JPH0935673A - 集束イオンビーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、段差のある試料の加工に当た
って、操作者のわずらわしさを低減し、加工時間の短縮
化を図るのに適した集束イオンビ−ム装置を提供するこ
とにある。 【構成】試料９はイオンビ−ム８でもって走査され、そ
のときの検出器７による二次電子検出信号にもとづいて
表示装置１６に試料の画像が表示される。試料面に段差
がある場合、それぞれの面について焦点合わせが行わ
れ、そのときのそれぞれの面の画像信号とその画像を得
たときの集束条件と観察倍率とをコンピュ−タ１７に記
憶する。加工すべき形状を各面の再生画像に重畳させて
設定し、その後各面に、設定された形状の加工をまとめ
て行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は試料の集束イオンビ−ム
装置、特に段差のある試料の加工に好適な集束イオンビ
ーム装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】集束イオンビーム装置は、各種材料の加
工・観察装置として一般的に知られている。これは、試
料にイオンビ−ムを照射すると、二次電子の発生や試料
の構成物がはじき出されるスパッタリング現象を伴うか
らである。一般に、集束イオンビ−ム装置による加工は
以下の手順で行われる。

【０００３】試料表面を集束されたイオンビ−ムで走査
すると、各走査点では二次的な荷電粒子が発生し、その
発生粒子量は試料表面の凸凹によって異なる。したがっ
て、各走査点で発生した二次的な荷電粒子を検出量を輝
度変調量として各走査点の二次元位置情報に対応させる
ことによって試料表面の観察像が得られる。

【０００４】このようにして得られた観察像をもとにし
てその像上に加工領域が設定される。設定された観察領
域を再度イオンビ−ムで指定時間だけ走査し指定時間だ
けこの走査を繰り返すことで試料の加工が実行される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、今までの装置
は、段差を有する試料の加工に対する配慮がなく、形状
の寸法を重視した加工を高さの違う複数箇所に行なうの
には不適当である。

【０００６】本発明の目的は、段差のある試料の加工に
当たって、操作者のわずらわしさを低減し、加工時間の
短縮化を図るのに適した集束イオンビ−ム装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の課題解決手段は
次のとおりである。

【０００８】１． 試料をイオンビ−ムで走査するよう
に該イオンビ−ムを偏向し、それによって前記試料から
荷電粒子信号を発生させる手段と、前記イオンビ−ムを
前記試料に集束する手段と、前記荷電粒子信号にもとづ
いて前記試料の画像を表示すると共にその画像上の任意
の指定位置に任意の指定寸法をもつ加工領域を表示する
手段とを備えている集束イオンビ−ム装置において、前
記試料の第１及び第２の観察領域内での前記試料に対す
る前記イオンビ−ムの集束条件、該集束条件下での前記
第１及び第２の観察領域の画像信号並びに前記第１及び
第２の観察領域の観察倍率をセットにして記憶する手段
を備え、前記記憶された集束条件下での、前記記憶され
た観察倍率をもつ、前記記憶された画像信号にもとづく
前記第１及び第２の観察領域の画像を表示すると共にそ
の各画像上の任意の指定位置に任意の指定寸法をもつ加
工領域を表示するようにしたことを特徴とする（請求項
１）。

【０００９】２． 課題解決手段１の集束イオンビーム
装置において、前記加工領域の試料上換算寸法を前記加
工領域と共に表示するようにしたことを特徴とする（請
求項２）。

【００１０】３． 課題解決手段１又は２の集束イオン
ビーム装置において、前記第１及び第２の領域の観察領
域の画像を同時に表示するようにしたことを特徴とする
（請求項３）。

【００１１】

【作用】本発明では、試料の第１及び第２の観察領域内
での試料に対するイオンビ−ムの集束条件、この集束条
件下での第１及び第２の観察領域の画像信号並びに第１
及び第２の観察領域の観察倍率をセットにして記憶する
手段を備え、記憶された集束条件下での、記憶された観
察倍率をもつ、記憶された画像信号にもとづく第１及び
第２の観察領域の画像を表示すると共にその各画像上の
任意の指定位置に任意の指定寸法をもつ加工領域を表示
するようにしている。したがって、試料高さの違った試
料すなわち段差のある試料の加工を行う場合、初めに各
場所での加工領域の設定を行い、その後連続して加工を
行うことができるようになるので、操作者の煩わしさが
低減され、加工時間の短縮化が図られる。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図１〜図４に基づいて説明
する。

【００１３】図１は本発明の一実施例に係る集束イオン
ビーム装置の全体構成を示すものである。真空容器１の
内部は排気装置（図示せず）によって真空排気されてい
る。イオンビーム照射光学系は、この真空容器１中に設
置されており、イオン源２と、引出し電極３と、コンデ
ンサレンズ４と、偏向電極５と、対物レンズ６とで構成
されている。イオンビーム照射光学系の下方には、試料
９を移動する移動機構１０が設置され、イオンビーム照
射光学系で集束されたイオンビーム８が移動機構１０に
保持された試料９に照射される。このとき試料９から出
る荷電粒子である２次電子を２次電子検出器７で検出す
る。

【００１４】イオンビーム照射光学系の上述の各構成要
素には、更にイオン源電源１１、レンズ電源１２、偏向
電源１３が接続されており、それぞれ対応する構成要素
に電力を供給する。イオン源電源１１、レンズ電源１
２、偏向電源１３の各出力は制御処理部１７で制御され
る。移動機構１０は移動機構電源１４から電力を供給さ
れることにより駆動され、またその制御は制御処理部１
７で行われる。

【００１５】２次電子検出器７の入出力制御は検出器電
源１５で行われ、２次電子検出器７から出力される検出
信号は検出器電源１５を経由して制御処理部１７に送ら
れる。装置の状態や試料９の表面の様子は、その情報が
制御処理部１７から表示装置１６に送られ、それによっ
て映像として表示される。試料９の表面状態の画像化は
２次電子検出器７の出力する信号にもとづいて行われ
る。

【００１６】上記構成を有する集束イオンビーム装置に
よって、試料９の表面状態を表示装置１６に表示する動
作例を説明する。

【００１７】試料９は移動機構１０のステージ上に載置
され保持される。イオン源２からイオンビーム８が発生
し、試料９に照射される。このとき、引出し電極３、コ
ンデンサレンズ４、対物レンズ６に印加する電圧を調整
して上記イオンビーム８を細く絞る。偏向電極５に印加
する電圧は鋸歯状波であり、この電圧にもとづきイオン
ビーム８でもって試料９の表面が走査される。このとき
移動機構１０は動作せず、試料９は停止した状態にあ
る。偏向電極５に印加する電圧の制御信号は表示装置１
６の走査信号として使用される。また、２次電子検出器
７から出力される検出信号は表示装置１６の輝度信号と
して使用される。こうして偏向電極５に印加する電圧の
制御信号と２次電子検出器７から出力される検出信号を
用いて試料９の表面における一部の領域の様子が表示装
置１６に表示される。かかる表示動作にもとづき集束イ
オンビーム装置で試料を観察すると、表面の凹凸に対応
する検出信号の変化によるコントラストで試料表面の構
造を観察することができる。

【００１８】図２は試料の概略を示すものである。図２
（ａ）は、試料９の縦断面図で、高い面を面ｐ、低い面
を面ｑとする。図２（ｂ）は、試料９の平面図である。
面ｐには、縦長のパターン１８があり、その横に矩形の
加工領域２０を設定する。面ｑには、パターン１８と同
一形状のパターン１９があり、その横に加工領域２０と
同一形状の加工領域２１を設定する。

【００１９】図３は加工形状の設定手順を示すフロー図
である。本実施例では、倍率情報を対物レンズ電圧の関
数とした場合について述べる。そこでまず、倍率と対物
レンズ電圧の相関について説明する。

【００２０】イオンの加速電圧及びコンデンサレンズ電
圧を一定に保った場合、対物レンズ下面から試料表面ま
での作動距離ＷＤは、試料表面にイオンビームをフォー
カスさせたときの対物レンズ電圧Ｖｏの関数となり、 ＷＤ＝ｇ（Ｖｏ）……………（１） と表せる。

【００２１】次に、イオンビームの試料表面上での偏向
距離Ｌは、偏向電極へ印加する偏向電圧Ｖｄと作動距離
ＷＤの関数として Ｌ＝ｈ（ＷＤ，Ｖｄ）………（２） と表せる。

【００２２】（１）式及び（２）式からイオンビームの
試料表面上での偏向距離Ｌは、偏向電極へ印加する偏向
電圧Ｖｄと対物レンズ電圧Ｖｏの関数として Ｌ＝ｆ（Ｖｏ，Ｖｄ）………（３） ここでｆ（Ｖｏ，Ｖｄ）＝ｈ（ｇ（Ｖｏ），Ｖｄ） と表せる。

【００２３】ここで、表示した画像の長さをＲとすれ
ば、該画像の倍率Ｋは Ｋ＝Ｒ／Ｌ＝Ｒ／ｆ（Ｖｏ，Ｖｄ）………四式 と表せる。

【００２４】以上から、偏向電圧Ｖｄを任意設定し、フ
ォーカスを合わせた観察像の画像表示において、画像の
倍率は、偏向電圧Ｖｄとフォーカスさせたときの対物レ
ンズ電圧Ｖｏを（４）式に適用して求められる。

【００２５】以下、図３のステップ１からステップ５に
沿って加工形状の設定手順について説明する。

【００２６】ステップ１：面ｐの画像情報の記憶 試料の面ｐに焦点を合わせ、その集束条件下で得られた
画像信号をコンピュ−タ１７に記憶する。このとき集束
条件としての対物レンズ電圧Ｖｐと、Ｖｐをもとに求め
た観察倍率Ｋｐが同様にコンピュ−タ１７に記憶され
る。表示画面２２に表示されている画像見ると、面ｐの
輪郭及びパターン１８は鮮明に観察されるが、面ｑにつ
いてはその輪郭及びパタ−ン１９はぼけて観察される。

【００２７】ステップ２：面ｑの画像情報の記憶 試料の面ｑに焦点を合わせ、その集束条件下で得られた
画像をコンピュ−タ１７に記憶される。このとき集束条
件としての対物レンズ電圧Ｖｑと、Ｖｑをもと求めた観
察倍率Ｋｑが同様にコンピュ−タ１７に記憶される。非
ょ自我面２２に表示される画像を見ると、面ｑの輪郭及
びパターン１９は鮮明に観察されるが、面ｐについては
その輪郭及びパタ−ン１８はぼけて観察される。

【００２８】ステップ３：加工形状の設定 加工形状はたとえば一辺の長さがＬの正方形であるもの
とする。ここでは、加工形状の設定画面は省略し、加工
形状のみが図示されてある。次に、加工形状を、以下の
手順で試料の画像に重ねる。

【００２９】ステップ４：ｐ面画像での加工形状表示と
位置指定 ステップ１において記憶された集束条件下での、ステッ
プ１において記憶された観察倍率をもつ、ステップ１に
おいて記憶された画像を再生表示する。観察倍率Ｋｐか
ら画面上での加工形状の長さＬｐの算出値Ｌ・Ｋｐをも
とに一辺Ｌｐの正方形を画像にだぶらせて表示し、さら
に表示した加工形状を希望の位置に移動する。

【００３０】ステップ５：ｑ面画像での加工形状表示と
位置指定 ステップ２において記憶された集束条件下での、ステッ
プ２において記憶された観察倍率をもつ、ステップ２に
おいて記憶された画像を再生表示する。観察倍率Ｋｑか
ら画面上での加工形状の長さＬｑの算出値Ｌ・Ｋｑをも
とに一辺Ｌｐの正方形を画像にだぶらせて表示し、さら
に表示した加工形状を希望の位置に移動する。

【００３１】以下、加工の実行に当っては、画像の大き
さと加工形状の位置と大きさの相対関係からイオンビー
ムの偏向量の設定がなされ、加工が行なわれる。

【００３２】以上のように、図２に示した段差のある試
料の各面に同一形状の加工を行なうことができる。

【００３３】なお、ステップ４及び５において、任意の
大きさの正方形を表示し、その寸法Ｌｐから試料上換算
寸法Ｌを求め、これを試料の画像が表示されている表示
面に表示してもよい。

【００３４】また、試料の画像をステップ４及び５のよ
うに置き換えて表示する代わりに表示面を２分割し、そ
の分割したそれぞれの表示面に別々に同時に表示しても
よい。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、試料高さの違った試料
すなわち段差のある試料の加工を行う場合、初めに各場
所での加工領域の設定を行い、その後連続して加工を行
うことができるようになるので、操作者の煩わしさが低
減され、加工時間の短縮化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す集束イオンビ−ム装置
の全体構成概要図である。

【図２】試料の概略図である。

【図３】図３は加工形状の設定フロー図である。

【符号の説明】

１…真空容器、２…イオン源、３…引出し電極、４…コ
ンデンサレンズ、５…偏向電極、６…対物レンズ、７…
二次電子検出器、８…イオンビーム、９…試料、１０…
移動機構、１１…イオン源電源、１２…レンズ電源、１
３…偏向電源、１４…移動機構電源、１５…検出器電
源、１６…表示装置、１７…コンピュータ、１８…試料
上のパターン、１９…試料上のパターン、２０…矩形の
加工領域、２１…矩形の加工領域、２２…観察像の表示
画面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料をイオンビ−ムで走査するように該イ
   オンビ−ムを偏向し、それによって前記試料から荷電粒
   子信号を発生させる手段と、前記イオンビ−ムを前記試
   料に集束する手段と、前記荷電粒子信号にもとづいて前
   記試料の画像を表示すると共にその画像上の任意の指定
   位置に任意の指定寸法をもつ加工領域を表示する手段と
   を備えている集束イオンビ−ム装置において、前記試料
   の第１及び第２の観察領域内での前記試料に対する前記
   イオンビ−ムの集束条件、該集束条件下での前記第１及
   び第２の観察領域の画像信号並びに前記第１及び第２の
   観察領域の観察倍率をセットにして記憶する手段を備
   え、前記記憶された集束条件下での、前記記憶された観
   察倍率をもつ、前記記憶された画像信号にもとづく前記
   第１及び第２の観察領域の画像を表示すると共にその各
   画像上の任意の指定位置に任意の指定寸法をもつ加工領
   域を表示するようにしたことを特徴とする集束イオンビ
   −ム装置。
2. 【請求項２】請求項１の集束イオンビーム装置におい
   て、前記加工領域の試料上換算寸法を前記加工領域と共
   に表示するようにしたことを特徴とする集束イオンビ−
   ム装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２の集束イオンビーム装置に
   おいて、前記第１及び第２の領域の観察領域の画像を同
   時に表示するようにしたことを特徴とする集束イオンビ
   ーム装置。