JPH0697084A - Beam induction process apparatus - Google Patents

Beam induction process apparatus

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JPH0697084A
JPH0697084A JP24617792A JP24617792A JPH0697084A JP H0697084 A JPH0697084 A JP H0697084A JP 24617792 A JP24617792 A JP 24617792A JP 24617792 A JP24617792 A JP 24617792A JP H0697084 A JPH0697084 A JP H0697084A
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JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
gas pressure
angle
gas
sample
Prior art date
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Pending
Application number
JP24617792A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Madokoro
祐一 間所
由夫 ▲高▼橋
Yoshio Takahashi
Yoshimi Kawanami
義実 川浪
Kaoru Umemura
馨 梅村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0697084A publication Critical patent/JPH0697084A/en
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Abstract

PURPOSE:To implement a sufficient process speed regardless of a relative position relation of a gas pressure distribution to a beam scanning range by specifying an angle to a processed sample surface of an opening surface of a nozzle for beam induction process for introducing a reactant gas into a processed surface. CONSTITUTION:In a focused ion beam deposition method or a focused ion beam induction etching method, an angle to a processed sample surface 5 of an opening surface of a nozzle 1 for beam induction process for introducing a reactant gas into the processed surface 5 is set to 60 to 80 degrees. In the angle range, a gas pressure distribution 2 on the sample has a good uniformity and a large pressure value can be obtained in the range of beam irradiation without increasing a gas flow as compared with the case of an angle setting other than above angle. Also, since the uniformity of the distribution is excellent, the change in distribution to the slight deviation from a nozzle angle or a set point of distance is small and the margin to a set error can be increased.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は大規模集積回路の開発,
製造,不良解析,回路修正に関し、特に超大型集積回路
の開発,ウェハ上の修正に際して、検査配線形成,スル
ーホール形成などに用いられる集束イオンビーム加工プ
ロセスに関する。また、量子デバイスなどに用いられる
極微細パターン形成のための加工プロセスに関する。
The present invention relates to the development of a large scale integrated circuit,
The present invention relates to manufacturing, defect analysis, and circuit correction, and more particularly, to a focused ion beam processing process used for inspection wiring formation, through hole formation, etc. when developing a super-large integrated circuit and correcting on a wafer. Further, the present invention relates to a processing process for forming an ultrafine pattern used in quantum devices and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】特公昭63−45815 号では、集束イオンビ
ーム堆積用ノズルの先端の形状を変えることでガス圧力
の加工試料上での分布を均一化し、集束イオンビーム誘
起堆積法において堆積可能範囲を広げることについて論
じている。また、特開平3−289133号公報では、ビーム
強度,イオン種に関して、ビーム走査条件を変化させ
て、一定のプロセス速度を得ることを述べているが、ガ
ス圧力の加工試料上での分布に関しては触れていない。
In Japanese Patent Publication No. 63-45815, the distribution of gas pressure on a processed sample is made uniform by changing the shape of the tip of a focused ion beam deposition nozzle, and the deposition range in the focused ion beam induced deposition method is improved. Discussing expanding the. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 3-289133 describes that the beam scanning conditions are changed with respect to the beam intensity and the ion species to obtain a constant process speed. However, regarding the distribution of the gas pressure on the processed sample, I haven't touched it.

【0003】また、ジャーナル・オブ・バキューム・サ
イエンス・アンド・テクノロジーB7(1989年)第
609頁から第617頁(J. Vac. Sci. Technol. B7
(1989)pp609−617)では、基板上での
ガス圧力のノズル高さに対する依存性を示しているが、
試料上での2次元的なガス圧分布は測定しておらず、こ
れをビーム誘起プロセス装置に応用することに関しても
論じていない。
Also, Journal of Vacuum Science and Technology B7 (1989), pages 609 to 617 (J. Vac. Sci. Technol. B7).
(1989) pp609-617) shows the dependence of the gas pressure on the substrate on the nozzle height.
The two-dimensional gas pressure distribution on the sample has not been measured, and its application to a beam induced process device has not been discussed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、点
状の開口部を線状に配列したノズル或いは、線状の開口
部を持つノズルを用いてガス圧分布の均一化を実現しよ
うとした。しかし、個々の開口部で、広い圧力分布を実
現しつつ、さらに多数の開口部を備えるとすると、開口
部の総面積は大きくなり、ノズルから流出する単位時間
当りのガスの量が増大するという問題があった。線状の
開口部を持つノズルでも同様のことが言える(問題点
1)。一般に加工試料上の広い範囲で高いガス圧力を得
ようとすると、ガス流量を増大させねばならず、反応ガ
スの無駄な損失,加工チャンバの汚染、さらには真空度
の低下による高電圧機器の破損などを起しやすい。
In the above-mentioned prior art, it was attempted to realize uniform gas pressure distribution by using a nozzle having dot-shaped openings arranged in a line or a nozzle having a linear opening. . However, if a large number of openings are provided while realizing a wide pressure distribution in each opening, the total area of the openings becomes large, and the amount of gas flowing out of the nozzle per unit time increases. There was a problem. The same applies to a nozzle having a linear opening (problem 1). In general, when trying to obtain a high gas pressure in a wide range on a processed sample, the gas flow rate must be increased, which results in unnecessary loss of reaction gas, contamination of the processing chamber, and damage to high-voltage equipment due to reduced vacuum. It is easy to cause

【0005】しかし、逆に開口面積の小さいノズルを使
用し同じ流量でガスを流した場合、ノズル開口面近傍で
得られる圧力分布は小さくなり、被加工範囲に対するノ
ズルの角度,高さ,水平距離などの位置合わせを正確に
しなければ、ビーム照射領域で所望のガス圧が得られな
い。しかし、従来から使われているノズルでは軸方向,
開口面の角度等を光学顕微鏡で或いはイオン,電子ビー
ムの照射から発生する二次電子像から判断することが、
困難であった(問題点2)。
However, conversely, when a nozzle having a small opening area is used and gas is flowed at the same flow rate, the pressure distribution obtained in the vicinity of the nozzle opening surface becomes small, and the angle, height, and horizontal distance of the nozzle with respect to the work range are reduced. If the alignment is not made correctly, the desired gas pressure cannot be obtained in the beam irradiation area. However, in the conventional nozzles,
It is possible to judge the angle of the aperture surface with an optical microscope or from the secondary electron image generated from the irradiation of ions or electron beams.
It was difficult (Problem 2).

【0006】また、上記従来技術ではガスノズル近傍の
加工試料上での二次元的ガス圧力分布が考慮されておら
ず、ガスの総流量を制御しても、試料上のガス圧力は均
一でなく、一定のプロセス条件を得ることができなかっ
た。このため、ビーム誘起堆積においては膜質,膜厚
を、ビーム誘起エッチングでは、エッチング速度,エッ
チング形状を被加工領域内で一定にすることは困難であ
った。さらに、広範囲にこれらの加工プロセスを行う場
合、或いは、ビーム照射可能領域中の多数箇所にプロセ
スを行う場合に、ノズルから遠い,圧力の低い部分でプ
ロセス速度が極端に遅くなる、あるいはプロセスが不可
能になるという問題があった(問題点3)。
Further, in the above prior art, the two-dimensional gas pressure distribution on the processed sample in the vicinity of the gas nozzle is not taken into consideration, and even if the total gas flow rate is controlled, the gas pressure on the sample is not uniform. It was not possible to obtain constant process conditions. Therefore, it has been difficult to make the film quality and film thickness constant in the beam-induced deposition and the etching rate and etching shape constant in the processed region in the beam-induced etching. Furthermore, when these processing processes are performed over a wide range, or when the process is performed at a large number of points in the beam irradiation area, the process speed becomes extremely slow in a portion where the pressure is low and far from the nozzle, or the process is not complete. There was a problem that it would be possible (Problem 3).

【0007】さらには、電子ビーム,イオンビームなど
のビーム誘起プロセス装置では二次電子検出により被加
工領域の像を拡大,ディスプレイ表示するが、拡大率を
変化させた場合、表示領域中の点の全てでガス圧が十分
得られない場合があった。即ち、ビームの走査領域とノ
ズル近傍のガス圧分布は通常一致しないため、倍率が小
さく,ビーム走査範囲の大きい場合に、ビーム走査範
囲、つまり表示範囲のうちのノズルに近い一部でしか加
工プロセスができないという問題があった(問題点
4)。
Furthermore, in a beam induced process apparatus such as an electron beam or an ion beam, an image of a region to be processed is enlarged and displayed on a display by detecting secondary electrons. In some cases, sufficient gas pressure could not be obtained. That is, since the beam scanning region and the gas pressure distribution in the vicinity of the nozzle do not normally match, when the magnification is small and the beam scanning range is large, only the part of the beam scanning range, that is, the display range near the nozzle is processed. There was a problem that I could not do it (Problem 4).

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題中、問題点1を
解決する方法を述べる。ノズル開口部の加工試料に対す
る設定角度を最適化し、ガス圧力分布を広げることによ
り、これを解決できる。図2は、円筒ノズルを使用した
場合の試料表面でのガス圧力分布を示したものである。
一般に、ノズル開口面の方向と加工試料面のなす角度が
鋭角になればガスの入射は加工試料に垂直に近くなり、
それだけ加工試料上でのピーク位置でのガス圧力は高く
なる。しかし、同時にガス圧分布自体は狭まり、分布の
大部分は、加工試料に垂直な方向からビームが入射する
時ビーム照射のできないガスノズルの陰に隠れてしまう
ため、ビーム照射可能でガス圧が大きい領域、即ち、加
工可能領域を広げるという点からは、ノズル開口面の試
料面に対する角度設定はむしろ鈍角である方が良い。し
かし、角度を大きくしていった場合、ガス圧の分布は大
きくなるが、試料に入射角(試料面垂線方向に対する角
度)が大きくなるため、圧力(ガスの流束)が低下す
る。この相反する二つの条件を考慮すると、ノズル開口
面の加工試料面に対する角度設定は、60度以上80度
以下に設定するのが実用的である。この角度範囲では試
料上でのガス圧分布は均一性が良く、ガス流量を大きく
しなくてもこれ以外の角度設定の場合と比べて、ビーム
照射領域で大きなガス圧値が得られる。また、分布の均
一性が良いため、ノズル角度,距離の設定値からの微小
なずれに対して分布の変化は小さく、設定誤差に対する
マージンを大きくすることができる。
A method for solving the problem 1 in the above problems will be described. This can be solved by optimizing the set angle of the nozzle opening with respect to the processed sample and widening the gas pressure distribution. FIG. 2 shows the gas pressure distribution on the sample surface when a cylindrical nozzle is used.
Generally, if the angle between the nozzle opening surface and the processed sample surface becomes an acute angle, the gas incidence will be nearly perpendicular to the processed sample,
The gas pressure at the peak position on the processed sample is correspondingly higher. However, at the same time, the gas pressure distribution itself narrows, and most of the distribution is hidden behind the gas nozzle that cannot irradiate the beam when the beam is incident from the direction perpendicular to the processed sample. That is, from the viewpoint of expanding the processable area, it is better that the angle setting of the nozzle opening surface with respect to the sample surface is rather an obtuse angle. However, when the angle is increased, the distribution of gas pressure increases, but the angle of incidence on the sample (angle with respect to the direction normal to the sample surface) increases, so the pressure (flux of gas) decreases. Considering these two contradictory conditions, it is practical that the angle of the nozzle opening surface with respect to the processed sample surface is set to 60 degrees or more and 80 degrees or less. In this angle range, the gas pressure distribution on the sample has good uniformity, and a large gas pressure value can be obtained in the beam irradiation region even if the gas flow rate is not increased, as compared with the case of other angle settings. In addition, since the uniformity of the distribution is good, the change in the distribution is small with respect to a minute deviation from the set values of the nozzle angle and the distance, and the margin for the setting error can be increased.

【0009】ビームの入射角が加工試料に対して垂直で
ない場合、及びノズル設定角度,ビーム入射方向が相対
的に可変な場合は、図1に記載の分布に準じてノズルの
角度を設定しガス圧分布のピーク位置近傍を利用すれば
良い。この場合は、ガス圧の大きな領域を使えるため必
要なガス流量をさらに小さくできる。また、このガスノ
ズルの角度設定は異種のガスを多数のノズルから同じ領
域に供給する場合、或いは同種のガスを多数のノズルか
ら同時に供給し、広範囲にガス圧分布を形成する場合に
も有効である。
When the incident angle of the beam is not perpendicular to the processed sample, and when the nozzle setting angle and the beam incident direction are relatively variable, the nozzle angle is set according to the distribution shown in FIG. The vicinity of the peak position of the pressure distribution may be used. In this case, since a region having a large gas pressure can be used, the required gas flow rate can be further reduced. The angle setting of this gas nozzle is also effective when different kinds of gas are supplied to the same region from a large number of nozzles, or when the same kind of gas is supplied simultaneously from a large number of nozzles to form a gas pressure distribution in a wide range. .

【0010】ノズルの加工試料に対する位置合わせ精度
の向上(問題点2)は、ノズル形状を拡大観察した場合
にもノズル開口面の方向,位置を明確に表わすようにす
ることで達成できる。具体的には、ノズルの形状を変え
ノズル上の離れた2点の相対位置を明確に表わすように
することで角度設定ができるようにすれば良い。
The improvement of the positioning accuracy of the nozzle with respect to the processed sample (problem 2) can be achieved by clearly indicating the direction and position of the nozzle opening surface even when the nozzle shape is magnified and observed. Specifically, the angle can be set by changing the shape of the nozzle so as to clearly show the relative position of two points apart from each other on the nozzle.

【0011】被加工領域中でのプロセスの均一化(問題
点3)はノズル近傍の圧力分布を考慮して、膜形成をし
ようとする範囲の中で、ビームの走査速度,電流密度等
の条件を変え、各点でのプロセス条件が実効的に同じに
なるようにして加工プロセスを行えば解決できる。ビー
ム誘起プロセスでは一般にビームを加工試料上で走査
し、所望部分にプロセスを行うが、走査範囲内の一部分
を見ると、ガスの吸着量はビームが照射されている時間
に減少,非照射時間に増大するという挙動を示す。しか
し、走査を高速化すると加工試料吸着ガス量を大幅に低
下させずに反応を起こすことができる。このように、ガ
ス圧が加工試料上で均一でなくても、ビーム照射条件を
変えることでプロセスを均一に行うことができる。具体
的には、以下のようにする。電子ビーム,イオンビーム
は通常ディジタル走査されるが、これは、走査範囲内で
の各点で、ビーム停止時間を変えることが可能である。
即ち、各点での走査速度を所望のプロセス速度に対して
あらかじめ得られている関係(集束イオンビーム堆積法
における例を図2に示した)からその点でのガス圧に対
応した値に設定すれば良い。
In order to make the process uniform in the processed region (problem 3), considering the pressure distribution in the vicinity of the nozzle, the conditions such as the beam scanning speed and the current density within the range where the film is to be formed. Can be solved by changing the process conditions so that the process conditions at each point are effectively the same. In the beam-induced process, the beam is generally scanned over the processed sample and the process is performed on the desired part. However, when looking at a part within the scanning range, the gas adsorption amount decreases during the beam irradiation time and during the non-irradiation time. It behaves as it increases. However, if the scanning speed is increased, the reaction can occur without significantly reducing the amount of the processed sample adsorption gas. As described above, even if the gas pressure is not uniform on the processed sample, the process can be uniformly carried out by changing the beam irradiation conditions. Specifically, the following is done. The electron beam and the ion beam are usually digitally scanned, but this can change the beam stop time at each point within the scanning range.
That is, the scanning speed at each point is set to a value corresponding to the gas pressure at that point from the relationship obtained beforehand with respect to the desired process speed (an example in the focused ion beam deposition method is shown in FIG. 2). Just do it.

【0012】走査速度ばかりでなく、ビーム強度にも同
様の効果があり、ビーム強度を下げることで、ガス分子
の吸着密度を低下させずにプロセスを進められるが、ビ
ーム径を変化させずにビーム強度を変えるのは通常の集
束光学系では困難であり、また、微細加工を行う際には
特に、ビーム強度は一定として走査条件を変化させる方
が実現が容易である。吸着ガスの実効的密度によって堆
積における膜の物性(抵抗値,付着強度など)、エッチ
ングにおけるエッチング形状(凹凸,選択性など)が変
化する場合には、上と同様にして走査速度,ビーム強度
をガス圧分布に応じて変えることにより、これらを制御
することが可能である。
Not only the scanning speed but also the beam intensity has a similar effect. By lowering the beam intensity, the process can proceed without lowering the adsorption density of gas molecules, but the beam diameter does not change. It is difficult to change the intensity with an ordinary focusing optical system, and it is easier to realize the change in scanning conditions with the beam intensity kept constant, especially when performing fine processing. If the physical properties of the film (resistance value, adhesion strength, etc.) during deposition and the etching shape (unevenness, selectivity, etc.) during etching change depending on the effective density of the adsorbed gas, the scanning speed and beam intensity should be adjusted in the same manner as above. These can be controlled by changing them according to the gas pressure distribution.

【0013】問題点4は、以下のようにして解決でき
る。即ち、加工試料上の圧力分布を加工情報として表示
し、それに従ってプロセスを行えばよい。図3はこれを
等圧線として表示したものである。いまここで、ビーム
の走査速度,強度が与えられたとすると、必要なプロセ
ス速度の下限に対応して等圧線で示されたある領域に対
しては可能,その他の領域に対しては不可能ということ
になる。通常、必要なプロセス速度はある下限より上と
いう形で与えられるので、このような表示は有効であ
る。表示は加工領域の表示倍率を変えた場合にもそれに
応じて変えられるので、常にプロセス可能領域を示すよ
うに設定できる。膜形成範囲が広範囲でない場合、ある
いは、ノズルに対する相対位置が離れていない場合で
も、所望の位置で所望のプロセス速度を得るには、加工
試料上の圧力が分かった方がよく、これをプロセス速度
分布として表示することが望ましい。これは、ガス圧力
とプロセス速度の関係をあらかじめ求めておけば可能で
ある。一例として集束イオンビーム誘起堆積におけるガ
ス圧力と膜堆積速度の関係を図4に示した。
Problem 4 can be solved as follows. That is, the pressure distribution on the processed sample may be displayed as processing information, and the process may be performed according to the information. FIG. 3 shows this as an isobar. Now, given the scanning velocity and intensity of the beam, it is possible for some regions indicated by the isobars corresponding to the lower limit of the required process velocity, and impossible for other regions. become. Such an indication is valid because the required process speed is usually given above some lower limit. Since the display can be changed according to the change of the display magnification of the processing area, the display can always be set to indicate the processable area. Even if the film formation range is not wide, or even if the relative position to the nozzle is not far, it is better to know the pressure on the processed sample to obtain the desired process speed at the desired position. It is desirable to display it as a distribution. This is possible if the relationship between gas pressure and process speed is obtained in advance. As an example, the relationship between gas pressure and film deposition rate in focused ion beam induced deposition is shown in FIG.

【0014】ガス圧分布は試料台上に小穴を設けて、こ
れに圧力計をつなげば実験的に求められるが、簡易に
は、以下の様に計算でも近似値が求められる。即ち、ノ
ズル開口面各点でのガス分子の散乱角度分布がノズル開
口面垂線に対する角度の余弦に比例する分布を持ってい
るとして、これを開口面全体で積分して試料面の各点で
のガス分子の入射量を数値的に計算する。但し、この方
法はガス種,圧力によってガスの流れが変化するため散
乱の各度分布を補正する必要がある。
The gas pressure distribution can be experimentally obtained by forming a small hole on the sample table and connecting a pressure gauge to this, but for the sake of simplicity, an approximate value can be obtained by the following calculation. That is, assuming that the scattering angle distribution of gas molecules at each point on the nozzle opening surface has a distribution proportional to the cosine of the angle with respect to the normal to the nozzle opening surface, this is integrated over the entire opening surface and the distribution at each point on the sample surface Numerically calculate the incident amount of gas molecules. However, in this method, since the gas flow changes depending on the gas type and pressure, it is necessary to correct each distribution of scattering.

【0015】また一方、ノズル開口部の大きさに比べて
十分小さい範囲に加工を行う場合には、あえて広範囲で
高い圧力分布を実現する必要は無く、チャンバの汚染,
ガスの損失等を考慮した場合、流量を絞ってプロセスを
行うのが実用的である。通常のビーム誘起プロセスでは
ガス圧を高くしてもプロセス速度は飽和するため、この
点からもガス流量は制限した方が良い。このような場合
に、加工範囲の大きさに対応している表示倍率に応じ
て、ガス流量を可変とすればこれらの問題を解決でき
る。このためには、加工プロセスに入る(ガスノズルを
開く)前に、加工領域の大きさ,表示倍率に応じてガス
流量を設定,ガス流量バルブを調節する機構を付加すれ
ば良い。
On the other hand, when processing is carried out in a range sufficiently smaller than the size of the nozzle opening, it is not necessary to realize a high pressure distribution in a wide range, and chamber contamination,
Considering gas loss and the like, it is practical to perform the process with a reduced flow rate. In the normal beam induction process, the process speed is saturated even if the gas pressure is increased, and therefore the gas flow rate should be limited also from this point. In such a case, these problems can be solved by making the gas flow rate variable in accordance with the display magnification corresponding to the size of the processing range. For this purpose, a mechanism for setting the gas flow rate and adjusting the gas flow valve according to the size of the processing region and the display magnification may be added before starting the processing process (opening the gas nozzle).

【0016】[0016]

【作用】ノズル下のガス圧分布は概略図1に示したよう
になっており、ノズルの設定角を60度以上80度以下
に設定することによりガス圧分布の広い部分をビーム照
射可能部分に出すことができ、ビーム誘起プロセスが広
範囲でできるようになる。
[Function] The gas pressure distribution under the nozzle is as shown in FIG. 1, and by setting the setting angle of the nozzle to 60 degrees or more and 80 degrees or less, a wide gas pressure distribution area is set as the beam irradiation area. Can be produced and the beam-induced process can be performed over a wide range.

【0017】ノズル自身にその軸方向を明確に示す溝,
突起等の構造をつけることにより、ノズルの位置,角度
設定を正確にでき、ビーム誘起プロセス可能領域を広
げ、明確にすることができる。
A groove that clearly shows the axial direction of the nozzle itself,
By providing a structure such as a protrusion, the position and angle of the nozzle can be accurately set, and the beam-induced processable area can be expanded and clarified.

【0018】ビームの加工試料上での滞在時間をガス圧
分布に従って、走査することにより、ビーム誘起プロセ
スを均一に行うことができる。また、ビーム誘起堆積に
おける膜の物性,ビーム誘起エッチングにおけるエッチ
ング形状などを均一になるように制御できる。
By scanning the residence time of the beam on the processed sample according to the gas pressure distribution, the beam induction process can be performed uniformly. Further, the physical properties of the film in the beam induced deposition, the etching shape in the beam induced etching, etc. can be controlled to be uniform.

【0019】加工試料上でのガス圧分布を、加工領域を
表示するディスプレイ上に重畳して表示することによ
り、ビーム誘起プロセスが可能な領域が明確になり、加
工領域内でのプロセスの均一性が保たれる。また、この
表示倍率に応じてガス流量を調節することで、加工チャ
ンバ内の真空度を高く保つことができ、同時に反応ガス
の無駄な消耗を回避できる。
By superimposing and displaying the gas pressure distribution on the processed sample on the display for displaying the processed region, the region in which the beam-induced process is possible becomes clear, and the process uniformity within the processed region becomes clear. Is maintained. Further, by adjusting the gas flow rate according to the display magnification, the degree of vacuum in the processing chamber can be kept high, and at the same time, wasteful consumption of the reaction gas can be avoided.

【0020】[0020]

【実施例】【Example】

〈実施例1〉図5(a)は本発明の一実施例を示したもの
であり、試料に垂直な方向に対して、ガスノズル開口面
の角度を70度に設定した例である。この場合のノズル
開口部の形状は円形であり、内径は0.33mm ,開口面
下端と試料面の距離は150μmであった。試料上での
圧力分布は、試料を設置する試料台に直径50μmの小
孔を設け、そこに入射するガスの圧力、即ち、単位時間
当りの入射分子数を測定した。この方法により試料表面
での圧力を測定したところ、図5(b)に示すような結果
が得られた。図の横軸は試料垂直方向から見たノズルの
先端からの距離を表わし、正はノズル先端から見える部
分、負はノズル自体に隠れる部分を表わす。比較のた
め、試料に対する開口面の角度を45度にした場合の結
果を同図中に示す。
<Embodiment 1> FIG. 5A shows an embodiment of the present invention in which the angle of the gas nozzle opening surface is set to 70 degrees with respect to the direction perpendicular to the sample. In this case, the shape of the nozzle opening was circular, the inner diameter was 0.33 mm, and the distance between the lower end of the opening surface and the sample surface was 150 μm. As for the pressure distribution on the sample, a small hole having a diameter of 50 μm was provided on the sample table on which the sample was installed, and the pressure of the gas incident thereon, that is, the number of incident molecules per unit time was measured. When the pressure on the sample surface was measured by this method, the result as shown in FIG. 5 (b) was obtained. The horizontal axis of the figure represents the distance from the tip of the nozzle when viewed in the vertical direction of the sample, where positive represents the portion visible from the nozzle tip and negative represents the portion hidden by the nozzle itself. For comparison, the result when the angle of the opening surface with respect to the sample is 45 degrees is shown in the same figure.

【0021】45度の場合、圧力が最大となる点は垂直
方向から見てノズルの下側約150μmの所にあり、ビ
ームが照射できない領域である。ガスとしてタングステ
ンカルボニル蒸気を総流量を1mTorr・l/s(3×1
16分子/sに相当)で流した場合、ビーム照射可能領
域での最大のガス流束はノズル先端直下で約4×1018
分子/cm2/s であった。これに対して、ノズルの角度
を70度にした場合、分布中のガス圧の極大はノズルの
先端直下にあり、照射領域で最大のガス流束は約3×1
18分子/cm2/s であり、この値は45度の場合の3
/4であった。しかし、ガス流束が2×1018分子/cm
2/s 以上となる範囲はノズル先端からの最大距離で3
00μm程度まであるため、他の条件にも依存するが、
ほぼ縦横200μm程度の範囲を均一なガス圧条件下で
集束ビーム誘起プロセスが可能である。これは、ノズル
角度が45度の場合と比べて約2倍である。
In the case of 45 degrees, the point where the pressure becomes maximum is about 150 μm below the nozzle when viewed in the vertical direction, and is the region where the beam cannot be irradiated. The total flow rate of tungsten carbonyl vapor as gas is 1 mTorr.l / s (3 x 1
(Corresponding to 0 16 molecule / s), the maximum gas flux in the beam irradiation area is about 4 × 10 18 just below the nozzle tip.
The molecule / cm 2 / s. On the other hand, when the nozzle angle is 70 degrees, the maximum gas pressure in the distribution is immediately below the tip of the nozzle, and the maximum gas flux in the irradiation region is about 3 × 1.
0 18 molecule / cm 2 / s, which is 3 at 45 degrees
It was / 4. However, the gas flux is 2 × 10 18 molecule / cm
The maximum distance from the nozzle tip is 2 / s or more, which is 3
Since it is up to about 00 μm, it depends on other conditions,
A focused beam induction process is possible under a uniform gas pressure condition in a range of about 200 μm in length and width. This is about twice as much as when the nozzle angle is 45 degrees.

【0022】また、この角度設定ではガス圧の分布範囲
が広いため、プロセス中にノズル自身にビームが照射さ
れることが無く、このために生じる問題を回避できる。
例えば、イオンビームの場合、ノズル自身がイオンによ
りスパッタされ試料に付着すると、これが試料汚染の原
因になる。また、電子ビームの場合でも、ガスがノズル
上で反応し、ノズル上に金属が堆積,試料汚染の原因に
なる。これらの問題点は同時に解決される。
Further, since the distribution range of the gas pressure is wide in this angle setting, the nozzle itself is not irradiated with the beam during the process, and the problem caused by this can be avoided.
For example, in the case of an ion beam, if the nozzle itself is sputtered by ions and adheres to the sample, this causes sample contamination. Even in the case of the electron beam, the gas reacts on the nozzle, depositing metal on the nozzle and causing sample contamination. These problems are solved at the same time.

【0023】〈実施例2〉図6(a)乃至(e)は本発
明の第2の実施例のノズルの形状を示したものである。
同図(a)の例は、ノズル下端部に先端の尖った針状の突
起6をつけ、ノズルの中心軸の方向を明確に表した。同
図(b)は(a)の側断面図である。これにより、微細な
部分に膜形成を行う場合においても、容易にガス圧の分
布の中心を二次電子像から読みとることができる。
(c)はノズルの上面にノズルの軸方向を示す溝を入れ
た例で、これを二次電子像で検出することによりノズル
の向きを確認でき、必要に応じてその向きを補正するこ
とができる。
<Embodiment 2> FIGS. 6A to 6E show the shape of a nozzle according to a second embodiment of the present invention.
In the example of FIG. 6A, a needle-like protrusion 6 having a sharp tip is attached to the lower end of the nozzle to clearly show the direction of the central axis of the nozzle. FIG. 2B is a side sectional view of FIG. This makes it possible to easily read the center of the gas pressure distribution from the secondary electron image even when forming a film on a fine portion.
(C) is an example in which a groove indicating the axial direction of the nozzle is formed on the upper surface of the nozzle, and the direction of the nozzle can be confirmed by detecting this with a secondary electron image, and the direction can be corrected if necessary. it can.

【0024】(d),(e)はノズル上に凹,凸形状7,8
を設けたもので、この二つの突起の相対位置からノズル
のビーム入射方向に対する角度、従って試料面に対する
角度がわかる。このため、ノズル角度が試料面に対して
設定通りになっているかどうかを知ることができ、また
調整ができる。上記(a),(c),(d),(e)を適当に組
み合わせて方向性をさらに明確にできる。
(D) and (e) are concave and convex shapes 7 and 8 on the nozzle.
The angle with respect to the beam incident direction of the nozzle, that is, the angle with respect to the sample surface can be known from the relative position of these two protrusions. Therefore, it is possible to know whether or not the nozzle angle is set to the sample surface, and the adjustment can be performed. The directions can be further clarified by appropriately combining the above (a), (c), (d), and (e).

【0025】〈実施例3〉図7は本発明の第3の実施例
として示した集束イオンビーム誘起プロセス装置の構成
図である。ここに示したのは、通常の非質量分離型の加
工用集束イオンビーム装置であり、12は二次電子検出
器、18は加工部の形状を示すためのディスプレイ、1
4はノズル位置の微動機構である。図中の矢印はデー
タ,制御の流れを示す。微動機構14は、電気的に試料
19とノズル20の位置関係を検出するようになってお
り、この情報は17に示した演算回路に入力される。通
常18の表示部には、加工部の二次電子像が表示されて
いるが、この装置では、プロセスを行う際には演算回路
の計算結果がこれに入力され、ガス圧の分布を等高線と
して、二次電子像に重複して表示することが可能になっ
ている。
<Third Embodiment> FIG. 7 is a block diagram of a focused ion beam induced process apparatus shown as a third embodiment of the present invention. Shown here is a general non-mass separation type focused ion beam device for processing, 12 is a secondary electron detector, 18 is a display for showing the shape of the processed portion, 1
Reference numeral 4 is a fine movement mechanism for the nozzle position. The arrows in the figure show the flow of data and control. The fine movement mechanism 14 electrically detects the positional relationship between the sample 19 and the nozzle 20, and this information is input to the arithmetic circuit shown at 17. Normally, the secondary electron image of the processing portion is displayed on the display portion of 18, but in this device, the calculation result of the arithmetic circuit is input to this when performing the process, and the gas pressure distribution is expressed as contour lines. , It is possible to display the secondary electron image redundantly.

【0026】図3は表示した像の一例である。さらに、
ビームの走査条件,ビーム強度を演算装置17に入力す
ることにより、これをプロセス速度の分布として表示す
ることも可能である。この際、ビーム走査速度,ビーム
強度に対するプロセス速度の依存性をあらかじめデータ
として入力しておく必要がある。一例として、集束イオ
ンビーム誘起堆積法における堆積速度のビーム走査速度
依存性を図2に、ビーム強度に対する依存性を図8に示
す。
FIG. 3 shows an example of the displayed image. further,
By inputting the beam scanning conditions and the beam intensity to the arithmetic unit 17, it is possible to display them as a process velocity distribution. At this time, the dependence of the process speed on the beam scanning speed and the beam intensity must be input in advance as data. As an example, FIG. 2 shows the dependence of the deposition rate on the beam scanning speed in the focused ion beam induced deposition method, and FIG. 8 shows the dependence on the beam intensity.

【0027】〈実施例4〉図9は本発明の第4の実施例
として示した集束イオンビーム誘起エッチング装置のブ
ロック図である。ノズルの位置及び、ガス流量はそれぞ
れの設定機構14,23から演算装置22に送られ、加
工領域のパターン情報,座標(ユーザから入力されるデ
ータもしくは、加工領域を観察する際のビーム走査制御
系13の倍率から決められる)から加工領域中の各点
(デジタル走査の際のピクセルまたはその中の適当な代
表点)でのガス圧力が計算される。このガス圧力値と、
走査制御系13で設定されている走査速度、さらに集束
系10で設定されるビーム強度から実験データに基づい
て各点でのプロセス速度が計算され、領域内でのプロセ
ス速度の最大,最小が求められる。図3,図8は前述の
ように集束イオンビーム誘起堆積におけるデータであ
る。もし得られたプロセス速度が必要値を満たさなかっ
た場合、ガス流量制御装置23に制御信号を送りガス流
量を調節し、これを必要な大きさにする。しかし、ガス
導入系及び真空排気系の性能で決定されるガス流量の最
大,最小値の限界を越える場合には流量を変えず、ユー
ザにこれを表示装置18で知らせる。
<Fourth Embodiment> FIG. 9 is a block diagram of a focused ion beam induced etching apparatus shown as a fourth embodiment of the present invention. The position of the nozzle and the gas flow rate are sent from the respective setting mechanisms 14 and 23 to the arithmetic unit 22, and pattern information and coordinates of the processing region (data input by the user or a beam scanning control system when observing the processing region). (Determined from a magnification of 13), the gas pressure at each point in the processing area (pixel during digital scanning or a suitable representative point therein) is calculated. This gas pressure value,
The process speed at each point is calculated from the scanning speed set by the scanning control system 13 and the beam intensity set by the focusing system 10 based on the experimental data, and the maximum and minimum process speeds within the area are obtained. To be 3 and 8 are data in the focused ion beam induced deposition as described above. If the obtained process speed does not meet the required value, a control signal is sent to the gas flow rate control device 23 to adjust the gas flow rate to make it the required size. However, when the maximum and minimum gas flow rates determined by the performance of the gas introduction system and the vacuum exhaust system are exceeded, the flow rate is not changed and the user is informed of this fact.

【0028】〈実施例5〉図10は本発明の第5の実施
例として示した集束ビーム誘起プロセス装置の構成図で
ある。実施例3では、被加工試料上のガス圧分布または
プロセス速度を表示、実施例4ではプロセス速度をガス
流量で調節したが、本実施例では、ガス圧分布に対応し
てビーム走査の方法を変え、被加工領域でのプロセス速
度を一定にするフィードバックをかける。このために
は、演算装置24からの信号をビーム走査系13に入力
し、ビーム走査速度とプロセス速度の関係を用いて、加
工領域の各点におけるプロセス速度が一定になるように
すれば良い。通常、ビーム走査は各点でのビーム滞在時
間を設定するデジタル方式で行っているが、図3の走査
速度との間には(ビーム滞在時間)=(ビーム径)/(ビー
ム走査速度)の関係があるため、加工パターンの大きさ
からビーム径を決め、これに対応するビーム滞在時間を
設定すれば良い。
<Embodiment 5> FIG. 10 is a block diagram of a focused beam induced process apparatus shown as a fifth embodiment of the present invention. In the third embodiment, the gas pressure distribution or process speed on the sample to be processed is displayed. In the fourth embodiment, the process speed is adjusted by the gas flow rate. However, in the present embodiment, the beam scanning method is used according to the gas pressure distribution. Feedback is applied to make the process speed constant in the processed region. For this purpose, a signal from the arithmetic unit 24 may be input to the beam scanning system 13 so that the process speed at each point of the processing region becomes constant by using the relationship between the beam scanning speed and the process speed. Usually, the beam scanning is performed by a digital method in which the beam staying time at each point is set. However, when the scanning speed in FIG. 3 is (beam staying time) = (beam diameter) / (beam scanning speed), Since there is a relationship, the beam diameter may be determined from the size of the processing pattern, and the beam stay time corresponding thereto may be set.

【0029】ビーム走査系の性能等から必要なビーム走
査速度が得られず、加工領域の全体でプロセス速度が一
定にならず、プロセス速度の不均一性が加工目的にそぐ
わない場合は、これを表示装置18に表示する。このよ
うな場合には、加工領域を分割してその中で均一性を実
現すれば良い。実施例4で述べたガス流量の調節と併用
が可能である。この場合、走査速度の調節とガス流量の
調節のどちらを優先して行うかは、真空排気速度,ガス
の種類などによる。一例として、イオンビーム誘起エッ
チングの場合には、ガス供給が不足するとガスの化学反
応によらず、イオンビーム自身のスパッタリングによっ
てエッチングが進んでしまうため、化学反応に比べて被
加工物に対する材料選択性が無くなると同時に、表面の
加工形状が凹凸が多くなる。従って、ガス供給が十分に
あることは不可欠である。
If the required beam scanning speed cannot be obtained from the performance of the beam scanning system, the process speed is not constant in the entire processing area, and the nonuniformity of the process speed does not suit the purpose of processing, this is displayed. It is displayed on the device 18. In such a case, it suffices to divide the processing region and realize uniformity in it. It can be used together with the adjustment of the gas flow rate described in the fourth embodiment. In this case, which of the adjustment of the scanning speed and the adjustment of the gas flow rate is prioritized depends on the evacuation speed, the type of gas, and the like. As an example, in the case of ion beam induced etching, when the gas supply is insufficient, the etching proceeds by the sputtering of the ion beam itself, not by the chemical reaction of the gas, so the material selectivity for the workpiece is better than that of the chemical reaction. At the same time, the processed shape of the surface has many irregularities. Therefore, a good gas supply is essential.

【0030】各プロセスに関して図3,図8に相当する
関係が求められればガスを複数種使用した膜堆積あるい
はエッチングの場合にも同様に実施できる。
If the relationships corresponding to FIGS. 3 and 8 are required for each process, the same can be applied to the film deposition or etching using a plurality of gases.

【0031】〈実施例6〉実施例3,4,5ではノズル
によって供給されるガス圧力の分布を表示、それに従っ
て加工を行う方法を示したが、ガス圧分布が必要とする
領域の大きさに合わなかったり、ガス圧力が不十分で必
要とするプロセス速度が得られないということが生じる
ことが考えられる。このような時は、試料を傾斜し、ガ
スノズル,ビームの方向に対して角度を変えることがで
きれば条件を満たすことができる場合がある。ガス圧分
布の大部分はノズルの影に入っており、分布中の高ガス
圧部分は利用できない場合が多いが、試料を傾斜し、試
料に対するビームの入射方向を変えてやれば、垂直入射
では使えなかったガス圧の高い部分にビームを照射する
ことができ、これにより効率の良いプロセスができるこ
とがある。図11はその例である。図中に示したガス圧
がプロセスに必要である場合、ノズル角度が80度では
このような加工は不可能である。しかし、試料の角度を
20度傾斜させるとガス圧分布は図12のようになり、
試料とノズルのなす角度は60度になり、さらに図中、
点Pの右側で示される試料上のビーム照射可能領域は、
元の点Oの左側に移動するためプロセスが可能になる。
このとき、試料に対するガス圧の分布のみならず、ビー
ムの入射角度が変るため、単位面積当たりのイオン入射
量,反応における反応断面積,イオンビームの場合のイ
オンスパッタ効率も変化し、ビーム誘起反応の反応速度
は変化する。パターンの大きさも傾斜方向に引き延ばさ
れるため、これらの情報を考慮して計算し、ビーム走査
制御系に入力して描画パターンの形状,ビーム走査速度
などを変更する必要がある。
<Sixth Embodiment> In the third, fourth and fifth embodiments, the distribution of the gas pressure supplied by the nozzle is displayed and the method of processing is shown. The size of the region required by the gas pressure distribution is shown. It is possible that the required process speed cannot be obtained due to insufficient gas pressure. In such a case, the condition may be satisfied if the sample can be tilted and the angle can be changed with respect to the direction of the gas nozzle and the beam. Most of the gas pressure distribution is in the shadow of the nozzle, and the high gas pressure part in the distribution cannot be used in many cases, but if the sample is tilted and the incident direction of the beam on the sample is changed, normal incidence is not possible. It is possible to irradiate the part of the gas which cannot be used with high gas pressure with the beam, which may result in an efficient process. FIG. 11 shows an example. When the gas pressure shown in the figure is necessary for the process, such processing is impossible when the nozzle angle is 80 degrees. However, when the sample angle is inclined by 20 degrees, the gas pressure distribution becomes as shown in FIG.
The angle between the sample and the nozzle is 60 degrees.
The beam irradiation area on the sample shown on the right side of the point P is
Moving to the left of the original point O allows the process.
At this time, not only the gas pressure distribution with respect to the sample but also the incident angle of the beam is changed, so that the ion incident amount per unit area, the reaction cross section in the reaction, and the ion sputtering efficiency in the case of the ion beam are changed, and the beam-induced reaction is changed. The reaction rate of changes. Since the size of the pattern is also stretched in the tilt direction, it is necessary to perform calculation by taking these information into consideration and input it to the beam scanning control system to change the shape of the drawing pattern, the beam scanning speed, and the like.

【0032】図13,図14にイオンビーム誘起堆積法
における典型的な反応断面積及び、スパッタ率の入射角
依存性を示す。電子ビーム誘起プロセスでも反応断面積
に関して類似の関係がある。試料を傾斜した場合、イオ
ンビームのスパッタ効率も増加するが、プロセス速度は
これを上回って増加するため、イオンビーム誘起堆積法
においてもこの方法は有効である。
FIG. 13 and FIG. 14 show typical reaction cross sections in the ion beam induced deposition method and incident angle dependence of the sputtering rate. The electron beam induced process has a similar relationship with respect to the reaction cross section. When the sample is tilted, the ion beam sputtering efficiency also increases, but the process speed increases more than this, so this method is also effective in the ion beam induced deposition method.

【0033】〈実施例7〉本実施例は試料表面の形状が
平坦でなかった場合に一様なプロセス速度を得るために
走査方法等のプロセス条件を変化させる手法を示したも
のである。加工試料表面が溝構造を持つなど、平坦でな
い場合、試料上の傾斜部でのプロセス速度は、ビーム強
度,ガス圧力に対して平坦部と異なる依存性を示す。こ
れは、ビームの入射方向と、ノズルによるガスの入射方
向が一般に異なるためである。また、ビーム強度とプロ
セス速度の間には図8に例示したように、単純な比例関
係は無いためプロセス速度は一定にはならない。従っ
て、プロセス速度を一定にし、加工領域内で一様な加工
を行うためには、既知のビーム走査速度とプロセス速度
の関係に基づいてビームの走査速度を変えなければなら
ない。まず、加工領域内の各点における試料面の傾斜角
を求め、そこに入射するガスの流束,ビーム強度を求め
る。さらに、ビーム入射角に依存する反応断面積からプ
ロセス速度が算出できる。イオンビームの場合さらにス
パッタ率が必要になるが、これも角度に依存するため考
慮しなければならない。こうして得られたプロセス速度
はビーム走査速度の関数になっているため、各点におけ
る走査速度を変化させてやればプロセス速度を一定にす
ることが可能である。
<Embodiment 7> This embodiment shows a method of changing process conditions such as a scanning method in order to obtain a uniform process speed when the shape of the sample surface is not flat. When the surface of the processed sample is not flat, such as having a groove structure, the process speed in the inclined part on the sample shows a different dependence on the beam intensity and gas pressure from the flat part. This is because the incident direction of the beam and the incident direction of the gas from the nozzle are generally different. Further, as illustrated in FIG. 8, there is no simple proportional relationship between the beam intensity and the process speed, so the process speed is not constant. Therefore, in order to keep the process speed constant and perform uniform processing within the processing region, the beam scanning speed must be changed based on the known relationship between the beam scanning speed and the process speed. First, the inclination angle of the sample surface at each point in the processing region is obtained, and the flux of the gas and the beam intensity incident thereon are obtained. Further, the process velocity can be calculated from the reaction cross section depending on the beam incident angle. In the case of an ion beam, the sputter rate is required, but this also depends on the angle and must be taken into consideration. Since the process speed thus obtained is a function of the beam scanning speed, it is possible to make the process speed constant by changing the scanning speed at each point.

【0034】集束イオンビーム誘起堆積を例にとって、
試料上の凹部にプロセスを行う場合を考える。一様なビ
ーム走査を行うと傾斜した側壁部で膜の成長が速く、全
体に一様な厚さで成膜されず、図15(a)に示したよう
な断面形状になる。これは反応断面積,スパッタ率の入
射角依存性が図13,図14に示したようになっている
ためであり、さらにガスノズルも試料面に対して傾斜し
ているためである。一様に成膜するためにはこれらの条
件の違いを相殺し、各点における堆積速度が等しくなる
ように走査速度を決めなければならないが、ビームの走
査速度と堆積速度の関係は図3に示すようになっている
ので、堆積速度の最大値よりも小さい値に対しては、走
査速度を調節することにより常に所望の堆積速度が得ら
れる。
Taking focused ion beam induced deposition as an example,
Consider a case where a process is performed on a concave portion on a sample. When uniform beam scanning is performed, the film grows rapidly on the inclined side wall portion, and the film is not formed to have a uniform thickness as a whole, and the cross-sectional shape shown in FIG. This is because the incident angle dependence of the reaction cross-section area and the sputtering rate is as shown in FIGS. 13 and 14, and the gas nozzle is also inclined with respect to the sample surface. In order to form a uniform film, the difference in these conditions must be canceled out and the scanning speed must be determined so that the deposition rate at each point becomes equal. The relationship between the beam scanning rate and the deposition rate is shown in FIG. As shown in the figure, for a value smaller than the maximum value of the deposition rate, the desired deposition rate can always be obtained by adjusting the scanning speed.

【0035】図13に示した通り、通常は入射角が大き
いほど反応断面積が大きくなるため、平坦な部分での最
大の堆積速度に対して、傾斜部での走査速度を決めれば
よい。従って、傾斜角の点では走査速度を遅くすること
により平坦部でのプロセス速度にあわせることができ
る。逆に走査速度を非常に速くしてしまうことも考えら
れる。
As shown in FIG. 13, the reaction cross-sectional area is generally larger as the incident angle is larger. Therefore, the scanning speed at the inclined portion may be determined with respect to the maximum deposition speed at the flat portion. Therefore, in terms of the inclination angle, it is possible to match the process speed in the flat portion by slowing the scanning speed. On the contrary, it is possible to make the scanning speed very high.

【0036】図15(b)に一様に成膜するための走査法
の一例を示した。ノズルは左上方にあるものとする。右
の側壁で左側より走査速度を小さくしているのはノズル
開口面に対して正対している右側の側壁の方がガス流束
が大きく、膜成長速度が大きいためである。但し、この
場合プロセスの進行に従い表面形状が変り、傾斜角も変
化するため、非常に薄い膜を付ける場合以外は、表面形
状を二次電子の発生量などでモニタしながらプロセスを
進める必要がある。図10に示した装置構成ではガス圧
分布しか考慮されないが、二次電子検出器12からの信
号をモニタし、傾斜角をデータとして24で演算を行
い、結果をビーム走査系13に入力すれば凹凸がある試
料上でも常に一様な膜厚で成膜を進めることが可能であ
る。エッチングの場合にも同様に傾斜角に対する反応速
度の依存性から走査速度を変化させて一様な形状を得る
ことができる。また、逆に走査速度を変えて平坦部に凹
凸形状を作ったり、或いはエッチング,埋め込み形状を
変えたりすることもできる。
FIG. 15B shows an example of the scanning method for forming a uniform film. The nozzle is on the upper left. The scanning speed on the right side wall is smaller than that on the left side because the gas flux on the right side wall facing the nozzle opening surface is higher and the film growth rate is higher. However, in this case, the surface shape changes as the process progresses, and the inclination angle also changes, so it is necessary to proceed with the process while monitoring the surface shape by the amount of secondary electrons generated, etc., except when a very thin film is attached. . In the apparatus configuration shown in FIG. 10, only the gas pressure distribution is taken into consideration, but if the signal from the secondary electron detector 12 is monitored, the inclination angle is used as data for calculation in 24, and the result is input to the beam scanning system 13. It is possible to always form a film with a uniform film thickness even on a sample having irregularities. Similarly, in the case of etching, a uniform shape can be obtained by changing the scanning speed from the dependence of the reaction speed on the inclination angle. On the contrary, it is also possible to change the scanning speed to form a concavo-convex shape on the flat portion, or to change the etching or embedding shape.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、集積回路の検査,改造
の効率,歩留りを向上し、集積回路の開発期間を短縮で
きる。
According to the present invention, the efficiency of inspection and remodeling of an integrated circuit and the yield can be improved, and the development period of the integrated circuit can be shortened.

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

【図1】ノズル先端付近の試料面上でのガス圧分布図。FIG. 1 is a gas pressure distribution diagram on a sample surface near the tip of a nozzle.

【図2】集束イオンビーム堆積法におけるビーム走査速
度と膜堆積速度の関係の特性図。
FIG. 2 is a characteristic diagram of a relationship between a beam scanning speed and a film deposition speed in a focused ion beam deposition method.

【図3】試料加工部の拡大像に重畳してガス圧分布を等
圧線で図示した表示部の説明図。
FIG. 3 is an explanatory view of a display unit in which a gas pressure distribution is illustrated by isobars in an enlarged image of a sample processing unit.

【図4】集束イオンビーム堆積法におけるガス圧力と膜
堆積速度の関係の説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a relationship between a gas pressure and a film deposition rate in a focused ion beam deposition method.

【図5】試料面に対してノズル開口面の角度を70度に
設定した場合のノズル対象軸での断面図(a)、試料面
に対するノズル開口面の角度を45度,70度にした場
合のガス圧分布の比較(b)の説明図。
FIG. 5 is a cross-sectional view (a) taken along the nozzle target axis when the angle of the nozzle opening surface is set to 70 degrees with respect to the sample surface, and when the angles of the nozzle opening surface with respect to the sample surface are set to 45 degrees and 70 degrees. Explanatory drawing of comparison (b) of the gas pressure distributions of FIG.

【図6】角度設定が容易なガスノズルの構造の説明図。FIG. 6 is an explanatory view of a structure of a gas nozzle whose angle can be easily set.

【図7】ガス圧分布を表示するための集束イオンビーム
誘起プロセス装置のブロック図。
FIG. 7 is a block diagram of a focused ion beam induced process device for displaying gas pressure distribution.

【図8】集束イオンビーム堆積法におけるビーム強度と
膜堆積速度の関係の特性図。
FIG. 8 is a characteristic diagram of the relationship between the beam intensity and the film deposition rate in the focused ion beam deposition method.

【図9】加工面積に応じてガス流量を可変とする集束イ
オンビーム誘起エッチング装置のブロック図。
FIG. 9 is a block diagram of a focused ion beam induced etching apparatus in which a gas flow rate is variable according to a processing area.

【図10】プロセス速度を一定とするビーム走査を行う
ための集束イオンビーム誘起プロセス装置のブロック
図。
FIG. 10 is a block diagram of a focused ion beam induced process apparatus for performing beam scanning with a constant process speed.

【図11】ノズル設定各80度の場合の試料表面でのガ
ス圧分布図。
FIG. 11 is a gas pressure distribution diagram on the sample surface when the nozzles are set at 80 degrees each.

【図12】図11で試料を20度傾斜させた場合のガス
圧の分布とビーム照射可能領域の説明図。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a gas pressure distribution and a beam irradiable region when the sample is tilted by 20 degrees in FIG. 11.

【図13】集束イオンビーム堆積法におけるビーム入射
角と反応断面積の関係の説明図。
FIG. 13 is an explanatory diagram of a relationship between a beam incident angle and a reaction cross section in a focused ion beam deposition method.

【図14】イオン入射角とスパッタ率の関係の説明図。FIG. 14 is an explanatory diagram of a relationship between an ion incident angle and a sputtering rate.

【図15】一様な走査を行った場合の試料凹部における
膜堆積の断面図(a)、一様な成膜を行うための走査速
度の方法(b)の説明図。
FIG. 15 is a cross-sectional view (a) of film deposition in a sample concave portion when uniform scanning is performed, and an explanatory diagram of a scanning speed method (b) for performing uniform film formation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ガスノズル、2…ガス圧分布を示す等圧線、3…表
示装置の画面、4…プロセス可能領域を示す境界、5…
加工領域、6…ノズルの傾斜角,水平面での方向を示す
突起、7…凸型の突起、8…凹型の突起、9…イオン
源、10…ビーム集束部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas nozzle, 2 ... Isobar which shows gas pressure distribution, 3 ... Screen of a display device, 4 ... Boundary which shows a processable area, 5 ...
Processing area, 6 ... Inclination angle of nozzle, projection showing direction in horizontal plane, 7 ... Convex projection, 8 ... Concave projection, 9 ... Ion source, 10 ... Beam focusing section.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅村 馨 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kaoru Umemura 1-280, Higashi Koigokubo, Kokubunji, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】集束ビームを照射,膜堆積,エッチングな
どの局所加工を行うビーム誘起プロセスにおいて、被加
工面に反応ガスを導入するビーム誘起プロセス用ノズル
の開口面の加工試料面に対する角度を60度以上80度
以下に設定したことを特徴とするビーム誘起プロセス装
置。
1. In a beam-induced process for performing localized processing such as irradiation with a focused beam, film deposition, and etching, an angle of an opening surface of a nozzle for a beam-induced process for introducing a reactive gas to a surface to be processed with respect to a processed sample surface is 60. A beam-induced process device characterized by being set at not less than 80 degrees and not more than 80 degrees.
【請求項2】ビーム誘起プロセス用ノズルにおいて、開
口面の加工試料面に対する角度及び開口面のビーム走査
面内での方向を明確に設定する形状を備えたことを特徴
とするビーム誘起プロセス装置。
2. A beam induced process apparatus comprising a beam induced process nozzle having a shape for clearly setting an angle of an aperture surface with respect to a processed sample surface and a direction of the aperture surface in a beam scanning plane.
【請求項3】ビームによる加工部を拡大表示するディス
プレイ中に、ノズル高さ設定及びガス流量から決定され
るガス圧力の分布に対応し、プロセス可能領域、もしく
は所望のプロセス速度を得られる領域を表示したことを
特徴とするビーム誘起プロセス装置。
3. A process capable region or a region capable of obtaining a desired process speed corresponding to a gas pressure distribution determined from a nozzle height setting and a gas flow rate, in a display for enlarging and displaying a beam processing portion. A beam induced process device characterized by being displayed.
【請求項4】ビーム加工領域の大きさに応じて、ノズル
を通るガス流量を調節し、プロセス可能領域を拡大,縮
小できる機構を備えたことを特徴とするビーム誘起プロ
セス装置。
4. A beam induced process apparatus comprising a mechanism capable of adjusting a gas flow rate through a nozzle in accordance with a size of a beam processing area to expand or reduce a processable area.
【請求項5】加工試料上のガス圧力の分布に従って、ビ
ームプロセスを行う範囲中の任意の点でエッチング,堆
積などのプロセス速度が一定となるように、ビームの走
査速度、またはビーム強度を各点で最適化することを特
徴とするビーム誘起プロセス装置。
5. The scanning speed of the beam or the beam intensity is set so that the process speed of etching, deposition, etc. becomes constant at any point in the range where the beam process is performed, according to the distribution of the gas pressure on the processed sample. Beam-induced process equipment characterized by optimization in terms of points.
【請求項6】加工試料上のガス圧力の分布に従って、プ
ロセス範囲中で膜の抵抗値,機械強度等、所望の膜質
が、膜中の部位に依らず一定になるようにビームの走査
速度,強度を各点で最適化し、膜形成を行うことを特徴
とするビーム誘起膜堆積装置。
6. A scanning speed of a beam according to a distribution of gas pressure on a processed sample so that a desired film quality such as a resistance value and mechanical strength of a film becomes constant in a process range regardless of a site in the film. A beam induced film deposition apparatus characterized by optimizing the intensity at each point to perform film formation.
【請求項7】加工試料上のガス圧力の分布に従って、プ
ロセス範囲中で表面形状,被加工範囲内で部位に依らず
一定になるようにビームの走査速度,強度を各点で最適
化し、エッチングを行うことを特徴とするビーム誘起エ
ッチング装置。
7. Etching is performed by optimizing the beam scanning speed and intensity at each point so that the surface shape is constant in the process range and is constant regardless of the site in the process range according to the distribution of gas pressure on the processed sample. A beam induced etching apparatus characterized by performing.
【請求項8】加工試料上のガス圧分布が所望の加工部分
の形状,大きさに適応しなかった場合、被加工試料を傾
斜し、試料上で所望のガス圧分布を得ることを特徴とす
るビーム誘起プロセス装置。
8. When the gas pressure distribution on the processed sample does not adapt to the desired shape and size of the processed portion, the sample to be processed is tilted to obtain the desired gas pressure distribution on the sample. Beam induced process equipment.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005251737A (en) * 2004-02-04 2005-09-15 Sii Nanotechnology Inc Gas blowing nozzle for charged particle beam apparatus, charged particle beam apparatus and working method
US7667212B2 (en) 2003-09-29 2010-02-23 Hitachi High-Technologies Corporation Method for depositing a film using a charged particle beam, method for performing selective etching using the same, and charged particle beam equipment therefor
CN110890264A (en) * 2018-09-10 2020-03-17 日新离子机器株式会社 Ion beam irradiation apparatus

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