JP2773176B2 - 集束イオンビーム装置 - Google Patents
集束イオンビーム装置Info
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- JP2773176B2 JP2773176B2 JP1011594A JP1159489A JP2773176B2 JP 2773176 B2 JP2773176 B2 JP 2773176B2 JP 1011594 A JP1011594 A JP 1011594A JP 1159489 A JP1159489 A JP 1159489A JP 2773176 B2 JP2773176 B2 JP 2773176B2
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Description
【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。
A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.背景技術［第３図］ D.発明が解決しようとする問題点 E.問題点を解決するための手段 F.作用 G.実施例［第１図、第２図］ H.発明の効果 （A.産業上の利用分野） 本発明は集束イオンビーム装置、特にエミッタと引き
出し電極の間の電位差によりエミッタから引き出したイ
オンビームを引き出し電極の反エミッタ側にてモニター
するイオンビームモニターを有する集束イオンビーム装
置に関する。
出し電極の間の電位差によりエミッタから引き出したイ
オンビームを引き出し電極の反エミッタ側にてモニター
するイオンビームモニターを有する集束イオンビーム装
置に関する。
（B.発明の概要） 本発明は、上記の集束イオンビーム装置において、 引き出し電極とイオンビームモニターとの間で放電が
生じるのを防止し、それによってその放電を引き金とし
て生じるエミッタと引き出し電極との間での放電を防止
するため、 イオンビームモニターを引き出し電極と同電位にする
ものである。
生じるのを防止し、それによってその放電を引き金とし
て生じるエミッタと引き出し電極との間での放電を防止
するため、 イオンビームモニターを引き出し電極と同電位にする
ものである。
（C.背景技術）［第３図］ IC、LSIの製造に不可欠な露光、半導体基板のイオン
エッチングによる加工、リベアのための半導体膜、導電
膜、絶縁膜の成長には集束イオンビーム装置が多く用い
られるようになっている。そして、集束イオンビーム装
置の性能の向上のための技術開発も盛んで、その成果の
一つが例えば特開昭63-43249号公報等により公表されて
いる。
エッチングによる加工、リベアのための半導体膜、導電
膜、絶縁膜の成長には集束イオンビーム装置が多く用い
られるようになっている。そして、集束イオンビーム装
置の性能の向上のための技術開発も盛んで、その成果の
一つが例えば特開昭63-43249号公報等により公表されて
いる。
第３図は集束イオンビーム装置の一例を示す断面図で
あり、１はイオンガンで、真空槽２の天井に垂設されて
いる。３は冷凍機、４は該冷凍機３の下端に取り付けら
れた絶縁サファイア、５は該絶縁サファイア４に形成さ
れたガス導入孔、６は該ガス導入孔５に連結されたパイ
プで、真空槽２の外部からガス導入孔５へイオン源であ
るヘリウムHeガスを供給する。７はヘリウムHeガスを下
方に噴出するノズルで、絶縁サファイア４の下端面中央
部に開口するガス導入孔５の下端部に形成されている。
８は該ノズル７内に取り付けられたエミッターで、この
エミッターの８先端はノズル７の先端から稍突出せしめ
られている。９は冷凍機３、絶縁サファイア４、ノズル
７及びエミッター８を囲繞して外部から放射される熱を
遮ぎるラディエーションシールド、10はドーナツ状の引
き出し電極で、該電極10と上記エミッター８との間に引
き出し電圧を印加することによりエミッタ−８の先端面
からイオンビームを引き出すことができる。以上がイオ
ンガン１の構造の説明である。次に、該イオンガン１か
ら出射されたイオンビームを集束し、ブランキングし、
偏向するレンズ系について説明する。
あり、１はイオンガンで、真空槽２の天井に垂設されて
いる。３は冷凍機、４は該冷凍機３の下端に取り付けら
れた絶縁サファイア、５は該絶縁サファイア４に形成さ
れたガス導入孔、６は該ガス導入孔５に連結されたパイ
プで、真空槽２の外部からガス導入孔５へイオン源であ
るヘリウムHeガスを供給する。７はヘリウムHeガスを下
方に噴出するノズルで、絶縁サファイア４の下端面中央
部に開口するガス導入孔５の下端部に形成されている。
８は該ノズル７内に取り付けられたエミッターで、この
エミッターの８先端はノズル７の先端から稍突出せしめ
られている。９は冷凍機３、絶縁サファイア４、ノズル
７及びエミッター８を囲繞して外部から放射される熱を
遮ぎるラディエーションシールド、10はドーナツ状の引
き出し電極で、該電極10と上記エミッター８との間に引
き出し電圧を印加することによりエミッタ−８の先端面
からイオンビームを引き出すことができる。以上がイオ
ンガン１の構造の説明である。次に、該イオンガン１か
ら出射されたイオンビームを集束し、ブランキングし、
偏向するレンズ系について説明する。
11はイオンビームを集束するコンデンサレンズ、12は
アライメントレンズ、13はブランキング電極、14はアパ
ーチャー、15はアライメント電極、16は対物レンズ、17
は偏向レンズであり、これ等の部材によりレンズ系が構
成されている。18はイオンビームが照射される半導体ウ
エハである。
アライメントレンズ、13はブランキング電極、14はアパ
ーチャー、15はアライメント電極、16は対物レンズ、17
は偏向レンズであり、これ等の部材によりレンズ系が構
成されている。18はイオンビームが照射される半導体ウ
エハである。
19は上記イオンガンを各方向に移動してイオンガン１
のエミッター８のレンズ系に対する位置合せを行うため
のマニュピレータである。
のエミッター８のレンズ系に対する位置合せを行うため
のマニュピレータである。
ところで、従来の集束イオンビーム装置（実線で示す
部分）ではイオンビームが発生しているか否か、発生し
ていてもそのイオンビームの向きがどのようになってい
るからについての確認が難しく、そのためイオンビーム
が所望どおりに集束されてワーク（半導体ウエハ）18に
達するように調整するのに多大の時間がかかった。そこ
で、本願発明者等は引き出し電極10の真下にてイオンビ
ームをモニターする必要性を痛感し、そしてイオンビー
ムをモニターすることのできるイオンビームモニターを
設ける技術の開発に成功した。そして、第３図において
２点鎖線で示す部分20、21は本願発明者が開発したイオ
ンビームモニター機構を示すもので、20はモニター用ス
クリーン、21は該モニター用スクリーン20を支持し外部
での操作によってモニター用スクリーン20を水平方向に
移動するモニター駆動具で、これの操作によりモニター
用スクリーン20でイオンビームを遮るモニター状態にし
たり遮らないでイオンビームのワーク（半導体ウエハ）
18側への入射を許容する状態にしたりすることができ
る。
部分）ではイオンビームが発生しているか否か、発生し
ていてもそのイオンビームの向きがどのようになってい
るからについての確認が難しく、そのためイオンビーム
が所望どおりに集束されてワーク（半導体ウエハ）18に
達するように調整するのに多大の時間がかかった。そこ
で、本願発明者等は引き出し電極10の真下にてイオンビ
ームをモニターする必要性を痛感し、そしてイオンビー
ムをモニターすることのできるイオンビームモニターを
設ける技術の開発に成功した。そして、第３図において
２点鎖線で示す部分20、21は本願発明者が開発したイオ
ンビームモニター機構を示すもので、20はモニター用ス
クリーン、21は該モニター用スクリーン20を支持し外部
での操作によってモニター用スクリーン20を水平方向に
移動するモニター駆動具で、これの操作によりモニター
用スクリーン20でイオンビームを遮るモニター状態にし
たり遮らないでイオンビームのワーク（半導体ウエハ）
18側への入射を許容する状態にしたりすることができ
る。
尚、イオンビームモニターの必要性、イオンビームモ
ニター構造等に関しては特願昭63-261208号の明細書、
図面において詳細に説明されている。
ニター構造等に関しては特願昭63-261208号の明細書、
図面において詳細に説明されている。
（D.発明が解決しようとする問題点） ところで、イオンビームモニターを設けた場合には引
き出し電極とイオンビームモニターとの間で放電が生じ
易くなるという問題があった。
き出し電極とイオンビームモニターとの間で放電が生じ
易くなるという問題があった。
というのは、従来においてはイオンビームを加速する
ためにエミッタに加える電圧、即ち、加速電圧は必ずし
も高くする必要性がなかったが、最近はレジストや薄膜
にイオンビームを深く照射することが要求され、イオン
ビームの高エネルギー化が必要となった。そのため、加
速電圧を例えば50KVというように非常に高くする必要が
ある。そこで、エミッタ８の接地電位に対する電位を例
えば50KVに高くすると、接地電位である引き出し電極10
とエミッタ８との間の電位差（これは引き出し電圧にあ
たる）が50KVにもなり、エミッタ８と引き出し電極10と
の間で放電が生じ易くなる。そこで、破線で示すように
引き出し電極10の電位を接地電位と加速電圧との間の適
宜な値、例えば30〜35KVにしてエミッタ８と引き出し電
極10との間の電位差を徒らに大きくならないようにする
必要性が生じてきたのである。そこで、このように引き
出し電極の電位を高めた場合には、金属からなり真空槽
２の側壁に取り付けられて接地レベルに保たれているイ
オンビームモニター20と引き出し電極10との間に高い電
位差が生じ、放電が生じ易くなる。そして、若しかかる
放電が生じた場合にはそれが引き金となってエミッタと
引き出し電極の間で放電が生じることになる。そして、
若しもこのようにエミッタと引き出し電極との間で放電
が生じるとエミッタは致命的損傷を受け取り換えなけれ
ばならなくなる。そして、エミッタの取り換えは真空槽
１を空けることを必要とするので取り換え終了後イオン
ビームのアライメント、数十時間というベーキングが必
要となり、集束イオンビーム装置の稼動率の著しい低下
を招くので好ましくない。従って、イオンビームモニタ
ーを設けることによって引き出し電極とイオンビームモ
ニターとの間で放電が生じ易くなるという新な問題に直
面することになったのである。
ためにエミッタに加える電圧、即ち、加速電圧は必ずし
も高くする必要性がなかったが、最近はレジストや薄膜
にイオンビームを深く照射することが要求され、イオン
ビームの高エネルギー化が必要となった。そのため、加
速電圧を例えば50KVというように非常に高くする必要が
ある。そこで、エミッタ８の接地電位に対する電位を例
えば50KVに高くすると、接地電位である引き出し電極10
とエミッタ８との間の電位差（これは引き出し電圧にあ
たる）が50KVにもなり、エミッタ８と引き出し電極10と
の間で放電が生じ易くなる。そこで、破線で示すように
引き出し電極10の電位を接地電位と加速電圧との間の適
宜な値、例えば30〜35KVにしてエミッタ８と引き出し電
極10との間の電位差を徒らに大きくならないようにする
必要性が生じてきたのである。そこで、このように引き
出し電極の電位を高めた場合には、金属からなり真空槽
２の側壁に取り付けられて接地レベルに保たれているイ
オンビームモニター20と引き出し電極10との間に高い電
位差が生じ、放電が生じ易くなる。そして、若しかかる
放電が生じた場合にはそれが引き金となってエミッタと
引き出し電極の間で放電が生じることになる。そして、
若しもこのようにエミッタと引き出し電極との間で放電
が生じるとエミッタは致命的損傷を受け取り換えなけれ
ばならなくなる。そして、エミッタの取り換えは真空槽
１を空けることを必要とするので取り換え終了後イオン
ビームのアライメント、数十時間というベーキングが必
要となり、集束イオンビーム装置の稼動率の著しい低下
を招くので好ましくない。従って、イオンビームモニタ
ーを設けることによって引き出し電極とイオンビームモ
ニターとの間で放電が生じ易くなるという新な問題に直
面することになったのである。
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもの
であり、引き出し電極とイオンビームモニターとの間で
放電が生じるのを防止し、それによってその放電を引き
金として生じるエミッタと引き出し電極との間の放電を
防止しもってその放電によりエミッタが損傷を受けるこ
とを防止することを目的とするものである。
であり、引き出し電極とイオンビームモニターとの間で
放電が生じるのを防止し、それによってその放電を引き
金として生じるエミッタと引き出し電極との間の放電を
防止しもってその放電によりエミッタが損傷を受けるこ
とを防止することを目的とするものである。
（E.問題点を解決するための手段） 本発明集束イオンビーム装置は上記問題点を解決する
ため、エミッタと接地との間に加速電圧を印加し、該エ
ミッタとそれからイオンビームを引き出す引き出し電極
との間に上記加速電圧よりも絶対値の小さな値の引き出
し電圧を印加し、該引き出し電極とそれから引き出され
たイオンビームを集束するコンデンサレンズとの間にて
イオンビームモニターにより該イオンビームをモニター
するようにし、該イオンビームモニターを上記引き出し
電極と同電位にしてなることを特徴とする。
ため、エミッタと接地との間に加速電圧を印加し、該エ
ミッタとそれからイオンビームを引き出す引き出し電極
との間に上記加速電圧よりも絶対値の小さな値の引き出
し電圧を印加し、該引き出し電極とそれから引き出され
たイオンビームを集束するコンデンサレンズとの間にて
イオンビームモニターにより該イオンビームをモニター
するようにし、該イオンビームモニターを上記引き出し
電極と同電位にしてなることを特徴とする。
（F.作用） 本発明集束イオンビーム装置によれば、イオンビーム
モニターが引き出し電極と同電位なのでその間に放電が
生じる虞れがなくなり、従って、かかる放電を引き金と
してエミッタと引き出し電極との間で放電が発生する虞
れがなくなる。
モニターが引き出し電極と同電位なのでその間に放電が
生じる虞れがなくなり、従って、かかる放電を引き金と
してエミッタと引き出し電極との間で放電が発生する虞
れがなくなる。
（G.実施例）［第１図、第２図］ 以下、本発明集束イオンビーム装置を図示実施例に従
って詳細に説明する。
って詳細に説明する。
第１図は本発明集束イオンビーム装置の一つの実施例
の要部を示す拡大断面図である。
の要部を示す拡大断面図である。
本集束イオンビーム装置においてはモニター用スクリ
ーン20が電気的にグランド（接地電位）から絶縁され、
そして引き出し電極10と同電位にされている。即ち、モ
ニター用スクリーン20を支持し外部からの操作で水平方
向に移動するモニター駆動具21は、真空層２側壁に取り
付けられた部分と、モニター用スクリーン20を支持する
部分との間を電気的に絶縁する例えばセラミックからな
る碍子22を有する。そして、モニター用スクリーン20を
支持する部分はコンデンサレンズ11の最も上側の電極11
aと導電性バネ23を通じて電気的に接続されている。こ
の上側電極11aには、グランドに対して50KVの電位を与
えられたエミッタ８よりも例えば15〜20KV低い電位が与
えられている。そして、上記電極11aと引き出し電極10
との間は導電性バネ24により接続されている。
ーン20が電気的にグランド（接地電位）から絶縁され、
そして引き出し電極10と同電位にされている。即ち、モ
ニター用スクリーン20を支持し外部からの操作で水平方
向に移動するモニター駆動具21は、真空層２側壁に取り
付けられた部分と、モニター用スクリーン20を支持する
部分との間を電気的に絶縁する例えばセラミックからな
る碍子22を有する。そして、モニター用スクリーン20を
支持する部分はコンデンサレンズ11の最も上側の電極11
aと導電性バネ23を通じて電気的に接続されている。こ
の上側電極11aには、グランドに対して50KVの電位を与
えられたエミッタ８よりも例えば15〜20KV低い電位が与
えられている。そして、上記電極11aと引き出し電極10
との間は導電性バネ24により接続されている。
しかして、上記15〜20KVの電圧が引き出し電圧として
エミッタ８と引き出し電極10との間に加わることにな
り、そして、モニター用スクリーン20と引き出し電極10
とは同電位になる。従って、モニター用スクリーン20と
引き出し電極10との間で放電が生じる虞れは全くない。
依って、モニター用スクリーン20と引き出し電極10との
間での放電を引き金としてエミッタ８と引き出し電極10
との間で放電が生じる虞れは全くない。しかして、エミ
ッタ８と引き出し電極10との間の放電の発生の可能性を
非常に少なくし、放電によるエミッタの損傷を防止し、
もってエミッタの交換の必要性を少なくすることができ
る。尚、モニター用スクリーン20を支持する部分と電極
11aとの間をバネ23を介して接続するのは、モニター用
スクリーン20の水平方向への動きを許容するためであ
る。尚、モニター用スクリーンを単にグランドから絶縁
し電極的にフローティングさせたに過ぎない場合にはイ
オンを受けると帯電しイオンビームに電気的に悪影響を
及ぼすので好ましくない。
エミッタ８と引き出し電極10との間に加わることにな
り、そして、モニター用スクリーン20と引き出し電極10
とは同電位になる。従って、モニター用スクリーン20と
引き出し電極10との間で放電が生じる虞れは全くない。
依って、モニター用スクリーン20と引き出し電極10との
間での放電を引き金としてエミッタ８と引き出し電極10
との間で放電が生じる虞れは全くない。しかして、エミ
ッタ８と引き出し電極10との間の放電の発生の可能性を
非常に少なくし、放電によるエミッタの損傷を防止し、
もってエミッタの交換の必要性を少なくすることができ
る。尚、モニター用スクリーン20を支持する部分と電極
11aとの間をバネ23を介して接続するのは、モニター用
スクリーン20の水平方向への動きを許容するためであ
る。尚、モニター用スクリーンを単にグランドから絶縁
し電極的にフローティングさせたに過ぎない場合にはイ
オンを受けると帯電しイオンビームに電気的に悪影響を
及ぼすので好ましくない。
第２図は本発明集束イオンビーム装置の別の実施例の
要部を示す拡大断面図である。
要部を示す拡大断面図である。
本実施例は集束イオンビーム装置の使用時（モニター
せず本当にイオンビームをワーク側に照射していると
き）にモニター用スクリーン20をより大きくイオンビー
ム経路から離間させることができるようにしたものであ
り、コイル状のバネ23に代えて板バネ23aが用いられ、
モニター時にのみ板バネ23aが面接触によりモニター用
スクリーン20に接触するようになっている。モニター駆
動具の真空層への取付部分は第２図においては図示され
ていないが、引き出し電極10・電極11a間部分と同ど高
さのところにある（第１図に示した実施例においては違
う高さのところにある）。
せず本当にイオンビームをワーク側に照射していると
き）にモニター用スクリーン20をより大きくイオンビー
ム経路から離間させることができるようにしたものであ
り、コイル状のバネ23に代えて板バネ23aが用いられ、
モニター時にのみ板バネ23aが面接触によりモニター用
スクリーン20に接触するようになっている。モニター駆
動具の真空層への取付部分は第２図においては図示され
ていないが、引き出し電極10・電極11a間部分と同ど高
さのところにある（第１図に示した実施例においては違
う高さのところにある）。
尚、上記各実施例の説明した部分以外については第３
図に示した集束イオンビーム装置と特に異なるところは
ないので、図示及び説明を省略した。
図に示した集束イオンビーム装置と特に異なるところは
ないので、図示及び説明を省略した。
（H.発明の効果） 以上に述べたように、本発明集束イオンビーム装置
は、エミッタと接地との間に加速電圧を印加し、該エミ
ッタとそれからイオンビームを引き出す引き出し電極と
の間に上記加速電圧よりも絶対値の小さな値の引き出し
電圧を印加し、該引き出し電極とそれから引き出された
イオンビームを集束するコンデンサレンズとの間にてイ
オンビームモニターにより該イオンビームをモニターす
るようにし、該イオンビームモニターを上記引き出し電
極と同電位にしてなることを特徴とするものである。
は、エミッタと接地との間に加速電圧を印加し、該エミ
ッタとそれからイオンビームを引き出す引き出し電極と
の間に上記加速電圧よりも絶対値の小さな値の引き出し
電圧を印加し、該引き出し電極とそれから引き出された
イオンビームを集束するコンデンサレンズとの間にてイ
オンビームモニターにより該イオンビームをモニターす
るようにし、該イオンビームモニターを上記引き出し電
極と同電位にしてなることを特徴とするものである。
従って、本発明集束イオンビーム装置によれば、イオ
ンビームモニターが引き出し電極と同電位なのでその間
に放電が生じる虞れがなくなり、従ってかかる放電を引
き金としてエミッタと引き出し電極との間で放電が発生
する虞れがなくなる。
ンビームモニターが引き出し電極と同電位なのでその間
に放電が生じる虞れがなくなり、従ってかかる放電を引
き金としてエミッタと引き出し電極との間で放電が発生
する虞れがなくなる。
第１図は本発明集束イオンビーム装置の一つの実施例の
要部を示す拡大断面図、第２図は本発明集束イオンビー
ム装置の別の実施例の要部を示す断面図、第３図は背景
技術を示す集束イオンビーム装置全体の断面図である。 符号の説明 ８……エミッタ、10……引き出し電極、20……イオンビ
ームモニター。
要部を示す拡大断面図、第２図は本発明集束イオンビー
ム装置の別の実施例の要部を示す断面図、第３図は背景
技術を示す集束イオンビーム装置全体の断面図である。 符号の説明 ８……エミッタ、10……引き出し電極、20……イオンビ
ームモニター。
Claims (1)
- 【請求項１】エミッタと接地との間に加速電圧を印加
し、 上記エミッタとそれからイオンビームを引き出す引き出
し電極との間に上記加速電圧よりも絶対値の小さな値の
引き出し電圧を印加し、 上記引き出し電極とそれから引き出されたイオンビーム
を集束するコンデンサレンズとの間にてイオンビームモ
ニターにより該イオンビームをモニターするようにし、 上記イオンビームモニターを上記引き出し電極と同電位
にしてなる ことを特徴とする集束イオンビーム装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1011594A JP2773176B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 集束イオンビーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1011594A JP2773176B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 集束イオンビーム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02192727A JPH02192727A (ja) | 1990-07-30 |
| JP2773176B2 true JP2773176B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=11782234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1011594A Expired - Fee Related JP2773176B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 集束イオンビーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2773176B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62114226A (ja) * | 1985-11-14 | 1987-05-26 | Fujitsu Ltd | イオンビ−ム露光装置 |
| JPH0828198B2 (ja) * | 1986-12-02 | 1996-03-21 | ソニー株式会社 | イオンビ−ム装置 |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1011594A patent/JP2773176B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02192727A (ja) | 1990-07-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |