JP2001210265A - 集束イオンビーム装置 - Google Patents

集束イオンビーム装置

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JP2001210265A
JP2001210265A JP2000018544A JP2000018544A JP2001210265A JP 2001210265 A JP2001210265 A JP 2001210265A JP 2000018544 A JP2000018544 A JP 2000018544A JP 2000018544 A JP2000018544 A JP 2000018544A JP 2001210265 A JP2001210265 A JP 2001210265A
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JP
Japan
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ion beam
processed
focused ion
protective film
workpiece
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Toshiaki Suzuki
俊明 鈴木
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工処理作業を容易にする。 【解決手段】 イオン源2、イオン源2から発生したイ
オンビームを被加工材料3上に細く集束するための集束
レンズ4、及び、イオンビームにより被加工材料3上を
二次元的に走査するための偏向器5等を備える。又、薄
膜シート22を枠23に取り付け、直線移動可能な駆動
軸24にこの枠を取り付け、被加工材料表面上若しくは
被加工材料表面上方に配置したり、被加工材料表面上若
しくは被加工材料表面上方から移動させたり出来るよう
に成す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】本発明は、集束イオンビームによ
り被加工材料に穴や溝等の加工を行うための集束イオン
ビーム装置に関する。
【0002】
【従来の技術】イオンは電子に比べて質量が著しく大き
く、その為、物質中での散乱が少ない等の特徴を有する
ことから、被加工材料への穴や溝開け等の加工にイオン
ビームが使用されている。
【0003】図1は集束イオンビーム装置の概略を示し
たものである。図中1は集束イオンビーム光学鏡筒で、
内部に、例えば、ガリウムイオンを発生するイオン源
2、該イオン源からのイオンビームを被加工材料3上で
集束させるための集束レンズ4、該イオンビームの被加
工材料上での照射位置をコントロールするための偏向器
5等が設けられている。図中6は前記集束イオンビーム
光学鏡筒1を載置している加工室で、内部に、被加工材
料3、被加工材料を載置するためのステージ7等が設け
られている。
【0004】図中8は偏向器5へ偏向信号を供給するた
めの偏向器制御回路、9はステージの駆動機構で、これ
らはコンピュータの如き中央制御装置10の指令に基づ
いて作動する。
【0005】この様な集束イオンビーム装置において、
例えば、被加工材料上の所望の領域に穴を開ける場合に
ついて説明する。尚、加工領域(穴開け領域)に関する
位置や穴の深さに関するデータは予め中央制御装置10
の内蔵メモリ(図示せず)に記憶されているとする。
【0006】先ず、被加工材料3をステージ7上の所定
位置にセットした状態で、中央制御装置10に指令に基
づいてステージ駆動機構9を制御し、被加工材料3の中
心がイオンビーム光軸下に来るようにステージ7を移動
させる。次に、制御装置10に指令に基づいて偏向制御
回路8を制御し、被加工材料3上の穴開け領域を走査す
るための走査信号が偏向器5に供給される。この結果、
イオン源2から発生され、集束レンズ4により細く絞ら
れたガリウムイオンは被加工材料3上の穴開け領域を、
所定の深さの穴が開けられる時間走査するので、被加工
材料3上の所望の領域に所望の深さの穴が開けられるこ
とになる。尚、被加工材料の穴開け加工においては前記
のようにイオンビームの走査速度、即ち、イオンビーム
照射時間をコントロールするようにしても良いし、該イ
オンビーム照射時間及び/若しくはイオン電流及び/若
しくはイオンの加速エネルギーでコントロールするよう
にしても良い。
【0007】さて、集束イオンビームは、細く絞られて
いるが、図2の(a)の強度分布に示す様に、ガウシャ
ン分布を成していることは良く知られている。その為
に、図2の(b)に示す様に、被加工材料3に開けられ
た穴16の周囲(加工を望んでいない部分)がガウシャ
ン分布の裾部に相当するイオンビームの照射により少し
削られることにより円みを帯び、所定の穴形状が得られ
ない。又、該穴の周囲(加工を望んでいない部分)にも
イオンが注入され、損傷(例えば、被加工材料の結晶が
破壊されてしまう等)等を発生する。
【0008】そこで、被加工材料3を集束イオンビーム
装置の加工室6内にセットする前に、蒸着装置やスパツ
タ装置等により、被加工材料表面上に、イオンの侵入長
より厚い膜17(保護膜と称す)を形成し(図3の
(a))、保護膜17の上から集束イオンビームを照射
して被加工材料3に穴16を開ける。この際、前記ガウ
シャン分布の裾部に相当するイオンビームが保護膜17
の部分にだけ照射されるので、保護膜17の部分だけ丸
みを帯びる(図3の(b))。最後に被加工材料を集束
イオンビーム装置の加工室外に出し、全体をエッチング
液(例えば、HCl水溶液)中に浸漬して保護膜17を
エッチングする(図3の(c))。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】さて、この様に、保護
膜17をエッチングする為に被加工全体をエッチング液
に浸漬すると、保護膜17以外の被加工材料がエッチン
グ液の化学的影響を受けてしまう。この際、被加工材料
の材質によっては被加工材料が損傷を受けてしまう。
【0010】又、この様な保護膜のエッチング作業その
ものが極めて厄介な作業であり、時間も掛かる。
【0011】本発明は、この様な問題点を解決する為に
なされたもので、新規な集束イオンビーム装置を提供す
ることを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の集束イオンビー
ム装置は、イオン源、イオン源から発生したイオンビー
ムを被加工材料上に細く集束するための集束手段、及
び、イオンビームにより被加工材料上を二次元的に走査
するための走査手段を備えており、シート状の膜を、被
加工材料表面上若しくは被加工材料表面上方に配置した
り、被加工材料表面上若しくは被加工材料表面上方から
移動させたり出来るように成したこと特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0014】図4は本発明の集束イオンビーム装置の1
概略例を示したもので、図中前記図1と同一記号の付さ
れたものは同一構成要素を示す。
【0015】図4に示す構成が図1に示す構成と異なる
ところは、保護膜を被加工材料上に被せたり外したりす
る機構にある。
【0016】図中21は、図5に示す様に、被加工材料
上の加工領域より著しく広い大きさを有し、イオンの侵
入長に相応する厚さを有する薄膜のシート22を枠23
に取り付けた保護膜体で、該保護膜体の枠23にはウォ
ーム軸の如き駆動軸24が取り付けられている。この駆
動軸24は、加工室との間のシール性を良くして加工室
6に取り付けられた軸受け(図示せず)に支持され、且
つ、加工室外に設けられた保護膜体駆動機構25に繋が
っており、該駆動機構により直線的に移動する。この保
護膜体駆動機構は制御装置10の指令に基づいて作動す
る。
【0017】しかして、被加工材料3をステージ7上の
所定位置にセットした状態で、制御装置10に指令に基
づいてステージ駆動機構9を制御し、被加工材料3の中
心がイオンビーム光軸下に来るようにステージ7を移動
させる。
【0018】次に、制御装置10に指令に基づいて保護
膜体駆動機構25を制御し、薄膜シート22を被加工材
料3の被加工材料表面上の所定の位置に配置させる(図
6の(a))。この際、薄膜シート22を、被加工材料
表面との間に殆ど隙間無く配置するようにしても良い
し、僅かな隙間が出来るように配置させるようにしても
良し、或いは薄膜シート22が被加工材料表面上に密着
するようにしても良い。
【0019】次に、制御装置10に指令に基づいて偏向
制御回路8を制御し、被加工材料3上の穴開け領域を走
査するための走査信号が偏向器5に供給される。この結
果、イオン源2から発生され、集束レンズ4により細く
絞られたガリウムイオンは、薄膜シート22を介して被
加工材料3上の穴開け領域を走査する。この際、被加工
材料3上の穴開け領域に、所定の深さの穴が開けられる
時間イオンビーム走査を行うので、図6の(a)に示す
様に、被加工材料3上の所望の領域に所望の穴26が開
けられることになる。又、この際、薄膜シート22の周
辺部27のみガウシャン分布の裾部に相当するイオンビ
ームの照射による加工(丸み)が行われる。
【0020】この後、制御装置10に指令に基づいて保
護膜体駆動機構25を制御し、薄膜シート22が被加工
材料3表面上から完全に離れるように駆動軸24を移動
させる。
【0021】この様に本発明では、予め被加工材料上に
保護膜を形成し、保護膜の上からイオンビームを照射し
て穴を開け、その後、保護膜をエッチング等により被加
工材料から剥がすのではなく、枠等の支持手段にシート
状の薄膜を取り付けた保護膜体を被加工材料表面に対し
て移動可能と成し、イオンビームによる加工時に薄膜シ
ートが被加工材料表面上に位置し、加工後に該被加工表
面上から外れるように移動させるようにしたので、保護
膜を被加工材料から剥がす為のエッチングの如き厄介で
時間の掛かる作業が不要となるばかりか、被加工材料が
エッチング等による損傷等を受けることがなくなる。
【0022】尚、前記例では加工領域に関するデータを
予め制御装置9の内蔵メモリ(図示せず)に記憶させ、
該データを読み出して穴開け等の加工を行うようにした
が、加工前に、加工されない程度の走査時間で被加工材
料表面をイオンビームで走査し、該走査により発生した
二次電子を検出器(図示せず)で検出し、該検出信号を
画像データとしてフレームメモリ(図示せず)に記憶さ
せ、該データを読み出してCRT(図示せず)に表示さ
せ、この表示された被加工材料像から加工領域を決め、
キーボード等の入力装置により該加工領域を中央制御装
置10に入力し、該制御装置の指令に基づいて偏向制御
回路8を制御して、加工領域がイオンビームで走査され
るようにして穴開け加工を行うようにしても良い。
【0023】又、前記例では保護膜体は、薄膜シートを
枠に取り付けた構造のものにしたが、この様な構造に限
定されず、シート状の薄膜を支持手段に取り付けた構造
なら外のものでも良い。
【0024】又、前記例では保護膜体21に駆動軸24
を取り付け、該駆動軸を保護膜体駆動機構25により直
線移動させるようにして、薄膜シート22が被加工材料
表面の上若しくは上方に位置させたり、該位置から外す
ように成したが、被加工材料表面に平行な水平面上で回
転可能な駆動軸に薄膜シートの枠を取り付け、駆動軸の
回転により、薄膜シート22を被加工材料表面の上若し
くは上方に位置させたり、該位置から外すように成して
も良い。
【0025】又、前記例では保護膜体21に駆動軸24
を取り付け、該駆動軸を保護膜体駆動機構25により直
線移動させるように成したが、駆動軸24や駆動機構2
5など設けず、保護膜体21を被加工材料表面上に被せ
られるような構造にし、加工前にピンセット等で保護膜
体21を摘んで被加工材料表面上にセットし、加工後に
ピンセットなどで摘んで被加工材料表面から外すように
成しても良い。
【0026】又、薄膜自身はイオン照射によりチャージ
する場合も考えられるので、薄膜は導電性物質若しくは
導電性処理されたものが望ましい。
【0027】又、薄膜が余り厚いと被加工材料への加工
に支障をきたすので、数1000Åが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の集束イオンビーム装置の1概略例を示
している。
【図2】 集束イオンビームの特性を示す図である。
【図3】 従来の集束イオンビーム装置による加工の様
子を示す。
【図4】 本発明の集束イオンビーム装置の1概略例を
示している。
【図5】 図4に示された保護膜体の1概略例を示して
いる。
【図6】 本発明の集束イオンビーム装置による加工の
様子を示している。
【符号の説明】
1…集束イオンビーム光学鏡筒 2…イオン源 3…被加工材料 4…集束レンズ 5…偏向器 6…加工室 7…ステージ 8…偏向制御回路 9…ステージ駆動機構 10…中央制御装置 16…穴 17…保護膜 21…保護膜体 22…薄膜シート 23…枠 24…駆動軸 25…保護膜体駆動機構 26…穴 27…薄膜シートの周辺部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオン源、イオン源から発生したイオン
    ビームを被加工材料上に細く集束するための集束手段、
    及び、イオンビームにより被加工材料上を二次元的に走
    査するための走査手段を備えており、シート状の膜を、
    被加工材料表面上若しくは被加工材料表面上方に配置し
    たり、被加工材料表面上若しくは被加工材料表面上方か
    ら移動させたり出来るように成した集束イオンビーム装
    置。
  2. 【請求項2】 シート状の膜が支持体で支持されている
    請求項1記載の集束イオンビーム装置。
  3. 【請求項3】 支持体は枠から成る請求項2記載の集束
    イオンビーム装置。
  4. 【請求項4】 支持体を被加工材料方向及び被加工材料
    方向とは異なった方向に移動させるための移動手段が設
    けられている請求項1,2,3記載の集束イオンビーム
    装置。
JP2000018544A 2000-01-27 2000-01-27 集束イオンビーム装置 Withdrawn JP2001210265A (ja)

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