JPH1092364A - Focused ion beam processing positioning method - Google Patents

Focused ion beam processing positioning method

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JPH1092364A
JPH1092364A JP24752396A JP24752396A JPH1092364A JP H1092364 A JPH1092364 A JP H1092364A JP 24752396 A JP24752396 A JP 24752396A JP 24752396 A JP24752396 A JP 24752396A JP H1092364 A JPH1092364 A JP H1092364A
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JP
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ion beam
beam
sample
scanning
sem image
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JP24752396A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Iwata
浩二 岩田
Original Assignee
Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize damage due to an ion beam on a sample face by providing a mechanism for aligning an SEM image to be obtained by scanning an electron beam with an SIM image to be obtained by scanning an ion beam. SOLUTION: An ion beam mirror barrel 6 and an electron beam mirror barrel 7 are installed so that an electron beam 17 has a certain angle relevant to an ion beam 16. They are mechanically adjusted so that the beam 17 is applied near the beam 16 irradiation point onto a sample 15 placed on an sample stage 9. In this case, a distance between plural registration marks provided on the sample 15 is measured each on an SIM image and an SEM image, a correction value obtained by a specific calculation expression is set to an offset controller 25 and a gain controller 26, and thereby the SIM image and the SEM image are aligned. As a result, since it is possible to set a processing area using the SEM image obtained by scanning of the beam 17 without scanning a top of a target sample face by means of the beam 16, damage of the sample 15 due to the beam 16 can be decreased.

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、集束イオンビーム加工装置における加工位置合わせ方法に係わり、特に対象試料のダメージを最小限に押えることが可能な集束イオンビーム加工位置合わせ方法に関する。 The present invention relates to relates to a machining alignment method in focused ion beam processing apparatus, a focused ion beam alignment method that can be particularly minimized damage of the target sample.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来の集束イオンビーム加工方法および加工装置については、特開平1−181529号公報で論じられている。 For Conventional focused ion beam machining method and machining apparatus are discussed in JP-A 1-181529 JP. その装置の概要を図4に示す。 The outline of the apparatus shown in FIG.

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】従来技術ではイオンビーム軸と電子ビーム軸が必ずしも対象試料面上で一致しないために、加工位置を設定するためには対象試料面上をイオンビームで走査する必要があった。 [Problems that the Invention is to Solve To ion beam axis and the electron beam axis in the prior art do not always match on the target sample surface, in order to set the machining position necessary to scan over the target sample surface with the ion beam was there. このため試料面上にイオンビームによるダメージを与えてしまっていた。 For this reason it had been on the sample surface've given the damage caused by the ion beam.

【0004】 [0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は電子ビームを走査する制御系に偏向領域の2軸方向に個別の倍率を設定する機構と中心位置をシフトする機構を設け、試料面上に設けた検出パターンの位置関係をSIM像,SEM像各々で求めその相関値を前述の倍率を設定する機構、中心位置をシフトする機構に設定することによりSIM像と同一のSEM像を得られる。 To achieve the above object of the Invention The present invention provides a mechanism for shifting the mechanism and the center position to set separate magnification in two axial directions of the deflection region to a control system for scanning the electron beam provided, the SIM image positional relationship detection pattern provided on the sample surface, a mechanism for setting the magnification of the foregoing the correlation values ​​calculated at each SEM image, the same as the SIM image by setting the mechanism to shift the central position It obtained a SEM image. この後、試料ステージを移動し目的対象物をSEM After this, SEM the desired object to move the sample stage
像で検索し、得られたSEM像を基にイオンビームによる加工領域の設定を行う。 Search by image, and sets the processing region by the ion beam on the basis of the resulting SEM image.

【0005】この機構を設けることにより対象試料表面上をイオンビームで一度も走査すること無く、電子ビームを走査することにより得られるSEM像を用いて加工領域の設定が可能となる。 [0005] Without scanned even once over the target surface of the sample with an ion beam by providing the mechanism, setting of the processing region is possible using SEM image obtained by scanning the electron beam.

【0006】 [0006]

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図1に示す。 Examples of the embodiment of the present invention is shown in FIG. メインチャンバ1にはゲートバルブ2を介してロードロックチャンバ3が設けられており、メインチャンバ1はバルブ4を介して真空ポンプにより排気され、ロードロックチャンバ3もまたバルブ5を介して真空ポンプにより排気される。 The main chamber 1 is provided with a load lock chamber 3 through the gate valve 2, the main chamber 1 is evacuated by a vacuum pump via a valve 4, a load lock chamber 3 is also a vacuum pump via a valve 5 It is exhausted. メインチャンバ1にはイオンビーム鏡筒6,電子ビーム鏡筒7,2次電子ディテクタ8及び試料ステージ9が設けられている。 Ion beam column 6 is the main chamber 1 is provided with an electron beam column 7, the secondary electron detector 8 and the sample stage 9. このうちイオンビーム鏡筒6には液体金属イオン源10,イオンビーム集束用静電レンズ系11,ブランキング電極12,ブランキングアパーチャ13及び偏向制御電極14が設けられており、各々の電極には必要な電圧が外部から印加されるようになっている。 Liquid metal ion source 10 to these ion beam column 6, ion beam focusing electrostatic lens system 11, a blanking electrode 12, is provided a blanking aperture 13 and the deflection control electrode 14, each of the electrodes required voltage is adapted to be applied externally. また、電子ビーム鏡筒7は通常の走査電子顕微鏡(SEM)に用いられているものと同様なもので、レンズ系やブランキング電極,偏向制御電極等により試料15上に焦点を結んだ状態で試料15上を電子ビーム17によって走査するが、イオンビーム16が照射されている間、電子ビーム17はブランキングされるようになっている。 The electron beam column 7 is conventional and similar to those used in scanning electron microscopy (SEM), a lens system and a blanking electrode, in a state that the focused onto the sample 15 by the deflection control electrode, etc. while scanning over the specimen 15 by the electron beam 17, while the ion beam 16 is irradiated, electron beam 17 is adapted to be blanked. ここで、イオンビーム16と電子ビーム17の切替はイオンビーム・ブランキング制御器1 Here, the switching of the ion beam 16 and the electron beam 17 ion beam blanking controller 1
9,イオンビーム・スキャニング制御器18,電子ビーム・ブランキング制御器21及び電子ビーム・スキャニング制御器20を制御装置24からのタイミング指令により、スキャン制御,ブランキング制御を所望に切替えて行う。 9, the ion beam scanning controller 18, the timing instruction from the electron beam blanking control unit 21 and the electron beam scanning controller 20 control unit 24 performs switching scan control, the blanking control as desired. イオンビーム16が試料15上に照射されている場合は、イオンビーム16による2次電子を2次電子ディテクタ8で捕らえ、イメージ制御器22によりSI If the ion beam 16 is irradiated onto the sample 15, captures the secondary electrons by ion beam 16 by the secondary electron detector 8, SI by the image controller 22
M像をモニタ23上に表示する。 Show M images on the monitor 23. 電子ビーム17が試料15上に照射されている場合は、電子ビーム17による2次電子を2次電子ディテクタ8で捕らえ、イメージ制御器22によりSEM像をモニタ23上に表示する。 If the electron beam 17 is irradiated onto the sample 15, it captures the secondary electrons by the electron beam 17 in the secondary electron detector 8, the image controller 22 displays a SEM image on the monitor 23.

【0007】なお、電子シャワー銃29はイオンビーム16による加工でチャージアップが生じた際に試料15 [0007] Incidentally, electron shower gun 29 sample 15 when the charge-up occurs in the processing by the ion beam 16
表面での正電荷を中和するもので、SEM像観察時はブランキング制御器28によりブランキングがかけられるようになっている。 Intended to neutralize the positive charge at the surface, during SEM image observation is as blanking exerted by blanking controller 28. また、XeF等のガスをガス制御器32でガスバルブ31を制御することによりメインチャンバ1内に設けたガス吹き付けノズル30から試料15 Furthermore, the sample from the gas blowing nozzle 30 is provided within the main chamber 1 by controlling the gas valve 31 a gas such as XeF gas controller 32 15
面上に引き付けて加工時に発生するスパッタ粒子の再付着を発生させなくすることができる。 The redeposition of sputtered particles generated during processing attracted on the surface can be rendered is generated. 本装置構成で、イオンビーム鏡筒6と電子ビーム鏡筒7は電子ビーム17 In this device structure, the ion beam column 6 and the electron beam column 7 is an electron beam 17
がイオンビーム16に対してある角度θをもつように設置されている。 There are installed to have an angle θ with respect to the ion beam 16. また、試料ステージ9上に設置された試料15上へのイオンビーム16照射点の近くに電子ビーム17が照射されるように機械的な調整がされている。 Also been mechanical adjustments as the electron beam 17 in the vicinity of the ion beam 16 irradiation point to the installed sample 15 above on the sample stage 9 is irradiated.
但し、機械的な調整では数μm単位で各ビームの照射点を一致させるのは困難である。 However, it is difficult to match the irradiation point of each beam at several μm units in mechanical adjustment. そこで図2に示すように試料15上に設けた複数の登録マーク33間の距離をS Therefore the distance between the plurality of registration marks 33 provided on the sample 15 as shown in FIG. 2 S
IM像上及びSEM像上で各々計測し以下の演算式により求めた補正値をオフセット制御器25及びゲイン制御器26に設定することによりSIM像とSEM像を一致させる。 Match SIM image and SEM image by setting a correction value obtained by each measured following expression on on IM image and the SEM image to the offset controller 25 and the gain controller 26.

【0008】X方向の倍率補正値=L1/L2 Y方向の倍率補正値=H1/H2 X方向の中心位置補正値=X2−(L2/L1)×X1 Y方向の中心位置補正値=Y2−(H2/H1)×Y1 この操作で各計測ポイントの指定はモニタ23上に表示されたSIM像及びSEM像上にカーソルを表示し、それを移動させることに行うが、イメージ制御器22に設けた画像検出器27で画像処理により検出することとしてもよい。 [0008] X-direction magnification correction value = L1 / L2 Y direction magnification correction value = H1 / H2 X direction of the center position correction value = X2- (L2 / L1) × X1 Y direction of the center position correction value = Y2- (H2 / H1) × Y1 specification of each measurement point in this operation displays a cursor on the SIM image and SEM image displayed on the monitor 23, is performed to move it, provided in the image controller 22 in the image detector 27 may be detected by image processing was.

【0009】この操作によりSEM画像をSIM画像と一致させた状態で試料ステージ9上の試料15の所望の位置がイオンビーム16下に来るようにSEM像を観察しながら移動させる。 [0009] the desired position of the sample 15 on the sample stage 9 is moved while observing the SEM image to come under the ion beam 16 in a state in which the SEM image This operation was consistent with the SIM image. 移動終了後SEM像で所望の加工位置を設定し先の各補正値に基づいてイオンビーム16 The desired processing position at the movement end after SEM image based on the correction values ​​of the set destination ion beam 16
の走査領域をイオンビーム・スキャン制御器に設定してビーム走査を行い加工を実行する。 Executing the processing performed beam scanning by setting the scanning region to the ion beam scan controller.

【0010】 [0010]

【発明の効果】本発明によれば、対象試料面上をイオンビームで一度も走査することなく、電子ビームを走査することにより得られるSEM像を用いて加工領域の設定が加工となるため、試料ダメージを減らす効果がある。 According to the present invention, without the upper target sample surface is scanned even once in the ion beam, since the setting of the machining area by using a SEM image obtained by scanning the electron beam is processed, there is an effect of reducing the sample damage.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の集束イオンビーム加工装置のブロック図。 1 is a block diagram of a focused ion beam processing apparatus of the present invention.

【図2】SIM像とSEM像の関係を示す説明図。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship of the SIM image and SEM image.

【図3】従来の集束イオンビーム加工装置のブロック図。 3 is a block diagram of a conventional focused ion beam processing apparatus.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

2…ゲートバルブ、3…ロードロックチャンバ、4,5 2 ... gate valve, 3 ... load lock chamber, 4, 5
…バルブ、6…イオンビーム鏡筒、7…電子ビーム鏡筒、8…2次電子ディテクタ、9…試料ステージ、10 ... valve, 6 ... ion beam column, 7 ... electron beam column, 8 ... secondary electron detector, 9 ... sample stage 10
…液体金属イオン源、11…イオンビーム集束用静電レンズ系、12…ブランキング電極、13…ブランキングアパーチャ、14…偏向制御電極、15…試料、16… ... liquid metal ion source, 11 ... ion beam focusing electrostatic lens system, 12 ... blanking electrode, 13 ... blanking aperture, 14 ... deflection control electrode, 15 ... sample, 16 ...
イオンビーム、17…電子ビーム、18,20…スキャン制御器、19,21,28…ブランキング制御器、2 Ion beam, 17 ... electron beam, 18, 20 ... scan controller, 19,21,28 ... blanking controller, 2
2…イメージ制御器、23…モニタ、24…制御装置、 2 ... image controller, 23 ... monitor, 24 ... controller,
25…オフセット制御器、26…ゲイン制御器、27… 25 ... offset controller, 26 ... gain controller, 27 ...
画像検出器、29…電子シャワー銃、30…ガス吹き付けノズル、31…ガスバルブ、32…ガス制御器。 Image detector, 29 ... electron shower gun, 30 ... gas spraying nozzles, 31 ... gas valve, 32 ... gas controller.

Claims (3)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】イオン源からの放出イオンを静電レンズにより集束して集束イオンビームを形成し、上記集束イオンビームを用いて試料を加工する集束イオンビーム加工装置において、イオンビーム軸方向から傾いた軸方向に電子ビームを走査する光学系を設け、前記電子ビームを走査して得られたSEM像を、前記イオンビームを走査して得られたSIM像に合わせる機構を有することを特徴とする集束イオンビーム加工位置合わせ方法。 1. A forms a focused ion beam focused by an electrostatic lens release ions from the ion source, the focused ion beam processing apparatus for processing a sample using the focused ion beam, inclined from the ion beam axis provided an optical system for scanning the electron beam in the axial direction, and having a mechanism to adjust the SEM image obtained by scanning the electron beam, the SIM image obtained by scanning the ion beam focused ion beam alignment method.
  2. 【請求項2】前記SEM像を前記SIM像に合わせるのに上記試料面上の登録マークを使用する請求項1に記載の集束イオンビーム加工位置合わせ方法。 2. A focused ion beam machining method of aligning according to claim 1 that uses a registration mark on the sample surface to match the SEM image on the SIM image.
  3. 【請求項3】前記イオンビームによる加工位置指定を前記SEM像を基に行う請求項1に記載の集束イオンビーム加工位置合わせ方法。 3. A focused ion beam machining method of aligning according to claim 1 for machining position designated by the ion beam on the basis of the SEM image.
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