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JP5213907B2 - Sample processing equipment - Google Patents

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JP5213907B2 JP2010127672A JP2010127672A JP5213907B2 JP 5213907 B2 JP5213907 B2 JP 5213907B2 JP 2010127672 A JP2010127672 A JP 2010127672A JP 2010127672 A JP2010127672 A JP 2010127672A JP 5213907 B2 JP5213907 B2 JP 5213907B2
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  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Description

本発明は、集束イオンビーム(Focused Ion Beam:FIB)を用いた加工方法及び加工装置に関する。   The present invention relates to a processing method and a processing apparatus using a focused ion beam (FIB).

微細デバイスや新機能材料などの断面加工、透過電子顕微鏡用試料の作製、微細機械部品などのマイクロマシニングなどにFIB装置が利用されている(例えば、特許文献1参照)。例えば、試料からサンプルを切り出すFIB加工には、試料上の異なる場所を加工するためのステージ移動、異なる方向から加工するためのステージ回転、ビーム電流やビーム径の変更、スパッタからデポジションへの変更などを含む複数の工程が必要とされる。サンプリング加工のための方式としては、試料上の所望する位置に所望する形状を所望する条件で個別に加工する単純加工方式、個別の加工を複数組み合わせて1つのサンプルを切り出す処理として続けて実行するサンプリング加工方式、あるいはサンプリング加工を複数用意し、これらを一括して実行する自動加工方式がある。   An FIB apparatus is used for cross-sectional processing of micro devices and new functional materials, preparation of a sample for a transmission electron microscope, micro machining of micro mechanical parts, and the like (for example, see Patent Document 1). For example, in FIB processing to cut out a sample from a specimen, stage movement for processing different locations on the specimen, stage rotation for processing from different directions, change of beam current and beam diameter, change from sputtering to deposition A plurality of processes including these are required. As a method for sampling processing, a simple processing method in which a desired shape is individually processed at a desired position on a sample under a desired condition, and a process of cutting out one sample by combining a plurality of individual processings are continuously executed. There is a sampling processing method or an automatic processing method in which a plurality of sampling processes are prepared and executed collectively.

特公平7−71755号公報Japanese Patent Publication No. 7-71755

単純加工方式、サンプリング加工方式及び自動加工方式のいずれの場合も、オペレータが設定した加工手順に従って加工することになる。従って、装置の機構・性能から見て無駄な動きを強いることがあり、これが原因でトータル加工時間の浪費、加工精度の不安定化をまねいていた。   In any of the simple processing method, the sampling processing method, and the automatic processing method, the processing is performed according to the processing procedure set by the operator. Therefore, there is a case where unnecessary movement is forced in view of the mechanism and performance of the apparatus, which causes waste of total machining time and instability of machining accuracy.

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、加工対象試料上に散在する加工箇所の加工順序を適正化するFIB加工方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a FIB processing method that optimizes the processing order of processing locations scattered on a processing target sample.

本発明は、複数の工程を必要とするFIB加工において、加工の順序を適切なものに並べ替えて実行することにより、ステージ移動距離の短縮、ステージ回転回数の削減及び加工の種類選択のための機構切換え回数削減を実現し、トータル加工時間の短縮と加工精度の向上を図る。   In the FIB processing that requires a plurality of steps, the present invention rearranges the processing order to an appropriate one and executes it to shorten the stage moving distance, reduce the number of stage rotations, and select the type of processing. Realizes a reduction in the number of mechanism switching, shortens the total machining time, and improves machining accuracy.

すなわち、本発明による試料加工方法は、並進及び回転可能なステージに保持された試料に対して斜め方向から集束イオンビームを照射して加工する試料加工方法において、試料の加工を、同じ前提条件のもとにステージ移動、ビーム種別の変更及び加工種別の変更を行わずに加工できる最小加工単位の集合に分割するステップと、未加工である複数の最小加工単位の中から、現在のステージ、ビーム種別及び加工種別の状態との関係をもとに次に加工すべき最小加工単位を探索するステップと、探索された最小加工単位の加工を行うステップとを含むことを特徴とする。   That is, the sample processing method according to the present invention is a sample processing method in which a sample held on a stage that can be translated and rotated is irradiated with a focused ion beam from an oblique direction. Dividing into a set of minimum machining units that can be machined without moving the stage, changing the beam type, and changing the machining type, and the current stage and beam from a plurality of unprocessed minimum machining units The method includes a step of searching for a minimum processing unit to be processed next based on a relationship between the type and the state of the processing type, and a step of processing the searched minimum processing unit.

次に加工すべき最小加工単位を順次探索して最初に加工の順番だけを決定しておき、その後、決定された順番に従って試料の加工を連続して行うようにすることもできる。   It is also possible to sequentially search for the minimum processing unit to be processed next, determine only the processing order first, and then process the sample continuously according to the determined order.

ステージ移動にはステージの並進及び回転が含まれ、ビーム種別にはビーム径及びビーム電流が大きい粗加工用ビーム、中くらいの中加工用ビーム及びビーム径が細く電流も小さな仕上げ加工用ビームがある。また、加工種別にはスパッタリングとデポジションがある。   Stage movement includes translation and rotation of the stage. Beam types include rough machining beams with large beam diameter and beam current, medium machining beams with medium diameter and finishing beams with small beam diameter and small current. . Further, the processing types include sputtering and deposition.

次に加工すべき最小加工単位の探索は加工効率を考慮して行う。具体的には、次に加工すべき最小加工単位として、現在の状態から最短時間で加工開始できる最小加工単位を探索するのが好ましい。また、次に加工すべき最小加工単位の探索は、各最小加工単位の加工開始の前提条件を考慮して行う必要がある。   The search for the minimum processing unit to be processed next is performed in consideration of the processing efficiency. Specifically, it is preferable to search for the minimum processing unit that can be processed in the shortest time from the current state as the minimum processing unit to be processed next. Further, the search for the minimum processing unit to be processed next needs to be performed in consideration of the preconditions for starting the processing of each minimum processing unit.

本発明による試料加工方法は、また、並進及び回転可能なステージに保持された試料に対して斜め方向から集束イオンビームを照射して加工する試料加工方法において、試料の加工を、同じ前提条件のもとにステージ移動、ビーム種別の変更及び加工種別の変更を行わずに加工できる最小加工単位の集合に分割するステップと、最小加工単位毎に、加工場所に関する情報、ビーム照射の向きに関する情報、ビーム種別に関する情報、及び加工種別に関する情報を含む情報を記述した加工情報テーブルを作成するステップと、ステージの並進移動、ステージの回転、ビーム種別の変更及び加工種別の変更に対してそれぞれペナルティを設定するステップと、現在のステージ、ビーム種別及び加工種別の状態と加工情報テーブルとを照合し、現在の状態からの移行に際してペナルティの小さい最小加工単位を次の加工として選択するステップとを含むことを特徴とする。通常は、最もペナルティの小さな最小加工単位が次の加工として選択される。
加工情報には、加工済みか否かを示すフラグ、加工開始の前提条件に関する情報を含ませるのが好ましい。
The sample processing method according to the present invention is also a sample processing method for processing a sample held on a translatable and rotatable stage by irradiating a focused ion beam from an oblique direction. Steps to divide into a set of minimum processing units that can be processed without changing the stage, changing the beam type and changing the processing type, information on the processing location, information on the beam irradiation direction for each minimum processing unit, Create a machining information table that describes information about beam type and information about machining type, and set penalties for translation of stage, stage rotation, beam type change, and machining type change. The current stage, beam type and machining type status against the machining information table, A small minimum feature units of penalty upon transition from state, characterized in that it comprises the steps of selecting as the next processing. Normally, the smallest machining unit with the smallest penalty is selected as the next machining.
It is preferable that the processing information includes a flag indicating whether or not the processing has been completed and information on a precondition for starting the processing.

本発明による試料加工方法は、並進及び回転可能なステージに保持された試料に対して斜め方向から集束イオンビームを照射して加工する試料加工方法において、試料の加工を、同じ前提条件のもとにステージ移動、ビーム種別の変更及び加工種別の変更を行わずに加工できる最小加工単位の集合に分割するステップと、最小加工単位毎に、加工場所に関する情報、ビーム照射の向きに関する情報、ビーム種別に関する情報、加工種別に関する情報を含む情報を記述した加工情報テーブルを作成するステップと、ステージの移動、ステージの回転、ビーム種別の変更及び加工種別の変更に対してそれぞれ与えられた係数を元に、現在のステージ、ビーム種別及び加工種別の状態と前記加工情報テーブルとを照合し、現在の状態から各最小加工単位への移行にかかるトータルコストを計算するステップと、トータルコストの小さな最小加工単位を次の加工として選択するステップとを含むことを特徴とする。通常は、トータルコストの最も小さな最小加工単位が次の加工として選択される。   The sample processing method according to the present invention is a sample processing method in which a sample held on a stage that can be translated and rotated is irradiated with a focused ion beam from an oblique direction, and the sample is processed under the same preconditions. The stage is divided into a set of minimum processing units that can be processed without changing the stage, changing the beam type, and changing the processing type, information on the processing location, information on the beam irradiation direction, and beam type for each minimum processing unit. A step of creating a machining information table describing information including information on the machining type and information on the machining type, and based on the coefficients given to the stage movement, stage rotation, beam type change and machining type change, respectively. The current stage, beam type and machining type status are compared with the machining information table, and each minimum machining is checked from the current status. Characterized in that it comprises calculating a total cost of transition to position, and selecting a smaller minimum processing unit of the total cost as the next processing. Normally, the smallest machining unit with the smallest total cost is selected as the next machining.

加工情報テーブルに各最小加工単位の加工開始の前提条件についての情報を含ませ、トータルコストの計算は前提条件が満たされている最小加工単位を対象として行うようにするのが好ましい。   It is preferable to include information on the preconditions for starting machining of each minimum machining unit in the machining information table, and to calculate the total cost for the minimum machining unit that satisfies the preconditions.

上記係数は、ステージの移動、ステージの回転、ビーム種別の変更及び加工種別の変更があった時それに要した時間のデータを蓄積しておき、そのデータに基づいて導出するようにしてもよいし、装置のスペック等を元に予め設定されたものを用いてもかまわない。   The coefficient may be derived on the basis of data stored for the time required when the stage is moved, the stage is rotated, the beam type is changed, and the processing type is changed. Alternatively, a device set in advance based on the specifications of the apparatus may be used.

本発明によると、FIB装置の機構切換え時間とステージの位置合わせ時間の見合いにより、より効率の良い経路で加工を行うことが可能となる。さらに、機構切換えとステージ位置合わせの時間を計測し、これを保存・再利用することで経路選択の有効性を高めることができる。機構切り替えの回数が減るため、加工精度が向上する。また、ビームの再調整のため加工の途中で一時的にステージ移動してビームを加工箇所と異なる箇所に移動した場合でも、加工再開指示によって加工箇所と異なる現在位置からみて最も効率のよい加工箇所から加工を再開することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to perform processing on a more efficient route by matching the mechanism switching time of the FIB apparatus and the stage alignment time. Furthermore, it is possible to increase the effectiveness of route selection by measuring the time for mechanism switching and stage alignment, and saving and reusing this time. Since the number of mechanism switching times is reduced, machining accuracy is improved. Even if the stage is temporarily moved during the processing to readjust the beam, and the beam is moved to a location different from the processing location, the most efficient processing location from the current location different from the processing location by the processing resumption instruction It is possible to resume processing from the beginning.

本発明によると、FIB加工装置の無駄な動きや機構の切換え回数を削減でき、トータル加工時間の短縮と加工精度の向上を図ることができる。   According to the present invention, the useless movement of the FIB processing apparatus and the number of switching mechanisms can be reduced, and the total processing time can be shortened and the processing accuracy can be improved.

本発明によるFIB加工装置の構成例を示す模式図。The schematic diagram which shows the structural example of the FIB processing apparatus by this invention. レシピ実行操作画面の一例を示す図。The figure which shows an example of a recipe execution operation screen. 試料からサンプルを切り出すための典型的な加工部位を示した図。The figure which showed the typical process site | part for cutting out a sample from a sample. 試料から切り出したサンプルを立体的に示した図。The figure which showed the sample cut out from the sample in three dimensions. サンプリングのための加工処理手順を示したフローチャート。The flowchart which showed the processing procedure for sampling. 加工情報テーブルの例を説明する図。The figure explaining the example of a process information table. 優先順位定義テーブルの例を示す図。The figure which shows the example of a priority definition table. 試料上における2つのサンプルの位置関係を示す模式図。The schematic diagram which shows the positional relationship of two samples on a sample. 複数サンプリングを適切な処理順で加工を進めるときのフローFlow when processing multiple samples in an appropriate processing order 機構切換え時間をデータベースに保持し、次回の加工時に適切な処理順を導出するためにパラメータ化する方法の説明図。Explanatory drawing of the method of parameterizing in order to hold | maintain a mechanism switching time in a database, and to derive | lead-out the suitable processing order at the time of the next process. 状態監視プログラムの処理例を説明する図。The figure explaining the example of a process of a state monitoring program. レシピ実行プログラムの処理例を示すフローチャート。The flowchart which shows the process example of a recipe execution program.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
被加工試料に対する加工の手順と条件に関するデータをレシピといい、オペレータはレシピを新規に作成し、あるいは既に作成済みのレシピを再利用して装置に加工の指示を与える。オペレータからの指示でFIB装置がレシピを実行するとき、FIB装置はまずレシピの内容を解釈する。このとき、集束イオンビームを連続的にかつ所望する範囲に偏向照射して実行される最小の加工を一つの加工箇所(最小加工単位)と捉え、レシピをこの加工箇所の集合になるように細分化し、各々の加工箇所毎に加工情報テーブルを作成する。加工情報テーブルは、加工済フラグ、加工前提条件、加工場所(試料上の座標)、加工の向き、集束イオンビームの種別(粗加工、中加工、仕上げ加工)、及び加工の種別(スパッタリング又はデポジション)の情報を含む。レシピ解釈では、現在の装置状態を入手し、各加工情報テーブルと照合して、現在の装置状態から見て最も効率の良い加工箇所を決定する。ただし、個別の加工には他の加工と前後関係がある場合があるため、前提条件にそぐわない場合は選択候補から外す。こうして決定したその時点での最優先加工箇所の加工が終了すると、その箇所の加工情報テーブルの加工済みフラグをオンにする。こうして、現在の加工箇所の状態と加工情報テーブルの内容からその都度適切な加工箇所を導出しながら、すべての加工箇所に対する加工処理を実行する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Data relating to the processing procedure and conditions for the sample to be processed is called a recipe, and the operator creates a new recipe or reuses an already created recipe to give a processing instruction to the apparatus. When the FIB apparatus executes a recipe in accordance with an instruction from an operator, the FIB apparatus first interprets the contents of the recipe. At this time, the minimum processing that is performed by deflecting and irradiating the focused ion beam to the desired range is regarded as one processing location (minimum processing unit), and the recipe is subdivided into a set of processing locations. And a machining information table is created for each machining location. The processing information table includes a processed flag, a processing precondition, a processing location (coordinates on the sample), a processing direction, a focused ion beam type (rough processing, medium processing, finishing processing), and a processing type (sputtering or data processing). Position) information. In the recipe interpretation, the current apparatus state is obtained and collated with each processing information table to determine the most efficient processing point in view of the current apparatus state. However, since individual processing may have a context with other processing, it is excluded from selection candidates if it does not meet the preconditions. When the machining of the highest priority machining location at that time determined in this way is completed, the machined flag of the machining information table at that location is turned on. In this way, the machining process is performed on all the machining points while deriving an appropriate machining point from the current machining point state and the contents of the machining information table.

加工情報の項目自体に比較の優先順位をつけることで、優先された項目が現在と同じ条件である加工を優先的に選択するようにもできる。また、項目ごとに加工に移るときの煩雑さを表す係数を用意しておき、現在の状態から外れる度合いをこの係数を使って表し、その合計が最も小さな加工箇所を次の候補とすることもできる。このときの係数は、加工情報テーブルに保存する方式と項目をキーに外部参照する方式を用意する。   By giving a priority of comparison to the processing information items themselves, it is possible to preferentially select processing in which the prioritized items have the same conditions as the current one. In addition, a coefficient that represents the complexity when moving to machining for each item is prepared, the degree of deviation from the current state is represented using this coefficient, and the machining location with the smallest total may be the next candidate. it can. For the coefficient at this time, a method for storing in the machining information table and a method for external reference using items as keys are prepared.

加工順序を決定するタイミングは、レシピ開始時に一括して加工処理スケジュールを決める一括方式と、加工しながら次の加工候補を決める逐次方式を用意する。前者は、加工前にスケジュールを前もってオペレータに通知することができる利点があり、後者は、加工途中での例外処理、例えばオペレータによるステージ移動やビーム調整の必要などが発生したときにも柔軟に対応できる利点がある。現在の状態に適した次の加工箇所を動的に導出する機能は、コンピュータによって実行されるソフトウエアとして実装する。   The timing for determining the processing order is prepared by a batch method that determines a processing schedule in a batch at the start of a recipe and a sequential method that determines the next processing candidate while processing. The former has the advantage that the operator can be notified in advance of the schedule before processing, and the latter can flexibly handle exception processing during processing, such as the need for stage movement or beam adjustment by the operator. There are advantages you can do. The function of dynamically deriving the next machining location suitable for the current state is implemented as software executed by a computer.

図1は、本発明によるFIB加工装置の構成例を示す模式図である。加工対象試料の表面に対して垂直な方向から45°傾斜した集束イオンビーム(FIB)2が、アパーチャ5を通過し、集束イオンビーム光学系6により集束され、試料1に照射される。試料1を搭載した試料ステージは、X,Y,Zの三軸移動可能なXYZステージ3と、試料の水平方向回転が可能なRステージ4で構成されており、実質的に試料のあらゆる部位を試料からみて仰角45度の角度から観察し、かつ集束イオンビームで加工することが可能である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a FIB processing apparatus according to the present invention. A focused ion beam (FIB) 2 inclined by 45 ° from a direction perpendicular to the surface of the sample to be processed passes through the aperture 5, is focused by the focused ion beam optical system 6, and is irradiated onto the sample 1. The sample stage on which the sample 1 is mounted includes an XYZ stage 3 that can move in three axes of X, Y, and Z, and an R stage 4 that can rotate the sample in the horizontal direction. It is possible to observe from an angle of elevation of 45 degrees when viewed from the sample, and to process with a focused ion beam.

試料の観察は、試料から発生する二次荷電粒子を検出器8で検出し、コンピュータ10を介して表示装置13上に試料像を表示することにより行う。表示装置13に表示された試料画像を見ながら、試料の観察領域、加工領域を決定していき、連動させたビーム偏向制御装置14を介して、集束イオンビーム光学系6及びアパーチャ5の制御を行う。XYZステージ3の上方には、ステージ上の試料の高さを検出するZセンサ16が設けられている。コンピュータ10には、装置全体を制御する装置制御プログラム、現在の装置状態を認識する状態監視プログラム及びレシピに関する処理や制御を行うレシピ実行プログラムが搭載されている。   The sample is observed by detecting secondary charged particles generated from the sample with the detector 8 and displaying the sample image on the display device 13 via the computer 10. While observing the sample image displayed on the display device 13, the observation region and processing region of the sample are determined, and the focused ion beam optical system 6 and the aperture 5 are controlled via the interlocked beam deflection control device 14. Do. Above the XYZ stage 3, a Z sensor 16 for detecting the height of the sample on the stage is provided. The computer 10 is equipped with a device control program that controls the entire device, a state monitoring program that recognizes the current device state, and a recipe execution program that performs processing and control related to the recipe.

加工には、集束イオンビーム光学系6から集束されたイオンビーム2を試料1の任意の位置に照射することで試料1を削るスパッタリングと、ガス源としてタングステン化合物ガスや炭素化合物ガスを用い、デポジション銃7により試料近傍へガスを放出し、試料1へ膜を形成するデポジションとがある。加工の設定は、表示装置13に表示された試料像を見ながら情報入力装置11より加工設定情報を入力することにより行う。すなわち、画像化された試料の二次電子像を見ながら、試料ステージ3,4を移動させ、ビーム2の偏向領域を指定し、表示装置13の試料像上に重ねて表示される図形を使ってビームを当てる位置を決定する。加工領域が決定されたならば、加工に使うビーム、径、時間、スパッタリング/デポジション等の条件を指定し、加工を行う。   For processing, sputtering is performed to irradiate the sample 1 by irradiating the ion beam 2 focused from the focused ion beam optical system 6 to an arbitrary position of the sample 1, and tungsten compound gas or carbon compound gas is used as a gas source. There is a deposition in which a gas is released to the vicinity of the sample by the position gun 7 to form a film on the sample 1. Processing setting is performed by inputting processing setting information from the information input device 11 while viewing the sample image displayed on the display device 13. That is, while observing the secondary electron image of the imaged sample, the sample stages 3 and 4 are moved, the deflection area of the beam 2 is designated, and the figure displayed superimposed on the sample image of the display device 13 is used. To determine where to hit the beam. Once the processing region is determined, processing is performed by specifying conditions such as the beam, diameter, time, sputtering / deposition used for processing.

このFIB加工装置の特徴として、マイクロサンプリングと称する集束イオンビームによる加工を利用した試料からの小片切り出し機能がある。このマイクロサンプリングは取り出すべきサンプルの周囲をスパッタリングにより切削し、デポジションによりプローブ9をサンプルに接着し、カートリッジ15と呼ばれる専用台に移設する機能である。   As a feature of this FIB processing apparatus, there is a function of cutting out a small piece from a sample using processing by a focused ion beam called micro sampling. This micro-sampling is a function of cutting the periphery of a sample to be taken out by sputtering, adhering the probe 9 to the sample by deposition, and transferring it to a dedicated table called a cartridge 15.

本装置では、予め試料上のどの場所でどのような加工をどういう条件で実施するかを、表示装置13及び情報入力装置11を用いデータ化してレシピと呼ばれる加工プロシージャを作り、記憶装置12に保持することができる。   In this apparatus, a processing procedure called a recipe is created by using the display device 13 and the information input device 11 to preliminarily determine what processing is performed at what location on the sample and under what conditions, and is stored in the storage device 12. can do.

図2は、レシピを実行するとき画面表示装置13に表示されるレシピ実行操作画面20の一例を示す図である。加工の方式には、逐次適切な加工箇所を導出しながら加工処理を進める「OnebyOne」、あるいは加工処理開始指示時点ですべての加工の経路を導出する「Batch」がある。オペレータは、レシピ実行操作画面20のメニューボタン21によって加工方式を選択する。機構動作データベースを選択するメニューボタン22を用いると、予め装置で定義された機構動作データベースを使用する「Default」と、装置を動作させた結果を反映させた機構動作データベースを使用する「Flexible」のいずれかを選択することができる。「TopStart」ボタン23はレシピの先頭からの実行を指示する指示ボタンであり、「Continue」ボタン24はレシピを途中で止めたときそこから再開することを指示するボタンである。「Pause」ボタン25はレシピを途中で中断させるボタンであり、「Continue」ボタン24により再開が可能となる。「Stop」ボタン26はレシピを完全に停止させるボタンであり、このボタンを押してレシピを停止させたあとでは「Continue」ボタン24によるレシピ処理の継続はできない。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a recipe execution operation screen 20 displayed on the screen display device 13 when executing a recipe. As a processing method, there is “OnebyOne” in which processing is performed while sequentially deriving an appropriate processing location, or “Batch” in which all processing routes are derived at the time of processing processing start instruction. The operator selects a processing method using the menu button 21 on the recipe execution operation screen 20. When the menu button 22 for selecting a mechanism operation database is used, “Default” using a mechanism operation database defined in advance by the apparatus and “Flexible” using a mechanism operation database reflecting a result of operating the apparatus are used. Either can be selected. The “TopStart” button 23 is an instruction button for instructing execution from the beginning of the recipe, and the “Continue” button 24 is an instruction for instructing to resume from when the recipe is stopped halfway. The “Pause” button 25 is a button for interrupting the recipe halfway, and can be resumed by the “Continue” button 24. The “Stop” button 26 is a button for completely stopping the recipe, and after the recipe is stopped by pressing this button, the recipe processing by the “Continue” button 24 cannot be continued.

最初に、図3から図5を用いて、図1に示したFIB加工装置の有するマイクロサンプリング機能を用いて試料から1つのサンプルを切り出すときの加工処理について説明する。図3は試料からサンプルを切り出すための典型的な加工部位を示した図であり、図3(a)は試料のサンプル加工領域の略平面図、図3(b)はそのAA断面図、図3(c)はBB断面図である。図4は、試料から切り出したサンプルを立体的に示した図である。図5は、サンプリングのための加工処理手順を示したフローチャートである。   First, using FIG. 3 to FIG. 5, a description will be given of a processing process when one sample is cut out from a sample using the microsampling function of the FIB processing apparatus shown in FIG. 1. FIG. 3 is a diagram showing a typical processing site for cutting out a sample from a sample. FIG. 3 (a) is a schematic plan view of a sample processing region of the sample, and FIG. 3 (b) is an AA cross-sectional view thereof. 3 (c) is a BB cross-sectional view. FIG. 4 is a diagram three-dimensionally showing a sample cut out from the sample. FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure for sampling.

図3において、31はサンプル39を薄膜加工するときの目安となるマーカーであり、この鉛直方向が観察面38となる。マーカー31は、集束イオンビーム2の試料面への照射によるスパッタリング現象を利用しマークする。36はプローブを接着する際の電気的導通を検知するための金属デポジション膜である。プローブに接続されたサンプルが試料から離れることでサンプルと試料本体の間の電気的導通がなくなることを利用して、サンプルが試料から取り出されたことを検知する。32は試料表面を保護するためのデポジション膜である。この膜は、サンプルを削り出すとき、サンプルの周辺加工の影響で試料の削りカスがサンプル表面に堆積したり、近傍加工の影響でサンプル表面が削り取られることを防いだりする役目がある。周辺3辺である横溝大33、横溝小34及び垂直溝35は、集束イオンビームの鉛直方向の照射角を利用して加工する。また、斜め溝37は、集束イオンビームが45°傾斜していることを利用して切削する。ビーム照射方向が固定であるため、1つのサンプルを切り出すに当たって、ステージを回転することによって照射方向を変える。このように1つのサンプリングを実施するには、サンプル周りの加工、デポジション、ステージの移動、回転、使用ビームの変更などを考慮する必要がある。また場合によっては、ビームの調整、加工位置の補正などの工程を加工処理の途中に挿入することがある。   In FIG. 3, reference numeral 31 denotes a marker that serves as a guide when the sample 39 is processed into a thin film, and this vertical direction is the observation surface 38. The marker 31 is marked by utilizing a sputtering phenomenon caused by irradiation of the focused ion beam 2 onto the sample surface. Reference numeral 36 denotes a metal deposition film for detecting electrical continuity when the probe is bonded. The fact that the sample connected to the probe is separated from the sample and the electrical continuity between the sample and the sample body is lost is used to detect that the sample has been removed from the sample. Reference numeral 32 denotes a deposition film for protecting the sample surface. When the sample is cut, the film has a role of preventing scraps of the sample from being accumulated on the sample surface due to the peripheral processing of the sample or preventing the sample surface from being scraped off due to the influence of the nearby processing. The large horizontal groove 33, the small horizontal groove 34, and the vertical groove 35, which are the three sides, are processed using the vertical irradiation angle of the focused ion beam. The oblique grooves 37 are cut using the fact that the focused ion beam is inclined 45 °. Since the beam irradiation direction is fixed, when cutting one sample, the irradiation direction is changed by rotating the stage. In order to perform one sampling in this way, it is necessary to consider processing around the sample, deposition, movement of the stage, rotation, change of the beam used, and the like. In some cases, steps such as beam adjustment and processing position correction may be inserted during the processing.

図4には、図3で説明したようにして試料からサンプルを切り出すときの、周りの切削とデポジション膜の付着状態を模式的に示してある。   FIG. 4 schematically shows the surrounding cutting and the deposition film deposition state when the sample is cut out from the sample as described in FIG.

次に、図5のフローチャートを参照して、試料から1つのサンプル39を切り出すときの手順について説明する。まず、試料1の観察面の向きを判断し(S11)、集束イオンビーム2を含む鉛直面と平行になるようにする。向きが直交する場合、ステージ4を90°右回転させることになる(S12)。また、90°回転した後、XYZステージ3を移動させ、サンプルが集束イオンビームの偏向領域に入るようにする。Rステージの回転を実施した場合、正確な加工位置を決めるため加工位置合わせ(アライメント)が必要となる。アライメントはRステージ回転後に発生する。このアライメント処理には数分の時間を要す場合がある。また、ステージ3のXY移動により発生するZ方向のぶれを補正する。Z方向のぶれは、レーザビームを試料上にあてその反射光を受光することでZ位置を検出するZセンサ16によって検出する。Z補正は、XYZステージ3あるいはRステージ4が移動する度に必要となる。   Next, a procedure for cutting out one sample 39 from a sample will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the orientation of the observation surface of the sample 1 is determined (S11) so that it is parallel to the vertical surface including the focused ion beam 2. If the directions are orthogonal, the stage 4 is rotated 90 degrees to the right (S12). Further, after rotating 90 °, the XYZ stage 3 is moved so that the sample enters the deflection region of the focused ion beam. When the R stage is rotated, machining position alignment (alignment) is required to determine an accurate machining position. Alignment occurs after R stage rotation. This alignment process may take several minutes. Further, the blurring in the Z direction caused by the XY movement of the stage 3 is corrected. The blur in the Z direction is detected by the Z sensor 16 that detects the Z position by applying a laser beam on the sample and receiving the reflected light. Z correction is required every time the XYZ stage 3 or the R stage 4 moves.

次に、観察面の印としてマーカー31を2箇所描画する(S13)。この2つマーカーは集束イオンビーム2の偏向領域内に収まるため、このときステージ移動は発生しない。同位置で、サンプル表面がビームで侵食することを防ぐため保護膜を生成する。この膜の付着にはデポジション機能を使う。デポジション銃7は通常そのノズルが試料と干渉しないように退避位置にあり、デポジション機能が必要なときビーム近傍にノズル先端を近づける(S14)。デポジション銃7からガスを噴出させながら集束イオンビームを照射することで保護膜を形成する(S15)。デポジションにより膜が形成されたあとノズルを退避位置に戻す(S16)。デポジション銃7の出し入れはデポジション機能に含まれた処理であり、デポジション加工実行指示によりノズルの出し入れまで制御する。マーカーの描画、保護膜の形成など個々の加工ではそれに使用するビームを使い分けることが多く、ビームの切換えにはアパーチャ5などの機構切換えを伴う。   Next, two markers 31 are drawn as marks on the observation surface (S13). Since these two markers are within the deflection region of the focused ion beam 2, stage movement does not occur at this time. At the same position, a protective film is generated to prevent the sample surface from being eroded by the beam. The deposition function is used to attach this film. The deposition gun 7 is normally in a retracted position so that the nozzle does not interfere with the sample, and when the deposition function is required, the tip of the nozzle is brought close to the vicinity of the beam (S14). A protective film is formed by irradiating a focused ion beam while ejecting gas from the deposition gun 7 (S15). After the film is formed by deposition, the nozzle is returned to the retracted position (S16). The depositing and unloading of the deposition gun 7 is a process included in the deposition function, and is controlled until the nozzles are loaded and unloaded by a deposition processing execution instruction. In each processing such as drawing of a marker and formation of a protective film, a beam to be used is often properly used, and switching of the beam involves switching of a mechanism such as the aperture 5.

次に、横溝を切削するためにRステージ4を90°左に回転させる(S17)。サンプルの横溝面を垂直にするためである。続いて横溝大、横溝小を切削する(S18,S19)。この後、Rステージ4を右に90°回転させ(S20)、垂直溝を切削する(S21)。ここで試料表面が絶縁物か導電体かを判断する(S22)。絶縁物の場合、試料からサンプルが分離したことを検知するための金属デポジション膜である接触パッドを形成する(S23,S24,S25)。デポジション膜はサンプル壁面にも形成するようにオフセットさせている。   Next, in order to cut the transverse groove, the R stage 4 is rotated 90 ° to the left (S17). This is to make the lateral groove surface of the sample vertical. Subsequently, the large horizontal groove and the small horizontal groove are cut (S18, S19). Thereafter, the R stage 4 is rotated 90 ° to the right (S20), and the vertical groove is cut (S21). Here, it is determined whether the sample surface is an insulator or a conductor (S22). In the case of an insulator, a contact pad which is a metal deposition film for detecting that the sample is separated from the sample is formed (S23, S24, S25). The deposition film is offset so that it is also formed on the sample wall.

このあと再びRステージ4を90°回転させる(S26)。プローブ9の先端を接触パッド表面に接地させ(S27)、接地部近傍にデポジションすることでプローブ9とサンプルを接着する(S28,S29,S30)。接着後、斜溝を切削する(S31)。これでサンプルが試料から切り離され、サンプルをプローブ9とともに退避位置まで引き上げる(S32)。   Thereafter, the R stage 4 is again rotated by 90 ° (S26). The tip of the probe 9 is grounded to the contact pad surface (S27), and the probe 9 and the sample are bonded together by depositing near the grounding portion (S28, S29, S30). After bonding, the oblique grooves are cut (S31). Thus, the sample is separated from the sample, and the sample is pulled up to the retracted position together with the probe 9 (S32).

この状態で、サンプル移設箇所であるカートリッジ15がプローブ9の下方に位置するようにXYZステージ3をXY移動させる(S33)。サンプル付きのプローブ9をカートリッジ15の所定位置まで下降させ(S34)、デポジションによりサンプルを接着する(S35,S36,S37)。接着後、プローブ9の先端にビームを照射し、切断する(S38)。プローブは切断の度にその先端が太くなるため、ビームを照射してプローブの先端を研磨する(S39)。このあとプローブを退避させる(S40)。   In this state, the XYZ stage 3 is moved XY so that the cartridge 15 as a sample transfer position is positioned below the probe 9 (S33). The probe 9 with the sample is lowered to a predetermined position of the cartridge 15 (S34), and the sample is adhered by deposition (S35, S36, S37). After bonding, the tip of the probe 9 is irradiated with a beam and cut (S38). Since the tip of the probe becomes thick every time it is cut, the tip of the probe is polished by irradiating a beam (S39). Thereafter, the probe is retracted (S40).

以上が試料から1つのサンプルを取り出すときの1サイクルであり、従来の方法では、1つの試料上にサンプルが複数個存在するときはこれを繰り返すことになる。1サイクルでは最低3回のRステージ回転処理と位置合わせ処理が必要になる。ステージの回転処理は、回転だけでなくXY移動、アライメント、Z補正などの処理を伴うため、トータルの加工時間や精度に大きく影響する。従って極力その処理回数を減らすことが望ましい。   The above is one cycle when one sample is taken out from the sample. In the conventional method, when a plurality of samples exist on one sample, this is repeated. In one cycle, at least three R stage rotation processes and alignment processes are required. Since the stage rotation process involves not only rotation but also processes such as XY movement, alignment, and Z correction, it greatly affects the total processing time and accuracy. Therefore, it is desirable to reduce the number of treatments as much as possible.

試料上から2つ以上のサンプルを切り出すときには、同一方向で加工可能であれば、例えXYステージの移動を伴ったとしても続けて加工する方が、一つのサンプル周辺の加工を逐次実施するより効率がよい。同一方向を連続して加工する方法は、XYステージの移動量が増加するが、サンプル周辺を逐次加工する方法ではRステージ回転がサンプル単位で3回発生する。この回転に伴いRステージ中心から離れると元の試料位置からずれるため、XYステージを移動させ元の位置へ戻さなければならない。このアライメント、Z補正及びXYステージ戻しを考慮すると、同一方向で加工可能な箇所は連続して加工する方式が有効となる。また、同一方向の加工であっても加工の条件が異なる場合がある。例えば保護膜のデポ加工やマーカーの加工ではビームの種類や加工方法が異なる。これらの条件の違いは機構の切替えに関係するため、この機構切替えができるだけ少なくなるよう、同一条件での加工は連続的に実施する方式を採用するのが望ましい。   When cutting two or more samples from the sample, if it can be processed in the same direction, even if the XY stage is moved, it is more efficient to sequentially process the periphery of one sample. Is good. In the method of continuously processing the same direction, the amount of movement of the XY stage increases. However, in the method of sequentially processing around the sample, the R stage rotation occurs three times for each sample. If the sample moves away from the center of the R stage with this rotation, the sample position is shifted from the original position. Therefore, the XY stage must be moved back to the original position. In consideration of this alignment, Z correction, and XY stage return, a method of continuously processing portions that can be processed in the same direction is effective. Further, the processing conditions may be different even when processing is performed in the same direction. For example, the type of the beam and the processing method are different for the deposition of the protective film and the processing of the marker. Since the difference in these conditions is related to the mechanism switching, it is desirable to adopt a system in which machining under the same conditions is continuously performed so that the mechanism switching is minimized.

次に、加工順序を決定する本発明のアルゴリズムについて説明する。加工順序を決定する本発明のアルゴリズムは動的である。   Next, the algorithm of the present invention for determining the processing order will be described. The algorithm of the present invention that determines the processing order is dynamic.

図6は、加工順序を決定するときに使用する加工情報テーブルの例を説明する図である。加工情報テーブルは、加工箇所ごとに保持する個別要素E1〜E9の集合である。加工情報テーブルを構成するデータは、加工の名称、加工実施済みフラグ、前提条件、加工するときのステージの向き、ステージ位置、ビーム種別、スパッタリングやデポジションなどの加工種別からなり、これらのデータを1つの加工箇所単位で保持している。このテーブルは、現在の装置状態に対して最も適した条件を持つ加工箇所から処理を進めるために使用する。なお、図に示した個別要素E1〜E9に記述されている「向き」は、図示した状態で見て図のどの方向から加工すべきかを表現している。例えば、図示の状態で図の下方からビームを当てて加工すべき箇所には「下から」と表記し、図の左側からビームを当てて加工すべき箇所には「左から」と表記している。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a processing information table used when determining the processing order. The machining information table is a set of individual elements E1 to E9 held for each machining location. The data constituting the processing information table consists of the processing name, processing completed flag, preconditions, stage orientation when processing, stage position, beam type, processing type such as sputtering and deposition, and these data are It is held in units of one processing location. This table is used to proceed with processing from a machining location having the most suitable conditions for the current apparatus state. The “direction” described in the individual elements E1 to E9 shown in the drawing expresses from which direction in the drawing the processing should be performed in the state shown in the drawing. For example, in the state shown in the figure, the part to be processed by applying the beam from the bottom of the figure is described as “from the bottom”, and the part to be processed by applying the beam from the left side of the figure is indicated as “from the left”. Yes.

加工の優先順位は、一例として、現在の装置状態とも言うべき最終加工状態から見て、(1)加工実施済みフラグが未実施であることを示し、かつ加工可能状態であることつまり前提条件を満たしていることが最も優先順位が高く、次いで、(2)ステージ向きが同一方向である(ステージ回転を発生させない)、(3)ステージ移動を発生させない、(4)デポジション銃の制御を伴わない、(5)ビーム制御を伴わない、の順とする。この条件にできるだけマッチする加工を、次に処理する加工箇所に決定する。   As an example, the processing priorities are as follows: (1) Indicates that the processing execution flag is not yet executed, as viewed from the final processing state that should be called the current device state, and indicates that the processing is possible, that is, a precondition. Satisfying the highest priority, then (2) Stage orientation is the same direction (no stage rotation occurs), (3) No stage movement occurs, (4) Deposition gun control involved No (5) No beam control. The machining that matches this condition as much as possible is determined as the machining location to be processed next.

また、優先順位そのものを動的に変更する機構を設けた。これは予め各処理の優先順位を定義テーブルに記述しておき、この記述にあわせた処理から実施する方法である。例えば、通常、ビーム切換え処理は、ステージ回転処理に較べて機構の制御処理上軽量であるため、ビーム切換え処理を低減することは重要視されない、つまり優先順位はステージ回転処理に較べ低い設定である。従って、図7(a)に示すように、優先順位定義テーブルの上位レコードにはステージ回転処理(を伴わない)、下位にはビーム切換え処理(を伴わない)の順で記述しておく。この優先順位定義テーブルで、例えば図7(b)に示すように、ステージ回転処理とビーム切換え処理の記述順を入れ替えると、処理の優先順位が変更され、ビーム切換えの回数を極力低減するように加工順序が設定される。このように処理手順を動的にすることで、サンプル取得数が増加した場合も、複雑な処理手順を記述することなく自律的に処理を進めることができる。   In addition, a mechanism for dynamically changing the priority order itself was provided. In this method, the priority order of each process is described in advance in the definition table, and the process is executed from the process according to this description. For example, since the beam switching process is usually lighter in terms of mechanism control processing than the stage rotation processing, reducing the beam switching processing is not regarded as important, that is, the priority is set lower than the stage rotation processing. . Therefore, as shown in FIG. 7A, the higher order record of the priority order definition table is described in the order of stage rotation processing (without accompanying), and the lower order in the order of beam switching processing (without accompanying). In this priority definition table, for example, as shown in FIG. 7B, when the description order of the stage rotation process and the beam switching process is changed, the priority of the process is changed so that the number of beam switching is reduced as much as possible. The processing order is set. By making the processing procedure dynamic in this way, even when the number of sample acquisitions increases, the processing can proceed autonomously without describing a complicated processing procedure.

次に、前記アルゴリズムに従って試料から2つのサンプルを取り出す場合の処理の例について説明する。図8は、試料1上における2つのサンプルの位置関係を示す模式図である。C1は観察面が集束イオンビームに対して平行である縦型サンプル、C2は観察面が集束イオンビームに対して垂直な横型サンプルである。この例を用いて、図7(a)に示した優先順位テーブルに従って、Rステージ回転回数を削減する処理の手順を図9に示す。   Next, an example of processing when two samples are taken out from a sample according to the algorithm will be described. FIG. 8 is a schematic diagram showing the positional relationship between two samples on the sample 1. C1 is a vertical sample whose observation surface is parallel to the focused ion beam, and C2 is a horizontal sample whose observation surface is perpendicular to the focused ion beam. FIG. 9 shows a processing procedure for reducing the number of rotations of the R stage according to the priority table shown in FIG.

まず、C2の横溝大をスパッタリング加工する(S41)。ステージ移動させること無く、集束イオンビームの同一偏向領域内でC2の横溝小を加工する(S42)。現在のステージ位置において加工可能な部位は斜め溝加工であるが、この加工はプローブを接着した後に切り離す処理なので、今のタイミングで加工することはできない。あとの部位は集束イオンビームの向きが本来の加工方向と異なるため、このサンプルで現在加工できる部位はないと判断する。従ってXYステージ3をC1サンプル位置までXY移動させる(S43)。C1加工箇所において、この状態で加工可能な部位は2つのマーカーとなる(S44)。また保護膜デポジションも可能であるため、ここで処理する(S45)。この後は、この向きで処理できる箇所がないため、Rステージ4を左に90°回転させる(S46)。   First, the large lateral groove of C2 is sputtered (S41). Without moving the stage, the small lateral groove of C2 is processed in the same deflection region of the focused ion beam (S42). The part that can be processed at the current stage position is oblique groove processing. However, since this processing is a process of separating the probe after bonding the probe, it cannot be processed at the current timing. Since the direction of the focused ion beam is different from the original processing direction in the subsequent part, it is determined that there is no part that can be processed with this sample. Accordingly, the XY stage 3 is moved XY to the C1 sample position (S43). In the C1 processed part, the parts that can be processed in this state are two markers (S44). Further, since the protective film can be deposited, it is processed here (S45). After this, since there is no portion that can be processed in this direction, the R stage 4 is rotated 90 ° to the left (S46).

回転した結果、現在のビーム直下から見て近いサンプル位置へステージをXY移動させる。この場合C1がC2より近いため、C1の横溝大の加工に入る(S47)。その後、C1の横溝小を加工する(S48)。現在の方向でC1での加工箇所がないため、XYステージ3をC2へ移動する(S49)。C2では2つのマーカーを描画し(S50)、保護膜のデポジションを実施する(S51)。また、C2の横溝は既に加工済みであるため、垂直溝を加工する(S52)。C2の保護デポジションの前に垂直溝を加工するほうがデポジション銃の出し入れを伴わないため効率的ではあるが、垂直溝を保護デポジション前に実施すると試料表面に削りカスが堆積するため保護デポジションは先に実施する。   As a result of the rotation, the stage is moved XY to a sample position close to the current beam. In this case, since C1 is closer than C2, processing of the lateral groove size of C1 is started (S47). Thereafter, the small lateral groove of C1 is processed (S48). Since there is no machining position at C1 in the current direction, the XY stage 3 is moved to C2 (S49). In C2, two markers are drawn (S50), and the protective film is deposited (S51). Further, since the lateral groove of C2 has already been processed, a vertical groove is processed (S52). Although it is more efficient to process the vertical groove before the protective deposition of C2 because it does not involve the insertion and removal of the deposition gun, if the vertical groove is carried out before the protective deposition, shavings accumulate on the sample surface and the protective deposit is deposited. The position is implemented first.

次にC2の接触パッドをデポジションするが、C1の接触パッド位置と相対的に反対位置としている(S53)。これは現在の向きすなわち横溝大から見てサンプル方向に集束イオンビームが照射され、サンプル横壁面に効率よくデポジション膜が形成されることを考慮している。この後、この状態で加工可能な箇所としてC1の斜め溝があるが、C1の垂直溝が加工されていないため後回しとなる。従ってこの状態で加工可能な箇所はなくRステージ4を90°右回転させる(S54)。   Next, the contact pad of C2 is deposited, but the position is relatively opposite to the contact pad position of C1 (S53). This takes into account that the focused ion beam is irradiated in the current direction, that is, the sample direction as viewed from the side of the lateral groove, and the deposition film is efficiently formed on the side wall surface of the sample. After this, there is an oblique groove C1 as a place that can be processed in this state. However, since the vertical groove C1 is not processed, it is postponed. Accordingly, there is no place that can be processed in this state, and the R stage 4 is rotated 90 degrees to the right (S54).

現在のビーム直下から見て最も近い加工可能な箇所はC1の垂直溝となるため、XYステージ3によってXY移動し(S55)、これを加工する(S56)。次に、C1の接触パッドを形成する(S57)。C1ではステージ回転なしで加工可能な箇所が存在しないため、C2近傍にステージ移動し(S58)、接触パッドにプローブ9をデポジションして接着する(S59)。接着後、C2の斜め溝を加工することで試料1からサンプルを切り離す。その後、プローブ9を引き上げ、XYステージ3をカートリッジ15まで移動させる。カートリッジの接着位置までプローブ9を下ろし、サンプルとカートリッジが接触したところでデポジションにより接着する。デポジション完了後、プローブ9を集束イオンビームで切り取る(S60)。   Since the closest processable part as viewed from directly under the current beam is the vertical groove of C1, XY movement is performed by the XY stage 3 (S55), and this is processed (S56). Next, a contact pad of C1 is formed (S57). Since there is no portion that can be processed without rotating the stage in C1, the stage is moved to the vicinity of C2 (S58), and the probe 9 is deposited and bonded to the contact pad (S59). After bonding, the sample is separated from the sample 1 by processing the oblique groove of C2. Thereafter, the probe 9 is pulled up, and the XY stage 3 is moved to the cartridge 15. The probe 9 is lowered to the bonding position of the cartridge, and bonded by deposition when the sample and the cartridge contact each other. After the deposition is completed, the probe 9 is cut off with the focused ion beam (S60).

プローブ9を退避位置まで引き上げた後、C1サンプルを取り出すためRステージ4を90°左回転させ(S61)、XYステージ3をC1近傍まで移動させる(S62)。C1の接触パッド位置にプローブ9を下ろし、デポジションによりサンプルを接着する(S63)。接着後、C1の斜め溝を切削し、試料からサンプルを切り離す。このあとはC2サンプルをカートリッジに取り付けた方法と同じ要領でステージ移動とプローブ操作、デポジションの制御を行う(S64)。   After pulling up the probe 9 to the retracted position, the R stage 4 is rotated 90 ° counterclockwise to take out the C1 sample (S61), and the XY stage 3 is moved to the vicinity of C1 (S62). The probe 9 is lowered to the contact pad position of C1, and the sample is adhered by deposition (S63). After bonding, the oblique groove of C1 is cut, and the sample is separated from the sample. Thereafter, stage movement, probe operation, and deposition control are performed in the same manner as the method of attaching the C2 sample to the cartridge (S64).

本処理の特徴は、現在のステージ位置と向き及びサンプリング工程を考慮しており、3回のステージ回転で2つのサンプルを取得可能となる。この方法は、1つの試料から採取するサンプルの個数が3個以上のときにも適用できる。   The feature of this process is that the current stage position and orientation and the sampling process are taken into consideration, and two samples can be acquired by three stage rotations. This method can also be applied when the number of samples collected from one sample is three or more.

従来、FIB加工装置で加工する場所が1つの試料上に複数個あるとき、その加工はオペレータが作成したレシピに記載された順序で処理を進めていたため、装置制御上無駄な動きがあって加工に時間がかかったり、ハードウエア機構切換えが頻発して加工精度が低下したりするなどの問題があった。本発明の方法によれば、これらの装置の無駄な動きや機構の切換え回数を削減でき、トータル加工時間の短縮、加工精度の向上を図ることができる。例えばRステージ回転処理回数を見ると、試料から1つのサンプルを取得するのに3回必要となり、従来の方法ではn個のサンプルを取り出すと3n回のRステージ回転処理が必要となる。これに対して、本方式では、サンプル数nが増加してもRステージ回転回数は3回で済む。回転に伴うアライメント処理は数分を要する場合もあるため、複数サンプルを取得する場合、本発明の方法によるとトータル加工時間は著しく減少する。   Conventionally, when there are multiple places to be processed by a FIB processing device on one sample, the processing has been performed in the order described in the recipe created by the operator, so there is a wasteful movement in terms of device control. There are problems such as that it takes a long time and hardware mechanism switching frequently occurs and the machining accuracy is lowered. According to the method of the present invention, the useless movement of these apparatuses and the number of switching mechanisms can be reduced, and the total machining time can be shortened and the machining accuracy can be improved. For example, looking at the number of R stage rotation processes, three times are required to acquire one sample from the sample, and 3 n R stage rotation processes are required when n samples are taken out in the conventional method. On the other hand, in this method, even if the number of samples n increases, the number of rotations of the R stage is only three. Since the alignment process accompanying the rotation may take several minutes, the total processing time is significantly reduced according to the method of the present invention when a plurality of samples are acquired.

次に、加工順序を決定するアルゴリズムの他の例について説明する。ここで説明する例は、重み付けに時間の要素を考慮する方法であり、この方法によると、ステージ移動距離が大きい場合はビーム切換えを優先したり、アパーチャ切換え距離が長いときステージ移動を優先したりすることが可能となる。   Next, another example of the algorithm for determining the processing order will be described. The example described here is a method that considers the time factor in weighting. According to this method, priority is given to beam switching when the stage movement distance is large, or priority is given to stage movement when the aperture switching distance is long. It becomes possible to do.

図10は、加工情報テーブルに記載した要素のうち機構制御に関連するものに係数を割り当て、そのトータルコストを比較して次の加工を決定する方法を示す説明図である。図示した例では、換算係数表F2に示すように、単位(90゜)当たりのステージの回転に50ポイント、単位距離当たりのステージ移動に1ポイント、隣接アパーチャへのビーム切換えに6ポイント、加工位置へのデポジション銃の移動又は加工位置からのデポジション銃の退避に18ポイントを割り当て、現在の状態F1から各加工箇所へ移行するのに必要な機構制御の総ポイントをトータルコストとして算出し、比較する。図示の例では、現在の状態F1と候補群F3,F4,F5の差を数値化した結果、加工名「1保護デポジション」(F3)がトータルコスト“54”で最も低コストになるため、これを次の加工とする。   FIG. 10 is an explanatory diagram showing a method of assigning coefficients to elements related to mechanism control among elements described in the machining information table and comparing the total cost to determine the next machining. In the illustrated example, as shown in the conversion coefficient table F2, 50 points for stage rotation per unit (90 °), 1 point for stage movement per unit distance, 6 points for beam switching to adjacent aperture, machining position 18 points are allocated to the movement of the deposition gun to or from the machining position, and the total points of mechanism control necessary to move from the current state F1 to each machining location are calculated as the total cost. Compare. In the illustrated example, since the difference between the current state F1 and the candidate groups F3, F4, and F5 is quantified, the machining name “1 protected deposition” (F3) is the lowest cost at the total cost “54”. This is the next processing.

図10に示した換算係数表F2は、実際に装置機構が働いたときの時間をもとに算出する。具体的には、装置に働きかけるコマンドを情報入力装置11から入力し、装置が完了の応答を返すまでの時間を計測する。この時間を各制御機構の単位に換算する。例えば、ステージは単位時間当たりの移動量(速度)として記憶装置12に保存する。この方法では、装置が動作するごとに最新のデータを次の経路導出に利用することができる。これとは別に、レシピ実行前の装置スペックデータを持たせ、この2つを切替えて利用する仕掛けを用意する。ステージ移動及びビームの切換えは、その移動量によって所要時間が異なる。一方、向きの変更及びデポジション銃の出し入れはリニアな値を採らないため、トータルの時間で保持する。   The conversion coefficient table F2 shown in FIG. 10 is calculated based on the time when the device mechanism actually operates. Specifically, a command for operating the apparatus is input from the information input apparatus 11, and the time until the apparatus returns a completion response is measured. This time is converted into a unit of each control mechanism. For example, the stage is stored in the storage device 12 as a movement amount (speed) per unit time. In this method, the latest data can be used for the next route derivation every time the apparatus operates. Separately from this, device spec data before executing the recipe is provided, and a device for switching between the two is used. The time required for stage movement and beam switching differs depending on the amount of movement. On the other hand, changing the direction and taking in and out the deposition gun do not take a linear value, and therefore hold them for a total time.

装置の機構上、同時に制御可能な系については、その組合せにより一方が他方の制御時間に事実上隠れてしまうこともある。並列処理可能な系は組合せをテーブル化し、事実上隠れてしまう系の制御時間を0として扱うことで、トータルコストを下げ、優先順位を上げることができる。   Due to the mechanism of the apparatus, one of the systems that can be controlled simultaneously may be substantially hidden in the control time of the other depending on the combination. For systems that can be processed in parallel, the combinations are tabulated, and the control time of the system that is effectively hidden is treated as 0, so that the total cost can be lowered and the priority can be raised.

図11は、コンピュータ10に搭載した状態監視プログラムの処理例を説明する図である。状態監視プログラムは、現在の装置状態を取得する処理41及び装置のステージ、アパーチャなどの機構が動作したときの距離と時間を収集し機構動作データベース43を更新する処理42から成る。前者はステージの向き、ステージの位置、ビームの種類及びスパッタリング又はデポジションなど加工の種別を取得する。この取得データは、レシピ実行プログラムにて次に加工すべき適切な加工箇所を導出するために使われる。後者はステージの移動速度、アパーチャ切替え速度、デポジション銃出し入れ速度、アライメント所要時間及びZ補正時間などを装置から取得する。これらの情報は、取得したタイミングで機構動作データベース43に最新データとして上書きされる。なお、機構動作データベースは、これとは別に予め設定したデフォルトの値を保持したデフォルト機構動作データベースを用意しておき、オペレータの指示でどちらを使ってレシピを実行するか選択できる。   FIG. 11 is a diagram for explaining a processing example of the state monitoring program installed in the computer 10. The state monitoring program includes a process 41 for acquiring the current apparatus state and a process 42 for collecting a distance and time when a mechanism such as a device stage and an aperture operates and updating the mechanism operation database 43. The former obtains the type of processing such as stage orientation, stage position, beam type and sputtering or deposition. This acquired data is used for deriving an appropriate processing point to be processed next in the recipe execution program. The latter obtains the stage moving speed, aperture switching speed, deposition gun loading / unloading speed, alignment time, Z correction time, and the like from the apparatus. These pieces of information are overwritten as the latest data in the mechanism operation database 43 at the acquired timing. In addition, as the mechanism operation database, a default mechanism operation database holding a preset default value is prepared separately, and it is possible to select which one is used to execute the recipe according to an operator instruction.

図12は、レシピ実行プログラムの処理例を示すフローチャートである。レシピを実行する際、オペレータは図2に示したレシピ実行操作画面20にて実行方式を選択する(S71)。一括方式はレシピ実行前に予め全加工のシーケンスを組んでおく方式であり、逐次方式は一箇所の加工が終わった時に次の加工箇所を決定する方式である。実行方式を決定した後、指定されたレシピを最小加工単位に分割する(S72)。次に、分割した最小加工単位で加工情報テーブルを作成する(S73)。次に、最適候補選択処理に移る(S74)。最適候補選択処理(S74)は適切な加工箇所を見出す処理で、現在の装置状態90及び前もってレシピ実行操作画面から指定した機構動作データベース91の情報を基準に、加工情報テーブルから最も適した加工箇所を導出する。実行方式を判定し(S75)、指定された実行方式が逐次方式であるときには、導出した適切加工箇所の加工を実行する(S76)。一方、一括方式の場合には、導出した最適加工箇所の加工情報は処理順テーブルへ順次保持する(S77)。   FIG. 12 is a flowchart illustrating a processing example of the recipe execution program. When executing the recipe, the operator selects an execution method on the recipe execution operation screen 20 shown in FIG. 2 (S71). The batch method is a method in which a sequence of all processes is set in advance before executing the recipe, and the sequential method is a method for determining the next processing place when the processing of one place is completed. After determining the execution method, the designated recipe is divided into minimum processing units (S72). Next, a machining information table is created with the divided minimum machining units (S73). Next, the process proceeds to the optimum candidate selection process (S74). The optimum candidate selection process (S74) is a process for finding an appropriate machining location, and the most suitable machining location from the machining information table on the basis of the current apparatus state 90 and information in the mechanism operation database 91 designated from the recipe execution operation screen in advance. Is derived. The execution method is determined (S75), and when the designated execution method is the sequential method, machining of the derived appropriate machining location is executed (S76). On the other hand, in the case of the batch method, the derived machining information of the optimum machining location is sequentially held in the processing order table (S77).

ステップ76を経由した場合、現在の加工情報テーブル内容が現在の装置状態となる。また、ステップ77を経由した場合、仮に当該加工箇所を加工したとして加工情報テーブルの内容を現在の装置状態とする(S78)。いずれの方式でも、現在の加工箇所を加工済みとし、次の加工候補としないために実施済みフラグをONにし(S79)、次の適切候補選択を実行する(S74)。こうして、ステップ74からステップ80までの処理を加工候補がなくなるまで繰り返す。   In the case of passing through step 76, the current machining information table content becomes the current apparatus state. If the process goes through step 77, it is assumed that the processing part has been processed, and the contents of the processing information table are set to the current apparatus state (S78). In either method, since the current machining location is already processed and not set as the next processing candidate, the execution flag is set to ON (S79), and the next appropriate candidate is selected (S74). In this way, the processing from step 74 to step 80 is repeated until there is no processing candidate.

次に、実行モードの判定を行い(S81)、実行モードが逐次方式の場合には、加工候補がなくなった時点で処理は終了となる。実行モードが一括方式の場合、処理順テーブルに保持された順番に従って加工処理を連続的に実行する(S82)。なお、逐次方式での加工処理中に集束イオンビームの調整等の例外処理をする必要が生じた場合、オペレータは図2のレシピ実行操作画面20において「Pause」ボタンを押す。すると、ステップ76の単一加工実行の後、レシピに従う処理が一時中断されるので、例えばオペレータはマニュアル操作でステージ移動してビームをサンプルから離れた場所に持っていき、そこでビーム調整を行う。その後、「Continue」ボタンを押すと、ステップ78の処理において、直前の加工箇所の加工情報テーブルの内容に代えて現在の装置状態を取り込み、レシピに従った加工処理に戻る。そのため、レシピ中断直後の最適候補選択(S74)では、例外処理を行った後の装置状態から検索して最適な加工候補が選択される。   Next, the execution mode is determined (S81), and when the execution mode is the sequential method, the process ends when there are no processing candidates. When the execution mode is the batch method, the processing is continuously executed according to the order stored in the processing order table (S82). If it is necessary to perform an exceptional process such as adjustment of the focused ion beam during the sequential processing, the operator presses the “Pause” button on the recipe execution operation screen 20 in FIG. Then, the processing according to the recipe is temporarily interrupted after the execution of the single processing in step 76. For example, the operator manually moves the stage to bring the beam away from the sample, and performs beam adjustment there. Thereafter, when the “Continue” button is pressed, in the process of step 78, the current apparatus state is taken in instead of the contents of the machining information table of the immediately preceding machining location, and the process returns to the machining process according to the recipe. For this reason, in the optimum candidate selection immediately after the interruption of the recipe (S74), an optimum processing candidate is selected by searching from the apparatus state after the exception process is performed.

1… 加工対象試料、2…集束イオンビーム、3…XYZ三軸ステージ、4…Rステージ、5…アパーチャ、6…集束イオンビーム光学系、7…ガス噴出ノズル、8…検出器、9…サンプリングプローブ、10…コンピュータ、11…情報入力装置、12…記憶装置、13…表示装置、14…ビーム偏向制御装置、15…カートリッジ、16…Zセンサ、20…レシピ実行操作画面、31…マーカー、32…保護膜、33…横溝大、34…横溝小、35…垂直溝、36…接触パッド、37…斜め溝、38…観察面位置、39…サンプル、C1…縦型サンプル、C2…横型サンプル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sample to be processed, 2 ... Focused ion beam, 3 ... XYZ triaxial stage, 4 ... R stage, 5 ... Aperture, 6 ... Focused ion beam optical system, 7 ... Gas ejection nozzle, 8 ... Detector, 9 ... Sampling Probe: 10: Computer, 11: Information input device, 12: Storage device, 13: Display device, 14: Beam deflection control device, 15: Cartridge, 16 ... Z sensor, 20 ... Recipe execution operation screen, 31 ... Marker, 32 Protective film 33 Large horizontal groove 34 Small horizontal groove 35 Vertical groove 36 Contact pad 37 Oblique groove 38 Observation position 39 Sample C1 Vertical sample C2 Horizontal sample

Claims (2)

試料を載置できるステージと、
集束イオンビームを前記試料に対して斜め方向から照射して前記試料の加工を行う集束イオンビーム光学系と、
レシピに関する処理および制御を行うコンピュータと、
少なくとも加工の設定を行う情報入力装置と、
前記集束イオンビームによる試料像を表示する表示装置と、を少なくとも有する試料加工装置において、
前記表示装置は、前記レシピを実行する前に予め全加工箇所のシーケンスを組む方式、一箇所の加工が終わった時に次の加工箇所を決定する方式いずれかの加工方式を選択するメニューボタンを配置した画面を表示することを特徴とする試料加工装置。
A stage on which a sample can be placed;
A focused ion beam optical system for processing the sample by irradiating the sample with a focused ion beam from an oblique direction;
A computer for processing and controlling the recipe;
An information input device for setting at least processing,
In a sample processing apparatus having at least a display device that displays a sample image by the focused ion beam,
The display device includes a menu button to select one of the processing method in the method for determining the next machining spot when the scheme previously Crossed sequence of all machining locations before executing the recipe, the processing of one place finished A sample processing apparatus, characterized by displaying a screen on which is arranged.
試料を載置できるステージと、
集束イオンビームを前記試料に対して斜め方向から照射して前記試料の加工を行う集束イオンビーム光学系と、
レシピに関する処理および制御を行うコンピュータと、
少なくとも加工の設定を行う情報入力装置と、
前記集束イオンビームによる試料像を表示する表示装置と、を少なくとも有する試料加工装置において、
前記表示装置は、前記試料加工装置が有する機構の動作を予め定義したデータベースを使って前記レシピを実行するか、前記試料加工装置を動作させた結果を反映したデータベースを使って前記レシピを実行するかを選択するメニューボタンを配置した画面を表示することを特徴とする試料加工装置。
A stage on which a sample can be placed;
A focused ion beam optical system for processing the sample by irradiating the sample with a focused ion beam from an oblique direction;
A computer for processing and controlling the recipe;
An information input device for setting at least processing,
In a sample processing apparatus having at least a display device that displays a sample image by the focused ion beam,
The display device executes the recipe using a database in which the operation of the mechanism included in the sample processing apparatus is defined in advance, or executes the recipe using a database reflecting a result of operating the sample processing apparatus. A sample processing apparatus that displays a screen on which a menu button for selecting is displayed .
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