JPH1196950A - Method and device for radiating highly stable charged particle beam - Google Patents

Method and device for radiating highly stable charged particle beam

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JPH1196950A
JPH1196950A JP9259530A JP25953097A JPH1196950A JP H1196950 A JPH1196950 A JP H1196950A JP 9259530 A JP9259530 A JP 9259530A JP 25953097 A JP25953097 A JP 25953097A JP H1196950 A JPH1196950 A JP H1196950A
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JP
Japan
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charged particle
field emission
optical system
beam irradiation
potential
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JP9259530A
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Japanese (ja)
Inventor
Sadao Nomura
節生 野村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily provide a beam having the same radiation characteristics as those before replacement in the event that a charged particle source is replaced, and generate a beam whose beam radiation characteristics such as beam current value, beam size, and irradiation position, are stable for a long time, when a field emission type charged particle source is used. SOLUTION: Potential of a lead-out electrode 1 is controlled to stabilize current of a beam 11 at a predetermined constant value while the potential of the lead-out electrode is read during operation of a field emission type charged particle source, and the operating conditions for optical systems 8, 13 for beam generation are changed based on the reading. Relations between the potential of the lead-out electrode and the operating conditions for the optical systems are found previously, as relations for obtaining desired beam irradiation characteristics, for example, a beam free from beam drift and beam fuzziness, by calculation or experiment, and stored in a storage device.

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、電界放出型荷電粒
子源を用いた荷電粒子ビーム利用装置に関するものであ
り、特に長時間にわたって電流値とビームサイズと照射
位置の安定した照射ビームを生成することのできる荷電
粒子ビーム照射方法及び荷電粒子照射装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged particle beam utilizing apparatus using a field emission type charged particle source, and in particular, to generate an irradiation beam having a stable current value, beam size and irradiation position for a long time. The present invention relates to a charged particle beam irradiation method and a charged particle irradiation apparatus that can perform the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】イオンや電子などの荷電粒子線を光学系
で細いビームに絞って試料に照射することにより、試料
微小部の加工を行うことが出来る。その場合、ビームを
ナノメートル程度の太さにまで絞る必要があるので、線
源には電界放出型の荷電粒子源が使われる。イオンビー
ムを利用した微細加工装置では液体金属イオン源が使わ
れ、電子ビームを利用した加工装置ではフィールドエミ
ッタが使われる。これらの電界放出型の荷電粒子源は高
輝度であるという特長を有するが、その一方で放出電流
値が荷電粒子源の表面状態の変化に敏感に反応して変化
するという問題を有する。
2. Description of the Related Art A minute portion of a sample can be processed by irradiating a sample with a charged particle beam such as an ion or an electron focused on a thin beam by an optical system. In this case, it is necessary to narrow the beam to a thickness of about nanometer, so that a field emission type charged particle source is used as the radiation source. A liquid metal ion source is used in a fine processing apparatus using an ion beam, and a field emitter is used in a processing apparatus using an electron beam. These field emission type charged particle sources have the feature of high brightness, but have the problem that the emission current value changes sensitively to changes in the surface state of the charged particle source.

【0003】そこで、例えば、イオンビームを利用した
微細加工装置のように数時間にわたって安定した電流の
ビームを発生する必要のある装置では、電流値の変化に
対応してイオン源に作用する電界強度を変化させ、安定
した電流が得られるよう対策が講じられている。この方
法により電流値に関しては安定したイオンビームが得ら
れる。
Therefore, for example, in an apparatus such as a micro-machining apparatus using an ion beam, which needs to generate a beam of a stable current for several hours, the electric field intensity acting on the ion source in response to a change in the current value And measures are taken to obtain a stable current. With this method, an ion beam with a stable current value can be obtained.

【0004】なお、電界放出型の荷電粒子源には、荷電
粒子源に強電界を印加するための引出電極が設置され
る。また、引出電極の荷電粒子源側にさらに制御電極と
称される電極を配置することもある。本明細書では、こ
れらの引出電極及び制御電極を総称して電界放出用電圧
印加電極という。
The field emission type charged particle source is provided with an extraction electrode for applying a strong electric field to the charged particle source. Further, an electrode called a control electrode may be further disposed on the side of the extraction electrode on the charged particle source side. In the present specification, these extraction electrodes and control electrodes are collectively referred to as field emission voltage application electrodes.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、イオン源に
作用する電界強度を変えるためにイオン引出電極など電
界放出用電圧印加電極の電位を変えると、その電極が形
成していたレンズの作用強さが変化して、試料を照射す
るビームの照射位置が変ったり(以下、ビームドリフト
と呼ぶ)、ビームが太くなったり(以下、ビームボケと
呼ぶ)する。そこで、従来の加工装置で高精度の加工を
行うには、加工を時折中断し、あらかじめ試料に刻印し
ておいたマークを検出してビームドリフトの補正を行っ
たり、オートフォーカスの方法でビームボケを除去した
りする必要がある。
However, when the potential of a field emission voltage applying electrode such as an ion extraction electrode is changed in order to change the electric field strength acting on the ion source, the action strength of the lens formed by the electrode is changed. Changes, the irradiation position of the beam irradiating the sample changes (hereinafter, referred to as beam drift), and the beam becomes thicker (hereinafter, referred to as beam blur). Therefore, in order to perform high-precision processing with a conventional processing apparatus, processing is occasionally interrupted, and beam drift is corrected by detecting a mark engraved on the sample in advance, or beam defocusing is performed using an autofocus method. Or need to be removed.

【0006】ところが、特にイオンビーム応用装置にお
いては、これらの方法の適用がしばしば問題を引き起こ
す。すなわち、マーク検出やオートフォーカスは加工し
ようとする試料にビームを照射して行うので、試料を傷
めてしまう。マーク検出を重ねると、そのマークすら判
別できなくなる程に試料に損傷を与え、ドリフト補正が
できなくなる場合もしばしばある。
However, especially in an ion beam application apparatus, application of these methods often causes a problem. That is, since the mark detection and the auto focus are performed by irradiating the sample to be processed with the beam, the sample is damaged. When mark detection is repeated, the sample is often damaged so that even the mark cannot be discriminated, and drift correction cannot often be performed.

【0007】また、電界放出型の荷電粒子源を備える荷
電粒子照射装置では、しばしば使用によって劣化した荷
電粒子源を交換することが行われる。交換された荷電粒
子源は、交換前の荷電粒子源とその表面状態や取り付け
位置、引出電極との間隔等が異なるのが普通であるた
め、引出電極など電界放出用電圧印加電極の印加電圧を
荷電粒子源の交換前と同じにしておいたのでは所望の大
きさのビーム電流を得ることができない場合が多い。ま
た、荷電粒子源を交換しなくても、粒子源の形や表面状
態が大幅に変化すると、同じ電界放出用電圧印加電極電
位では所望のビーム電流が得られない。そこで、電界放
出用電圧印加電極への印加電圧を違った値に調節する。
ところが、電界放出用電圧印加電極の電位を変えると、
その電極が形成していたレンズの強さが変化して光学系
全体の結像倍率が変化し、ビームを荷電粒子源を交換す
る前ほどにはビームが絞れなくなる場合がある。そこ
で、必要な電界放出用電圧印加電極電位が大幅に異なる
ような事態が生じると、真空装置を開けて荷電粒子源の
取付位置を変更したり、あるいは光学系を再調節して結
像倍率を元の値に戻したりする作業が必要であった。
In a charged particle irradiation apparatus provided with a field emission type charged particle source, a charged particle source deteriorated by use is often replaced. Since the charged particle source that has been replaced usually differs from the charged particle source before replacement in terms of its surface condition, mounting position, spacing between the extraction electrode, etc., the applied voltage of the field emission voltage applying electrode such as the extraction electrode must be changed. If the charged particle source is kept the same as before the exchange, a beam current of a desired magnitude cannot be obtained in many cases. Even if the charged particle source is not replaced, if the shape and the surface state of the particle source are significantly changed, a desired beam current cannot be obtained with the same field emission voltage application electrode potential. Therefore, the voltage applied to the field emission voltage application electrode is adjusted to a different value.
However, when the potential of the field emission voltage application electrode is changed,
The intensity of the lens formed by the electrode changes and the imaging magnification of the entire optical system changes, so that the beam may not be focused as much as before the charged particle source is replaced. Therefore, if a situation occurs in which the required field emission voltage application electrode potential is significantly different, open the vacuum device and change the mounting position of the charged particle source, or readjust the optical system to increase the imaging magnification. It was necessary to return to the original value.

【0008】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたもので、その第1の目的は、所望のビーム
電流を得るための電界放出用電圧印加電極電位が大幅に
変わった時にも変化前と同じ照射特性のビームを容易に
得ることのできる荷電粒子ビーム照射方法及び装置を提
供することにある。また、本発明の第2の目的は、電界
放出型の荷電粒子源を用い、マーク検出やオートフォー
カスの方法に頼ることなく、長時間にわたってビーム電
流値、ビームサイズ、照射位置等のビーム照射特性が安
定したビームを生成することのできる荷電粒子ビーム照
射方法及び装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and a first object of the present invention is to provide a method for applying a field emission voltage applying electrode for obtaining a desired beam current when the potential of the electrode is largely changed. Another object of the present invention is to provide a charged particle beam irradiation method and apparatus capable of easily obtaining a beam having the same irradiation characteristics as before the change. Further, a second object of the present invention is to use a field emission type charged particle source and perform beam irradiation characteristics such as a beam current value, a beam size, and an irradiation position for a long time without relying on a mark detection or an autofocus method. Is to provide a charged particle beam irradiation method and apparatus capable of generating a stable beam.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記第1の目的を達成す
るために、本発明では、電界放出用電圧印加電極電位の
種々の値に対して所望のビーム照射特性を与える光学系
の動作条件を予め計算あるいは実験によって求めてお
き、その電界放出用電圧印加電極電位と動作条件の関係
をテーブルの形で荷電粒子ビーム照射装置の記憶手段に
記憶させておく。必要な電界放出用電圧印加電極電圧が
変化し、ビーム照射特性が劣化したときには、このテー
ブルを参照して光学系の動作条件を変更する。
In order to achieve the first object, according to the present invention, an operating condition of an optical system for giving desired beam irradiation characteristics to various values of a field emission voltage application electrode potential is provided. Is obtained in advance by calculation or experiment, and the relationship between the field emission voltage application electrode potential and the operating condition is stored in the storage means of the charged particle beam irradiation apparatus in the form of a table. When the necessary field emission voltage application electrode voltage changes and the beam irradiation characteristics deteriorate, the operating conditions of the optical system are changed with reference to this table.

【0010】また、前記第2の目的を達成するために、
本発明では、まず、荷電粒子ビーム照射装置に電界放出
用電圧印加電極電位読み取り装置を設置する。そして、
ビーム照射中には、定期的に電界放出用電圧印加電極電
位を読み取り、かつ、上記のテーブルを参照して、ビー
ム照射特性がビーム照射開始時と同じものとなるように
光学系の動作条件を調整する。したがって、本発明で前
記第2の目的を達成するためには、定期的に電界放出用
電圧印加電極電位を読み取り、かつ、読み取った値と記
憶手段とから光学系の動作条件を変更するよう指示する
制御装置を必要とする。
In order to achieve the second object,
In the present invention, first, a field emission voltage application electrode potential reading device is installed in a charged particle beam irradiation device. And
During the beam irradiation, the voltage application electrode potential for field emission is periodically read, and the operating conditions of the optical system are set so that the beam irradiation characteristics are the same as those at the start of the beam irradiation with reference to the above table. adjust. Therefore, in order to achieve the second object of the present invention, in order to periodically read the potential of the field emission voltage applying electrode, and to instruct to change the operating condition of the optical system from the read value and the storage means. Need a control device to perform.

【0011】すなわち、本発明は、電界放出用電圧印加
電極の作用によって電界放出型の荷電粒子源から引き出
された荷電粒子を光学系によって細く絞って試料に照射
する荷電粒子ビーム照射方法において、所望のビーム照
射特性を与える電界放出用電圧印加電極の電位と光学系
の動作条件の間の関係を予め求めておき、荷電粒子ビー
ム発生時に電界放出用電圧印加電極電位を読み取り、読
み取られた電界放出用電圧印加電極電位を前記関係に当
てはめて得られた光学系動作条件に従って光学系を制御
することを特徴とする。
That is, the present invention provides a charged particle beam irradiating method for irradiating a sample by squeezing a charged particle extracted from a field emission type charged particle source by an optical system under the action of a field emission voltage applying electrode and irradiating the charged particle beam to a sample. The relationship between the potential of the field emission voltage application electrode that gives the beam irradiation characteristics and the operating conditions of the optical system is determined in advance, and the field emission voltage application electrode potential is read when a charged particle beam is generated, and the read field emission is read. The optical system is controlled in accordance with the optical system operating condition obtained by applying the application voltage application electrode potential to the above relationship.

【0012】また、本発明は、電界放出型の荷電粒子源
と、荷電粒子源に電界を印加する電界放出用電圧印加電
極と、荷電粒子源から引き出された荷電粒子ビームを細
く絞る光学系とを含む荷電粒子ビーム照射装置におい
て、所望のビーム照射特性を与える電界放出用電圧印加
電極の電位と光学系の動作条件の間の関係を記憶する記
憶手段と、所望のビーム電流を得るのに必要な電界放出
用電圧印加電極の電位と前記記憶手段に記憶された関係
とを用いて求められた動作条件に基づいて光学系を制御
する制御手段とを備えることを特徴とする。
Further, the present invention provides a field emission type charged particle source, a field emission voltage applying electrode for applying an electric field to the charged particle source, and an optical system for narrowing a charged particle beam extracted from the charged particle source. And a storage means for storing a relationship between a potential of a field emission voltage applying electrode for providing a desired beam irradiation characteristic and an operating condition of an optical system, and a method for obtaining a desired beam current. Control means for controlling the optical system based on operating conditions obtained using the potential of the voltage applying electrode for field emission and the relationship stored in the storage means.

【0013】所望のビーム照射特性を与える電界放出用
電圧印加電極の電位と光学系の動作条件の間の関係は、
数式やテーブル等の形で記憶手段に記憶しておくことが
できる。光学系は少なくとも2個のレンズを含むことが
でき、その場合、ビームボケの補正はそのうちの少なく
とも1つのレンズの制御、例えば対物レンズの制御によ
って行うことができる。レンズは静電レンズとすること
も、磁気レンズとすることもできる。
The relationship between the potential of the field emission voltage applying electrode that gives desired beam irradiation characteristics and the operating conditions of the optical system is as follows.
The information can be stored in the storage unit in the form of a mathematical expression, a table, or the like. The optical system may include at least two lenses, in which case the correction of the beam blur can be performed by controlling at least one of the lenses, for example, controlling the objective lens. The lens can be an electrostatic lens or a magnetic lens.

【0014】また、本発明は、電界放出用電圧印加電極
の作用によって電界放出型の荷電粒子源から引き出され
た荷電粒子を光学系によって細く絞って試料に照射する
荷電粒子ビーム照射方法において、所望のビーム照射特
性を与える電界放出用電圧印加電極の電位と光学系の動
作条件の間の関係を記憶しておき、電界放出用電圧印加
電極の電位を制御することによってビーム電流を安定化
するとともに、電界放出用電圧印加電極の電位を前記関
係に当てはめて得られた動作条件に従って光学系を制御
することを特徴とする。
Further, the present invention provides a charged particle beam irradiation method for irradiating a sample by narrowing down charged particles extracted from a field emission type charged particle source by an optical system by the action of a field emission voltage application electrode and irradiating the charged particle beam to a sample. The relationship between the potential of the field emission voltage applying electrode that gives the beam irradiation characteristics and the operating conditions of the optical system is stored, and the beam current is stabilized by controlling the potential of the field emission voltage applying electrode. The optical system is controlled in accordance with operating conditions obtained by applying the potential of the field emission voltage application electrode to the above relationship.

【0015】また、本発明は、電界放出型の荷電粒子源
と、荷電粒子源に電界を印加する電界放出用電圧印加電
極と、荷電粒子源から引き出された荷電粒子ビームを細
く絞る光学系とを含む荷電粒子ビーム照射装置におい
て、所望のビーム照射特性を与える電界放出用電圧印加
電極の電位と光学系の動作条件の間の関係を記憶する記
憶手段と、電界放出用電圧印加電極の電位を制御してビ
ーム電流を安定化するビーム電流安定化手段と、電界放
出用電圧印加電極の電位と前記記憶手段に記憶された関
係を用いて求められた動作条件に基づいて光学系を制御
する制御手段とを備えることを特徴とする。
Further, the present invention provides a field emission type charged particle source, a field emission voltage applying electrode for applying an electric field to the charged particle source, and an optical system for narrowing a charged particle beam extracted from the charged particle source. In a charged particle beam irradiation apparatus including: a storage means for storing a relationship between a potential of a field emission voltage applying electrode that provides a desired beam irradiation characteristic and an operating condition of an optical system; Beam current stabilizing means for controlling and stabilizing a beam current; and control for controlling an optical system based on an operating condition obtained by using a potential stored in the storage means and a potential of a field emission voltage applying electrode. Means.

【0016】光学系は少なくとも2個のレンズを含むこ
とができ、その場合、ビームボケの補正だけであればそ
のうちの少なくとも1つのレンズ、例えば対物レンズを
制御することによって行うことができる。制御手段はビ
ーム照射用試料に対面したレンズ以外のレンズ、例えば
コンデンサーレンズを制御することによりビームドリフ
トとビームボケの双方を補正することができる。
The optical system can include at least two lenses. In this case, only the correction of the beam blur can be performed by controlling at least one of the lenses, for example, the objective lens. The control means can correct both the beam drift and the beam blur by controlling a lens other than the lens facing the beam irradiation sample, for example, a condenser lens.

【0017】制御手段は、光学系の結像倍率が一定に保
たれるように光学系を制御することができる。制御手段
は、ビーム照射用試料に対面したビーム集束用レンズか
ら見た見掛けの荷電粒子源が定位置に保たれるように、
光学系を制御してもよい。本発明によると、電界放出用
電圧印加電極の電位を制御することによって所定のビー
ム電流を得ることができる。また、電界放出用電圧印加
電極の電位変化に連動させて光学系の動作条件を変化さ
せるため、荷電粒子源を交換した場合にあっては交換前
と同じ照射特性のビームを容易に得ることができ、連続
運転の場合にあっては長時間にわたってビーム電流値、
ビームサイズ、照射位置等のビーム照射特性が安定した
ビームを生成することができる。
The control means can control the optical system so that the imaging magnification of the optical system is kept constant. The control means is such that the apparent charged particle source viewed from the beam focusing lens facing the beam irradiation sample is maintained at a fixed position.
The optical system may be controlled. According to the present invention, a predetermined beam current can be obtained by controlling the potential of the field emission voltage application electrode. In addition, since the operating conditions of the optical system are changed in conjunction with the change in the potential of the field emission voltage application electrode, when the charged particle source is replaced, a beam having the same irradiation characteristics as before the replacement can be easily obtained. The beam current value,
A beam having stable beam irradiation characteristics such as a beam size and an irradiation position can be generated.

【0018】本発明の荷電粒子ビーム照射方法あるいは
荷電粒子ビーム照射装置によると長時間にわたって照射
特性の安定したビームを得ることができるため、試料を
高い加工精度で加工することができる。
According to the charged particle beam irradiation method or the charged particle beam irradiation apparatus of the present invention, a beam having stable irradiation characteristics can be obtained for a long time, so that a sample can be processed with high processing accuracy.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は、本発明による荷電粒子ビ
ーム照射装置の一例を示す説明図である。この図は、イ
オンビームを試料に照射して試料にL字状の窪みが出来
るよう加工しつつある様子を示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a charged particle beam irradiation device according to the present invention. This figure shows a state in which the sample is being processed by irradiating the sample with an ion beam to form an L-shaped depression.

【0020】この荷電粒子ビーム照射装置は、電界放出
型の荷電粒子源である液体金属イオン源2、液体金属イ
オン源2に強電界を印加する引出電極1、イオン源2か
ら引き出されたイオン線3を所定のエネルギーに加速す
る加速電極7、光学系の結像倍率を調節するコンデンサ
ーレンズ8、試料上でのビーム照射位置を制御するビー
ム走査器12、イオンビームを試料14上に集束する対
物レンズ13を備える。液体金属イオン源2は加速電源
25に接続されている。引出電極1、コンデンサーレン
ズ8、対物レンズ13は、おのおの引出電圧電源26、
コンデンサーレンズ電源27、対物レンズ電源28によ
り給電され、各電源25〜28は全体制御器5により制
御されている。
This charged particle beam irradiation apparatus includes a liquid metal ion source 2 which is a field emission type charged particle source, an extraction electrode 1 for applying a strong electric field to the liquid metal ion source 2, and an ion beam extracted from the ion source 2. An accelerating electrode 7 for accelerating 3 to a predetermined energy, a condenser lens 8 for adjusting the imaging magnification of the optical system, a beam scanner 12 for controlling a beam irradiation position on the sample, and an object for focusing an ion beam on the sample 14. A lens 13 is provided. The liquid metal ion source 2 is connected to an acceleration power supply 25. The extraction electrode 1, the condenser lens 8, and the objective lens 13 are each provided with an extraction voltage power supply 26,
Power is supplied from a condenser lens power supply 27 and an objective lens power supply 28, and each power supply 25 to 28 is controlled by the general controller 5.

【0021】引出電極1と液体金属イオン源2との間に
6〜11kVの高電圧(以下、引出電圧と呼ぶ)を印加
すると、イオン線3が液体金属イオン源2から引き出さ
れる。イオン線3の電流値は引出電圧電源26から引出
電極1に印加される引出電圧を変えることで制御され
る。電流値の安定化を図るため、この例では全体制御器
5が電流計4を使ってイオン線3の電流値を読み取り、
その値が所定の一定値になるように引出電圧電源26の
出力電圧を調節する。イオン源2から引き出されたイオ
ン線3は、接地電位に保たれた加速電極7により約30
kevのエネルギーを持つように加速され、コンデンサ
ーレンズ8に入る。
When a high voltage of 6 to 11 kV (hereinafter referred to as an extraction voltage) is applied between the extraction electrode 1 and the liquid metal ion source 2, the ion beam 3 is extracted from the liquid metal ion source 2. The current value of the ion wire 3 is controlled by changing the extraction voltage applied from the extraction voltage power supply 26 to the extraction electrode 1. In order to stabilize the current value, in this example, the general controller 5 reads the current value of the ion beam 3 using the ammeter 4 and
The output voltage of the extraction voltage power supply 26 is adjusted so that the value becomes a predetermined constant value. The ion beam 3 extracted from the ion source 2 is applied to the accelerating electrode 7 maintained at the ground potential for about 30 minutes.
It is accelerated to have energy of kev and enters the condenser lens 8.

【0022】この例では、引出電極1と加速電極7の電
位は、液体金属イオン源2の電位を基準としてそれぞれ
ほぼ7kVと30kVに設定されている。引出電極1と
加速電極7とでは電位が大幅に異なるので引出電極1と
加速電極7の部分にもレンズ作用が発生し、イオン線の
軌道が図のように曲がる。この引出電極1と加速電極7
によって形成されるレンズを以後、引出・加速レンズ9
と呼ぶことにする。引出・加速レンズ9のレンズ作用の
強さが引出電極1の電位変化により変化することは言う
までもない。
In this example, the potentials of the extraction electrode 1 and the acceleration electrode 7 are set to approximately 7 kV and 30 kV, respectively, based on the potential of the liquid metal ion source 2. Since the potentials of the extraction electrode 1 and the acceleration electrode 7 are significantly different from each other, a lens action also occurs at the portions of the extraction electrode 1 and the acceleration electrode 7, and the trajectory of the ion beam is bent as shown in the figure. The extraction electrode 1 and the acceleration electrode 7
After that, the lens formed by
I will call it. It goes without saying that the strength of the lens action of the extraction / acceleration lens 9 changes due to a change in the potential of the extraction electrode 1.

【0023】アパーチャを経てコンデンサーレンズ8に
入ったイオンビーム11は、コンデンサーレンズ8のレ
ンズ作用を受け、ビーム走査器12を通って対物レンズ
13に入る。ビーム走査器12を制御することにより、
ビームの試料照射位置が制御される。対物レンズ13の
位置から見ると、実際には液体金属イオン源2から出た
イオンビーム11があたかも引出・加速レンズ9とコン
デンサーレンズ8のレンズ作用により形成された液体金
属イオン源の虚像10の先端から出たように見えてい
る。対物レンズ13に入ったイオンビーム11は、対物
レンズ13により集束されて試料14を照射する。ここ
では、対物レンズ13のレンズ作用強さを調節し、ちょ
うどイオン源の虚像10の実像が試料14上に結ばれる
条件で極細のイオンビームが得られている。
The ion beam 11 entering the condenser lens 8 through the aperture receives the lens action of the condenser lens 8 and passes through the beam scanner 12 and enters the objective lens 13. By controlling the beam scanner 12,
The sample irradiation position of the beam is controlled. When viewed from the position of the objective lens 13, actually, the tip of the virtual image 10 of the liquid metal ion source formed by the lens action of the extraction / acceleration lens 9 and the condenser lens 8 as if the ion beam 11 emitted from the liquid metal ion source 2 was formed Looks out of the box. The ion beam 11 entering the objective lens 13 is focused by the objective lens 13 and irradiates the sample 14. Here, the lens action strength of the objective lens 13 is adjusted, and an extremely fine ion beam is obtained under the condition that the real image of the virtual image 10 of the ion source is formed on the sample 14.

【0024】図1の例では、試料14に目的とするL字
窪みを作り上げるのにイオンビーム11で試料14を約
3時間照射する。加工精度、すなわち加工の仕上がり形
状の精度は、イオンビーム11の細さと照射位置の安定
性とで決まる。約3時間のビーム照射中、ビームが細く
保たれていないと形がだれる。イオンビーム11の試料
照射位置が勝手に変わると加工形状が目的形状からずれ
てくる。また、加工中にビーム電流値が変化すると掘り
上げる深さが違ってしまう。
In the example shown in FIG. 1, the sample 14 is irradiated with the ion beam 11 for about 3 hours in order to form a target L-shaped depression in the sample 14. The processing accuracy, that is, the accuracy of the finished shape of the processing is determined by the fineness of the ion beam 11 and the stability of the irradiation position. During irradiation of the beam for about 3 hours, if the beam is not kept narrow, the beam will lose its shape. If the sample irradiation position of the ion beam 11 changes without permission, the processed shape is shifted from the target shape. Also, if the beam current value changes during processing, the digging depth will be different.

【0025】上に述べたように、このイオンビーム加工
装置の極細ビーム生成原理は、引出・加速レンズ9、コ
ンデンサーレンズ8及び対物レンズ13の3つのレンズ
からなる光学系が液体金属イオン源2の実像を、丁度、
試料14の位置に焦点合せして投影するように条件合せ
されていることであるから、もし、動作中に引出・加速
レンズ9、コンデンサーレンズ8及び対物レンズ13の
レンズの動作条件が変わらなければビームの細さも照射
位置も変わらず、一定値に維持される。
As described above, the principle of generating an ultrafine beam of this ion beam processing apparatus is that the optical system including the extraction / acceleration lens 9, the condenser lens 8, and the objective lens 13 is composed of the liquid metal ion source 2. Just a real image,
Since the condition is set so as to focus and project on the position of the sample 14, if the operating conditions of the extraction / acceleration lens 9, the condenser lens 8 and the objective lens 13 do not change during operation. Both the fineness of the beam and the irradiation position do not change and are maintained at a constant value.

【0026】ところが、図1の装置ではビーム電流値を
安定化するために、イオン線3の電流値を電流計4で読
み取り、その値を一定値に保つよう全体制御器5の指示
で引出電極1の電圧を変えている。引出電極1の電圧を
変えると引出・加速レンズ9のレンズ作用の強さが変化
し、最初は10の位置に結んでいたイオン源の像が、結
像位置と倍率の違った15の位置に結ぶようになる。対
物レンズ13は10の像を試料14上に投影するように
調節されているので、イオン源像が10から15に変わ
ると、対物レンズ13は15の像をピンぼけの状態で試
料14に投影する。すなわち試料14を照射するビーム
は太くなる。
However, in the apparatus shown in FIG. 1, in order to stabilize the beam current value, the current value of the ion beam 3 is read by the ammeter 4, and the extraction electrode is instructed by the general controller 5 to keep the value constant. 1 voltage is changed. When the voltage of the extraction electrode 1 is changed, the intensity of the lens action of the extraction / acceleration lens 9 changes, and the image of the ion source that was initially formed at the position 10 changes to the position 15 at a different magnification from the image formation position. It comes to tie. Since the objective lens 13 is adjusted to project 10 images onto the sample 14, when the ion source image changes from 10 to 15, the objective lens 13 projects the 15 image onto the sample 14 out of focus. . That is, the beam for irradiating the sample 14 becomes thick.

【0027】また、図のように液体金属イオン源2が光
学系の中心軸22からズレて設置されていると、15の
軸ズレ距離は、10の軸ズレ距離に比べて大きいものと
なり、15の像を投影している試料14上でのビーム照
射位置は10を投影していた場合に比べてさらに中心軸
22から離れてしまう。すなわち、引出・加速レンズ9
の結像倍率変化によりイオン源像が移動し、その結果、
試料14上でのビーム照射位置が変化する。
Further, when the liquid metal ion source 2 is displaced from the central axis 22 of the optical system as shown in the figure, the axis deviation distance of 15 becomes larger than the axis deviation distance of 10, and 15 The beam irradiating position on the sample 14 projecting the image 10 is further away from the central axis 22 as compared with the case where 10 is projected. That is, the draw-out / acceleration lens 9
The ion source image moves due to the change in the imaging magnification of
The beam irradiation position on the sample 14 changes.

【0028】このように、イオン源2の軸ズレのある装
置では、引出電極1に印加される引出電圧が変わるとビ
ームボケとビームドリフトの双方が発生してしまう。そ
こでこの例では、引出電極1の電位変化により引出・加
速レンズ9の特性が変化すると、その変化量に応じてコ
ンデンサーレンズ8の特性を変化させて光学系全体の特
性変化を補償するように構成している。すなわち、全体
制御器5が引出電極1の電位VEを読み取り、予め作成
して全体制御器5内部の記憶装置等に記憶しておいた電
圧対応表を用いてコンデンサーレンズ8の動作電圧VC
を変えるようにしている。電圧対応表の一例を表1に示
す。
As described above, in an apparatus in which the ion source 2 has a misalignment, when the extraction voltage applied to the extraction electrode 1 changes, both beam blur and beam drift occur. Therefore, in this example, when the characteristics of the extraction / acceleration lens 9 change due to a change in the potential of the extraction electrode 1, the characteristics of the condenser lens 8 are changed in accordance with the amount of the change to compensate for the change in the characteristics of the entire optical system. doing. That is, the overall controller 5 reads the potential V E of the extraction electrode 1 and uses the voltage correspondence table created in advance and stored in a storage device or the like inside the overall controller 5 to operate the operating voltage V C of the condenser lens 8.
Is changing. Table 1 shows an example of the voltage correspondence table.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】電圧対応表の作成は、レンズ特性の計算原
理を用いて以下のようにして行った。まず、引出電圧V
Eの種々の値に対して引出・加速レンズ9により結像さ
れるイオン源の像15の位置を計算し、次に、像15の
位置をもともとの設計値である10の位置に戻すに必要
なコンデンサーレンズ電圧VCを計算する。例えば、引
出電圧VEが7kVから8kVに変わっても、コンデン
サーレンズ8の電圧VCをもとの6kVから5.755
kVに変えると、イオン源の像10の位置は変化せず光
学系全体の結像倍率もピントも変わらない。このように
して、引出電圧VEのいくつかの値に対して、光学系全
体の結像倍率及びピントを変化させないコンデンサーレ
ンズ電圧VCをそれぞれ計算する。
The preparation of the voltage correspondence table was performed as follows using the principle of calculation of the lens characteristics. First, the extraction voltage V
It is necessary to calculate the position of the image 15 of the ion source formed by the extraction / acceleration lens 9 for various values of E , and then return the position of the image 15 to the original design value of position 10. calculating the a condenser lens voltage V C. For example, even when the extraction voltage V E changes to 8kV from 7 kV, the voltage V C of the condenser lens 8 from the original 6kV 5.755
When the voltage is changed to kV, the position of the image 10 of the ion source does not change, and neither the imaging magnification nor the focus of the entire optical system changes. Thus, for some values of the extraction voltage V E, it calculates the overall optical system imaging magnification and without changing the focus condenser lens voltages V C, respectively.

【0031】電流安定化に必要な引出電圧VEの変化量
は無数にあるので、全体制御器5が表1を参照して新し
いコンデンサーレンズ電圧VCを決めるわけにはゆかな
い。ここでは、表1の関係を次式〔数1〕のように近似
し、引出電圧VEを読みとると、この数式を使ってコン
デンサーレンズ電圧VCを求めるように構成されてい
る。
Since the amount of change in the extraction voltage V E required for current stabilization is infinite, it is not possible for the general controller 5 to determine a new condenser lens voltage V C with reference to Table 1. Here, the relationship shown in Table 1 is approximated as in the following equation [Equation 1], and when the extraction voltage V E is read, the condenser lens voltage V C is obtained using this equation.

【0032】[0032]

【数1】VC(V)=6.72×10-5×VE 2(V)−1.3
1×VE(V)+11900 この実施の形態の特徴とするところは、約3時間の加工
の全工程を通して安定した電流値と安定したビーム照射
特性とを有するビームを得るため、引出電圧の補正と光
学系のレンズ作用強さの補正の双方を行っていることで
ある。図の例では、ビーム電流の検出を液体金属イオン
源2から引き出される全電流を電流計4で検出すること
で行っているが、もちろん、試料14に電流計29を接
続することによって試料を照射するイオンビーム11の
電流値を直接測定し、その電流値に基づいて引出電極1
の電位を補正するように構成することでより高性能の補
正を行うことが出来る。
V C (V) = 6.72 × 10 −5 × V E 2 (V) −1.3
1 × V E (V) +11900 This embodiment is characterized in that the extraction voltage is corrected in order to obtain a beam having a stable current value and stable beam irradiation characteristics throughout the entire process of about 3 hours. And the correction of the lens action strength of the optical system. In the example shown in the figure, the beam current is detected by detecting the total current drawn from the liquid metal ion source 2 with the ammeter 4, but the sample is irradiated by connecting the ammeter 29 to the sample 14. The current value of the ion beam 11 is measured directly, and the extraction electrode 1 is determined based on the current value.
By compensating for the potential of, a higher-performance correction can be performed.

【0033】図1に示した本発明によるイオンビーム照
射装置を使って作製した透過型電子顕微鏡用試料の一例
を図2に示す。この加工では、最初は直方体であった試
料ブロック33の両側をイオンビーム11により削り落
として、中心部分に厚さ約50nmの薄膜領域34を作
っている。透過型電子顕微鏡ではこの薄膜の領域34に
電子線を透過させて観察する。電子線を透過させる必要
性から、薄膜領域34の厚さは極力薄く仕上げたい。5
0nmもの薄さに仕上げようとすると、本発明を使用し
ない従来装置では、ビーム照射位置とビーム太さとを制
御しきれず、図3に示すように薄膜の中央部分35まで
削られてしまう場合が度々あった。
FIG. 2 shows an example of a sample for a transmission electron microscope manufactured using the ion beam irradiation apparatus according to the present invention shown in FIG. In this processing, both sides of the initially rectangular parallelepiped sample block 33 are shaved off by the ion beam 11 to form a thin film region 34 having a thickness of about 50 nm at the center. In the transmission electron microscope, the electron beam is transmitted through the region 34 of the thin film for observation. Because of the necessity of transmitting an electron beam, the thickness of the thin film region 34 is desired to be as thin as possible. 5
When trying to finish to a thickness of as thin as 0 nm, in a conventional apparatus that does not use the present invention, the beam irradiation position and the beam thickness cannot be controlled, and as a result, the center of the thin film is often cut off as shown in FIG. there were.

【0034】図4は、本発明による荷電粒子ビーム照射
装置の他の例を示す説明図である。図4は本発明を電子
線微細加工装置に応用した例を示し、この電子線微細加
工装置は、電界放出型の電子線源であるフィールドエミ
ッタ18、フィールドエミッタ18に強電界を印加する
引出電極1、フィールドエミッタ18から引き出された
電子線19を所定のエネルギーに加速する加速電極7、
電子ビームの軸ズレを補正する軸ズレ補正器20、光学
系の結像倍率を調節するコンデンサーレンズ8、試料1
4上でのビーム照射位置を制御するビーム走査器12、
電子ビームを試料14上に集束する対物レンズ13を備
える。フィールドエミッタ18は加速電源25に接続さ
れている。引出電極1及び対物レンズ13は、引出電圧
電源26及び対物レンズ電源28により給電され、各電
源25,26,28は全体制御器5により制御されてい
る。引出電圧電源26と引出電極1の間には高抵抗21
及び電流計4が接続され、電流計の出力は全体制御器5
に入力されている。
FIG. 4 is an explanatory view showing another example of the charged particle beam irradiation apparatus according to the present invention. FIG. 4 shows an example in which the present invention is applied to an electron beam micromachining apparatus. This electron beam micromachining apparatus includes a field emitter 18 which is a field emission type electron beam source, and an extraction electrode for applying a strong electric field to the field emitter 18. 1. an accelerating electrode 7 for accelerating an electron beam 19 extracted from a field emitter 18 to a predetermined energy;
Axis shift corrector 20 for correcting the axis shift of the electron beam, condenser lens 8 for adjusting the imaging magnification of the optical system, sample 1
A beam scanner 12 for controlling a beam irradiation position on 4;
An objective lens 13 for focusing an electron beam on a sample 14 is provided. The field emitter 18 is connected to an acceleration power supply 25. The extraction electrode 1 and the objective lens 13 are supplied with power by an extraction voltage power supply 26 and an objective lens power supply 28, and the power supplies 25, 26, 28 are controlled by the general controller 5. A high resistance 21 is provided between the extraction voltage power supply 26 and the extraction electrode 1.
And an ammeter 4 are connected, and the output of the ammeter is
Has been entered.

【0035】引出電極1とフィールドエミッタ18の間
に高電圧を印加することによりフィールドエミッタ18
の先端から電子線19が放出される。約πステラジアン
の立体角範囲に放出された電子線19のうち、その大部
分は引出電極1に流入し、高抵抗21を経て電流計4を
通って引出電圧電源6に入る。
By applying a high voltage between the extraction electrode 1 and the field emitter 18, the field emitter 18
An electron beam 19 is emitted from the tip of the. Most of the electron beam 19 emitted into the solid angle range of about π steradians flows into the extraction electrode 1, passes through the high-resistance 21, passes through the ammeter 4, and enters the extraction voltage power supply 6.

【0036】高抵抗21は電子線19の電流値安定化の
ために設けられている。図1の装置例では、液体金属イ
オン源2から出たイオン線3の電流値が一定となるよう
に全体制御器5の指示により引出電極1の電圧、すなわ
ち、引出電圧電源26の出力電圧を調節して電流値の安
定化を行ったが、図4の装置例では引出電圧電源26の
出力電圧は一定値に保ち、高抵抗21による電圧降下を
利用した引出電圧自己補償法による電流値安定化が行わ
れている。すなわち、フィールドエミッタ18の表面状
態が変化して電子放出能が低下すると、引出電極1に流
入する電子線19が減少し高抵抗21による電圧降下量
も減るので、その分大きい電圧がフィールドエミッタ1
8と引出電極1との間に印加され放出電流値をもとの値
に戻そうとする。
The high resistance 21 is provided for stabilizing the current value of the electron beam 19. In the apparatus example of FIG. 1, the voltage of the extraction electrode 1, ie, the output voltage of the extraction voltage power supply 26, is controlled by the general controller 5 so that the current value of the ion beam 3 emitted from the liquid metal ion source 2 becomes constant. Although the current value was stabilized by adjusting, the output voltage of the extraction voltage power supply 26 was maintained at a constant value in the example of the device of FIG. 4, and the current value was stabilized by the extraction voltage self-compensation method using the voltage drop by the high resistance 21. Is being done. That is, when the surface state of the field emitter 18 changes and the electron emission ability decreases, the electron beam 19 flowing into the extraction electrode 1 decreases and the voltage drop due to the high resistance 21 also decreases.
The emission current value applied between the electrode 8 and the extraction electrode 1 attempts to return to the original value.

【0037】この例の装置では図1の装置と違って引出
電圧電源26の出力電圧は一定値に保たれているので、
全体制御器5が引出電圧電源26から引出電極1の電位
Eを直接読み取ることは出来ない。そこで、引出電極
電位VEの値を知るために、電流計4で引出電極1に流
入する電流値IEを読み取り、次の〔数2〕を使って引
出電極電位VEを得る。ここで、VE0とRは、それぞれ
引出電圧電源26の出力電圧値と高抵抗21の抵抗値で
ある。
In the apparatus of this example, unlike the apparatus of FIG. 1, the output voltage of the extraction voltage power supply 26 is maintained at a constant value.
Can not be read directly across controller 5 is the potential V E of the lead electrode 1 from extracting voltage supply 26. Therefore, in order to know the value of the extraction electrode potential V E, it reads a current value I E flowing in the ammeter 4 to the extraction electrode 1, to obtain an extraction electrode potential V E using the following expression (2). Here, VE0 and R are the output voltage value of the extraction voltage power supply 26 and the resistance value of the high resistance 21, respectively.

【0038】[0038]

【数2】VE=VE0−R×IE 引出電極1の中心細孔を通り抜けた電子線19は加速電
極7により加速され、軸ズレ補正器20に入る。軸ズレ
補正器20は、電子ビーム31の走行位置を微修整する
ことにより、フィールドエミッタ18の機械的な位置ズ
レをみかけ上零にする装置である。この軸ズレ補正器2
0を使って予めフィールドエミッタ18の軸ズレを補正
しておくと、引出電圧変化によるビームドリフトは発生
しない。
[Number 2] V E = V E0 -R × I E electron beam 19 passing through the center pores of the lead electrode 1 is accelerated by the accelerating electrode 7 and enter the axial deviation corrector 20. The axis misalignment corrector 20 is a device that finely adjusts the traveling position of the electron beam 31 to make the mechanical misalignment of the field emitter 18 apparently zero. This axis misalignment corrector 2
If the axis deviation of the field emitter 18 is corrected in advance using 0, no beam drift occurs due to a change in the extraction voltage.

【0039】そこでこの装置では、ビームボケの補正の
みを行っている。すなわち、ビームボケ補正では光学系
の倍率補正は必要がないので、引出電圧の変化に対応し
て対物レンズ13の動作特性を変え、焦点ズレのみを補
正している。すなわち、全体制御器5は、引出電圧電源
26の出力電圧値VE0と引出電極1に流入する電流値I
Eを読み取り、次式〔数3〕により磁界型対物レンズ1
3の新しいコイル電流値IOを得て、対物レンズ電源2
8に指示して対物レンズ13に供給する。〔数3〕は、
表1から〔数1〕を得たときと同様の方法で作成され、
〔数3〕中のa及びbは、VEとIOの関係を数式で近似
するための定数である。この例ではVEとIOの関係を1
次式で近似したが、〔数1〕のように2次式で近似する
方法をとれば、より補正効果が顕著である。
Therefore, in this apparatus, only beam blur correction is performed. That is, since the magnification correction of the optical system is not necessary in the beam blur correction, the operating characteristics of the objective lens 13 are changed in accordance with the change in the extraction voltage, and only the defocus is corrected. That is, the overall controller 5 outputs the output voltage value V E0 of the extraction voltage power supply 26 and the current value I E flowing into the extraction electrode 1.
E is read, and the magnetic field type objective lens 1 is calculated by the following equation (Equation 3).
3 to obtain a new coil current value I O ,
8 and supply it to the objective lens 13. [Equation 3] is
It is created in the same way as when [Equation 1] is obtained from Table 1,
A and b in [Equation 3] are constants for approximating the relationship between V E and I O by a mathematical expression. In this example, the relationship between V E and I O is 1
Although the approximation was made by the following equation, the correction effect is more remarkable if a method of approximation is made by a quadratic equation as shown in [Equation 1].

【0040】[0040]

【数3】IO=a×(VE0−R×IE)+b 図1に示した装置と図4に示した装置は、本発明の実施
に必要な光学系の基本的要件を反映したものとなってい
る。すなわち、本発明のビームドリフトの補正は、光学
系の結像倍率の補正により行われるので、荷電粒子ビー
ムを生成する光学系が、その特性を任意に制御できる少
なくとも2つ以上のレンズで構成されている必要があ
る。ただ1つのレンズで構成された光学系では結像倍率
を任意に変えることが出来ない。一方、ビームボケ補正
は光学系のピント合わせ補正により行われるので、焦点
距離の制御できるレンズが1つあればよい。
I O = a × (V E0 −R × I E ) + b The apparatus shown in FIG. 1 and the apparatus shown in FIG. 4 reflect the basic requirements of the optical system necessary for implementing the present invention. It has become something. That is, since the correction of the beam drift of the present invention is performed by correcting the imaging magnification of the optical system, the optical system that generates the charged particle beam includes at least two or more lenses whose characteristics can be arbitrarily controlled. Need to be. An optical system composed of only one lens cannot arbitrarily change the imaging magnification. On the other hand, beam blur correction is performed by focusing correction of the optical system, so that only one lens whose focal length can be controlled is required.

【0041】ここでは、イオンビーム照射装置と電子線
微細加工装置を例にとり、ビーム電流値、ビームサイ
ズ、照射位置等のビーム照射特性が安定したビームを長
時間にわたって連続的に生成する方法について説明し
た。しかし、本発明は荷電粒子ビームを連続的に生成す
る場合に限らず、荷電粒子源を交換した場合にあって
も、引出電極の電位制御によるビーム電流制御と、前記
〔数1〕や〔数3〕の関係を用いた光学系の制御とを行
うことにより、荷電粒子源交換前と同じ照射特性のビー
ムを容易に得ることができる。
Here, a method of continuously generating a beam having stable beam irradiation characteristics such as a beam current value, a beam size, and an irradiation position over a long period of time using an ion beam irradiation apparatus and an electron beam fine processing apparatus as an example will be described. did. However, the present invention is not limited to the case where the charged particle beam is continuously generated, and even when the charged particle source is exchanged, the beam current control by controlling the potential of the extraction electrode, By controlling the optical system using the relationship [3], a beam having the same irradiation characteristics as before the charged particle source exchange can be easily obtained.

【0042】また、ここでは引出電極のみを備える電界
放出型の荷電粒子源を例にとって説明したが、本発明は
引出電極と制御電極とを備える電界放出型の荷電粒子源
についても同様に適用することができる。その場合、前
記表1の引出電極電位VEに対応するのは、引出電極電
位と制御電極電位の組み合わせである。
Although a field emission type charged particle source having only an extraction electrode has been described as an example, the present invention is similarly applied to a field emission type charged particle source having an extraction electrode and a control electrode. be able to. In this case, to correspond to the Table 1 of the lead electrode potential V E is a combination of the control electrode potential and extraction electrode potential.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明によると、電界放出型の荷電粒子
源を用い、所望のビーム電流を得るための引出電極電位
など電界放出用電圧印加電極電位が大幅に変わった時に
も変化前と同じ照射特性のビームを容易に得ることがで
きる。また、マーク検出やオートフォーカスの方法に頼
ることなく、長時間にわたってビーム電流値、ビームサ
イズ、照射位置等のビーム照射特性が安定したビームを
生成することができる。
According to the present invention, a field emission type charged particle source is used, and when the potential of a field emission voltage applying electrode such as an extraction electrode potential for obtaining a desired beam current is greatly changed, the same as before the change. A beam having irradiation characteristics can be easily obtained. In addition, a beam having stable beam irradiation characteristics such as a beam current value, a beam size, and an irradiation position can be generated for a long time without depending on a mark detection or an autofocus method.

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

【図1】本発明による荷電粒子ビーム照射装置の一例を
示す説明図。
FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a charged particle beam irradiation device according to the present invention.

【図2】本発明によるイオンビーム照射装置を使って作
製した透過型電子顕微鏡用試料の一例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a sample for a transmission electron microscope manufactured using the ion beam irradiation apparatus according to the present invention.

【図3】従来の加工装置を使った微細加工試料の例を示
す図。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a microfabricated sample using a conventional processing apparatus.

【図4】本発明による荷電粒子ビーム照射装置の他の例
を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory view showing another example of the charged particle beam irradiation device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…引出電極、2…液体金属イオン源、3…イオン線、
4…電流計、5…全体制御器、7…加速電極、8…コン
デンサーレンズ、9…引出・加速レンズ、10…イオン
源像、11…イオンビーム、12…ビーム走査器、13
…対物レンズ、14…試料、15…引出電圧が変化した
ときのイオン源像、18…フィールドエミッタ、19…
電子線、20…軸ズレ補正器、21…高抵抗、22…光
学系中心軸、25…加速電源、26…引出電圧電源、2
7…コンデンサーレンズ電源、28…対物レンズ電源、
29…電流計、31…電子ビーム、33…試料ブロッ
ク、34…薄膜領域、35…薄膜の中央部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Extraction electrode, 2 ... Liquid metal ion source, 3 ... Ion beam,
4 ... Ammeter, 5 ... General controller, 7 ... Acceleration electrode, 8 ... Condenser lens, 9 ... Extraction / acceleration lens, 10 ... Ion source image, 11 ... Ion beam, 12 ... Beam scanner, 13
... Objective lens, 14 ... Sample, 15 ... Ion source image when the extraction voltage changes, 18 ... Field emitter, 19 ...
Electron beam, 20: misalignment corrector, 21: high resistance, 22: central axis of optical system, 25: acceleration power supply, 26: extraction voltage power supply, 2
7: condenser lens power supply, 28: objective lens power supply,
29: ammeter, 31: electron beam, 33: sample block, 34: thin film area, 35: central part of thin film

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電界放出用電圧印加電極の作用によって
電界放出型の荷電粒子源から引き出された荷電粒子を光
学系によって細く絞って試料に照射する荷電粒子ビーム
照射方法において、 所望のビーム照射特性を与える前記電界放出用電圧印加
電極の電位と前記光学系の動作条件の間の関係を予め求
めておき、荷電粒子ビーム発生時に前記電界放出用電圧
印加電極電位を読み取り、読み取られた電界放出用電圧
印加電極電位を前記関係に当てはめて得られた光学系動
作条件に従って前記光学系を制御することを特徴とする
荷電粒子ビーム照射方法。
1. A charged particle beam irradiation method in which charged particles extracted from a field emission type charged particle source by the action of a field emission voltage applying electrode are finely squeezed by an optical system to irradiate a sample with a desired beam irradiation characteristic. The relationship between the potential of the field emission voltage applying electrode and the operating condition of the optical system is determined in advance, and the potential of the field emission voltage applying electrode is read when a charged particle beam is generated. A charged particle beam irradiation method, wherein the optical system is controlled in accordance with an optical system operating condition obtained by applying a voltage application electrode potential to the relationship.
【請求項2】 電界放出用電圧印加電極の作用によって
電界放出型の荷電粒子源から引き出された荷電粒子を光
学系によって細く絞って試料に照射する荷電粒子ビーム
照射方法において、 所望のビーム照射特性を与える前記電界放出用電圧印加
電極の電位と前記光学系の動作条件の間の関係を記憶し
ておき、前記電界放出用電圧印加電極の電位を制御する
ことによってビーム電流を安定化するとともに、前記電
界放出用電圧印加電極の電位を前記関係に当てはめて得
られた動作条件に従って前記光学系を制御することを特
徴とする荷電粒子ビーム照射方法。
2. A charged particle beam irradiation method in which charged particles extracted from a field emission type charged particle source by the action of a field emission voltage applying electrode are finely squeezed by an optical system to irradiate a sample with a desired beam irradiation characteristic. The relationship between the potential of the field emission voltage applying electrode and the operating conditions of the optical system is stored, and the beam current is stabilized by controlling the potential of the field emission voltage applying electrode. A charged particle beam irradiation method, wherein the optical system is controlled according to operating conditions obtained by applying the potential of the field emission voltage application electrode to the relationship.
【請求項3】 電界放出型の荷電粒子源と、前記荷電粒
子源に電界を印加する電界放出用電圧印加電極と、前記
荷電粒子源から引き出された荷電粒子ビームを細く絞る
光学系とを含む荷電粒子ビーム照射装置において、 所望のビーム照射特性を与える前記電界放出用電圧印加
電極の電位と前記光学系の動作条件の間の関係を記憶す
る記憶手段と、所望のビーム電流を得るのに必要な前記
電界放出用電圧印加電極の電位と前記記憶手段に記憶さ
れた関係とを用いて求められた動作条件に基づいて前記
光学系を制御する制御手段とを備えることを特徴とする
荷電粒子ビーム照射装置。
3. A charged particle source of a field emission type, a voltage application electrode for field emission for applying an electric field to the charged particle source, and an optical system for narrowing a charged particle beam extracted from the charged particle source. In a charged particle beam irradiation apparatus, a storage means for storing a relationship between a potential of the field emission voltage application electrode for providing a desired beam irradiation characteristic and an operation condition of the optical system, and a storage means for obtaining a desired beam current Control means for controlling the optical system based on operating conditions obtained using the potential of the field emission voltage application electrode and the relationship stored in the storage means. Irradiation device.
【請求項4】 電界放出型の荷電粒子源と、前記荷電粒
子源に電界を印加する電界放出用電圧印加電極と、前記
荷電粒子源から引き出された荷電粒子ビームを細く絞る
光学系とを含む荷電粒子ビーム照射装置において、 所望のビーム照射特性を与える前記電界放出用電圧印加
電極の電位と前記光学系の動作条件の間の関係を記憶す
る記憶手段と、前記電界放出用電圧印加電極の電位を制
御してビーム電流を安定化するビーム電流安定化手段
と、前記電界放出用電圧印加電極の電位と前記記憶手段
に記憶された関係を用いて求められた動作条件に基づい
て前記光学系を制御する制御手段とを備えることを特徴
とする荷電粒子ビーム照射装置。
4. A field emission type charged particle source, a field emission voltage applying electrode for applying an electric field to the charged particle source, and an optical system for narrowing a charged particle beam extracted from the charged particle source. In a charged particle beam irradiation apparatus, a storage means for storing a relationship between a potential of the field emission voltage applying electrode that gives a desired beam irradiation characteristic and an operating condition of the optical system; and a potential of the field emission voltage applying electrode. Beam current stabilizing means for controlling the beam current by controlling the potential of the field emission voltage applying electrode and the operating condition obtained using the relationship stored in the storage means. A charged particle beam irradiation apparatus, comprising: control means for controlling.
【請求項5】 請求項3又は4記載の荷電粒子ビーム照
射装置において、前記光学系は少なくとも2個のレンズ
を含むことを特徴とする荷電粒子ビーム照射装置。
5. A charged particle beam irradiation apparatus according to claim 3, wherein said optical system includes at least two lenses.
【請求項6】 請求項5記載の荷電粒子ビーム照射装置
において、前記制御手段は前記光学系を構成する少なく
とも1つのレンズを制御してビームボケを補正すること
を特徴とする荷電粒子ビーム照射装置。
6. A charged particle beam irradiation apparatus according to claim 5, wherein said control means controls at least one lens constituting said optical system to correct beam blur.
【請求項7】 請求項5記載の荷電粒子ビーム照射装置
において、前記制御手段はビーム照射用試料に対面した
レンズ以外のレンズを制御することによりビームドリフ
トとビームボケの双方を補正することを特徴とする荷電
粒子ビーム照射装置。
7. A charged particle beam irradiation apparatus according to claim 5, wherein said control means corrects both the beam drift and the beam blur by controlling a lens other than the lens facing the sample for beam irradiation. Charged particle beam irradiation equipment.
【請求項8】 請求項4記載の荷電粒子ビーム照射装置
において、前記制御手段は前記光学系の結像倍率が一定
に保たれるように前記光学系を制御することを特徴とす
る荷電粒子ビーム照射装置。
8. A charged particle beam irradiation apparatus according to claim 4, wherein said control means controls said optical system such that an imaging magnification of said optical system is kept constant. Irradiation device.
【請求項9】 請求項4記載の荷電粒子ビーム照射装置
において、前記制御手段はビーム照射用試料に対面した
ビーム集束用レンズから見た見掛けの荷電粒子源が定位
置に保たれるように前記光学系を制御することを特徴と
する荷電粒子ビーム照射装置。
9. The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 4, wherein the control means controls the apparent charged particle source as viewed from a beam focusing lens facing the beam irradiation sample to be kept at a fixed position. A charged particle beam irradiation apparatus characterized by controlling an optical system.
【請求項10】 請求項3〜9のいずれか1項記載の荷
電粒子ビーム照射装置を用いて作成されたことを特徴と
する微細加工試料。
10. A micromachined sample prepared by using the charged particle beam irradiation apparatus according to claim 3. Description:
JP9259530A 1997-09-25 1997-09-25 Method and device for radiating highly stable charged particle beam Pending JPH1196950A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009272293A (en) * 2008-04-11 2009-11-19 Hitachi High-Technologies Corp Focused ion beam apparatus

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