JPH0771755B2 - Ion beam processing equipment - Google Patents

Ion beam processing equipment

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JPH0771755B2
JPH0771755B2 JP4242856A JP24285692A JPH0771755B2 JP H0771755 B2 JPH0771755 B2 JP H0771755B2 JP 4242856 A JP4242856 A JP 4242856A JP 24285692 A JP24285692 A JP 24285692A JP H0771755 B2 JPH0771755 B2 JP H0771755B2
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JP
Japan
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ion beam
processing
image signal
scanning
digital image
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朗 嶋瀬
博司 山口
英志 門岡
聡 原市
建興 宮内
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、イオンビームマイクロ
加工に係り、特に被加工物以外に照射するイオンビーム
を減少させ、被加工物以外に与える損傷を最小にするイ
オンビーム加工装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to ion beam micromachining and, more particularly, to an ion beam machining apparatus for reducing the amount of ion beam irradiating other than a work piece to minimize damage to the other work piece. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】高精度(〜106A/cm2sr)の液体
金属イオン源の提案により、従来不可能であったサブミ
クロンに集束したイオンビームが現実のものとなり、そ
の研究開発が活発となっている。サブミクロンのイオン
ビームによって開拓される新分野は、イオンビームリソ
グラフイ,マスクレスドーピング,サブミクロン分析等
であるが、サブミクロンの加工が可能となってマイクロ
加工分野とも新しい手段を提供することになった。
2. Description of the Related Art With the proposal of a liquid metal ion source with high accuracy (~ 10 6 A / cm 2 sr), an ion beam focused on submicrons, which has been impossible in the past, becomes a reality, and its research and development is active. Has become. New fields pioneered by submicron ion beams are ion beam lithography, maskless doping, submicron analysis, etc., but submicron processing becomes possible and new means will be provided in the microfabrication field. became.

【0003】第1図は、従来のイオンビーム加工装置の
一例の構成図であって、ソース(イオン発生器)1に液
体金属イオン源を装着したイオンビーム加工装置の概略
構成を示した図である。以下、各部の機能について概説
する。装置主要部は、真空ポンプ18で排気している真
空チャンバ11内に収納されている。真空ポンプ18に
は、振動のないイオンポンプ,クライオポンプ,ソープ
シヨンポンプ等を使用し、真空チャンバ11は、真空景
コントローラ19で10〜7〜10〜8Torrの真空度
を維持している。また、サブミクロンの加工を行なう装
置のため、床面からの振動を遮断する必要があり、真空
チャンバ11は質量の大きい定盤16上に設置し、それ
らを空気バネ17で浮上させる。ソース1に対して引き
出し電極3にマイナス電圧を印加してイオンビーム2を
引き出し、レンズ電極7,8,9に適当な電圧を印加
し、ターゲット12上にイオンビーム2を集束させる。
ブランキング電極5には高速で電圧を印加してイオンビ
ーム2を偏向させ、第2アパーチャ6を通過させるか否
かを切り替えてターゲット12上でのイオンビーム2を
オンオフする。
FIG. 1 is a block diagram of an example of a conventional ion beam processing apparatus, showing a schematic configuration of an ion beam processing apparatus in which a source (ion generator) 1 is equipped with a liquid metal ion source. is there. The functions of each part will be outlined below. The main part of the apparatus is housed in a vacuum chamber 11 which is evacuated by a vacuum pump 18. A vibration-free ion pump, a cryopump, a soap pump or the like is used as the vacuum pump 18, and the vacuum chamber 11 is maintained at a vacuum degree of 10 7 to 10 8 Torr by the vacuum scene controller 19. Further, since it is an apparatus for performing submicron processing, it is necessary to block vibrations from the floor surface, and the vacuum chamber 11 is installed on a surface plate 16 having a large mass, and they are levitated by an air spring 17. A negative voltage is applied to the extraction electrode 3 with respect to the source 1 to extract the ion beam 2, and an appropriate voltage is applied to the lens electrodes 7, 8 and 9 to focus the ion beam 2 on the target 12.
A voltage is applied to the blanking electrode 5 at a high speed to deflect the ion beam 2, and whether the ion beam 2 passes through the second aperture 6 is switched to turn the ion beam 2 on and off on the target 12.

【0004】第1アパーチャ4は、ブランキング電極5
間に入射するイオンビーム2を制限し、ブランキングに
必要な印加電圧を下げ、ブランキングを高速化させる役
割を持つ。また、第2アパーチャ6は、ブランキングア
パーチャとしての役割と同時に、ターゲット12に到達
するビーム電流を決定するデイフアイニングアパーチャ
としての役割を持つ。これらの光学系の制御は光学系コ
ントローラ24で行なう。また、デフレクタ10でイオ
ンビーム2を偏向走査させるが、このとき、ターゲット
12から放出される2次電子eを2次電子デイテクタ2
0で検出し、それをヘッドアンプ21で増幅し、その信
号でCRT22に輝度変調をかける。これにより、走査
電子顕微鏡と同様の機能を持つ走査イオン顕微鏡(Sc
anning Ion Microscope;以後S
IMと呼ぶ。)としてターゲット12の観察が可能であ
る。SIMはSIMコントローラ23でコントロールす
る。SIMコントローラ23からの信号でブランキング
電極5への印加電圧の制御ができるが、ブランキング領
域は、辺長可変な長方形程度であり、複雑な形状のブラ
ンキングはできない。テーブル13およびその駆動部1
4はテーブルコントローラ15でコントロールし、ビー
ム照射部を50μm×50μmのSIM画面内に入れる
ようにビーム照射部の位置情報をメモリしたマイクロコ
ンピュータを装備している。以上がイオンビームマスク
加工装置の概略構成であるが、次に、この装置による加
工特性について、第2図、第3図のイオンビーム加工過
程の説明図に従って説明する。
The first aperture 4 is a blanking electrode 5
It has a role of limiting the ion beam 2 incident between them, lowering the applied voltage required for blanking, and speeding up the blanking. The second aperture 6 also has a role as a blanking aperture and a role as a diffening aperture for determining the beam current reaching the target 12. The optical system controller 24 controls these optical systems. Further, the deflector 10 deflects and scans the ion beam 2, and at this time, the secondary electrons e emitted from the target 12 are transferred to the secondary electron detector 2.
It is detected by 0, amplified by the head amplifier 21, and the CRT 22 is brightness-modulated by the signal. As a result, a scanning ion microscope (Sc
anning Ion Microscope; hereafter S
Call it IM. ), The target 12 can be observed. The SIM is controlled by the SIM controller 23. The voltage applied to the blanking electrode 5 can be controlled by a signal from the SIM controller 23, but the blanking region is a rectangle whose side length is variable, and blanking with a complicated shape cannot be performed. Table 13 and its drive unit 1
4 is equipped with a microcomputer which is controlled by the table controller 15 and which stores the position information of the beam irradiation unit so that the beam irradiation unit can be placed within the SIM screen of 50 μm × 50 μm. The above is the schematic configuration of the ion beam mask processing apparatus. Next, the processing characteristics of this apparatus will be described with reference to the ion beam processing process in FIGS. 2 and 3.

【0005】第2図は、一例としてBN基板30(ただ
し表面に薄くTaを蒸着してある。)上の円柱状のAu
パターン31を集束したイオンビーム2で加工した場合
の加工進行過程を示したものである。ビーム走査領域3
2はAuパターン31を含む最小の大きさとした。第2
図(a)はビームの照射開始時の状態である。走査領域
32が正方形のため、その端ではBN基板30上にもイ
オンビーム2が照射されてしまう。同図(b)は途中ま
で加工が進んだ状態である。Auパターン31は、外側
から加工されていくため、中央にAuパターン31が残
り、周辺の走査領域ではBN基板30が走査領域32の
形状に彫られる。同図(c)では,Auパターン31が
除去された最終段階となり、BN基板30に正方形の穴
があいた状態となる。
FIG. 2 shows, by way of example, a cylindrical Au on a BN substrate 30 (however, Ta is thinly vapor-deposited on the surface).
3 shows a processing progress process when the pattern 31 is processed by the focused ion beam 2. Beam scanning area 3
2 is the minimum size including the Au pattern 31. Second
FIG. 6A shows a state at the start of beam irradiation. Since the scanning region 32 is a square, the ion beam 2 is also irradiated on the BN substrate 30 at the end thereof. FIG. 2B shows a state in which the processing has progressed to the middle. Since the Au pattern 31 is processed from the outside, the Au pattern 31 remains in the center, and the BN substrate 30 is engraved in the shape of the scanning region 32 in the peripheral scanning region. In FIG. 7C, the Au pattern 31 is removed at the final stage, and the BN substrate 30 has a square hole.

【0006】第3図は、別の加工例で、SiO233上
のAl配線34を切断する過程を示したものである。イ
オンビーム2の走査領域32は同図(a)のようにAl
配線34の巾に設定して加工を開始する。同図(b)ま
で加工が進んだ段階では、加工がAl配線34の端から
進行するため、走査領域34の端では下地のSiO2
3が露出するが、中央部にはAl配線34が残留してい
る。完全にAl配線34を切断すると、同図(c)のよ
うにSiO233を彫り込んだ加工形状となる。
FIG. 3 shows another process example in which the Al wiring 34 on the SiO 2 33 is cut. The scanning region 32 of the ion beam 2 is made of Al as shown in FIG.
The width of the wiring 34 is set and the processing is started. At the stage where the processing has proceeded to the same figure (b), since the processing proceeds from the end of the Al wiring 34, the base SiO 2 3 is formed at the end of the scanning region 34.
3 is exposed, but the Al wiring 34 remains in the central portion. When the Al wiring 34 is completely cut, it becomes a processed shape in which SiO 2 33 is engraved as shown in FIG.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、イオン
ビーム加工では、加工対象による加工選択性が小さいこ
とと、被加工部が平坦な下地基板上にある場合には特に
被加工部の端での加工が速く進行することとにより、下
地基板の損傷が避けえない。したがって、この問題を解
決することがイオンビームマイクロ加工を実用化する上
で必須の事項であった。本発明は、上記問題点を解決し
てイオンビームマイクロ加工における下地基板の損傷を
最小にすることができるイオンビーム加工方法およびそ
の装置を提供することにある。
As described above, in the ion beam processing, the processing selectivity depending on the object to be processed is small, and especially when the processed portion is on a flat base substrate, the edge of the processed portion is particularly large. Due to the rapid progress of processing in the above, damage to the underlying substrate is unavoidable. Therefore, solving this problem is an essential matter for practical application of ion beam micromachining. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an ion beam processing method and apparatus capable of solving the above problems and minimizing damage to a base substrate in ion beam micro processing.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】まず、本発明に係るイオ
ンビーム加工装置は、高輝度イオンビームを発生する高
輝度イオン源と、該高輝度イオン源から発生した高輝度
イオンビームを集束させるレンズ電極と、該レンズ電極
により集束される集束イオンビームを偏向して走査させ
る偏向電極と、前記集束イオンビームについて照射・停
止をさせるブランキング電極とを備え、前記集束イオン
ビームを照射走査して試料上の所望の被加工部に加工を
施すイオンビーム加工装置であって、前記集束イオンビ
ームを照射走査することによって前記試料から放出され
る2次粒子を検出する検出手段と、該検出手段から検出
されるアナログ画像信号をディジタル画像信号に変換す
るA/D変換手段と、該A/D変換手段で変換されたデ
ィジタル画像信号を記憶する画像メモリと、該画像メモ
リに記憶されたディジタル画像信号を読出して該ディジ
タル画像をCRT画面に表示する表示手段と、前記A/
D変換手段で変換されたディジタル画像信号に基づいて
被加工部の端辺の位置を検出し、該検出された被加工部
の被加工部の端辺の位置情報に基いて前記集束イオンビ
ームの照射走査範囲を制御すべく少なくとも前記偏向電
極を制御する中央コントローラとを備えたことを特徴と
する。
First, an ion beam processing apparatus according to the present invention comprises a high-intensity ion source for producing a high-intensity ion beam, and a lens for focusing the high-intensity ion beam produced by the high-intensity ion source. An electrode, a deflection electrode for deflecting and scanning a focused ion beam focused by the lens electrode, and a blanking electrode for irradiating and stopping the focused ion beam, and the sample is irradiated with the focused ion beam for scanning. An ion beam processing apparatus for processing a desired portion to be processed, comprising: detection means for detecting secondary particles emitted from the sample by irradiation scanning with the focused ion beam; and detection by the detection means. A / D conversion means for converting an analog image signal to be converted into a digital image signal, and a digital image signal converted by the A / D conversion means An image memory for storing a display means for displaying said digital image on a CRT screen reads the digital image signal stored in the image memory, the A /
The position of the edge of the processed portion is detected based on the digital image signal converted by the D conversion means, and the focused ion beam of the focused ion beam is detected based on the detected position information of the edge of the processed portion of the processed portion. And a central controller for controlling at least the deflection electrode to control the irradiation scanning range.

【0009】[0009]

【作用】次に、これらを補足して本発明の作用を説明す
ると次のとおりである。イオンビーム加工で下地基板に
損傷を与えず被加工部のみを加工するには、被加工部の
存在する領域を把握し、その領域内にビーム照射領域を
限定すればよい。イオンビーム加工装置内に電子顕微鏡
を装備させた場合には、インプロセスモニタの可能性も
あるが、実際には電子顕微鏡によって検出した被加工部
端の情報をイオンビーム加工装置側へ伝達してイオンビ
ームの走査域を決めた場合に生じる位置の不一致を取り
きることが困難なために実用的ではない。そこで、加工
端の正確な検出には、実際に加工しているイオンビーム
照射によって発生する2次電子、2次イオン等の2次粒
子を検出するのが望ましい。また、イオンビーム加工で
は、平坦な下地基板上にある被加工物を加工すると、被
加工物の端部の加工速度が中央部に比べて速く、このた
めに被加工物は端から加工され、ビーム照射領域の端部
で下地基板が露出しても中央部には被加工物が残ってい
ることが明らかとなった。この問題の解決には、加工時
における走査速度、ビーム電流、ビーム集束性等を走査
領域の中央部と端部で変化させる方法もあるが、適当な
条件を求めても被加工物の変化に対応しきれない。実際
の加工時にSIM画面を観察すると被加工物の残留状態
の把握が可能であることが明らかとなった。そこで、イ
オンビーム照射で発生する2次粒子を検出して被加工物
の残留状態を把握し、その情報からブランキング電圧の
オン・オフを制御し、極力被加工物にのみビームを照射
するようにし、被加工物の下地に損傷を与えないように
するものである。
Next, the operation of the present invention will be described below supplementing them. In order to process only the portion to be processed without damaging the base substrate by the ion beam processing, it is sufficient to grasp the region where the portion to be processed is present and limit the beam irradiation region to that region. If an electron microscope is installed in the ion beam processing device, there is a possibility of in-process monitoring, but in reality, the information on the edge of the processed part detected by the electron microscope is transmitted to the ion beam processing device side. It is not practical because it is difficult to eliminate the positional inconsistency that occurs when the ion beam scanning area is determined. Therefore, in order to accurately detect the processing edge, it is desirable to detect secondary particles such as secondary electrons and secondary ions generated by irradiation of the ion beam that is actually processed. Further, in the ion beam processing, when a work piece on a flat base substrate is processed, the processing speed at the end of the work piece is faster than that at the center part, and thus the work piece is processed from the end, It was revealed that the work piece remained in the central portion even if the base substrate was exposed at the end portion of the beam irradiation region. To solve this problem, there is also a method of changing the scanning speed, beam current, beam converging property, etc. during processing at the center and end of the scanning area, but even if an appropriate condition is obtained, it will not change the workpiece. I can't handle it. By observing the SIM screen during actual processing, it became clear that the residual state of the work piece could be grasped. Therefore, the secondary particles generated by the ion beam irradiation are detected to grasp the residual state of the work piece, the on / off of the blanking voltage is controlled from that information, and the beam is irradiated only to the work piece as much as possible. To prevent damage to the base of the workpiece.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明に係る方法・装置の実施例を図
に基づいて併せて説明する。まず、第4図は、本発明に
係るイオンビーム加工装置の一実施例の構成図である。
ここで、25は処理回路、26はメモリ、27は中央コ
ントローラであって、その他の符号は第1図における同
一符号のものと均等のものである。以下、各部を概説す
る。イオンビーム2によってターゲット12から発生し
た2次電子eを電子デイテクタ20で検出する。検出し
た2次電子eの信号をヘッドアンプ21で増幅し、2値
化回路とA/D変換器とを有する処理回路25へ導き、
デジタル化した信号(データ)をメモリ26に格納す
る。中央コントローラ27では、2次電子eの信号入力
時に、ヘッドアンプ21の増幅率を調整すると同時に、
処理回路25の2値化閾値を設定する。中央コントロー
ラ27で画像処理をした情報は、CRT22で確認する
ことができる。また、中央コントローラ27で判断した
被加工部の端で、ブランキング電源をオン・オフするよ
うに光学系コントローラ24に指示を与える。さらに、
SIMコントローラ23に支持して、デフレクタ電源を
制御して走査範囲の調整を行なわせる。
Embodiments of the method and apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of the ion beam processing apparatus according to the present invention.
Here, 25 is a processing circuit, 26 is a memory, 27 is a central controller, and other symbols are equivalent to those of the same symbols in FIG. Hereinafter, each part will be outlined. Secondary electrons e generated from the target 12 by the ion beam 2 are detected by the electron detector 20. The detected signal of the secondary electron e is amplified by the head amplifier 21 and guided to the processing circuit 25 having a binarization circuit and an A / D converter,
The digitized signal (data) is stored in the memory 26. The central controller 27 adjusts the amplification factor of the head amplifier 21 at the time of inputting a signal of the secondary electron e, and at the same time,
The binarization threshold of the processing circuit 25 is set. Information obtained by image processing by the central controller 27 can be confirmed on the CRT 22. Further, the optical system controller 24 is instructed to turn on / off the blanking power source at the end of the processed portion judged by the central controller 27. further,
The deflector power source is controlled by the SIM controller 23 to control the scanning range.

【0011】第5図は、上記の被加工物の端辺検出の説
明図であって、本実施例における加工時の電気的な作業
手順を示したものである。第5図(a)のように、SI
M画面35の中央において、例えばBN基板上のAuの
ような被加工物36の観察ができている場合、1本の走
査線37で走査して2次電子電流を検出すると、同図
(b)のような電流変化が得られる。この段階では、2
次電子デイテクタ20に引き込む2次電子量、ヘッドア
ンプ21の増幅率、バックグラウンド電流の差し引き率
等を適当に選び、被加工部とそれ以外の部分のコントラ
ストが明確になるように各電圧を調整しておく。そこ
で、適当な所に2値化閾値38を設定した結果、同図
(c)のような電圧に変換した情報が得られる。同図
(c)でV2からV1に電圧が変化する点(△印)が被加
工物36にイオンビームがさしかかる点、V1からV2
電圧が変化する点(○印)が被加工物36からイオンビ
ームがはずれる点である。そこで、同図(d)のように
△印の点でブランキング電圧をオフし、○印の点でブラ
ンキング電圧をオンすれば、被加工物36にだけビーム
の照射ができ、被加工物36以外へのビーム照射がなく
なって下地基板への損傷が少ない加工が可能となる。
FIG. 5 is an explanatory view of the edge detection of the above-mentioned work piece, and shows an electrical work procedure at the time of working in this embodiment. As shown in FIG. 5 (a), SI
When the workpiece 36 such as Au on the BN substrate can be observed in the center of the M screen 35, if a secondary electron current is detected by scanning with one scanning line 37, the same figure (b) is displayed. ) Is obtained. At this stage, 2
Appropriately select the amount of secondary electrons drawn into the secondary electron detector 20, the amplification factor of the head amplifier 21, the subtraction rate of the background current, etc., and adjust each voltage so that the contrast between the processed portion and other portions becomes clear. I'll do it. Therefore, as a result of setting the binarization threshold value 38 at an appropriate place, information converted into a voltage as shown in FIG. In FIG. 7C, the point where the voltage changes from V 2 to V 1 (marked with Δ) is the point where the ion beam impinges on the workpiece 36, and the point where the voltage changes from V 1 to V 2 (marked with ○). This is the point where the ion beam deviates from the work piece 36. Therefore, if the blanking voltage is turned off at the point of Δ and the blanking voltage is turned on at the point of ○ as shown in FIG. The beam irradiation to the areas other than 36 is eliminated, and the processing with less damage to the underlying substrate is possible.

【0012】ここで、第6図、第7図に示す加工中のC
RT画面の説明図に従って、その加工経過を説明する。
実際のX線用マスクの欠陥修正過程を示したのが第6図
である。これは、薄く(500Å程度)Taを蒸着した
BN基板上にAuパターンを形成したものについて示し
たものであるが、このパターン中に欠陥が生じた場合、
それが次々とウエハーに転写され、その部分がすべて不
良となるため、欠陥の除去が不可欠である。その除去過
程は以下の通りである。同図(a)は、20μm×20
μmの走査範囲でSIM像をとり、それを一度メモリ2
6に取り込んだのちにCRT22に表示している図であ
る。この像を出している間、イオンビーム2にはブラン
キングをかけ、ターゲット12に損傷を与えないように
している。また、最初に欠陥36を画面35に出すに
は、X線用マスク欠陥検査装置で検査した結果をイオン
ビーム加工装置のテーブルコントローラ15のマイクロ
コンピュータへ入力してテーブル13を駆動させ、欠陥
位置をイオンビーム2の中心軸に持っていくようにす
る。同図(a)の状態の画面35を得たら、画面内でカ
ーソル線39を動かし、欠陥36を囲む最小の長方形を
得るようにする。カーソル線39の位置を中央コントロ
ーラ27が検出し、カーソル線39で囲まれ領域をビー
ムの走査範囲とする信号をSIMコントローラ23へ送
信してデフレクタ電源を制御させ、1回ビームを走査さ
せて同図(b)の画面を得る。この画面を得た際に第5
図の手順でビームブランキング位置を検出し、次に、そ
こで決定したブランキング境界41内だけを4回走査す
る。走査速度は、例えば1フレームについて0.5se
c程度とすれば、256×256絵素の画面情報の処理
が可能である。4回走査後の状態を示したのが同図
(c)である。その状態では、走査領域の中央部にAu
欠陥36が残り、その周辺に下地のBN基板が露出して
いる。そこで、再度画像をメモリし、中央コントローラ
27で残留している欠陥36の端辺を検出し、ビームブ
ランキング境界41を設定し直し、さらに加工を続行す
る。この方法によって、数回下地のBN基板上をビーム
が走査するが、従来に比べBN基板への損傷が極めて少
ない加工を行ないうる。
Here, C during processing shown in FIGS. 6 and 7
The processing progress will be described with reference to the explanatory view of the RT screen.
FIG. 6 shows an actual defect correction process of the X-ray mask. This shows a thin (about 500 Å) Ta vapor-deposited BN substrate on which an Au pattern is formed. When a defect occurs in this pattern,
The defects are indispensable because they are transferred to the wafer one after another and all the parts become defective. The removal process is as follows. The figure (a) is 20 μm × 20
Take a SIM image in the scanning range of μm and store it in the memory 2 once.
It is a figure displayed on CRT22 after having taken in to FIG. While this image is being displayed, the ion beam 2 is blanked so as not to damage the target 12. Further, in order to first display the defect 36 on the screen 35, the result of inspection by the X-ray mask defect inspection apparatus is input to the microcomputer of the table controller 15 of the ion beam processing apparatus to drive the table 13 to determine the defect position. It should be brought to the central axis of the ion beam 2. When the screen 35 in the state shown in FIG. 7A is obtained, the cursor line 39 is moved within the screen to obtain the smallest rectangle surrounding the defect 36. The central controller 27 detects the position of the cursor line 39, transmits a signal surrounded by the cursor line 39 and having a region as a beam scanning range to the SIM controller 23, controls the deflector power supply, and scans the beam once. Obtain the screen shown in FIG. 5th when you get this screen
The beam blanking position is detected by the procedure shown in the figure, and then only the blanking boundary 41 determined there is scanned four times. The scanning speed is 0.5 se for one frame, for example.
If it is about c, it is possible to process the screen information of 256 × 256 picture elements. The state after four scans is shown in FIG. In that state, Au is formed at the center of the scanning area.
The defect 36 remains, and the underlying BN substrate is exposed around the defect. Therefore, the image is stored again, the central controller 27 detects the edge of the remaining defect 36, resets the beam blanking boundary 41, and continues the processing. With this method, the beam scans the underlying BN substrate several times, but it is possible to perform processing in which damage to the BN substrate is extremely small compared to the conventional method.

【0013】また、第7図は、SiO2上のAl配線4
2の切断の例を示したものであるが、低倍率のSIM像
から次第に倍率を上げ、切断すべきAl配線42が20
μm×20μmのビーム走査範囲内に入る所までテーブ
ル13を制御し、ターゲット12を移動させる。次に、
同図(a)のように、X線用マスクの欠陥修正の手順と
同様にカーソル線39を移動させ、ビーム走査領域を決
める。同図(b)の状態で1回ビームを走査し、ターゲ
ット12の表面形状をメモリし、中央コントローラ27
で加工端を検出する。ただ、この場合、配線の切断幅を
同図(b)の状態の画面35上でライトペンまたはカー
ソル線を移動させて決定しておく必要がある。その状態
から加工を開始するが、Al配線42の切断の場合は、
Alのスパッタ率がAuのスパッタ率に比べて低いため
に加工速度が遅いので、10フレームに1回画像をメモ
リし、ビームブランキング境界41を設定し直して加工
を進めればよい。その過程を示したのが、同図(b),
(c),(d)である。前述のX線用マスクと同様に、
この加工方法によって下地基板の損傷を極めて小さくす
ることが可能となる。
FIG. 7 shows the Al wiring 4 on SiO 2 .
2 shows an example of cutting, but the Al wiring 42 to be cut is 20 times as the magnification is gradually increased from a low-magnification SIM image.
The table 13 is controlled to move the target 12 to a position within the beam scanning range of μm × 20 μm. next,
As shown in FIG. 7A, the cursor line 39 is moved in the same manner as in the defect correction procedure for the X-ray mask to determine the beam scanning region. The beam is scanned once in the state of FIG. 7B, the surface shape of the target 12 is stored in memory, and the central controller 27
Detect the processed edge with. However, in this case, it is necessary to determine the cutting width of the wiring by moving the light pen or the cursor line on the screen 35 in the state of FIG. Processing is started from that state, but in the case of cutting the Al wiring 42,
Since the sputter rate of Al is lower than the sputter rate of Au, the processing speed is slow. Therefore, it is sufficient to store the image once in 10 frames, reset the beam blanking boundary 41, and proceed with the processing. The process is shown in FIG.
(C) and (d). Similar to the X-ray mask described above,
By this processing method, it is possible to make damage to the base substrate extremely small.

【0014】上述の実施例では、ターゲット12から放
出される2次電子eの信号によってブランキング領域を
決定したが、他の実施例として、ターゲット12からの
試料電流を直接ヘッドアンプ21に導き、その信号を処
理しても同等の効果が得られる。その基本構成図を第8
図に示す。各構成部分っは第4図に示すものと均等であ
り、信号の処理等も前述の実施例における2次電子検出
と同じである。ただ、試料電流をモニタした場合は、2
次電子をモニタした場合に比べてターゲット12の表面
形状の情報がより平面的になり、対象とするターゲット
によってはより正確な加工端情報が得られる。
In the above-described embodiment, the blanking area is determined by the signal of the secondary electron e emitted from the target 12, but as another embodiment, the sample current from the target 12 is directly led to the head amplifier 21, The same effect can be obtained by processing the signal. Eighth basic configuration diagram
Shown in the figure. Each component is equivalent to that shown in FIG. 4, and the signal processing and the like are the same as those of the secondary electron detection in the above-mentioned embodiment. However, if the sample current is monitored, 2
The information on the surface shape of the target 12 becomes more planar as compared with the case where the secondary electrons are monitored, and more accurate processing edge information can be obtained depending on the target to be processed.

【0015】以上で説明した2次電子や試料電流を検出
する方法・装置はターゲット表面形状の段差が比較的大
きい場合には有効である。しかし、表面の段差が小さ
く、さらにターゲット上の物質間で2次電子放出能の差
が小さいような場合には、その他の実施例として2次電
子以外に2次イオンを検出してビームブランキング境界
を検出するものが有効である。その基本構成図を第9図
に示す。ここで、28はエネルギーフイルタ、29は質
量分析器、21Aはヘッドアンプ、25Aは処理回路、
26Aはメモリであって、その他の符号は第4図におけ
る同一符号のものと均等のものである。2次電子検出系
は第4図で説明した系路と同様に2次電子像をメモリし
て中央コントローラ27で処理するものである。
The method / apparatus for detecting secondary electrons and sample current described above is effective when the step difference in the target surface shape is relatively large. However, when the step difference on the surface is small and the difference in secondary electron emission ability between the substances on the target is small, as another example, secondary ions other than secondary electrons are detected to perform beam blanking. It is effective to detect the boundary. The basic configuration diagram is shown in FIG. Here, 28 is an energy filter, 29 is a mass spectrometer, 21A is a head amplifier, 25A is a processing circuit,
Reference numeral 26A is a memory, and the other symbols are equivalent to those of the same symbols in FIG. The secondary electron detection system stores the secondary electron image and processes it by the central controller 27 in the same manner as the system path described in FIG.

【0016】2次イオン検出系は、ターゲット12から
放出された2次イオンのiのエネルギーを一定にするエ
ネルギーフイルタ28と、質量分析計29、ヘッドアン
プ21Aと、さらに2次イオンiの検出情報を2値化、
A/D変換する処理回路25Aおよび2次イオン検出情
報用のメモリ26Aとで構成される。その動作は、前述
の2次電子検出系とほぼ同等である。しかし、2次電子
放出能がターゲット12へ入射するビーム電流と同じオ
ーダであるのに対し、2次イオン放出能は、その最大の
物質でもビーム電流の1桁下であり、一般にビーム電流
の2桁から4桁下の値である。したがって、2次イオン
iの検出量を増すために、本実施例では、9フレームを
各フレームごとに0.5secで走査して加工し、次に
1フレームを2secで走査し、2次イオン像をメモリ
・処理する操作を繰り返すようにする。例えば、ターゲ
ット12としてX線用マスクを使用すれば質量分析器2
9のm/eは197に固定して2次イオン像をい得るこ
とができる。
The secondary ion detection system includes an energy filter 28 that keeps the energy of the secondary ions i emitted from the target 12 constant, a mass spectrometer 29, a head amplifier 21A, and detection information of the secondary ions i. Binarize,
It is composed of a processing circuit 25A for A / D conversion and a memory 26A for secondary ion detection information. The operation is almost the same as the above-mentioned secondary electron detection system. However, while the secondary electron emission capability is on the same order as the beam current incident on the target 12, the secondary ion emission capability is one digit lower than the beam current even for the largest substance, and is generally 2 times lower than the beam current. It is a value 4 digits below the digit. Therefore, in order to increase the detection amount of the secondary ions i, in the present embodiment, 9 frames are scanned and processed in 0.5 sec for each frame, and then 1 frame is scanned in 2 sec to scan the secondary ion image. Repeat the operation of memory and processing. For example, if an X-ray mask is used as the target 12, the mass spectrometer 2
The m / e of 9 can be fixed at 197 to obtain a secondary ion image.

【0017】このようにして得られた2次イオン像35
を示したのが第10図(a)である。検出した2次イオ
ン量が少ないために判然とした像は得られない。走査線
37上での2次イオン検出量も、同図(b)のようにノ
イズの影響もあり、被加工物の端辺を求めるのは困難で
ある。そこで、同図(b)の2次イオン検出量を各絵素
の前後2絵素ずつの情報を取り込んで平均化すると、同
図(c)のように比較的滑らかな2次イオン量の情報が
得られる。ここで適当な2値化閾値38を決め2アパー
チャ値化すると同図(d)のようになる。その後は、2
次電子を検出した場合と同様に、△印の点でブランキン
グオフ、○印の点でブランキングオンし、被加工部以外
へのビーム照射を低減し、下地基板への損傷が極めて小
さく、実用上問題のない加工が可能となる。
The secondary ion image 35 thus obtained
Is shown in FIG. 10 (a). A clear image cannot be obtained because the amount of detected secondary ions is small. The secondary ion detection amount on the scanning line 37 is also affected by noise as shown in FIG. 7B, and it is difficult to find the edge of the workpiece. Therefore, when the secondary ion detection amount in FIG. 6B is taken in and averaged by the information for each of the two pixels before and after each pixel, the information on the secondary ion amount that is relatively smooth as shown in FIG. Is obtained. Here, when an appropriate binarization threshold value 38 is determined and a 2-aperture value is obtained, it becomes as shown in FIG. Then 2
Similar to the case of detecting secondary electrons, blanking is turned off at the points marked with Δ and blanking is turned on at the points marked with ○ to reduce beam irradiation to areas other than the processed part, and damage to the base substrate is extremely small. It is possible to process without problems in practical use.

【0018】このようにして、以上の実施例によれば、
第1の効果は、被加工部以外へのビーム照射を低減し、
下地基板への損傷の小さい高品質な加工が可能になるこ
とである。これは、加工中における被加工物の形状変化
まで追跡し、それに対応したビームブランキングをコン
トロールする機能を持たせたことによるものである。第
2の効果は、この機能によってもたらされるもので、被
加工物の形状変化および物質変化に対応することが可能
となることである。従来は、対象となる被加工物の加工
データを積み上げ、そこから最適の加工条件を決定して
いた。しかし、そのような従来方法では、被加工物の形
状の変動に対応しきれない事態が生ずる。また、被加工
物がレイアウト変更等によって形状が大きく変化する
が、物質自体が別の物に替わった場合には、再度初めか
ら加工条件を決め直す必要があった。これに対しては、
インプロセスの加工モニタ・コントロールが可能とな
り、それらの問題も解決できるようになる。
Thus, according to the above embodiment,
The first effect is to reduce the beam irradiation to parts other than the processed part,
It is possible to perform high-quality processing with little damage to the underlying substrate. This is because it has a function of tracking the shape change of the workpiece during processing and controlling the beam blanking corresponding to it. The second effect is brought about by this function, and it becomes possible to cope with the shape change and material change of the work piece. Conventionally, the processing data of the target workpiece was accumulated and the optimum processing conditions were determined from it. However, with such a conventional method, there occurs a situation in which it is not possible to cope with variations in the shape of the workpiece. Further, the shape of the work piece changes greatly due to the layout change and the like, but when the substance itself is changed to another one, it is necessary to determine the working conditions again from the beginning. For this,
In-process machining monitoring and control becomes possible, and these problems can be solved.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、下地基板の損傷を最小とするイオンビームマイク
ロ加工が可能となるので、半導体装置製造の歩留向上,
品質向上,効率向上に顕著な効果が得られる。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to perform ion beam micro-machining with a minimum damage to the underlying substrate, so that the yield of semiconductor device manufacturing can be improved.
A remarkable effect can be obtained in quality improvement and efficiency improvement.

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

【図1】従来のイオンビーム加工装置の一例の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an example of a conventional ion beam processing apparatus.

【図2】イオンビーム加工過程の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of an ion beam processing process.

【図3】イオンビーム加工過程の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of an ion beam processing process.

【図4】本発明に係るイオンビーム加工装置の一実施例
の構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram of an embodiment of an ion beam processing apparatus according to the present invention.

【図5】その被加工物の端辺検出の説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of edge detection of the workpiece.

【図6】同加工中のCRT画面の説明図。FIG. 6 is an explanatory view of a CRT screen during the processing.

【図7】同加工中のCRT画面の説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of a CRT screen during the processing.

【図8】本発明に係るイオンビーム加工装置の他の実施
例の構成図。
FIG. 8 is a configuration diagram of another embodiment of the ion beam processing apparatus according to the present invention.

【図9】その他の実施例の構成図。FIG. 9 is a configuration diagram of another embodiment.

【図10】その他の端辺検出の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of other edge detection.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ソース 2 イオンビーム 3 引き出し電極 4 第1アパーチャ 5 ブランキング電極 6 第2アパーチャ 7 第1レンズ電極 8 第2レンズ電極 9 第3レンズ電極 10 デフレクタ 11 真空チャンバ 12 ターゲット 13 テーブル 14 テーブル駆動部 15 テーブルコントローラ 16 定盤 17 空気バネ 18 真空ポンプ 19 真空系コントローラ 20 2次電子デイテクタ 21,21A ヘッドアンプ 22 CRT 23 SIMコントローラ 24 光学系コントローラ 25,25A 処理回路 26,26A メモリ 27 中央コントローラ 28 エネルギーフイルタ 29 質量分析器 35 CRT画面 36 被加工物 37 走査線 38 2値化閾値 39 カーソル線 40 Auパターン 41 ブランキング境界 42 Al配線 1 Source 2 Ion Beam 3 Extraction Electrode 4 First Aperture 5 Blanking Electrode 6 Second Aperture 7 First Lens Electrode 8 Second Lens Electrode 9 Third Lens Electrode 10 Deflector 11 Vacuum Chamber 12 Target 13 Table 14 Table Drive Unit 15 Table Controller 16 Surface plate 17 Air spring 18 Vacuum pump 19 Vacuum system controller 20 Secondary electron detector 21,21A Head amplifier 22 CRT 23 SIM controller 24 Optical system controller 25, 25A Processing circuit 26, 26A Memory 27 Central controller 28 Energy filter 29 Mass Analyzer 35 CRT screen 36 Workpiece 37 Scan line 38 Binarization threshold 39 Cursor line 40 Au pattern 41 Blanking boundary 42 Al wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原市 聡 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所 生産技術研究所内 (72)発明者 宮内 建興 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所 生産技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Satoshi Hara, 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama, Kanagawa, Ltd.Hitachi, Ltd., Institute of Industrial Science (72) Inventor, Miyako 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama, Kanagawa Hitachi, Ltd. Production Technology Research Center

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高輝度イオンビームを発生する高輝度イオ
ン源と、該高輝度イオン源から発生した高輝度イオンビ
ームを集束させるレンズ電極と、該レンズ電極により集
束される集束イオンビームを偏向して走査させる偏向電
極と、前記集束イオンビームについて照射・停止をさせ
るブランキング電極とを備え、前記集束イオンビームを
照射走査して試料上の所望の被加工部に加工を施すイオ
ンビーム加工装置であって、前記集束イオンビームを照
射走査することによって前記試料から放出される2次粒
子を検出する検出手段と、該検出手段から検出されるア
ナログ画像信号をディジタル画像信号に変換するA/D
変換手段と、該A/D変換手段で変換されたディジタル
画像信号を記憶する画像メモリと、該画像メモリに記憶
されたディジタル画像信号を読出して該ディジタル画像
をCRT画面に表示する表示手段と、前記A/D変換手
段で変換されたディジタル画像信号に基づいて被加工部
の端辺の位置を検出し、該検出された被加工部の被加工
部の端辺の位置情報に基いて前記集束イオンビームの照
射走査範囲を制御すべく少なくとも前記偏向電極を制御
する中央コントローラとを備えたことを特徴とするイオ
ンビーム加工装置。
1. A high-brightness ion source for generating a high-brightness ion beam, a lens electrode for focusing the high-brightness ion beam generated by the high-brightness ion source, and a focused ion beam focused by the lens electrode. And a blanking electrode for irradiating and stopping the focused ion beam. An ion beam processing apparatus for irradiating and scanning the focused ion beam to process a desired processed portion on a sample is provided. A detector for detecting secondary particles emitted from the sample by irradiating and scanning the focused ion beam, and an A / D for converting an analog image signal detected by the detector into a digital image signal.
Conversion means, an image memory for storing the digital image signal converted by the A / D conversion means, and display means for reading the digital image signal stored in the image memory and displaying the digital image on a CRT screen, The position of the edge of the processed portion is detected based on the digital image signal converted by the A / D conversion means, and the focusing is performed based on the detected position information of the edge of the processed portion of the processed portion. An ion beam processing apparatus comprising: a central controller that controls at least the deflection electrode to control an irradiation scanning range of an ion beam.
【請求項2】前記検出手段は、2次イオンと2次電子と
を検出するように構成したことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載のイオンビーム加工装置。
2. The ion beam processing apparatus according to claim 1, wherein the detection means is configured to detect secondary ions and secondary electrons.
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