JP2015032380A - 集束イオンビーム装置、集束イオン/電子ビーム加工観察装置、及び試料加工方法 - Google Patents
集束イオンビーム装置、集束イオン/電子ビーム加工観察装置、及び試料加工方法 Download PDFInfo
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Description
(1)図1は、本発明の実施形態による集束イオンビーム装置のイオン源及びイオン源直下のレンズ部分の構成を示す図である。
図3は、従来のFIB装置において加速電圧105を低加速電圧としたときのビーム軌道を示す図である。この場合、ビーム軌道にクロスオーバー304が発生している。また、図4は、従来のFIB装置において加速電圧105を高加速電圧としたときのビーム軌道を示す図である。この場合、ビーム軌道にはクロスオーバーが発生していない。
図5は、クロスオーバーを持つ光学系とクロスオーバーを持たない光学系のイオンビーム特性を示す図である。
図6は、集束イオンビーム装置の最適なビーム軌道の一例を示す図である。図6に示すように、イオンビーム軌道はクロスオーバーを持たず、中間像点501がエミッタ101よりも上流側となる。なお、図6においても、図1と同様に、4極子レンズ502は、エミッタの下流側に配置されている。また、図6に示されるレンズ部の構成には、図示されてはないが、図1と同じ他の構成要素も含まれている。
図7は、本発明の実施形態による4極子レンズの構成例を示す図である。4極子レンズは4つの電極601(各電極の湾曲部の形状は放物線形状に構成することが理想である)から構成されており、図に示すようにX方向及びY方向に沿って2つの電極が向かい合った配置となっている。また、各電極601の頂点を結んで構成される形状は正方形であることが望ましい。さらに、602はY方向に沿って向かい合った電極に印加する正の電圧であり、603はX方向に沿って向かい合った電極に印加する負の電圧である。このような場合、イオンビームはX方向に発散作用、Y方向に集束作用を受ける。よって、2段目の4極子レンズを配置し、与える電位の極性を反転させて適切な電位を与えることにより、X方向及びY方向へのレンズ作用が得られる。
図8は、本発明の実施形態によるレンズ部におけるイオンビームの軌道の詳細を示す図である。
図9は、本発明の実施形態による集束イオンビーム装置の全体概略構成を示す図であり、基本構成のイオン光学系に本発明の実施形態による4極子レンズ103を適用した例を示す図である。
図10および図11は、イオン源直下に集束レンズ及び4極子レンズを有し、加速電圧を高加速電圧と低加速電圧との間で切り替えてイオンビームを照射する集束イオンビーム装置のレンズ部の構成例を示す図である。図10は加速電圧を高加速電圧(5kVより高い加速電圧)とする場合を示し、図11は加速電圧を低加速電圧(5kV以下の加速電圧)とする場合を示している。
本発明の実施形態では、集束イオンビームを形成するレンズ部において、引出電極と加速電極との間に少なくとも2段の4極子レンズを配置するようにしている。このようにすることにより、複雑な装置構成を用いることなく低加速電圧(5kV以下、好ましくは1〜2kV)時のイオン光学系がクロスオーバーを持つことを回避することができるようになる。その結果、低加速電圧のイオンビームの集束性能が向上し、FIB加工で生じたダメージ層の除去加工を高精度で行うことが可能となる。また、4極子レンズを3段重ねた構成を採用する場合には、試料像の縦横の倍率を同一になるように設定することができる。
102・・・引出電極
103・・・2段4極子レンズ
104・・・加速電極
105・・・加速電圧
106・・・引出電圧
107・・・上段4極子レンズ電圧
108・・・下段4極子レンズ電圧
109・・・エミッションの中心軸
110・・・コンピュータ
201・・・コンデンサレンズ
202・・・コンデンサレンズ電圧
301・・・集束レンズ
302・・・対物レンズ
303・・・可変絞り
304・・・クロスオーバ
501・・・中間像点
502・・・4極子レンズ
601・・・4極子レンズ電極
602・・・4極子レンズ正電圧
603・・・4極子レンズ負電圧
701・・・電流制限絞り
702・・・x方向軌道
703・・・y方向軌道
801・・・可変絞り
802・・・アライメント電極
803・・・ブランキング電極
804・・・ブランキングアパーチャ
805・・・偏向器
806・・・対物レンズ
Claims (8)
- イオン源からのイオンビームをレンズによって集束させ、集束イオンビームを試料に照射する集束イオンビーム装置であって、
前記イオン源から前記イオンビームを引き出すための引出電極と、
前記イオンビームを加速するための加速電極と、
前記引出電極と前記加速電極との間に配置される4極子レンズと、
を有することを特徴とする集束イオンビーム装置。 - 請求項1において、
2段以上の前記4極子レンズが前記引出電極と前記加速電極との間に配置されていることを特徴とする集束イオンビーム装置。 - 請求項1において、
前記イオン源には、加速電圧として5kV以下の低加速電圧が印加されることを特徴とする集束イオンビーム装置。 - 請求項1において、
前記4極子レンズは、中間像点を前記イオン源よりも上流側に生成することにより、イオンビーム軌道として対物レンズまでの間にクロスオーバーの発生を回避することを特徴と集束イオンビーム装置。 - イオン源からのイオンビームをレンズによって集束させ、集束イオンビームを試料に照射する集束イオンビーム装置であって、
前記イオン源から前記イオンビームを引き出すための引出電極と、
前記イオンビームを加速するための加速電極と、
前記引出電極と前記加速電極との間に配置される4極子レンズと、
前記引出電極と前記加速電極との間に配置されるアインツェルレンズと、を有し、
前記イオン源に第1の加速電圧を印加する場合には前記アインツェルレンズのみを動作させ、前記イオン源に前記第1の加速電圧よりも低い第2の加速電圧を印加する場合には前記4極子レンズのみを動作させるようにレンズを切り替えることを特徴とする集束イオンビーム装置。 - 請求項5において、
前記第1の加速電圧は5kVより高い電圧であり、前記第2の加速電圧は5kV以下の電圧であることを特徴とする集束イオンビーム装置。 - イオン源からイオンビームを引き出すための引出電極と、前記イオンビームを加速するための加速電極と、前記引出電極と前記加速電極との間に配置される4極子レンズと、を有する集束イオンビーム装置を用いて試料を加工する試料加工方法であって、
前記イオン源に5kV以下の低加速電圧を印加する工程と、
前記イオン源から引き出されたイオンビームを前記4極子レンズによって集束させる工程と、
集束イオンビームを前記試料に照射する工程と、
を有することを特徴とする試料加工方法。 - イオン源からイオンビームを引き出すための引出電極と、前記イオンビームを加速するための加速電極と、前記引出電極と前記加速電極との間に配置される4極子レンズと、前記引出電極と前記加速電極との間に配置されるアインツェルレンズと、を有し、前記イオン源に第1の加速電圧を印加する場合には前記アインツェルレンズのみを動作させ、前記イオン源に前記第1の加速電圧よりも低い第2の加速電圧を印加する場合には前記4極子レンズのみを動作させるようにレンズを切り替える集束イオンビーム装置を用いて試料を加工する試料加工方法であって、
前記第1の加速電圧でイオンビームを前記試料に照射して当該試料を加工する工程と、
前記第1の加速電圧によって引き出されたイオンビームが侵入した前記試料のダメージ層を前記第2の加速電圧によって引き出されたイオンビームで照射することにより除去する工程と、
を有することを特徴とする試料加工方法。
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