JPH11260305A - Converged ion beam apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はガスを吹き付けながら集
束イオンビームを走査して照射し、試料表面の微細加工
を行う集束イオンビーム装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focused ion beam apparatus for scanning and irradiating a focused ion beam while blowing gas to perform fine processing of a sample surface.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、エッチング加工の選択性や増速性
を持たせるために、集束イオンビーム照射位置に局所的
なガス（アシストガス）の吹き付けを行いながらエッチ
ング加工が行われている。このアシストガスとしては、
試料材料と反応性を持たせるため主にハロゲン系ガス
（例えば、塩素ガス）が用いられる。2. Description of the Related Art Heretofore, in order to impart selectivity and speedup of etching processing, etching processing has been performed while blowing a local gas (assist gas) to a focused ion beam irradiation position. As this assist gas,
A halogen-based gas (for example, chlorine gas) is mainly used to have reactivity with the sample material.
【０００３】また、集束イオンビームを集束させるため
に、コンデンサレンズ、及び対物レンズよりなる集束レ
ンズ（静電レンズ）が設けられている。コンデンサレン
ズ、及び対物レンズの電極には、真空内に設置すること
や加工のしやすさなどから通常ＳＵＳ３０４などのステ
ンレス鋼材料が使われている。In order to focus a focused ion beam, a condenser lens and a focusing lens (electrostatic lens) including an objective lens are provided. For the condenser lens and the electrode of the objective lens, a stainless steel material such as SUS304 is usually used because it is placed in a vacuum and is easy to process.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前記集束イオンビーム
装置においてアシストエッチングガスが試料だけでなく
ステンレス鋼材料よりなる集束レンズなどとも反応（化
学的エッチング）を起こし、集束レンズの表面が荒れ
る。また、集束レンズ表面にその反応物が析出し、集束
レンズ表面の凹凸が大きくなる。このとき、集束レンズ
に高電圧（数十ｋＶ程度）を印加した場合、集束レンズ
とアース部との間で放電が起こりやすくなっている。In the focused ion beam apparatus, the assisted etching gas reacts not only with the sample but also with the focusing lens made of stainless steel material (chemical etching), and the surface of the focusing lens becomes rough. In addition, the reactant precipitates on the surface of the focusing lens, and unevenness on the surface of the focusing lens increases. At this time, when a high voltage (approximately several tens of kV) is applied to the focusing lens, a discharge is likely to occur between the focusing lens and the ground.
【０００５】加工を行っている最中に放電が起こると、
所定の照射領域以外にもビームが当たることになり。所
望の加工や観察が行えない、また放電が起こることによ
り制御電源１３に大量の電流が流れ、制御電源１３を破
壊するなどの問題がある。[0005] If a discharge occurs during machining,
The beam hits the area other than the predetermined irradiation area. There is a problem that desired processing and observation cannot be performed, and a large amount of current flows to the control power supply 13 due to the occurrence of electric discharge, thereby destroying the control power supply 13.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めには、放電が起こりにくい状況にするためレンズのハ
ロゲンガスに対する耐腐食性を向上させる材料を用い
る。その例として、ハステロイ合金や、ステライト合金
が適している。アシストエッチングガスは、高電圧を印
加される各レンズに対して、腐食性がないため、各レン
ズを凸凹にしない。従って、各レンズに鋭利な突端が形
成されず、放電が起こりにくい。In order to solve the above-mentioned problems, a material is used which improves the corrosion resistance of the lens to halogen gas in order to reduce the occurrence of electric discharge. As an example, a Hastelloy alloy or a stellite alloy is suitable. The assist etching gas does not corrode each lens to which a high voltage is applied, and therefore does not make each lens uneven. Therefore, no sharp projection is formed on each lens, and discharge is unlikely to occur.
【０００７】さらに、万が一、集束レンズとアースとの
間で放電が起きても、その回路に高抵抗が介在している
ため、流れる電流が小さくなり、グロー放電となる。従
って、制御電源を破壊することもなく、集束レンズに放
電孔を形成しない。Furthermore, even if a discharge occurs between the focusing lens and the ground, a high resistance is interposed in the circuit, so that the flowing current becomes small and glow discharge occurs. Therefore, no discharge hole is formed in the focusing lens without destroying the control power supply.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は、本発明にかかるイオンビーム加工装置を示
す。真空容器３０内の上部には、下方向にイオンビーム
を発生するためのイオン源１が備えられている。イオン
源１には、ガリウム等の液体金属イオン源が用いられ
る。イオン源１より発生したイオンビームの軸にコンデ
ンサレンズ２、及び対物レンズ５が備えられている。コ
ンデンサレンズ２、及び対物レンズ５は、集束レンズを
構成し、イオンビームを集束させ、集束イオンビーム６
とするものである。コンデンサレンズ２、及び対物レン
ズ５に印加される電圧は、制御電源１３により制御され
て供給される。コンデンサレンズ２、及び対物レンズ５
に供給される電圧は、数十ｋＶの高電圧である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an ion beam processing apparatus according to the present invention. An ion source 1 for generating an ion beam in a downward direction is provided at an upper part in the vacuum vessel 30. As the ion source 1, a liquid metal ion source such as gallium is used. A condenser lens 2 and an objective lens 5 are provided on the axis of the ion beam generated from the ion source 1. The condenser lens 2 and the objective lens 5 constitute a focusing lens, focus the ion beam, and
It is assumed that. The voltage applied to the condenser lens 2 and the objective lens 5 is controlled and supplied by the control power supply 13. Condenser lens 2 and objective lens 5
Is a high voltage of several tens of kV.
【０００９】集束イオンレンズを構成するコンデンサレ
ンズ２、及び対物レンズ５は、ニッケル及びモリブデン
を主成分とした耐熱耐食性合金（商品名としては、ハス
テロイ）、またはコバルト、クロム及びタングステンを
主成分とした耐熱耐食性合金（ステライト）にて製作さ
れている。また、これらの耐熱耐食性合金の代わりに、
ステンレス鋼の表面にチタンカーバイド、チタンナイト
ライド、シリコンカーバイド又は、金等の貴金属の膜が
形成されたものでも可能である。レンズ２、５の材質又
をその表面処理材質は、後に述べるエッチングガスに対
して、安定性のある材質である。The condenser lens 2 and the objective lens 5 constituting the focused ion lens are made of a heat-resistant and corrosion-resistant alloy (trade name: Hastelloy) containing nickel and molybdenum as main components, or cobalt, chromium and tungsten as main components. Made of heat and corrosion resistant alloy (Stellite). Also, instead of these heat and corrosion resistant alloys,
It is also possible to use a film of titanium carbide, titanium nitride, silicon carbide or a noble metal such as gold formed on the surface of stainless steel. The material of the lenses 2 and 5 or the surface treatment material thereof is a material that is stable against an etching gas described later.
【００１０】また、集束イオンビーム６をステージ１０
上の試料９に照射するために、集束イオンビーム６の照
射軸上に、試料９を載置するためのステージ１０が設け
られている。また、試料９より発生する２次荷電粒子７
（２次電子、２次イオン等）を検出する２次荷電粒子検
出器８は、試料９の近傍に検出窓を試料９上面に向けて
配置されている。２次荷電粒子検出器８で検出された２
次荷電粒子７の信号は、Ａ／Ｄ変換器１２を通して、表
示装置１４に入力される。そして、表示装置１４は試料
９の表面のイメージ（画像）を表示する。つまり、集束
イオンビーム装置は、試料９の観察と加工とを行うこと
ができる。Further, the focused ion beam 6 is
A stage 10 for mounting the sample 9 is provided on the irradiation axis of the focused ion beam 6 to irradiate the upper sample 9. In addition, the secondary charged particles 7 generated from the sample 9
The secondary charged particle detector 8 that detects (secondary electrons, secondary ions, etc.) is arranged near the sample 9 with the detection window facing the upper surface of the sample 9. 2 detected by the secondary charged particle detector 8
The signal of the next charged particle 7 is input to the display device 14 through the A / D converter 12. Then, the display device 14 displays an image (image) of the surface of the sample 9. That is, the focused ion beam device can perform observation and processing of the sample 9.
【００１１】試料９の画像に基づいて、試料９の加工領
域を決め、集束イオンビーム６をその加工領域にて繰り
返し走査・照射して試料９を加工する。加工領域である
集束イオンビーム６の走査領域は、集束イオンビーム６
の光軸周りに備えられた２対の走査電極４に印加される
電圧を制御することにより、設定される。２対の走査電
極４に印加される電圧は、制御電源１３から供給され
る。更に、集束イオンビーム６の光軸周りに備えられた
ブランキング電極３により、集束イオンビーム６の試料
９等への照射はオン・オフ制御される。A processing region of the sample 9 is determined based on the image of the sample 9, and the focused ion beam 6 is repeatedly scanned and irradiated in the processing region to process the sample 9. The scanning area of the focused ion beam 6 which is a processing area is the focused ion beam 6
By controlling the voltage applied to the two pairs of scanning electrodes 4 provided around the optical axis. The voltage applied to the two pairs of scanning electrodes 4 is supplied from a control power supply 13. Further, the blanking electrode 3 provided around the optical axis of the focused ion beam 6 controls the irradiation of the sample 9 and the like with the focused ion beam 6 on and off.
【００１２】更に、試料９表面の集束イオンビーム９に
照射されている領域に、エッチング用アシストガスを吹
き付けるためのガス銃１１を備えている。アシストガス
はリザーバー１５に詰められている。リザーバー１５
は、温度センサー、例えば熱電対によって温度が測定さ
れ、測定された温度をアシストガスの蒸気圧が所望の圧
力になる温度になるよう設定される。測定されたリザー
バー１５の温度に基づいて、温度コントローラーにて、
ヒーターをコントロールして、リザーバー１５の温度
は、所望の温度にコントロールされる。リザーバー１５
内のアシストガスを流す時には、バルブ２１を開け、ガ
ス銃１１を通して、試料９上にアシストガスを吹き付け
る。そして、試料９はイオンビームアシストエッチング
加工される。Further, a gas gun 11 for blowing an assist gas for etching is provided on a region of the surface of the sample 9 irradiated with the focused ion beam 9. The assist gas is filled in the reservoir 15. Reservoir 15
Is set such that the temperature is measured by a temperature sensor, for example, a thermocouple, and the measured temperature is set to a temperature at which the vapor pressure of the assist gas becomes a desired pressure. On the basis of the measured temperature of the reservoir 15, the temperature controller
By controlling the heater, the temperature of the reservoir 15 is controlled to a desired temperature. Reservoir 15
When the assist gas is supplied, the valve 21 is opened, and the assist gas is blown onto the sample 9 through the gas gun 11. Then, the sample 9 is subjected to ion beam assisted etching.
【００１３】また、アシストガスは、リザーバーだけで
なく、ガスを供給するガスユニットからも導入すること
ができる。 ガスユニットは、ガスを貯蔵するボンベ１
９、所定圧力のガスを貯蔵するバッファー１６、バッフ
ァ１６内の圧力を測定する真空ゲージの値に基づいてバ
ッファーに貯蔵されたガスの圧力を調整するコントロー
ルバルブ１７よりなる。このガスユニットは、アシスト
ガスの蒸気圧が常温(室温)でも高く、リザーバーの温度
制御だけでは所望の圧力にならない場合使用される。[0013] The assist gas can be introduced not only from the reservoir but also from a gas unit for supplying the gas. The gas unit is a cylinder 1 for storing gas.
9, a buffer 16 for storing gas at a predetermined pressure, and a control valve 17 for adjusting the pressure of the gas stored in the buffer based on the value of a vacuum gauge for measuring the pressure in the buffer 16. This gas unit is used when the vapor pressure of the assist gas is high even at room temperature (room temperature), and the desired pressure cannot be attained only by controlling the temperature of the reservoir.
【００１４】ガスを供給するユニットは、バッファー１
６の圧力を真空ゲージ１８で測定し、バッファー１６の
圧力が一定になるようにコントロールバルブ１７で制御
してガスを供給する。この場合も、圧力コントロールに
より制御されたガスは、バルブ２１を介して、ガス銃１
１から試料９の上に吹き付けらる。更に、制御電源１３
とコンデンサレンズ２、及び対物レンズ５との間の配線
に、ぞれぞれ高抵抗２０が挿入されている。高抵抗２０
は、６００Ｍ〜１０ＧΩであり、この抵抗により、放電
はグロー放電となる。また万が一、コンデンサレンズ
２、又は対物レンズ５とアースとの間に放電が起きたと
き、イオン光学系制御電源１３に流れる流れる電流は、
５０μＡ以下に押さえられる。高抵抗２０の抵抗値が６
００ＭΩ以下であると、放電が火花放電により起こり、
各レンズ２、５や制御電源１３にダメージが発生する。
また、高抵抗２０が、１０ＧΩであると、各レンズ２、
５に印加される印加電圧の応答性（フォーカス応答性）
が遅くなり、使用できない。The unit for supplying gas is a buffer 1
The pressure of the buffer 6 is measured by the vacuum gauge 18 and the gas is supplied under the control of the control valve 17 so that the pressure of the buffer 16 becomes constant. Also in this case, the gas controlled by the pressure control is supplied to the gas gun 1 via the valve 21.
Spray 1 to sample 9 Further, the control power supply 13
The high resistance 20 is inserted in the wiring between the condenser lens 2 and the objective lens 5, respectively. High resistance 20
Is in the range of 600 M to 10 GΩ. Due to this resistance, the discharge becomes a glow discharge. When a discharge occurs between the condenser lens 2 or the objective lens 5 and the ground, the current flowing to the ion optical system control power supply 13 is:
It is suppressed to 50 μA or less. The resistance value of the high resistance 20 is 6
If it is less than 00 MΩ, discharge occurs by spark discharge,
The lenses 2, 5 and the control power supply 13 are damaged.
When the high resistance 20 is 10 GΩ, each lens 2,
Responsivity of applied voltage applied to 5 (focus response)
Is slow and cannot be used.
【００１５】[0015]
【発明の効果】レンズケーブルに抵抗２０を挿入し、放
電が起こったときに流れる電流を規制した。レンズ印加
電圧が３０ｋＶの場合、数ＧΩの抵抗２０を挿入するこ
とにより暗電流を数十μA程度に押さえることが可能に
なり、制御ユニットの破壊が起こりにくくなった。According to the present invention, a resistor 20 is inserted into a lens cable to regulate a current flowing when a discharge occurs. When the voltage applied to the lens is 30 kV, the dark current can be suppressed to about several tens μA by inserting the resistor 20 of several GΩ, and the control unit is less likely to be destroyed.
【図１】本発明の一実施例の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of one embodiment of the present invention.
１・・・イオン源 ２・・・コンデンサレンズ ３・・・ブランキング電極 ４・・・走査電極 ５・・・対物レンズ ６・・・集束イオンビーム ７・・・２次荷電粒子 ８・・・２次荷電粒子検出器 ９・・・試料 １０・・試料ステージ １１・・ガス銃 １３・・制御電源 ２０・・高抵抗 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ion source 2 ... Condenser lens 3 ... Blanking electrode 4 ... Scanning electrode 5 ... Objective lens 6 ... Focused ion beam 7 ... Secondary charged particle 8 ... Secondary charged particle detector 9 ・ ・ ・ Sample 10 ・ ・ Sample stage 11 ・ ・ Gas gun 13 ・ ・ Control power supply 20 ・ ・ High resistance
Claims (3)
する集束レンズと、前記集束されたイオンビームを試料
表面の所定領域にて走査させ照射するための走査電極
と、前記イオンビーム照射により前記試料表面から発生
する二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出器と、前
記二次荷電粒子検出器の信号に基づいて前記試料表面の
画像を表示するためのディスプレイよりなる集束イオン
ビーム装置において、前記集束レンズと、前記レンズに
高電圧を印加する制御電源との間に、高抵抗を介在させ
たことを特徴とする集束イオンビーム装置。A focusing lens for focusing an ion beam emitted from an ion source; a scanning electrode for scanning and irradiating the focused ion beam on a predetermined region of a sample surface; and a scanning electrode for irradiating the ion beam with the ion beam. A secondary charged particle detector for detecting secondary charged particles generated from the focused ion beam device comprising a display for displaying an image of the sample surface based on a signal of the secondary charged particle detector, A focused ion beam device, wherein a high resistance is interposed between a focusing lens and a control power supply for applying a high voltage to the lens.
対物レンズより成る請求項１記載の集束イオンビーム装
置。2. A focused ion beam apparatus according to claim 1, wherein said focusing lens comprises a condenser lens and an objective lens.
ＧΩである請求項１記載の集束イオンビーム装置。3. The resistance value of the high resistance is 600 M to 10 M.
2. The focused ion beam device according to claim 1, wherein the focused ion beam is GΩ.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10055271A JPH11260305A (en) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | Converged ion beam apparatus |
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| TW088103415A TW521294B (en) | 1998-03-06 | 1999-03-05 | Focused ion beam system |
| KR1019990007439A KR100700408B1 (en) | 1998-03-06 | 1999-03-06 | Focused ion beam system |
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP10055271A JPH11260305A (en) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | Converged ion beam apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11260305A true JPH11260305A (en) | 1999-09-24 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11260305A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011090844A (en) * | 2009-10-21 | 2011-05-06 | Jeol Ltd | Sample processing method and sample processing device |
-
1998
- 1998-03-06 JP JP10055271A patent/JPH11260305A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2011090844A (en) * | 2009-10-21 | 2011-05-06 | Jeol Ltd | Sample processing method and sample processing device |
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