)
45 Intake port 49 Third pump (intake means)
53 Detection electrode (irradiated member)
57 Detection means 59 Deflection device 60 Signal mixing circuit (part of image generation device)
61 Image processing circuit (part of image generation device)
78 Beam emitting part 78a Emission hole 80 Position adjusting means 81 Fixing member (fixing mechanism)
81a Screw hole (movement mechanism)
82 Adjustment screw (movement mechanism)
83 Fixing screw (fixing mechanism)

Claims (13)

加工対象物の加工を行うためのイオンビームを出射するビーム出射源と、上記ビーム出射源から出射された上記ビームが通過する第1経路を有し上記ビーム出射源が取り付けられる真空チャンバーと、上記第1経路に連通し上記第1経路を通過した上記ビームが通過する第2経路および上記加工対象物に向けてビームを出射するための出射孔を有する局所真空チャンバーと、を有するビーム加工装置において、
上記ビームの照射位置を検出するために、上記出射孔内のビームの出射方向に配置される被照射部材を有する検出手段と、被照射部材に上記ビームを照射した際の上記被照射部材を流れる電流を検出して得た検出電流値を画像化する画像生成装置を備え、上記真空チャンバーおよび上記局所真空チャンバーの外部の大気圧中に少なくとも一部が配置される上記加工対象物をXYZの各方向へ移動可能な移動手段によって移動させ、上記加工対象物の一部を上記局所真空チャンンバーの下方の真空状態となる局所空間に臨むように配置させ、上記加工対象物の加工を上記ビームを用いて行うことを特徴とするビーム加工装置。
A beam emission source that emits an ion beam for processing a workpiece, a vacuum chamber that has a first path through which the beam emitted from the beam emission source passes, and in which the beam emission source is attached; A beam processing apparatus having a second path through which the beam that has passed through the first path passes, and a local vacuum chamber having an exit hole for emitting the beam toward the object to be processed. ,
In order to detect the irradiation position of the beam, a detecting means having an irradiated member arranged in the beam emitting direction in the emission hole, and the irradiated member when the irradiated member is irradiated with the beam flow An image generation device for imaging a detected current value obtained by detecting a current is provided, and the workpiece to be processed at least partially in atmospheric pressure outside the vacuum chamber and the local vacuum chamber is each of XYZ It is moved by a moving means that can move in a direction, and a part of the processing object is arranged so as to face a local space that is in a vacuum state below the local vacuum chamber, and the processing of the processing object is performed with the beam. A beam processing apparatus characterized by being used.
前記第1経路および/または前記第2経路に配置される前記ビームの偏向装置を備え、前記画像生成装置は、前記被照射部材で検出される検出電流値と上記偏向装置による前記ビームの偏向位置とに基づいて上記偏向位置に対応する前記検出電流値を画像化することを特徴とする請求項1記載のビーム加工装置。   The beam deflection device arranged in the first path and / or the second path is provided, and the image generation device detects a detected current value detected by the irradiated member and a deflection position of the beam by the deflection device. The beam processing apparatus according to claim 1, wherein the detected current value corresponding to the deflection position is imaged based on 前記ビームの進行方向と前記出射孔との位置合せを行うための位置調整手段を備えることを特徴とする請求項1または2記載のビーム加工装置。   3. The beam processing apparatus according to claim 1, further comprising position adjusting means for aligning the traveling direction of the beam and the exit hole. 前記局所真空チャンバーは、前記出射孔が形成されるビーム出射部を備え、前記位置調整手段は、前記ビームの出射方向に直交する方向に、上記ビーム出射部を移動させる移動機構と、上記ビーム出射部を固定する固定機構とを備えることを特徴とする請求項3記載のビーム加工装置。   The local vacuum chamber includes a beam emitting unit in which the emission hole is formed, and the position adjusting unit moves the beam emitting unit in a direction orthogonal to the beam emitting direction, and the beam emitting unit. The beam processing apparatus according to claim 3, further comprising a fixing mechanism that fixes the portion. 前記局所真空チャンバーには、前記出射孔の外周側に配置される吸気口が形成されるとともに、上記吸気口から前記局所真空チャンバーの内部に向かって吸気を行う吸気手段を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のビーム加工装置。   The local vacuum chamber is formed with an intake port disposed on the outer peripheral side of the emission hole, and further includes an intake unit that performs intake from the intake port toward the inside of the local vacuum chamber. The beam processing apparatus of any one of Claim 1 to 4. 前記出射孔から出射される前記ビームは集束イオンビームであり、前記加工対象物の加工を行うためのレーザビームを出射するレーザ出射手段を備えるとともに、上記集束イオンビームと上記レーザビームとを用いて前記加工対象物の加工を行うことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のビーム加工装置。   The beam emitted from the emission hole is a focused ion beam, and includes laser emitting means for emitting a laser beam for processing the workpiece, and using the focused ion beam and the laser beam. The beam processing apparatus according to claim 1, wherein the processing object is processed. 前記加工対象物が固定される固定手段を備えるとともに、前記移動手段は、前記集束イオンビームで前記加工対象物の加工が行われるイオンビーム加工領域と、前記レーザビームで前記加工対象物の加工が行われるレーザ加工領域との間で上記固定手段を移動させることを特徴とする請求項6記載のビーム加工装置。   The moving means includes an ion beam processing region where the processing target is processed with the focused ion beam, and the processing target is processed with the laser beam. The beam processing apparatus according to claim 6, wherein the fixing means is moved between a laser processing region to be performed. 前記加工対象物の加工状態を測定する測定手段を備え、前記移動手段は、上記測定手段で前記加工対象物の加工状態の測定が行われる測定領域へ前記固定手段を移動可能に構成されていることを特徴とする請求項7記載のビーム加工装置。   Measuring means for measuring the processing state of the object to be processed is provided, and the moving means is configured to be able to move the fixing means to a measurement region where the processing state of the processing object is measured by the measuring means The beam processing apparatus according to claim 7. 観察対象物の観察を行うためのイオンビームを出射するビーム出射源と、上記ビーム出射源から出射された上記ビームが通過する第1経路を有し上記ビーム出射源が取り付けられる真空チャンバーと、上記第1経路に連通し上記第1経路を通過した上記ビームが通過する第2経路および上記観察対象物に向けてビームを出射するための出射孔を有する局所真空チャンバーと、を有するビーム観察装置において、
上記ビームの照射位置を検出するために、上記出射孔内のビームの出射方向に配置される被照射部材を有する検出手段と、被照射部材に上記ビームを照射した際の上記被照射部材を流れる電流を検出して得た検出電流値を画像化する画像生成装置を備え、上記真空チャンバーおよび上記局所真空チャンバーの外部の大気圧中に少なくとも一部が配置される上記観察対象物をXYZの各方向へ移動可能な移動手段によって移動させ、上記観察対象物の一部を上記局所真空チャンバーの下方の真空状態となる局所空間に臨むように配置させ、上記観察対象物の観察を上記ビームを用いて行うことを特徴とするビーム観察装置。
A beam emission source for emitting an ion beam for observing an observation object, a vacuum chamber having a first path through which the beam emitted from the beam emission source passes, and the beam emission source being attached; A beam observation apparatus having a second path through which the beam that has passed through the first path passes, and a local vacuum chamber having an emission hole for emitting the beam toward the observation object. ,
In order to detect the irradiation position of the beam, a detecting means having an irradiated member arranged in the beam emitting direction in the emission hole, and the irradiated member when the irradiated member is irradiated with the beam flow An image generation device for imaging a detected current value obtained by detecting a current is provided, and the observation object at least a part of which is arranged in the atmospheric pressure outside the vacuum chamber and the local vacuum chamber is represented by each of XYZ moved by movable transportation direction, a portion of the observed object is arranged so as to face the local space of a vacuum of below the local vacuum switch Yanba over, the beam observation of the observed object A beam observation apparatus characterized in that the beam observation apparatus is used.
前記第1経路および/または前記第2経路に配置される前記ビームの偏向装置を備え、前記画像生成装置は、前記被照射部材で検出される検出電流値と上記偏向装置による前記ビームの偏向位置とに基づいて上記偏向位置に対応する前記検出電流値を画像化することを特徴とする請求項9記載のビーム観察装置。   The beam deflection device arranged in the first path and / or the second path is provided, and the image generation device detects a detected current value detected by the irradiated member and a deflection position of the beam by the deflection device. The beam observation apparatus according to claim 9, wherein the detected current value corresponding to the deflection position is imaged based on: 前記ビームの進行方向と上記出射孔との位置合せを行うための位置調整手段を備えることを特徴とする請求項9または10記載のビーム観察装置。   The beam observation apparatus according to claim 9, further comprising a position adjusting unit configured to align the traveling direction of the beam with the exit hole. 前記局所真空チャンバーは、前記出射孔が形成されるビーム出射部を備え、前記位置調整手段は、前記ビームの出射方向に直交する方向に、上記ビーム出射部を移動させる移動機構と、上記ビーム出射部を固定する固定機構とを備えることを特徴とする請求項11記載のビーム観察装置。   The local vacuum chamber includes a beam emitting unit in which the emission hole is formed, and the position adjusting unit moves the beam emitting unit in a direction orthogonal to the beam emitting direction, and the beam emitting unit. The beam observation apparatus according to claim 11, further comprising a fixing mechanism that fixes the unit. 前記局所真空チャンバーには、前記出射孔の外周側に配置される吸気口が形成されるとともに、上記吸気口から前記局所真空チャンバーの内部に向かって吸気を行う吸気手段を備えることを特徴とする請求項9から12のいずれか1項に記載のビーム観察装置。   The local vacuum chamber is formed with an intake port disposed on the outer peripheral side of the emission hole, and further includes an intake unit that performs intake from the intake port toward the inside of the local vacuum chamber. The beam observation apparatus according to any one of claims 9 to 12.
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