JPH09306411A - Focused ion beam working device - Google Patents

Focused ion beam working device

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JPH09306411A
JPH09306411A JP8124979A JP12497996A JPH09306411A JP H09306411 A JPH09306411 A JP H09306411A JP 8124979 A JP8124979 A JP 8124979A JP 12497996 A JP12497996 A JP 12497996A JP H09306411 A JPH09306411 A JP H09306411A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scanning
ion beam
sample
deflector
processing
Prior art date
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Pending
Application number
JP8124979A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Sakaguchi
清志 坂口
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focusing ion beam working device capable of working a vertical section by decreasing a tapered angle. SOLUTION: Two-dimensional scanning of an ion beam is raster scanned, but at this time, a scanning interval d in a work section vertical direction can be arbitrarily set to an input device 11, so that an optimum scanning interval in accordance with a work purpose can be assigned. When a desired probe current is assigned to the input device 11, a control device 9, from a relation between the stored probe current and the scanning interval, reads an optimum scanning interval to the assigned probe current, to be supplied to a scanning circuit 10, a scanning interval of a scanning signal is optimized. Further, in the scanning signal from the scanning circuit 10, a scanning interval in a vertical direction of a work section of an end part of the scanning region is decreased in a region distant from the work section, the interval can be increased in a region adjacent to the work section.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、走査電子顕微鏡や
透過電子顕微鏡用の試料を作成するに用いて最適な集束
イオンビーム加工装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focused ion beam processing apparatus which is optimal for use in preparing a sample for a scanning electron microscope or a transmission electron microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、走査電子顕微鏡用の試料や透過電
子顕微鏡用の試料を作成するために集束イオンビーム装
置が用いられてきている。例えば、半導体ウエハ(チッ
プ)上に欠陥部や異物が存在する場合や半導体製造の各
工程での構造評価を行う場合には、欠陥部や評価を行う
構造部分の断面を走査電子顕微鏡で観察する要求があ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, a focused ion beam apparatus has been used to prepare a sample for a scanning electron microscope or a sample for a transmission electron microscope. For example, when a defective portion or a foreign substance exists on a semiconductor wafer (chip) or when structural evaluation is performed in each step of semiconductor manufacturing, the cross section of the defective portion or the structural portion to be evaluated is observed with a scanning electron microscope. There is a request.

【0003】この場合、半導体試料の特定領域でイオン
ビームを2次元的に走査し、イオンビームによって試料
表面をスパッタさせて加工し、所望の断面を露出させて
いる。その後、露出した断面に対して走査電子顕微鏡像
の観察が行われる。なお、集束イオンビーム装置の中
に、走査電子顕微鏡の観察機能を取り付け、断面観察の
ための試料の加工と走査電子顕微鏡像の観察を同一の装
置で行う場合もある。
In this case, a specific region of a semiconductor sample is two-dimensionally scanned with an ion beam, and the sample surface is sputtered by the ion beam to be processed to expose a desired cross section. Then, the scanning electron microscope image is observed with respect to the exposed cross section. In some cases, the focused ion beam apparatus may be provided with an observing function of a scanning electron microscope, and processing of a sample for observing a cross section and observation of a scanning electron microscope image may be performed by the same apparatus.

【0004】また、透過電子顕微鏡により観察を行う場
合には、試料が電子ビームを透過する程度に薄く加工す
る必要があり、その場合には、試料の薄い観察領域を残
してその両側をイオンビームにより加工するようにして
いる。
Further, in the case of observing with a transmission electron microscope, it is necessary to process the sample thin enough to allow the electron beam to pass therethrough. In that case, a thin observation region of the sample is left and both sides of the ion beam are used. It is processed by.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】集束イオンビーム装置
で試料を加工するということは、加速されたイオンビー
ムをそれに適合した光学系で絞り、目的に応じてその走
査範囲を限定して、試料に照射させることにより生じる
スパッタ現象を利用して試料に穴を開けることである。
The processing of a sample by a focused ion beam device means that the accelerated ion beam is focused by an optical system suitable for the ion beam and the scanning range is limited according to the purpose. This is to make a hole in the sample by utilizing the spattering phenomenon caused by irradiation.

【0006】したがって、集束イオンビーム装置で加工
した試料断面の面精度は、イオンビームの径とそのプロ
ファイル(イオンビームの電流分布)に大きく左右され
る。結果として、このことは断面の完全な垂直加工を妨
げ、断面にテーパーを残すことになる。
Therefore, the surface accuracy of the cross section of the sample processed by the focused ion beam device is greatly influenced by the diameter of the ion beam and its profile (current distribution of the ion beam). As a result, this impedes the complete vertical machining of the cross section, leaving a taper in the cross section.

【0007】図1には加工された試料断面の例を示して
おり、図1(a)は走査電子顕微鏡用の試料の加工例
を、図1(b)は透過電子顕微鏡用の試料の加工例を示
している。図に示すように、通常は垂直に断面加工する
ことは不可能で、テーパー角θが存在する。
FIG. 1 shows an example of a processed sample cross section. FIG. 1A shows an example of processing a sample for a scanning electron microscope, and FIG. 1B shows processing of a sample for a transmission electron microscope. An example is shown. As shown in the figure, it is usually impossible to perform vertical cross-section processing, and there is a taper angle θ.

【0008】このようなテーパーの存在は、次のような
問題点を生じさせている。まず第1に、テーパー角θが
存在すると、本来の意味の垂直断面観察ができない。す
なわち、断面上部では遠い位置での部位、断面下部では
近い位置での断面を観察することになる。これは、近年
半導体パターンの微細化、高密度化が進んでいるため
に、解決すべき重要な問題となっている。
The existence of such a taper causes the following problems. First of all, the presence of the taper angle θ makes it impossible to observe the vertical cross section in the original sense. That is, the upper part of the cross section is observed at a distant position, and the lower part of the cross section is observed at a close position. This is an important problem to be solved because the miniaturization and densification of semiconductor patterns have been advanced in recent years.

【0009】第2に、テーパー角はイオンビームの径と
プロファイルの他に、加工深度にも影響されるため、加
工位置の指定が難しいことである。したがって、加工時
間の設定を間違うと、観察希望箇所を掘り起こしてしま
う危険性がある。
Secondly, since the taper angle is influenced by the machining depth in addition to the diameter and profile of the ion beam, it is difficult to specify the machining position. Therefore, if the processing time is set incorrectly, there is a risk of digging up the desired observation site.

【0010】上記第1と第2の問題を避けるために、現
状では、観察希望箇所より前面に最初の断面を加工し、
その後、スライス状に加工を少しづつ進めていき、希望
観察箇所の全ての断面を観察可能にする方法が取られて
いる。この方法は、テーパー角θを小さくする効果もあ
り、また、断面の立体構造を知る上でも有効であるが、
時間が掛かる欠点を有している。特に、1か所の断面観
察しか必要でない場合には、余分な時間を掛けることに
つながる。
In order to avoid the above first and second problems, at present, the first cross section is processed in front of the desired observation point,
After that, a method is adopted in which processing is gradually advanced into a slice shape so that all cross sections of a desired observation location can be observed. This method has the effect of reducing the taper angle θ, and is also effective in knowing the three-dimensional structure of the cross section.
It has the drawback of being time consuming. Especially when only one cross-sectional observation is required, it leads to extra time.

【0011】第3に、透過電子顕微鏡像の観察のための
薄膜を、均一な厚さで作成できないことである。現状で
は、均一な厚みにするため、仕上げとして最後に試料を
傾けて加工してテーパー部を除去する方法が取られてい
るが、この方法は加工位置指定や加工時間を少しでも誤
ると、薄膜に穴を開けたり、甚だしい場合には、ほとん
ど薄膜を破壊してしまう危険性がある。
Thirdly, it is impossible to form a thin film for observing a transmission electron microscope image with a uniform thickness. At present, in order to obtain a uniform thickness, a method of tilting and processing the sample at the end to remove the taper part is taken as a finish, but this method is not suitable for thin film There is a risk that most of the thin film will be broken if a hole is made or if it is extremely severe.

【0012】第4に、透過電子顕微鏡用の試料作成加工
での場合、薄膜の上部を落とさないで、全部位を残すた
めには、その薄膜の厚さを制限する必要がある。しか
し、これは観察箇所の単一情報を損ねるだけではなく、
透過電子顕微鏡の観察条件にも制限を加える。
Fourthly, in the case of processing a sample for a transmission electron microscope, it is necessary to limit the thickness of the thin film in order to leave the whole portion without dropping the upper part of the thin film. However, this not only spoils the single information of the observation point,
Limit the observation conditions of the transmission electron microscope.

【0013】以上のような問題点を解決するためには、
イオンビームによる加工において、僅かでもテーパー角
を小さくすることは重要である。本発明は、このような
点に鑑みてなされたもので、その目的は、テーパー角を
小さくして垂直断面の加工を行うことができる集束イオ
ンビーム加工装置を実現するにある。
In order to solve the above problems,
In processing with an ion beam, it is important to make the taper angle as small as possible. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to realize a focused ion beam processing apparatus capable of processing a vertical cross section with a small taper angle.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】ここで、イオンビーム加
工においてテーパー角を決める要因につき数値的に考察
する。良く調整されたイオンビームは、通常イオンビー
ムの中心軸に対称な極座標関数a・Φ(r)で表すこと
ができる。なお、rが0のとき、Φ(r)は1.0とな
り、rが∞のとき、Φ(r)は0.0となる。
[Means for Solving the Problems] Here, the factors that determine the taper angle in ion beam processing will be discussed numerically. A well-tuned ion beam can be represented by a polar coordinate function a.PHI. (R) that is symmetric about the central axis of a normal ion beam. When r is 0, Φ (r) is 1.0, and when r is ∞, Φ (r) is 0.0.

【0015】ここで、r(≧0)は、イオンビームの中
心軸からの距離であり、aはファクターである。ここで
は、後の計算を単純化するために、2次元の直交座標系
で表わし、イオンビームの中心軸をx=0とすると、Φ
は次のようになる。
Here, r (≧ 0) is the distance from the central axis of the ion beam, and a is a factor. Here, in order to simplify the subsequent calculation, if a two-dimensional Cartesian coordinate system is used and the central axis of the ion beam is x = 0, then Φ
Is as follows.

【0016】すなわち、xが0のとき、Φ(x)は1.
0となり、xが∞のとき、Φ(x)は0.0となる。ま
た、Φ(+x)=Φ(−x)である。更に、半値幅Δを
定義すると、次の関係が満たされる。
That is, when x is 0, Φ (x) is 1.
When it becomes 0 and x is ∞, Φ (x) becomes 0.0. Further, Φ (+ x) = Φ (−x). Further, when the half width Δ is defined, the following relationship is satisfied.

【0017】 Δ=2・x0とすると、Φ(±x0)=1/2 集束イオンビーム装置での矩形加工の場合、一般の加工
方法は、図2に示すようなイオンビームの走査法、ある
いはその類似の走査法となる。図2でSは加工範囲、s
は走査線であり、dは断面垂直方向におけるイオンビー
ムの走査の間隔である。ここで、加工深度はイオンビー
ムの電流ドーズ量に比例すると仮定すると、加工断面垂
直方向の加工深度分布D(x)は次式のように表わされ
る。
When Δ = 2 · x 0 , Φ (± x 0 ) = 1/2 In the case of rectangular processing with a focused ion beam apparatus, a general processing method is an ion beam scanning method as shown in FIG. , Or a similar scanning method. In FIG. 2, S is a processing range, s
Is a scanning line, and d is an ion beam scanning interval in the direction perpendicular to the cross section. Here, assuming that the processing depth is proportional to the current dose amount of the ion beam, the processing depth distribution D (x) in the direction perpendicular to the processing cross section is expressed by the following equation.

【0018】[0018]

【数1】 [Equation 1]

【0019】上記(1)式でf(x)は、被加工物質の
ミリングレートε、加工時間t、ファクターaや、加工
環境の違いによるεの変化要素等を一括して含むファク
ター関数である。また、nは断面垂直方向におけるイオ
ンビームの走査回数であり、これは断面垂直方向の加工
範囲を決定する。なお、εは、加工体積をV、イオンビ
ーム電流をIpとした場合、ε=V/(t・Ip)で表
すことができる。この(1)式より、テーパー角は、イ
オンビームの電流分布関数だけではなく、走査間隔dに
も影響されることが明らかとなる。
In the above equation (1), f (x) is a factor function that collectively includes the milling rate ε of the material to be processed, the processing time t, the factor a, and the variable factors of ε due to the difference in the processing environment. . Further, n is the number of times the ion beam is scanned in the direction perpendicular to the cross section, which determines the processing range in the direction perpendicular to the cross section. It should be noted that ε can be represented by ε = V / (t · Ip), where V is the processing volume and Ip is the ion beam current. From this equation (1), it becomes clear that the taper angle is affected not only by the current distribution function of the ion beam but also by the scanning interval d.

【0020】ある加工電流範囲で、加工深さが加工範囲
に比べて極端に大きくない場合には、一般に次式が良い
近似で成り立つ。
In the case where the machining depth is not extremely larger than the machining range in a certain machining current range, the following equation generally holds in good approximation.

【0021】[0021]

【数2】 [Equation 2]

【0022】この(2)から、ある特定の物質を特定時
間加工したとすると、良い近似で、f(x)=N=(一
定)と表わすことができることが分かる。この時、Nは
深さのノーマライジングファクターとして使用できる。
From this (2), it can be understood that f (x) = N = (constant) can be expressed by a good approximation, if a certain specific material is processed for a specific time. At this time, N can be used as a depth normalizing factor.

【0023】更に、電流分布関数は、比較的良い近似で
ガウス関数で表わせることが良く知られている。このこ
とから、テーパー角は次の式を用いて実際に計算するこ
とができる。
Furthermore, it is well known that the current distribution function can be represented by a Gaussian function with a relatively good approximation. From this, the taper angle can be actually calculated using the following formula.

【0024】[0024]

【数3】 (Equation 3)

【0025】図3には上記(3)式を用いて計算した深
さ分布D(x)を示しており、図3(a)はΔ=1.
0、d=0.25の場合であり、図3(b)はΔ=1.
0、d=1.0の場合である。この図3からも、テーパ
ー角は加工断面垂直方向の走査間隔に左右されているこ
とが分かる。更に、図3から、走査間隔を電流分布の半
値幅に比べて大きくし過ぎると(d≧Δ)、加工底面の
精度が悪くなることが分かる。
FIG. 3 shows the depth distribution D (x) calculated using the above equation (3), and FIG. 3 (a) shows Δ = 1.
0, d = 0.25, and FIG. 3B shows Δ = 1.
0, d = 1.0. It can be seen from FIG. 3 that the taper angle depends on the scanning interval in the direction perpendicular to the processed cross section. Further, it can be seen from FIG. 3 that the accuracy of the machined bottom surface deteriorates when the scanning interval is set too large compared to the half-value width of the current distribution (d ≧ Δ).

【0026】しかしながら、一般の加工では、底面の加
工精度が問題にされることはごく少ない。また、式
(3)より、テーパー角は深さに左右されることも理解
される。したがって、テーパー角は、本来本質的なファ
クターではなく、加工深さによらないテーパー長さLが
本質的なことが分かる。なお、テーパー長さLは、図3
(a)に示すように、加工断面垂直方向におけるテーパ
ー部分の長さである。
However, in the general processing, the processing accuracy of the bottom surface is rarely a problem. It is also understood from equation (3) that the taper angle depends on the depth. Therefore, it is understood that the taper angle is not an essentially essential factor, but the taper length L, which does not depend on the working depth, is essential. The taper length L is as shown in FIG.
As shown in (a), it is the length of the tapered portion in the direction perpendicular to the processed cross section.

【0027】図4には、半値幅Δを1.0とし、加工の
最大深さDが−1.0の場合の、走査間隔dと、テーパ
ー長さL(a=0.1,b=0.9)、ならびに、底面
加工精度を示す高さhの関係が示されている。なお、h
は図3(b)に示すように、加工精度に伴う凹凸の上部
と下部との間の距離であり、また、D,L,h,a,b
等の値は、全てΔでノーマライズされている。
In FIG. 4, the scanning interval d and the taper length L (a = 0.1, b =) when the half-value width Δ is 1.0 and the maximum machining depth D is −1.0. 0.9) and the height h indicating the bottom surface processing accuracy are shown. Note that h
Is the distance between the upper and lower parts of the unevenness due to the processing accuracy, and D, L, h, a, b as shown in FIG.
The values of etc. are all normalized with Δ.

【0028】この図4から、同じ深さを掘る場合、加工
断面垂直方向の加工イオンビームの走査間隔dが大きい
ほど、テーパー角は小さくなるが、逆に底面の面精度は
悪くなることが理解される。しかし、前記したように、
集束イオンビーム装置の利用で大きな比重を占める断面
観察や、透過電子顕微鏡の試料作成では、底面の面精度
が問題になることはほとんどない。したがって、テーパ
ー角とイオンビームの走査間隔との関係を利用して、集
束イオンビーム加工での断面面精度を向上させることが
可能となる。
From FIG. 4, it is understood that, when the same depth is dug, the taper angle decreases as the scanning interval d of the processing ion beam in the direction perpendicular to the processing cross section increases, but the surface accuracy of the bottom surface deteriorates. To be done. However, as mentioned above,
When observing a cross-section that occupies a large specific gravity by using a focused ion beam device or preparing a sample for a transmission electron microscope, the surface accuracy of the bottom surface hardly poses a problem. Therefore, by utilizing the relationship between the taper angle and the scanning interval of the ion beam, it is possible to improve the cross-sectional surface accuracy in the focused ion beam processing.

【0029】ところで、上記した式(3)と図4の各長
さの単位は、全てイオンビームの半値幅Δでノーマライ
ズされている。このことは、図4の結果は全てのビーム
径(半値幅Δ)の場合に適用されることが可能となるこ
とを意味している。
By the way, all the units of the above equation (3) and each length in FIG. 4 are normalized by the half width Δ of the ion beam. This means that the result of FIG. 4 can be applied to all beam diameters (half-width Δ).

【0030】ここで、図4よりテーパー角、底面面精度
共に良好な加工のためのノーマライズされた最適ビーム
走査間隔db[1/Δ]を、1.1であるとする。そう
すると、ビーム半値幅Δ[nm]の時のノーマライズさ
れていない最適走査間隔Db[nm]の関係は、次のよ
うになる。
Here, from FIG. 4, it is assumed that the optimum normalized beam scanning interval d b [1 / Δ] for processing with good taper angle and bottom surface accuracy is 1.1. Then, the relationship of the non-normalized optimum scanning interval D b [nm] when the beam half width Δ [nm] is as follows.

【0031】 Db=db・Δ =1.1・Δ 更にこのときの最適テーパー長さLb[nm]、最適底
面面精度hbは、図4でd=1.1の時のL,Hの値よ
り求められる。すなわち、次のようになる。
D b = d b · Δ = 1.1 · Δ Further, the optimum taper length L b [nm] and the optimum bottom surface accuracy h b at this time are L when d = 1.1 in FIG. , H. That is, it becomes as follows.

【0032】Lb=L・Δ hb=h・Δ 上に述べた最適ビーム走査間隔db=1.1[nm]
は、テーパー角、底面面精度共に良くなるように選んだ
例の値であるが、もし、加工目的がテーパー角θのみを
小さくするためならば、d>1.1と設定し、加工目的
がより良好な底面面精度であるならば、d<1.1を選
択すれば良い。
L b = LΔ h b = hΔ The optimum beam scanning interval d b = 1.1 [nm] described above.
Is a value of an example selected so that both the taper angle and the bottom surface accuracy are improved. However, if the processing purpose is to reduce only the taper angle θ, set d> 1.1, and the processing purpose is If the bottom surface accuracy is better, d <1.1 may be selected.

【0033】上の例では、ビーム半値幅Δと、最適走査
間隔dbの関係を述べたものであるが、これをプローブ
電流Ipと最適走査間隔dbの関係に置き換えることも
できる。通常の集束イオンビーム装置では、制御する値
はビーム半値幅ではなく、プローブ電流であるため、こ
の関係を用いるほうが便利である。
In the above example, the relationship between the beam half width Δ and the optimum scanning interval d b is described, but this can be replaced with the relationship between the probe current Ip and the optimum scanning interval d b . In a usual focused ion beam apparatus, the value to be controlled is not the beam half width, but the probe current, so it is convenient to use this relationship.

【0034】通常どの集束イオンビーム装置でも、ビー
ム半値幅Δ[nm]と、プローブ電流Ip[pA]の関
係は良く測定されている。今、この関係をΔ=f(I
p)で表されるとすると、fは平均的には単純増加関数
である。このことより、プローブ電流Ip(pA)での
場合の最適走査間隔Dは、以下の式で与えられる。
Usually, in any focused ion beam apparatus, the relationship between the beam half width Δ [nm] and the probe current Ip [pA] is well measured. Now, this relationship is Δ = f (I
If it is represented by p), f is on average a simple increasing function. From this, the optimum scanning interval D b in the case of the probe current Ip (pA) is given by the following formula.

【0035】Db=db・f(Ip) [nm] 上記考察から、請求項1の発明に基づく集束イオンビー
ム加工装置は、イオンビーム源と、イオンビーム源から
のイオンビームを試料上に細く集束するための集束レン
ズと、イオンビームを試料上で2次元的に走査するため
の偏向器と、偏向器へ2次元走査信号を供給するための
走査回路とを備えており、走査回路から偏向器へ供給す
る走査信号の加工断面走査方向における走査間隔を任意
に調整できるように構成したことを特徴としている。
D b = d b · f (Ip) [nm] From the above consideration, the focused ion beam processing apparatus according to the invention of claim 1 places the ion beam source and the ion beam from the ion beam source on the sample. A focusing lens for narrowly focusing, a deflector for two-dimensionally scanning an ion beam on a sample, and a scanning circuit for supplying a two-dimensional scanning signal to the deflector are provided. It is characterized in that the scanning interval of the scanning signal supplied to the deflector in the processing section scanning direction can be arbitrarily adjusted.

【0036】また、請求項2の発明に基づく集束イオン
ビーム加工装置は、イオンビーム源と、イオンビーム源
からのイオンビームを試料上に細く集束するための集束
レンズと、イオンビームを試料上で2次元的に走査する
ための偏向器と、偏向器へ2次元走査信号を供給するた
めの走査回路と、試料へ照射されるイオンビームのプロ
ーブ電流を設定する手段とを備えており、走査回路から
偏向器へ供給する走査信号の加工断面走査方向における
走査間隔をプローブ電流に応じて変化させるように構成
したことを特徴としている。
Further, in the focused ion beam processing apparatus according to the second aspect of the invention, the ion beam source, the focusing lens for focusing the ion beam from the ion beam source finely on the sample, and the ion beam on the sample. The scanning circuit includes a deflector for two-dimensional scanning, a scanning circuit for supplying a two-dimensional scanning signal to the deflector, and means for setting a probe current of an ion beam with which a sample is irradiated. It is characterized in that the scanning interval of the scanning signal supplied from the to the deflector in the processing section scanning direction is changed according to the probe current.

【0037】更に、請求項3の発明に基づく集束イオン
ビーム加工装置は、イオンビーム源と、イオンビーム源
からのイオンビームを試料上に細く集束するための集束
レンズと、イオンビームを試料上で2次元的に走査する
ための偏向器と、偏向器へ2次元走査信号を供給するた
めの走査回路とを備えており、走査回路から偏向器へ供
給する走査信号の加工断面走査方向における走査間隔
を、加工断面位置に遠い領域では比較的小さくし、加工
断面位置に近い領域では比較的大きくするように構成し
たことを特徴としている。
Further, in the focused ion beam processing apparatus according to the invention of claim 3, an ion beam source, a focusing lens for narrowly focusing the ion beam from the ion beam source on the sample, and the ion beam on the sample. A deflector for two-dimensionally scanning and a scanning circuit for supplying a two-dimensional scanning signal to the deflector are provided, and the scanning interval of the scanning signal supplied from the scanning circuit to the deflector in the processing cross section scanning direction. Is configured to be relatively small in a region far from the machining cross section position and relatively large in a region close to the machining cross section position.

【0038】[0038]

【実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形
態を詳細に説明する。図5は本発明に基づく集束イオン
ビーム加工装置を示しており、1はイオンビーム源であ
る。イオンビーム源1から発生し加速されたイオンビー
ムIBは、静電型のコンデンサレンズ2、対物レンズ3
により、試料4上に細く集束される。更に、イオンビー
ムIBは偏向器5によって試料4の特定領域上で2次元
的に走査される。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 5 shows a focused ion beam processing apparatus according to the present invention, and 1 is an ion beam source. The ion beam IB generated from the ion beam source 1 and accelerated is an electrostatic condenser lens 2 and an objective lens 3.
Thus, it is finely focused on the sample 4. Further, the ion beam IB is two-dimensionally scanned on the specific region of the sample 4 by the deflector 5.

【0039】コンデンサレンズ2にはレンズ電源6より
レンズ電圧が印加され、また、対物レンズ3にはレンズ
電源7よりレンズ電圧が印加される。イオンビームIB
の光軸上には、絞り8が挿入されており、各レンズの電
圧を変化させると、試料4に照射されるイオンビームの
プローブ電流を変化させることができる。レンズ電源
6,7は、コンピュータ等の制御装置9からの信号によ
って制御される。
A lens power source 6 applies a lens voltage to the condenser lens 2, and a lens power source 7 applies a lens voltage to the objective lens 3. Ion beam IB
A diaphragm 8 is inserted on the optical axis of, and the probe current of the ion beam with which the sample 4 is irradiated can be changed by changing the voltage of each lens. The lens power supplies 6 and 7 are controlled by signals from a control device 9 such as a computer.

【0040】静電偏向器5には走査回路10から2次元
の走査信号が供給されるが、走査回路10は、制御装置
9によって制御され、走査信号の内の走査間隔などを変
えることができる。制御装置9には入力装置11が接続
されており、この入力装置11により、所望のイオンビ
ームのプローブ電流や走査信号の走査間隔などが指定で
き、この指定により、制御装置9は各回路を制御する。
このような構成の動作を次に説明する。
The electrostatic deflector 5 is supplied with a two-dimensional scanning signal from the scanning circuit 10. The scanning circuit 10 is controlled by the control device 9 and can change the scanning interval in the scanning signal. . An input device 11 is connected to the control device 9, and a desired probe current of the ion beam, a scanning interval of a scanning signal, and the like can be designated by the input device 11, and the control device 9 controls each circuit by this designation. To do.
The operation of such a configuration will now be described.

【0041】例えば、試料4として走査電子顕微鏡観察
用の試料をセットした場合、試料の観察断面位置の近傍
でイオンビームIBの2次元走査が行われる。そのIB
の走査領域はイオンビームによってスパッタされ、試料
の所望位置において断面が露出する。その後、この試料
を取りだし、走査電子顕微鏡の試料室に導入することに
より、所望断面の走査電子顕微鏡像を得ることができ
る。また、試料4として透過電子顕微鏡用の試料をセッ
トした場合、線状の観察領域の両サイドでイオンビーム
の2次元走査が行われ、薄膜状の透過電子顕微鏡用試料
が作成される。
For example, when a sample for scanning electron microscope observation is set as the sample 4, two-dimensional scanning of the ion beam IB is performed near the observation cross-section position of the sample. That IB
The scanning region of is sputtered by the ion beam, and the cross section is exposed at the desired position of the sample. Then, this sample is taken out and introduced into the sample chamber of the scanning electron microscope, whereby a scanning electron microscope image of a desired cross section can be obtained. When a transmission electron microscope sample is set as the sample 4, the ion beam is two-dimensionally scanned on both sides of the linear observation region, and a thin film transmission electron microscope sample is prepared.

【0042】ここで、図5の装置を用いた第1の加工方
法について述べる。イオンビームの2次元走査は図3に
示したようにラスター走査されるが、このときの加工断
面垂直方向の走査間隔dは、入力装置11に任意にセッ
トすることができる。入力装置11は入力された走査間
隔dを制御装置9に供給する。制御装置は与えられた走
査間隔dに基づいて走査回路10を制御し、その結果、
イオンビームIBの試料上の走査間隔は、所望の値とさ
れる。
Here, the first processing method using the apparatus of FIG. 5 will be described. The two-dimensional scanning of the ion beam is raster scanning as shown in FIG. 3, and the scanning interval d in the direction perpendicular to the processing cross section at this time can be arbitrarily set in the input device 11. The input device 11 supplies the input scanning interval d to the control device 9. The control device controls the scanning circuit 10 based on the given scanning interval d, and as a result,
The scanning interval of the ion beam IB on the sample is set to a desired value.

【0043】このように、IBの加工断面垂直方向にお
ける走査間隔dは、任意に変えることができるので、加
工目的に応じた最適な走査間隔を指定することができ
る。例えば、テーパー角を小さくしたい場合には、走査
間隔を比較的大きく設定すれば良い。また、加工底面の
面精度を高めたい場合には、走査間隔を比較的小さく設
定すれば良い。
As described above, since the scanning interval d in the direction perpendicular to the processing cross section of the IB can be arbitrarily changed, it is possible to specify the optimal scanning interval according to the processing purpose. For example, when it is desired to reduce the taper angle, the scanning interval may be set relatively large. If it is desired to improve the surface accuracy of the processed bottom surface, the scanning interval may be set to be relatively small.

【0044】次に、図5の装置を用いた第2の加工方法
について述べる。図5の装置では、レンズ電源6,7を
用いてコンデンサレンズ2と対物レンズ3とを調整する
ことにより、試料4に照射されるイオンビームIBのプ
ローブ電流を任意に変えることができる。なお、このプ
ローブ電流は、イオンビームの電流分布(実際にはビー
ム半値幅Δ)と1:1に対応している。
Next, a second processing method using the apparatus shown in FIG. 5 will be described. In the apparatus of FIG. 5, the probe current of the ion beam IB irradiated on the sample 4 can be arbitrarily changed by adjusting the condenser lens 2 and the objective lens 3 using the lens power supplies 6 and 7. It should be noted that this probe current corresponds to the ion beam current distribution (actually, beam half-value width Δ) in a ratio of 1: 1.

【0045】この場合、プローブ電流分布に応じた最適
な走査間隔dが存在することから、事前に制御装置9内
のメモリに各電流分布(プローブ電流)ごとに最適なビ
ーム走査間隔d(Φ)を記憶させておく。この電流分布
とそれに最適な走査間隔との関係は、実験的に求める
か、計算により求める。
In this case, since the optimum scanning interval d corresponding to the probe current distribution exists, the optimum beam scanning interval d (Φ) for each current distribution (probe current) is stored in advance in the memory of the controller 9. Remember. The relation between this current distribution and the optimum scanning interval is obtained experimentally or by calculation.

【0046】入力装置11に所望のプローブ電流を指定
すると、制御装置9はそのプローブ電流を実現するため
のレンズ強度となるようにレンズ電源6,7を介してコ
ンデンサレンズ2と対物レンズ3を制御する。更に、制
御装置9は、記憶されているプローブ電流と走査間隔と
の関係から、指定したプローブ電流に最適な走査間隔を
読みだし、それを走査回路10に供給して走査信号の走
査間隔を最適なものとする。この結果、試料はいずれの
プローブ電流でも、テーパー角が小さく加工されること
になる。
When a desired probe current is designated to the input device 11, the control device 9 controls the condenser lens 2 and the objective lens 3 via the lens power sources 6 and 7 so that the lens strength is to realize the probe current. To do. Further, the control device 9 reads the optimum scanning interval for the specified probe current from the stored relationship between the probe current and the scanning interval, and supplies it to the scanning circuit 10 to optimize the scanning interval of the scanning signal. It should be As a result, the sample is processed with a small taper angle with any probe current.

【0047】次に、図5の装置を用いた第3の加工方法
について述べる。走査回路10からの走査信号は、図6
に示すように走査領域Sの端部である加工断面Qの垂直
な方向における走査間隔は、加工断面Qに遠い領域では
小さくされており、加工断面Qに近い領域では大きくさ
れている。なお、図中sは走査線である。この結果、走
査間隔が小さい遠い領域では、加工底面の面精度を良く
することができ、一方、加工断面Qに近い領域では、加
工断面のテーパー角を小さくすることができる。
Next, a third processing method using the apparatus shown in FIG. 5 will be described. The scanning signal from the scanning circuit 10 is shown in FIG.
As shown in, the scanning interval in the vertical direction of the machining section Q, which is the end of the scanning area S, is small in the area far from the machining section Q, and is large in the area close to the machining section Q. In the figure, s is a scanning line. As a result, the surface accuracy of the machined bottom surface can be improved in the distant region where the scanning interval is small, while the taper angle of the machined cross section can be reduced in the region close to the machined section Q.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
基づく集束イオンビーム加工装置は、走査回路から偏向
器へ供給する走査信号の加工断面走査方向における走査
間隔を任意に調整できるように構成したので、走査電子
顕微鏡用試料や透過電子顕微鏡用試料を作成する場合に
は、加工断面のテーパー角を著しく小さくすることがで
きる。
As described above, in the focused ion beam processing apparatus according to the first aspect of the present invention, it is possible to arbitrarily adjust the scanning interval in the processing section scanning direction of the scanning signal supplied from the scanning circuit to the deflector. Since it is configured, when the sample for the scanning electron microscope or the sample for the transmission electron microscope is prepared, the taper angle of the processed cross section can be remarkably reduced.

【0049】したがって、走査電子顕微鏡用試料の加工
の場合では、本来の意味での垂直断面観察を行うことが
可能な試料を短時間に作成することができる。また、透
過電子顕微鏡用試料の加工においては、試料の破壊を生
じることなく、均一な厚さのより薄い膜状試料を作成す
ることができる。
Therefore, in the case of processing a sample for a scanning electron microscope, a sample capable of observing a vertical cross section in the original sense can be prepared in a short time. Further, in processing a sample for a transmission electron microscope, it is possible to prepare a thinner film-like sample having a uniform thickness without causing breakage of the sample.

【0050】また、請求項2の発明に基づく集束イオン
ビーム加工装置は、走査回路から偏向器へ供給する走査
信号の加工断面走査方向における走査間隔をプローブ電
流に応じて変化させるように構成したので、請求項1の
発明と同様の効果が達成できる。
Further, in the focused ion beam processing apparatus according to the second aspect of the present invention, the scanning interval of the scanning signal supplied from the scanning circuit to the deflector in the processing section scanning direction is changed according to the probe current. The same effect as the invention of claim 1 can be achieved.

【0051】更に、請求項3の発明に基づく集束イオン
ビーム加工装置は、走査回路から偏向器へ供給する走査
信号の加工断面走査方向における走査間隔を、加工断面
位置に遠い領域では比較的小さくし、加工断面位置に近
い領域では比較的大きくするように構成したので、請求
項1の発明と同様の効果が達成できる。
Further, in the focused ion beam processing apparatus according to the third aspect of the invention, the scanning interval of the scanning signal supplied from the scanning circuit to the deflector in the processing section scanning direction is made relatively small in the area far from the processing section position. Since it is configured to be relatively large in the region close to the processed cross-section position, the same effect as the invention of claim 1 can be achieved.

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

【図1】加工された試料断面を示す図である。FIG. 1 is a view showing a cross section of a processed sample.

【図2】加工の際のイオンビームの走査法を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an ion beam scanning method during processing.

【図3】深さ分布D(x)を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a depth distribution D (x).

【図4】テーパー長さLと底面加工精度を示す高さhと
の関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a taper length L and a height h indicating bottom surface processing accuracy.

【図5】本発明に基づく集束イオンビーム加工装置を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a focused ion beam processing apparatus according to the present invention.

【図6】図5の装置を用いた一加工方法を実行する際の
イオンビームの走査法を示す図である。
6 is a diagram showing an ion beam scanning method when a processing method using the apparatus of FIG. 5 is executed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 イオンビーム源 2 コンデンサレンズ 3 対物レンズ 4 試料 5 偏向器 6,7 レンズ電源 8 絞り 9 制御装置 10 走査回路 11 入力装置 1 Ion Beam Source 2 Condenser Lens 3 Objective Lens 4 Sample 5 Deflector 6, 7 Lens Power Supply 8 Aperture 9 Control Device 10 Scanning Circuit 11 Input Device

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イオンビーム源と、イオンビーム源から
のイオンビームを試料上に細く集束するための集束レン
ズと、イオンビームを試料上で2次元的に走査するため
の偏向器と、偏向器へ2次元走査信号を供給するための
走査回路とを備えており、走査回路から偏向器へ供給す
る走査信号の加工断面走査方向における走査間隔を任意
に調整できるように構成した集束イオンビーム加工装
置。
1. An ion beam source, a focusing lens for finely focusing an ion beam from the ion beam source on a sample, a deflector for two-dimensionally scanning the ion beam on the sample, and a deflector. And a scanning circuit for supplying a two-dimensional scanning signal to the deflector, and the focused ion beam processing apparatus is configured so that the scanning interval of the scanning signal supplied from the scanning circuit to the deflector in the processing section scanning direction can be arbitrarily adjusted. .
【請求項2】 イオンビーム源と、イオンビーム源から
のイオンビームを試料上に細く集束するための集束レン
ズと、イオンビームを試料上で2次元的に走査するため
の偏向器と、偏向器へ2次元走査信号を供給するための
走査回路と、試料へ照射されるイオンビームのプローブ
電流を設定する手段とを備えており、走査回路から偏向
器へ供給する走査信号の加工断面走査方向における走査
間隔をプローブ電流に応じて変化させるように構成した
集束イオンビーム加工装置。
2. An ion beam source, a focusing lens for narrowly focusing the ion beam from the ion beam source on the sample, a deflector for two-dimensionally scanning the ion beam on the sample, and a deflector. A scanning circuit for supplying a two-dimensional scanning signal to the sample, and means for setting a probe current of the ion beam with which the sample is irradiated. A focused ion beam processing apparatus configured to change the scanning interval according to the probe current.
【請求項3】 イオンビーム源と、イオンビーム源から
のイオンビームを試料上に細く集束するための集束レン
ズと、イオンビームを試料上で2次元的に走査するため
の偏向器と、偏向器へ2次元走査信号を供給するための
走査回路とを備えており、走査回路から偏向器へ供給す
る走査信号の加工断面走査方向における走査間隔を、加
工断面位置に遠い領域では比較的小さくし、加工断面位
置に近い領域では比較的大きくするように構成した集束
イオンビーム加工装置。
3. An ion beam source, a focusing lens for narrowly focusing the ion beam from the ion beam source on the sample, a deflector for two-dimensionally scanning the ion beam on the sample, and a deflector. A scanning circuit for supplying a two-dimensional scanning signal to the deflector, and the scanning interval of the scanning signal supplied from the scanning circuit to the deflector in the machining section scanning direction is made relatively small in the region far from the machining section position, A focused ion beam processing device configured to be relatively large in a region near the processing cross-section position.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6527967B1 (en) 1998-07-16 2003-03-04 Seiko Instruments, Inc. Thin piece forming method
JP2010507781A (en) * 2006-10-20 2010-03-11 エフ・イ−・アイ・カンパニー Method and sample structure for creating S / TEM sample
US8357913B2 (en) 2006-10-20 2013-01-22 Fei Company Method and apparatus for sample extraction and handling
JP2023532928A (en) * 2020-07-01 2023-08-01 アプライド マテリアルズ イスラエル リミテッド Uniform Milling of Adjacent Materials Using Parallel Scanning FIB

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6527967B1 (en) 1998-07-16 2003-03-04 Seiko Instruments, Inc. Thin piece forming method
JP2010507781A (en) * 2006-10-20 2010-03-11 エフ・イ−・アイ・カンパニー Method and sample structure for creating S / TEM sample
JP2010507782A (en) * 2006-10-20 2010-03-11 エフ・イ−・アイ・カンパニー Method and sample structure for creating S / TEM sample
US8357913B2 (en) 2006-10-20 2013-01-22 Fei Company Method and apparatus for sample extraction and handling
US8455821B2 (en) 2006-10-20 2013-06-04 Fei Company Method for S/TEM sample analysis
US8525137B2 (en) 2006-10-20 2013-09-03 Fei Company Method for creating S/TEM sample and sample structure
US8536525B2 (en) 2006-10-20 2013-09-17 Fei Company Method for creating S/TEM sample and sample structure
US8890064B2 (en) 2006-10-20 2014-11-18 Fei Company Method for S/TEM sample analysis
US8993962B2 (en) 2006-10-20 2015-03-31 Fei Company Method and apparatus for sample extraction and handling
US9006651B2 (en) 2006-10-20 2015-04-14 Fei Company Method for creating S/TEM sample and sample structure
US9275831B2 (en) 2006-10-20 2016-03-01 Fei Company Method for S/TEM sample analysis
US9336985B2 (en) 2006-10-20 2016-05-10 Fei Company Method for creating S/TEM sample and sample structure
US9581526B2 (en) 2006-10-20 2017-02-28 Fei Company Method for S/TEM sample analysis
JP2023532928A (en) * 2020-07-01 2023-08-01 アプライド マテリアルズ イスラエル リミテッド Uniform Milling of Adjacent Materials Using Parallel Scanning FIB

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