JPS62210624A - Ion beam processing and apparatus therefor - Google Patents

Ion beam processing and apparatus therefor

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JPS62210624A
JPS62210624A JP61052552A JP5255286A JPS62210624A JP S62210624 A JPS62210624 A JP S62210624A JP 61052552 A JP61052552 A JP 61052552A JP 5255286 A JP5255286 A JP 5255286A JP S62210624 A JPS62210624 A JP S62210624A
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ion beam
area
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processing
processed
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聡 原市
Akira Shimase
朗 嶋瀬
Hiroshi Yamaguchi
博司 山口
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宮内 建興
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Abstract

PURPOSE:To prevent the movement of a processing position due to the charging of a target by detecting secondary particles discharged from an object being processed and moving an ion beam irradiating region in a direction wherein the irradiating region coincides with a prescribed region in synchronism with the deflection of an ion beam. CONSTITUTION:When the present scanning region 2 deviates from a processed region 1 that is the prescribed region of an object being processed, the edge portion 3 of the processed region 1 appears in a secondary particle image due to the present scanning region 2. Secondary particles 5 are produced from a target by the irradiation of an ion beam 4. Far more secondary particles are produced in the stage portion of the edge due to the edge effect of an internal scattering as compared with the flat portion of the bottom of a processed portion. In result, the edge portion 3 of the processed region 1 is observed as a very bright portion in the secondary particle image due to the present scanning region 2. From the direction wherein the highly bright edge effect region 3 appears and its magnitude, the direction and the quantity of the movement of a processing region are obtained and, by applying a feedback to the beam scanning region, the processed region and the beam scanning region coincide with each other.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオンビーム加工方法および装置に係シ、特に
、VLS I等の被加工物に微細加工を施すのに好適な
イオンビーム加工方法および装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an ion beam processing method and apparatus, and in particular to an ion beam processing method and apparatus suitable for performing micromachining on a workpiece such as a VLSI. Regarding equipment.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

集束イオンビーム装置では、ターガツトが絶縁物である
場合、1次イオンの電荷がターダット表面に蓄積するチ
ャージアップが分析、加工等を行なう上で問題となる。
In a focused ion beam device, when the target is an insulator, charge-up, in which the charge of primary ions accumulates on the surface of the target, poses a problem in analysis, processing, and the like.

例えば、VLS I等の半導体装置は集積度を上げるた
めに垂直方向に多層配線構造を有しているが、デパック
等の目的のためにその下層配線をイオンビーム加工によ
り切断する場合、前述のチャーノアツブの問題が生じる
。つ甘り、多層配線構造において、StO,等の眉間絶
縁膜が2層3層と重なっている厚い絶縁層を通して下層
配線を切断する場合、例えば第9図に示すように、表面
に蓄積する電荷の影響で1次イオンの軌道が曲げられて
しまう。従って、この1次イオンの軌道の曲りに対して
何ら対策を講することなく、例えば第10図に示すよう
に、幅2μmの最下層At配線8を上層の厚さ約6μm
の絶縁層6を通し4μm×4μmの矩形の穴をイオンビ
ームで加工して切断しようとしても、加工領域10がチ
ャージアップの影響でふらつきながら移動し、最大5μ
m穆度の位置ずれが生じてしまい、配線8に加工が達し
ないことが多い。
For example, semiconductor devices such as VLSI have a multilayer wiring structure in the vertical direction to increase the degree of integration, but when cutting the lower layer wiring by ion beam processing for purposes such as depacking, the above-mentioned charno assembly is required. The problem arises. In a multilayer wiring structure, when cutting the lower wiring through a thick insulating layer such as StO, which has two or three overlapping layers, charges accumulate on the surface, as shown in Figure 9, for example. The trajectory of the primary ion is bent due to the influence of Therefore, without taking any measures against the bending of the trajectory of the primary ions, for example, as shown in FIG.
Even if an attempt is made to cut a 4 μm x 4 μm rectangular hole through the insulating layer 6 with an ion beam, the processed area 10 will move while wobbling due to the influence of charge-up, resulting in a hole size of up to 5 μm.
A positional shift of m degrees occurs, and the processing often does not reach the wiring 8.

また、プラス基板上に被着したCr膜を・ぐターン加工
してフォトマスクを作成する場合、孤立したCrzリー
ンを加工するときにも上述したチャージアップの問題が
生じる。更に、X線を使用してウェハに・千ターンを焼
付ける際に用いるX線マスクを修正する場合、PIQ(
保護)膜を通してAu/#ターンを加工するときにもチ
ャージアップの問題が生じる。
Further, when a photomask is created by turning a Cr film deposited on a positive substrate, the above-mentioned charge-up problem also occurs when an isolated Crz lean is processed. Furthermore, when modifying the X-ray mask used to print 1,000 turns on a wafer using X-rays, PIQ (
A charge-up problem also occurs when processing Au/# turns through a protective film.

斯かるチャージアップの問題を解決するため、従来は、
アイオニクス45.7(1979年)第邸頁から第33
頁(l0NIC845,7(1979) P 28〜P
33)に論じられている電子シャワーを用いたシ、ある
いは、1次イオンとして負イオンを用いている。
In order to solve this charge-up problem, conventionally,
Ionics 45.7 (1979) No. 33, page 33
Page (l0NIC845, 7 (1979) P 28-P
33) using an electron shower, or using negative ions as primary ions.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

電子シャワーを用いる方法は、電子銃からターガツトに
照射する電子の量、エネルギー等の条件を微妙に調整す
るのが困難である。従って、照射した電子線によりター
ガツトの温度が上昇してしまうという問題がある。ター
ゲットがVLS I等の半導体装置である場合、温度の
上昇は素子に対して悪影響を及ぼすため、極力疏けなけ
ればならない。電子シャワーを用いる方法の様に、負電
荷により正電荷を中和する方法では、基本的に上述のよ
うなターガツトの加熱を避けることが難しく、また負電
荷粒子銃、シールド電極等を試料台付近に設けるため構
造が複雑になり、1次イオン光学系あるいは2次電子検
出系との設計上の問題が生じてしまう。
In the method using an electron shower, it is difficult to finely adjust conditions such as the amount and energy of electrons irradiated from the electron gun to the target. Therefore, there is a problem in that the temperature of the target increases due to the irradiated electron beam. When the target is a semiconductor device such as a VLSI, a rise in temperature has a negative effect on the device, so it must be avoided as much as possible. With methods that neutralize positive charges with negative charges, such as the method using an electron shower, it is basically difficult to avoid the heating of the target as described above, and it is difficult to avoid the heating of the target as described above. Since it is provided in the primary ion optical system or the secondary electron detection system, the structure becomes complicated and design problems occur with the primary ion optical system or the secondary electron detection system.

また、1次イオンとして負イオンを利用する方法は、負
イオンを安定に発生させる装置を得るのが困難であると
いう問題がある。
Further, the method of using negative ions as primary ions has a problem in that it is difficult to obtain a device that stably generates negative ions.

本発明の目的は、1次イオン光学系あるいは2次電子検
出系に影響を与えることなく、ターガツトのチャージア
ップによる加工位置の移動を防止できるイオンビーム加
工方法及び装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an ion beam processing method and apparatus that can prevent movement of the processing position due to charge-up of the target without affecting the primary ion optical system or the secondary electron detection system.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、被加工物の所定領域にイオンビームを集束
・偏向させて照射したとき該被加工物から放出される2
次粒子を検出し、該検出信号を前記イオンビームの偏向
に同期させて実際の加工領域の2次粒子像を得、該加工
領域が前記所定領域からずれているときは加工領域を前
記所定領域に一致させる方向にイオンビームの照射領域
を移動させることにより、達成される。また、斯かるイ
オンビーム加工方法を行なうイオンビーム加工装置は、
イオン源と、該イオン源から引き出されたイオンビーム
を集束・偏向するイオン光学系とを備え、被加工物の所
定領域を加工するイオンビーム加工装置において、被加
工物から放出される2次粒子を検出する手段と、該手段
の出力をイオンビームの偏向に同期させ2次粒子像とし
て取り込む画像メモリと、該画像メモリ内の2次粒子像
からイオンビームの照射領域が前記所定領域から移動し
たことを判定し移動方向及び移動量に応じた制御信号を
出力する処理手段と、該制御信号を受け前記移動量を零
とする方向に被加工物載置ステーゾの移動方向あるいは
イオンビームの偏向照射方向をフィードバック制御する
手段とを設けることにより得られる。
The above purpose is to focus and deflect the ion beam onto a predetermined area of the workpiece and to emit 2 ion beams from the workpiece.
Detect secondary particles, synchronize the detection signal with the deflection of the ion beam to obtain a secondary particle image of the actual processing area, and when the processing area deviates from the predetermined area, move the processing area to the predetermined area. This is achieved by moving the ion beam irradiation area in a direction that matches the ion beam. In addition, an ion beam processing device that performs such an ion beam processing method is
In an ion beam processing apparatus that includes an ion source and an ion optical system that focuses and deflects an ion beam extracted from the ion source, and processes a predetermined region of a workpiece, secondary particles emitted from the workpiece are an image memory for synchronizing the output of the means with the deflection of the ion beam and capturing it as a secondary particle image; and a secondary particle image in the image memory that indicates that the ion beam irradiation area has moved from the predetermined area. a processing means for determining the movement direction and the movement amount and outputting a control signal according to the movement direction and movement amount; This can be achieved by providing a means for feedback controlling the direction.

〔作用〕[Effect]

ターゲツトのチャーノアツブが生じ、第1図に示すよう
に、被加工物の所定領域である既加工領域1から現在の
走査領域2がずれた場合、現在の走査領域2による2次
粒子像内に既加工領域1のエツジ部3が表われる。イオ
ンビーム4の照射ニよりターゲツトから2次粒子5が発
生するが、加工部底の平坦な場所と比較して、エツゾの
段差部では内部散乱によるエツゾ効果ではるかに多量の
2次粒子が発生する。この結果、現在の走査領域2によ
る2次粒子像内で、既加工領域1のエツジ部3は、非常
に輝度の高い部分として観測される。
If target charno aggregation occurs and the current scanning area 2 deviates from the processed area 1, which is a predetermined area of the workpiece, as shown in FIG. The edge portion 3 of the processing area 1 is exposed. Secondary particles 5 are generated from the target by the irradiation of the ion beam 4, but compared to the flat area at the bottom of the processing section, a much larger amount of secondary particles are generated at the stepped part of the etso due to the etso effect due to internal scattering. do. As a result, in the secondary particle image obtained by the current scanning area 2, the edge part 3 of the processed area 1 is observed as a very bright part.

本発明は、この輝度の高いエツジ効果領域3の表われた
方向と大きさから、加工領域の移動方向と移動量を求め
、ビームの走査領域にフィードバックをかけることによ
って、既加工領域とビーム走査領域を一致させる。この
とき、加工領域のチャーシアツブの電荷量は最初増加す
るが、加工部から被加工物の基板へのリーク量と平衡に
達した時点で電荷の増加は止まる。その結果、加工領域
は、実際のビーム走査領域よりも若干大きくなる程度で
、チャージアップによる加工領域の移動はほとんどなく
なる。第2図は、加工領域10を2次粒子像で観察しな
がら、既加工領域のエツジ部の輝度の高い部分が表われ
た時に、それを打ち消す方向に被加工物載置用ステーク
を逐次操作しながら加工を行なった被加工物の断面図で
、前述した従来例の第10図と対比するものである。こ
の様に、本発明方法を適用してイオンビーム加工を行な
うと、例えば加工のふらつきを±0.3μm以下にでき
、切断の信頼性は90チ以上となる。
The present invention calculates the movement direction and amount of movement of the processing area from the direction and size of the edge effect area 3 with high brightness, and applies feedback to the beam scanning area, thereby scanning the already processed area and the beam scanning. Match areas. At this time, the amount of charge on the Charshaft in the processing area initially increases, but the increase in charge stops when it reaches equilibrium with the amount of leakage from the processing area to the substrate of the workpiece. As a result, the processing area is only slightly larger than the actual beam scanning area, and movement of the processing area due to charge-up is almost eliminated. Figure 2 shows that while observing the processing area 10 with a secondary particle image, when a high-brightness part of the edge part of the processed area appears, the workpiece mounting stake is sequentially operated in a direction to cancel it. 10 is a cross-sectional view of a workpiece that was machined, and is compared with FIG. 10 of the conventional example described above. As described above, when the method of the present invention is applied to perform ion beam processing, the fluctuation of processing can be reduced to ±0.3 μm or less, and the reliability of cutting is 90 inches or more.

本発明装置では、2次粒子像を画像メモリ内に取り込ん
で自動的に加工領域のずれをマイクロプロセッサ等の処
理手段で検出し、ずれをなくす方向にイオンビーム照射
領域をフィードバック制御する構成としたので、1次イ
オン光学系あるいは2次粒子検出系に影響を与えること
なくチャージアップに対処できる。
The apparatus of the present invention has a configuration in which a secondary particle image is captured into an image memory, a deviation in the processing area is automatically detected by a processing means such as a microprocessor, and the ion beam irradiation area is feedback-controlled in a direction to eliminate the deviation. Therefore, charge-up can be dealt with without affecting the primary ion optical system or the secondary particle detection system.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第3図乃至第8図を参照して
説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 to 8.

第3図は本発明の第1実施例の原理説明図である。本実
施例はビーム走査領域2のS I M (Scan−n
ing Ion MicrosCope :走査イオン
顕微鏡)像における中央の縦、横のラインA、B上の輝
度分布(2次電子信号強度分布)をもとに、加工領域の
移動方向と移動量を検出し、ビーム走査領域にフィー−
パックをかけるものである。現在のビーム走査領域2内
に既加工部のエツジ領域3が表われると、A、Bライン
上の輝度分布に、エツジ領域に対応するビークPが表わ
れる。このビークPの位置と幅から加工領域の移動方向
と移動量を求め、ビーム走査領域2を既加工領域1の位
置まで動かす。その結果、既加工領域1とビーム走査領
域2が一致すると、A、  Bライン上の輝度分布から
、二ツノに対応するビークが消える。上記操作を加工中
に逐次前なうことにより、加工領域の移動を防ぎ精度よ
い加工を行なう。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the principle of the first embodiment of the present invention. In this embodiment, S I M (Scan-n
Based on the brightness distribution (secondary electron signal intensity distribution) on the central vertical and horizontal lines A and B in the scanning ion microscope (scanning ion microscope) image, the direction and amount of movement of the processing area are detected, and the beam Feed into the scan area
This is what you put the pack on. When the edge region 3 of the processed portion appears in the current beam scanning region 2, a beak P corresponding to the edge region appears in the brightness distribution on the A and B lines. The direction and amount of movement of the processing area are determined from the position and width of this beak P, and the beam scanning area 2 is moved to the position of the processed area 1. As a result, when the processed area 1 and the beam scanning area 2 coincide, the peaks corresponding to the two horns disappear from the brightness distribution on the A and B lines. By sequentially performing the above operations during processing, movement of the processing area is prevented and accurate processing is performed.

次に本実施例の装置構成の例を第4図に示す。Next, an example of the device configuration of this embodiment is shown in FIG.

イオン源11と引き出し電極12の間に電圧全印加して
イオンビール4を引き出し、静電レンズ13によりビー
ムディファイディングアパーチャ14を通過させたイオ
ンビームをターダクト16上に集束させる。さらに、デ
フレクタコントローラ24からデフレクタ電榎15に偏
向電圧を与えて、イオンビームを偏向させ、ターケ9ソ
ト16上を走査させて加工を行なう。イオンビームの照
射に伴い、ターデッド16から放出された2次電子21
を2次電子ディテクタ22で検出し、検出信号をヘッド
アンf23で増巾する。上呂己デフレクタコントローラ
24からデフレクタ電極15に与える偏向電圧と同じ電
圧をCRT25の偏向電極にも与え、アンプ23から出
力される2次電子増巾信号でCRT 25に輝度変調を
かけることにより、加工領域2(第3図)の2次電子像
すなわちSIM像が得られる。また、これと同時に、上
記2次電子増巾信号をA/Dコンバータ26でデノタル
化し、デフレクタコントローラ24と同期させることに
より、SIM像をメインコントローラ27内の画像メモ
リに取り込む。一方、ターダクト16を載置するステー
ジ17の位置制御は、ステージコントローラ20により
X駆動部18.Y駆動部19を介して行なう。
A full voltage is applied between the ion source 11 and the extraction electrode 12 to extract the ion beer 4, and the ion beam that has passed through the beam-defining aperture 14 is focused onto the tar duct 16 by the electrostatic lens 13. Further, a deflection voltage is applied from the deflector controller 24 to the deflector electric wire 15 to deflect the ion beam and scan the target 9 soto 16 for processing. Secondary electrons 21 emitted from the tarded 16 during ion beam irradiation
is detected by the secondary electron detector 22, and the detection signal is amplified by the head amplifier f23. The same voltage as the deflection voltage applied to the deflector electrode 15 from the Urogumi deflector controller 24 is also applied to the deflection electrode of the CRT 25, and the CRT 25 is subjected to brightness modulation using the secondary electron amplified signal output from the amplifier 23, thereby processing. A secondary electron image or SIM image of region 2 (FIG. 3) is obtained. At the same time, the secondary electron amplified signal is digitalized by the A/D converter 26 and synchronized with the deflector controller 24 to capture the SIM image into the image memory in the main controller 27. On the other hand, the position of the stage 17 on which the tar duct 16 is placed is controlled by the stage controller 20 using the X drive unit 18. This is done via the Y drive section 19.

本実施例では、上記画像メモリとして、SIM像の中央
の縦、横のライ/A、B(第3図)に対応する2つのラ
インメモリを用いる。そして、メインコントローラで、
加工と同時にラインメモリ内に取り込んだ2次電子信号
の分布を逐次判定し、既加工部のエツジ領域に対応する
ピークが表われた時、その表われた方向と幅から加工領
域の移動方向と移動量をメインコントローラ内の図示し
ない計算機により求め、現在のビーム走査領域2を既加
工領域1に重なる位fまで動かす。このビーム走査領域
の移動は、デフレクタコントローラ24゜ステー・シコ
ントローラ20のいずれか一方あるいはその両方にフィ
ードバックをかけて行なう。
In this embodiment, two line memories corresponding to vertical and horizontal lines /A and B (FIG. 3) at the center of the SIM image are used as the image memories. And on the main controller,
The distribution of secondary electron signals taken into the line memory at the same time as processing is sequentially determined, and when a peak corresponding to the edge area of the processed part appears, the direction and width of the peak are determined as the moving direction of the processed area. The amount of movement is determined by a computer (not shown) in the main controller, and the current beam scanning area 2 is moved to a point f where it overlaps the processed area 1. This movement of the beam scanning area is performed by applying feedback to one or both of the deflector controller 24 and the station controller 20.

尚、ステージを直接0.1μm程度の精度で動かす必要
がある場合は、ピエゾ素子等の微動機構をステージ駆動
部に用いればよい。
Note that if it is necessary to directly move the stage with an accuracy of about 0.1 μm, a fine movement mechanism such as a piezo element may be used in the stage drive section.

第5図は、本発明の第2実施例の原理説明図である。本
実施例は、ビーム走査領域2のSIM像における輝度分
布を縦方向、横方向にそれぞれ加算した射影信号分布を
もとに、加工領域の移動方向と移動量を検出し、ビーム
走査領域にフィードバックをかけるものである。検出原
理は第1実施例と同様である。現在のビーム走査領域2
内に既加工部lのエツジ領域3が表われると、縦方向及
び横方向の夫々の射影信号分布に、エツジ領域に対応す
るピークPが表われる。このピークPの表われた方向と
幅から加工領域の移動方向と移動量を計算により求める
。この際、射影信号分布は信号の加算によシノイズ成分
がキャンセルされてSN比が向上するため、加工領域の
移動量の検出精度も向上する。本実施例の装置構成は第
4図に示す装置構成と同様であるが、メインコントロー
ラ27内の画像メモリは、SIM像全体に対応する画像
メモリを用い、縦方向及び横方向への射影演算機能を有
するものを用いる必要がある。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the principle of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the direction and amount of movement of the processing area are detected based on the projection signal distribution obtained by adding the luminance distribution in the SIM image of the beam scanning area 2 in the vertical and horizontal directions, and the information is fed back to the beam scanning area. It is something that multiplies. The detection principle is the same as in the first embodiment. Current beam scanning area 2
When the edge region 3 of the processed portion l appears within the area, a peak P corresponding to the edge region appears in each of the vertical and horizontal projection signal distributions. The direction and amount of movement of the processing area are calculated from the direction and width of this peak P. At this time, noise components in the projected signal distribution are canceled by signal addition, and the S/N ratio is improved, so the accuracy of detecting the amount of movement of the processing area is also improved. The device configuration of this embodiment is similar to the device configuration shown in FIG. 4, but the image memory in the main controller 27 uses an image memory that corresponds to the entire SIM image, and has a projection calculation function in the vertical and horizontal directions. It is necessary to use one that has

第6図は本発明の第3実施例の原理説明図である。本実
施例は、ビーム走査領域2のSIM像における縦横それ
ぞれ複数本のライン、本実施例では夫々3本のラインA
I * At + AS及びB、 、 B、、 B、上
の輝度分布をもとて、加工領域のX、  Y、  θの
移動方向及び移動角と夫々の移動量を検出し、ビーム走
査領域2にフィードバックをかけるものである。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the principle of the third embodiment of the present invention. In this embodiment, a SIM image of the beam scanning area 2 has a plurality of vertical and horizontal lines, and in this embodiment, three lines A each.
Based on the brightness distribution on I*At+AS and B, , B, , B, the moving directions and moving angles of X, Y, θ of the processing area and the respective moving amounts are detected, and the beam scanning area 2 is detected. This is to provide feedback.

本実施例は、前述した第1実施例と同様に、各ライン上
の輝度分布において、既加工部1のエツジ領域が信号の
ピークとして検出される。ここで、現在のビーム走査領
域2と既加工領域1がθ方向にずれている場合、上記信
号の各ピークP1 + Pt +P、はそれぞれのライ
ンAI + At r A3あるいはBI、B、。
In this embodiment, as in the first embodiment described above, the edge region of the processed portion 1 is detected as a signal peak in the luminance distribution on each line. Here, when the current beam scanning area 2 and the processed area 1 are shifted in the θ direction, each peak P1 + Pt +P of the above signal corresponds to each line AI + At r A3 or BI, B,.

B、上で異なる幅をもつ。そこで各ライン上のピーク幅
が等しくなる様にθ方向に移動させ、θ方向の位置合わ
せを行なう。例えば、4μmx4μmの矩形加工を行な
う場合、上記ピーク幅の検出精度は集束ビーム径の半分
の0.15μmであるから、θ方向の位置合わせ精度は
、txa−’(−v)具2’となり、実用上充分な精度
が得られる。θ方向の位置合わせを行なった後、第1実
施例と同様の方法でxy力方向位置合わせを行なうこと
により、ビーム走査領域を既加工領域に一致させる。
B, with different widths on top. Therefore, positioning in the θ direction is performed by moving in the θ direction so that the peak widths on each line are equal. For example, when performing rectangular processing of 4 μm x 4 μm, the detection accuracy of the peak width is 0.15 μm, which is half of the focused beam diameter, so the alignment accuracy in the θ direction is txa-'(-v) tool 2', Accuracy sufficient for practical use can be obtained. After alignment in the θ direction, alignment in the x and y force directions is performed in the same manner as in the first embodiment, thereby aligning the beam scanning area with the processed area.

第7図に本実施例に係る装置構成を示す。この装置構成
は、基本的には第4図の装置構成と用様でめり、異なる
点は、ステージコントローラ20の指示によりステージ
17をθ方向に、駆動させるθ駆動部31を設けた点と
、メインコントローラ27内の画像メモリとしてSIM
像の縦横夫々複数本のラインに対応するラインメモリを
用いている点である。尚、θ方向の加工領域のフィード
バック制御は、θ駆動部31を用いて行なう他、イオン
ビーム自体をθ方向に移動させるように、デフレクタ電
極15に与える偏向電圧をデフレクタコントローラ24
で調整するようにしてもよい。
FIG. 7 shows an apparatus configuration according to this embodiment. The configuration of this device is basically the same as the device configuration shown in FIG. , SIM as an image memory in the main controller 27
The point is that line memories corresponding to a plurality of lines in the vertical and horizontal directions of the image are used. Feedback control of the processing area in the θ direction is performed by using the θ drive unit 31, and also by applying a deflection voltage to the deflector electrode 15 using the deflector controller 24 so as to move the ion beam itself in the θ direction.
You may also adjust it with .

第8図は、本発明の第4実施例の原理説明図である。本
実施例は、第2実施例と同様にSIM像における輝度分
布の縦方向及び横方向の射影信号分布からx、  y方
向の移動方向及び移動量を求める他、θ方向の移動方向
及び移動量を求め、加工領域をフィードバック制御する
ものである。第8図に示すように、現在のビーム走査領
域2と既加工領域1がθ方向にずれている場合、既加工
部のエッソ領域3はSIM像内で斜めに表われる。その
結果、縦方向、横方向のそれぞれの射影信号分布におい
ても、信号強度が斜めに傾くことになる。
FIG. 8 is an explanatory diagram of the principle of the fourth embodiment of the present invention. In this example, in addition to determining the movement direction and amount in the x and y directions from the vertical and horizontal projected signal distributions of the luminance distribution in the SIM image, as in the second example, the movement direction and amount in the θ direction are also calculated. is calculated and the machining area is feedback-controlled. As shown in FIG. 8, when the current beam scanning area 2 and the processed area 1 are shifted in the θ direction, the esso area 3 of the processed area appears obliquely in the SIM image. As a result, the signal intensity also tilts diagonally in each of the vertical and horizontal projected signal distributions.

そこで、それぞれの射影信号分布で信号強度が水平にな
る様にθ方向に動かすことによって、θ方向の位置合わ
せを行なう。θ方向の位置合わせを行なった後、第2実
施例と同様の方法でXY方向の位置合わせを行ない、ビ
ーム走査領域を既加工領域に一致させる。
Therefore, positioning in the θ direction is performed by moving in the θ direction so that the signal intensity becomes horizontal in each projected signal distribution. After alignment in the θ direction, alignment in the X and Y directions is performed in the same manner as in the second embodiment, and the beam scanning area is made to coincide with the processed area.

本実施例の装置構成は、第7図に示すものと同様である
が、画像メモリとしては第2実施例と同様に射影演算機
能を有するものを用いる必要がある。
The device configuration of this embodiment is similar to that shown in FIG. 7, but it is necessary to use an image memory having a projection calculation function as in the second embodiment.

上述した各実施例では、2次電子からSIM像を得てい
るが、既加工領域エッソ部の段差部分では、ターグット
からス・やツタされる2次イオンの収率も犬きくなるこ
とから、2次イオン像を用いても全く同様の効果を得る
ことができる。この場合、2次電子ディテクタの代りに
、質量分析機を用いて2次イオン像を得る。
In each of the above-mentioned embodiments, the SIM image is obtained from secondary electrons, but in the step part of the esso part of the processed area, the yield of secondary ions that are scattered from the targut is also very low. Exactly the same effect can be obtained using a secondary ion image. In this case, a secondary ion image is obtained using a mass spectrometer instead of a secondary electron detector.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、1次イオン光学系や2次電子検出系に
何ら影響を与えることなく、チャーノアツブによる加工
領域の移動を防ぎ、精度よい加工を行なうことができる
。加工精度は、1回の走査中に加工領域が移動する距離
と、2次粒子像の分解能で決壕るが、本発明では加工精
度を±0.3μm以下に抑えることが可能となる。
According to the present invention, it is possible to prevent movement of the processing area due to the charno ablation and perform accurate processing without affecting the primary ion optical system or the secondary electron detection system. Processing accuracy depends on the distance that the processing area moves during one scan and the resolution of the secondary particle image, but the present invention makes it possible to suppress the processing accuracy to ±0.3 μm or less.

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

第1図は本発明の原理説明図、第2図は本発明のイオン
ビーム加工を施した被加工物の断面図、第3図は本発明
の第1実施例の原理説明図、第4図は第1実施例に係る
イオンビーム加工装置の構成図、第5図は本発明の第2
実施例の原理説明図、第6図は本発明の第3実施例の原
理説明図、第7図は第3実施例に係るイオンビーム加工
装置の構成図、第8図は本発明の第4実施例の原理説明
図、第9図はチャーノアノブの影響を示す模式図、第1
0図はチャージアップ対策を講じないでイオンビーム加
工を施しだ被加工物の断面図である。 1・・既加工領域、2・・・現在のビーム走査領域、3
・・・エノノ効果によりSIM像内で輝度の高い領域(
既加工部のエッノ嶺域)、4・・・イオンビーム、5・
・・2次電子、6・・・Sin、層(絶縁層)、7・・
・St、N。 層(絶縁層)、8・・・At配線、9・・・正電荷、1
0・・・加工領域、11・・・イオン源、12・・・引
き出し電極、13・・・静電レンズ、14・・ビームデ
ィファイディングアパーチャ、工5・・・デフレクタ電
極、16・・・ターグット、17・・・ステージ、18
・・・X駆動部、19・・・Y駆動部、20・・・ステ
ーソコントローラ、21・・・2次電子、22・・・2
次電子ディテクタ、23・・・ヘッドアンプ、24・・
・デフレクタコントローラ、%・・・CRT126・・
・A/Dコンバータ、27・・・メインコントローラ、
31・・・θ駆動部。 代理人 弁理士 秋 本 正 実 第1図 第2図 第3図 Bウィン 第4図 第 5 図 坂力閘M影 坂力伺)1彰 第6図 第7図 第8図 報方伺射形 坂力伺射影 第9図 (〉
Fig. 1 is an explanatory diagram of the principle of the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view of a workpiece subjected to ion beam processing of the present invention, Fig. 3 is an explanatory diagram of the principle of the first embodiment of the invention, Fig. 4 is a configuration diagram of the ion beam processing apparatus according to the first embodiment, and FIG.
FIG. 6 is a diagram explaining the principle of the third embodiment of the present invention, FIG. 7 is a configuration diagram of the ion beam processing apparatus according to the third embodiment, and FIG. 8 is a diagram explaining the principle of the third embodiment of the present invention. A diagram explaining the principle of the embodiment, Figure 9 is a schematic diagram showing the influence of the Charno knob, Figure 1
Figure 0 is a cross-sectional view of a workpiece that has been subjected to ion beam processing without taking any measures against charge-up. 1... Already processed area, 2... Current beam scanning area, 3
...A region of high brightness in the SIM image due to the Enono effect (
4. Ion beam, 5.
...Secondary electron, 6...Sin, layer (insulating layer), 7...
・St, N. layer (insulating layer), 8... At wiring, 9... positive charge, 1
0...Processing area, 11...Ion source, 12...Extraction electrode, 13...Electrostatic lens, 14...Beam defining aperture, Process 5...Deflector electrode, 16...Targut , 17...stage, 18
...X drive unit, 19...Y drive unit, 20...Station controller, 21...Secondary electron, 22...2
Next electronic detector, 23... Head amplifier, 24...
・Deflector controller, %...CRT126...
・A/D converter, 27...main controller,
31...θ drive unit. Agent Patent Attorney Tadashi Akimoto Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. B Win Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7 Fig. 8 Fig. 8 Rikiki Projection Figure 9 (〉

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、被加工物の所定領域にイオンビームを集束偏向させ
て照射したとき該被加工物から放出される2次粒子を検
出し、該検出信号を前記イオンビームの偏向に同期させ
て実際の加工領域の2次粒子像を得、該加工領域が前記
所定領域からずれているときは加工領域を前記所定領域
に一致させる方向にイオンビームの照射領域を移動させ
ることを特徴とするイオンビーム加工方法。 2、前記イオンビーム照射領域の移動は、イオンビーム
の偏向電圧を制御して行なうことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載のイオンビーム加工方法。 3、前記イオンビーム照射領域の移動は、被加工物を載
置するステージを移動して行なうことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のイオンビーム加工方法。 4、前記2次粒子は2次電子であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載のイオ
ンビーム加工方法。 5、前記2次粒子は2次イオンであることを特徴とする
特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載のイ
オンビーム加工方法。 6、イオン源と、該イオン源から引き出されたイオンビ
ームを集束・偏向するイオン光学系とを備え、被加工物
の所定領域を加工するイオンビーム加工装置において、
被加工物から放出される2次粒子を検出する2次粒子検
出手段と、該2次粒子検出手段の出力をイオンビームの
偏向に同期させ2次粒子像として取り込む画像メモリと
、該画像メモリ内の2次粒子像からイオンビームの照射
領域が前記所定領域から移動したことを判定し移動方向
及び移動量に応じた制御信号を出力する処理手段と、該
制御信号を受け前記移動量を零とする方向に被加工物を
載置するステージの移動方向あるいはイオンビームの偏
向照射方向をフィードバック制御する手段とを設けたこ
とを特徴とするイオンビーム加工装置。 7、前記2次粒子検出手段は、2次電子ディテクタであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載のイオン
ビーム加工装置。 8、前記2次粒子検出手段は、質量分析装置であること
を特徴とする特許請求の範囲第6項記載のイオンビーム
加工装置。
[Claims] 1. When a predetermined region of a workpiece is irradiated with a focused and deflected ion beam, secondary particles emitted from the workpiece are detected, and the detection signal is applied to the deflection of the ion beam. A secondary particle image of the actual processing area is obtained in synchronization, and when the processing area deviates from the predetermined area, the ion beam irradiation area is moved in a direction to match the processing area with the predetermined area. Ion beam processing method. 2. The ion beam processing method according to claim 1, wherein the movement of the ion beam irradiation area is performed by controlling a deflection voltage of the ion beam. 3. The ion beam processing method according to claim 1, wherein the ion beam irradiation area is moved by moving a stage on which the workpiece is placed. 4. The ion beam processing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the secondary particles are secondary electrons. 5. The ion beam processing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the secondary particles are secondary ions. 6. An ion beam processing apparatus for processing a predetermined region of a workpiece, comprising an ion source and an ion optical system that focuses and deflects the ion beam extracted from the ion source,
a secondary particle detection means for detecting secondary particles emitted from the workpiece; an image memory for synchronizing the output of the secondary particle detection means with the deflection of the ion beam and capturing it as a secondary particle image; processing means that determines from the secondary particle image that the ion beam irradiation area has moved from the predetermined area and outputs a control signal according to the direction and amount of movement, and upon receiving the control signal, sets the amount of movement to zero. 1. An ion beam processing apparatus comprising means for feedback controlling a moving direction of a stage on which a workpiece is placed or a deflection direction of an ion beam. 7. The ion beam processing apparatus according to claim 6, wherein the secondary particle detection means is a secondary electron detector. 8. The ion beam processing apparatus according to claim 6, wherein the secondary particle detection means is a mass spectrometer.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55126950A (en) * 1979-03-23 1980-10-01 Jeol Ltd Correction method of drift in electron microscope
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JPS60126834A (en) * 1983-12-14 1985-07-06 Hitachi Ltd Ion beam processing method and device thereof

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