JPH11144669A - 集束イオンビーム装置 - Google Patents
集束イオンビーム装置Info
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- JPH11144669A JPH11144669A JP9303926A JP30392697A JPH11144669A JP H11144669 A JPH11144669 A JP H11144669A JP 9303926 A JP9303926 A JP 9303926A JP 30392697 A JP30392697 A JP 30392697A JP H11144669 A JPH11144669 A JP H11144669A
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 75
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 50
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 21
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract 18
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
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Abstract
(57)【要約】
【課題】イオン源交換周期が長く、ランニングコストが
低いＦＩＢ装置を実現する。 【解決手段】加工を開始する前に加工終了後のイオン放
出状態（ＯＮ or ＯＦＦ）を登録する処理を行い、該加
工の終了後にイオン放出が登録された状態に設定される
ようにする。
低いＦＩＢ装置を実現する。 【解決手段】加工を開始する前に加工終了後のイオン放
出状態（ＯＮ or ＯＦＦ）を登録する処理を行い、該加
工の終了後にイオン放出が登録された状態に設定される
ようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は試料をイオンビーム
で加工する装置に係り、特に、無人で自動的に試料を加
工する装置に関する。
で加工する装置に係り、特に、無人で自動的に試料を加
工する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術として、特公平5−12851号公
報がある。これには、集束イオンビーム（Focused Ion
Beam：以下ＦＩＢと略す。）装置とそれを利用した試料
の加工方法が開示されている。また、特開平6−103947
号公報には、ＦＩＢ装置の試料ステージ及び試料ホルダ
と透過型電子顕微鏡（Transmission ElectronMicroscop
e：以下ＴＥＭと略す。）もしくは走査型電子顕微鏡（S
canningElectron Microscope ：以下ＳＥＭと略す。）
の試料ステージ及び試料ホルダとの互換性を確保し、Ｔ
ＥＭやＳＥＭの試料の前処理をＦＩＢにより効率的に行
う手法が開示されている。
報がある。これには、集束イオンビーム（Focused Ion
Beam：以下ＦＩＢと略す。）装置とそれを利用した試料
の加工方法が開示されている。また、特開平6−103947
号公報には、ＦＩＢ装置の試料ステージ及び試料ホルダ
と透過型電子顕微鏡（Transmission ElectronMicroscop
e：以下ＴＥＭと略す。）もしくは走査型電子顕微鏡（S
canningElectron Microscope ：以下ＳＥＭと略す。）
の試料ステージ及び試料ホルダとの互換性を確保し、Ｔ
ＥＭやＳＥＭの試料の前処理をＦＩＢにより効率的に行
う手法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術はＦＩＢによ
り試料の微細加工が可能であり、加工によって試料に大
きな付加価値をつけたり、試料を他の観察及び分析装置
に導入できる形状に加工できる事を示している。
り試料の微細加工が可能であり、加工によって試料に大
きな付加価値をつけたり、試料を他の観察及び分析装置
に導入できる形状に加工できる事を示している。
【０００４】近年、半導体の微細化により、高い像分解
能を有するＴＥＭ分析に対するニーズが増加しており、
この試料を作製するのにＦＩＢが多用されている。ＴＥ
Ｍ試料のＦＩＢ加工はその加工体積が比較的大きいため
に加工に時間がかかる事が知られている。従って、夜間
も無人状態で装置を動作させて試料の加工を行い、一日
に加工する試料数を増加させるようになった。現行のＦ
ＩＢ装置には、登録した複数の加工パターンを順次加工
していく機能があり、これを動作させれば夜間に無人で
加工ができる。
能を有するＴＥＭ分析に対するニーズが増加しており、
この試料を作製するのにＦＩＢが多用されている。ＴＥ
Ｍ試料のＦＩＢ加工はその加工体積が比較的大きいため
に加工に時間がかかる事が知られている。従って、夜間
も無人状態で装置を動作させて試料の加工を行い、一日
に加工する試料数を増加させるようになった。現行のＦ
ＩＢ装置には、登録した複数の加工パターンを順次加工
していく機能があり、これを動作させれば夜間に無人で
加工ができる。
【０００５】しかし、実際に加工する試料数は日により
まちまちであり、加工時間も翌朝までかかる場合もあれ
ば夜中に加工が終了し、朝まで加工終了時の状態が保持
されている場合もある。後者の場合、イオン放出が連続
的に行われているため、イオン源のイオン材料は減少し
続ける。これにより、イオン源の利用効率が悪くなり、
イオン源交換頻度とランニングコストが増大してしま
う。
まちまちであり、加工時間も翌朝までかかる場合もあれ
ば夜中に加工が終了し、朝まで加工終了時の状態が保持
されている場合もある。後者の場合、イオン放出が連続
的に行われているため、イオン源のイオン材料は減少し
続ける。これにより、イオン源の利用効率が悪くなり、
イオン源交換頻度とランニングコストが増大してしま
う。
【０００６】
【課題を解決するための手段】ＦＩＢ加工を開始する前
に、加工終了後のイオン放出状態（ＯＮ or ＯＦＦ）を
登録する処理を行い、加工終了後にイオン放出が登録さ
れた状態に設定されるようにする。
に、加工終了後のイオン放出状態（ＯＮ or ＯＦＦ）を
登録する処理を行い、加工終了後にイオン放出が登録さ
れた状態に設定されるようにする。
【０００７】加工が夜間に終了し、終了時から朝までイ
オン放出を停止したい場合はＯＦＦ登録とする。これに
より、夜間に加工が終了した時点でイオン放出がＯＦＦ
され、不要なイオン源材料の消費が発生しない。
オン放出を停止したい場合はＯＦＦ登録とする。これに
より、夜間に加工が終了した時点でイオン放出がＯＦＦ
され、不要なイオン源材料の消費が発生しない。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図２に本発明の実施例で用いたＦＩＢ
装置の光学系の構成を示す。液体金属のイオン源エミッ
タ１００から引出し電極１０１により引き出されたイオ
ンはコンデンサレンズ１０２と対物レンズ１０９により
試料１１１上に集束される。両レンズ間には、可変アパ
ーチャ１０３，アライナ・スティグマ１０４，ブランカ
１０５，ブランキングアパーチャ１０６，デフレクタ１
０８が配されている。ブランカ１０５動作時にはビーム
はファラデーカップ１０７に入射する。試料１１１は試
料ステージ１１０上に実装されている。また、試料から
放出される二次電子を検出する検出器１１２が設置され
ている。
用いて説明する。図２に本発明の実施例で用いたＦＩＢ
装置の光学系の構成を示す。液体金属のイオン源エミッ
タ１００から引出し電極１０１により引き出されたイオ
ンはコンデンサレンズ１０２と対物レンズ１０９により
試料１１１上に集束される。両レンズ間には、可変アパ
ーチャ１０３，アライナ・スティグマ１０４，ブランカ
１０５，ブランキングアパーチャ１０６，デフレクタ１
０８が配されている。ブランカ１０５動作時にはビーム
はファラデーカップ１０７に入射する。試料１１１は試
料ステージ１１０上に実装されている。また、試料から
放出される二次電子を検出する検出器１１２が設置され
ている。
【０００９】図３は本発明の実施例で用いたＦＩＢ装置
の制御系の構成図である。高圧電源２０３はイオン源や
レンズ電極に高電圧を印加する。絞り制御電源２０４は
可変アパーチャを制御し、所望のアパーチャ径が選択で
きる。アライナ・スティグマ制御電源２０５は８極の電
極電圧を制御し、電気的な軸合わせと非点補正を行う。
ビーム電流計測アンプ２０６はブランキング時にファラ
デーカップ１０７に流入するビーム電流を計測する。ブ
ランキング制御電源２０７はブランキング電極を駆動
し、ビームブランキングを行う。偏向アンプ２０８は８
極２段の静電偏向器を駆動する。偏向信号はスキャナ２
１１から供給される。
の制御系の構成図である。高圧電源２０３はイオン源や
レンズ電極に高電圧を印加する。絞り制御電源２０４は
可変アパーチャを制御し、所望のアパーチャ径が選択で
きる。アライナ・スティグマ制御電源２０５は８極の電
極電圧を制御し、電気的な軸合わせと非点補正を行う。
ビーム電流計測アンプ２０６はブランキング時にファラ
デーカップ１０７に流入するビーム電流を計測する。ブ
ランキング制御電源２０７はブランキング電極を駆動
し、ビームブランキングを行う。偏向アンプ２０８は８
極２段の静電偏向器を駆動する。偏向信号はスキャナ２
１１から供給される。
【００１０】プリアンプ２０９は検出器１１２からの信
号を輝度電圧信号に変換する。変換された輝度信号はデ
ィジタル値に変換され、画像メモリー２１２に書き込ま
れる。スキャンと同期をとることにより、試料の顕微鏡
像がメモリー上に形成される。各制御電源は制御バス２
０２を介してコンピュータ２０１から統括的に制御され
る。画像メモリー２１２の情報はコンピュータ２０１の
ＣＲＴに表示でき、像観察と加工位置決め、加工中のモ
ニターが行える。
号を輝度電圧信号に変換する。変換された輝度信号はデ
ィジタル値に変換され、画像メモリー２１２に書き込ま
れる。スキャンと同期をとることにより、試料の顕微鏡
像がメモリー上に形成される。各制御電源は制御バス２
０２を介してコンピュータ２０１から統括的に制御され
る。画像メモリー２１２の情報はコンピュータ２０１の
ＣＲＴに表示でき、像観察と加工位置決め、加工中のモ
ニターが行える。
【００１１】図１は本発明の第１の実施の形態を示すフ
ロー図である。（ａ）に加工登録処理、（ｂ）に加工実
施処理を示す。加工登録処理では加工パターンの位置や
大きさ，加工時間等を設定する加工条件登録処理１を行
い、続いて加工後のイオン放出状態登録処理２を行う。
加工実施処理では先に設定された加工条件に基づき、加
工処理３が行われ、加工後のイオン放出状態の登録値に
基づき、ＯＦＦ設定であればイオン放出ＯＦＦ処理５を
行う。
ロー図である。（ａ）に加工登録処理、（ｂ）に加工実
施処理を示す。加工登録処理では加工パターンの位置や
大きさ，加工時間等を設定する加工条件登録処理１を行
い、続いて加工後のイオン放出状態登録処理２を行う。
加工実施処理では先に設定された加工条件に基づき、加
工処理３が行われ、加工後のイオン放出状態の登録値に
基づき、ＯＦＦ設定であればイオン放出ＯＦＦ処理５を
行う。
【００１２】加工時間１時間の加工パターンを設定し、
加工後のイオン放出状態をＯＦＦとして加工登録処理を
行い、午後６時に加工実施処理を起動した。装置を無人
運転としたが、午後７時に加工が終了し、イオン放出が
ＯＦＦされたため、午後７時から翌朝までのイオン材料
が節約できた。
加工後のイオン放出状態をＯＦＦとして加工登録処理を
行い、午後６時に加工実施処理を起動した。装置を無人
運転としたが、午後７時に加工が終了し、イオン放出が
ＯＦＦされたため、午後７時から翌朝までのイオン材料
が節約できた。
【００１３】図４は複数パターンの加工条件登録を行う
場合のフロー図である。この場合も複数のパターンにつ
いて加工パターン毎の加工条件登録処理１０を加工パタ
ーン追加判定１１を用いたループで順次行い、その後、
加工後のイオン放出状態登録処理２を行う。
場合のフロー図である。この場合も複数のパターンにつ
いて加工パターン毎の加工条件登録処理１０を加工パタ
ーン追加判定１１を用いたループで順次行い、その後、
加工後のイオン放出状態登録処理２を行う。
【００１４】加工時間１５分のパターンを２０個登録
し、加工後のエミッション状態をOFF登録した。午後６
時に加工実施処理を起動した。装置を無人運転とした
が、午後１１時１０分に加工が終了し、エミッションが
ＯＦＦされたため、午後１１時１０分から翌朝までのイ
オン材料が節約できた。端数の１０分はパターン毎のス
テージ移動や加工条件の設定等に費やされた時間であ
り、正味の加工時間は５時間（１５分×２０）である。
し、加工後のエミッション状態をOFF登録した。午後６
時に加工実施処理を起動した。装置を無人運転とした
が、午後１１時１０分に加工が終了し、エミッションが
ＯＦＦされたため、午後１１時１０分から翌朝までのイ
オン材料が節約できた。端数の１０分はパターン毎のス
テージ移動や加工条件の設定等に費やされた時間であ
り、正味の加工時間は５時間（１５分×２０）である。
【００１５】本実施例ではイオン源として液体金属イオ
ン源を用いた。このイオン源は輝度が高く、ソースサイ
ズが小さい特徴からビーム集束に適したイオン源であ
る。代表的な液体金属イオン源の構造は、フィラメント
に針状のエミッタが接続されたもので、接続部もしくは
エミッタ後方にイオン材料が保持されている。先端に供
給された液体金属が自身の表面張力と引出し電界による
静電引力との釣り合いによりテーラーコーンと呼ばれる
突出形状を形成し、その先端からイオンが放出される。
ン源を用いた。このイオン源は輝度が高く、ソースサイ
ズが小さい特徴からビーム集束に適したイオン源であ
る。代表的な液体金属イオン源の構造は、フィラメント
に針状のエミッタが接続されたもので、接続部もしくは
エミッタ後方にイオン材料が保持されている。先端に供
給された液体金属が自身の表面張力と引出し電界による
静電引力との釣り合いによりテーラーコーンと呼ばれる
突出形状を形成し、その先端からイオンが放出される。
【００１６】このように、高いビーム集束性能が得られ
る液体金属イオン源は、真空内部のエミッタ近傍にイオ
ン材料が保持された形をしており、数１００〜１０００
時間程度の比較的短い寿命を有している。本発明によれ
ば、不要なイオン放出が抑制できるため、特に真空外か
らのイオン材料供給の無い液体金属イオン源を用いたＦ
ＩＢ装置のイオン源交換周期の延長やランニングコスト
低減に効果があると言える。
る液体金属イオン源は、真空内部のエミッタ近傍にイオ
ン材料が保持された形をしており、数１００〜１０００
時間程度の比較的短い寿命を有している。本発明によれ
ば、不要なイオン放出が抑制できるため、特に真空外か
らのイオン材料供給の無い液体金属イオン源を用いたＦ
ＩＢ装置のイオン源交換周期の延長やランニングコスト
低減に効果があると言える。
【００１７】本実施例でのイオン放出ＯＦＦ処理は、イ
オン引出し電圧（つまりイオン源エミッタ１００と引出
し電極１０１との間に印加する電圧）を０［Ｖ］とした
が、液体金属イオン源はある臨界引出し電圧から急激に
イオン放出を開始する特性を有しているため、該臨界電
圧より少し低い電圧に引出し電圧を設定すれば、イオン
放出をＯＦＦする事ができる。
オン引出し電圧（つまりイオン源エミッタ１００と引出
し電極１０１との間に印加する電圧）を０［Ｖ］とした
が、液体金属イオン源はある臨界引出し電圧から急激に
イオン放出を開始する特性を有しているため、該臨界電
圧より少し低い電圧に引出し電圧を設定すれば、イオン
放出をＯＦＦする事ができる。
【００１８】イオン放出をＯＦＦする事は加工装置とし
ての機能を休止する事を意味するので、イオン放出ＯＦ
Ｆに伴い、他の電源電圧を連動してＯＦＦさせても良
い。
ての機能を休止する事を意味するので、イオン放出ＯＦ
Ｆに伴い、他の電源電圧を連動してＯＦＦさせても良
い。
【００１９】
【発明の効果】本発明によると、イオン源材料の不要な
消費が抑制できるため、イオン源寿交換周期の延長やラ
ンニングコスト低減に効果がある。
消費が抑制できるため、イオン源寿交換周期の延長やラ
ンニングコスト低減に効果がある。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すフロー図。
【図２】本発明の実施例で用いたＦＩＢ装置の光学系の
構成図。
構成図。
【図３】本発明の実施例で用いたＦＩＢ装置の制御系の
構成図。
構成図。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示すフロー図。
１…加工条件登録処理、２…加工後のイオン放出状態登
録処理、３…加工処理、４…イオン放出ＯＦＦ登録判
定、５…イオン放出ＯＦＦ処理、１０…加工パターン毎
の加工条件登録処理、１１…加工パターン追加判定、１
２…加工パターン毎の加工処理、１３…加工パターン終
了判定、１００…エミッタ、１０１…引出電極、１０２
…コンデンサレンズ、１０３…可変アパーチャ、１０４
…アライナ・スティグマ、１０５…ブランカ、１０６…
ブランキングアパーチャ、１０７…ファラデーカップ、
１０８…デフレクタ、１０９…対物レンズ、１１０…試
料ステージ、１１１…試料、１１２…検出器、２００…
ＦＩＢカラム、２０１…コンピュータ、２０２…制御バ
ス、２０３…高圧電源、２０４…絞制御電源、２０５…
アライナ・スティグマ制御電源、２０６…ビーム電流計
測アンプ、２０７…ブランキング制御電源、２０８…偏
向アンプ、２０９…プリアンプ、２１０…ステージ制御
電源、２１１…スキャナ、２１２…画像メモリー。
録処理、３…加工処理、４…イオン放出ＯＦＦ登録判
定、５…イオン放出ＯＦＦ処理、１０…加工パターン毎
の加工条件登録処理、１１…加工パターン追加判定、１
２…加工パターン毎の加工処理、１３…加工パターン終
了判定、１００…エミッタ、１０１…引出電極、１０２
…コンデンサレンズ、１０３…可変アパーチャ、１０４
…アライナ・スティグマ、１０５…ブランカ、１０６…
ブランキングアパーチャ、１０７…ファラデーカップ、
１０８…デフレクタ、１０９…対物レンズ、１１０…試
料ステージ、１１１…試料、１１２…検出器、２００…
ＦＩＢカラム、２０１…コンピュータ、２０２…制御バ
ス、２０３…高圧電源、２０４…絞制御電源、２０５…
アライナ・スティグマ制御電源、２０６…ビーム電流計
測アンプ、２０７…ブランキング制御電源、２０８…偏
向アンプ、２０９…プリアンプ、２１０…ステージ制御
電源、２１１…スキャナ、２１２…画像メモリー。
Claims (2)
- 【請求項１】イオンを放出する手段、該イオンの放出を
ＯＮ／ＯＦＦする手段、イオンを試料上に集束する手
段、イオン光軸に対して試料を移動させる手段、試料上
の特定領域をビーム走査して加工を行う手段を備えた装
置であって、該加工を開始する前に加工終了後のイオン
放出状態（ＯＮ or ＯＦＦ）を登録する処理を行い、該
加工の終了後にイオン放出が登録された状態に設定され
る事を特徴とする集束イオンビーム装置。 - 【請求項２】該イオンを発生するイオン源が、真空外か
らのイオン材料供給が無いイオン源である事を特徴とす
る請求項１記載の集束イオンビーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9303926A JPH11144669A (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 集束イオンビーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9303926A JPH11144669A (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 集束イオンビーム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11144669A true JPH11144669A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17926948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9303926A Pending JPH11144669A (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 集束イオンビーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11144669A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004288504A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子ビーム装置 |
-
1997
- 1997-11-06 JP JP9303926A patent/JPH11144669A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004288504A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子ビーム装置 |
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