JP3190873B2 - 収束イオンビーム装置とその制御方法 - Google Patents
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- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
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-
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01L21/26—Bombardment with radiation
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、収束イオンビーム
装置とその制御方法に係り、特に、半導体素子等の微細
素子上に形成する断面を垂直に加工するのに好適な収束
イオンビーム装置に関する。
装置とその制御方法に係り、特に、半導体素子等の微細
素子上に形成する断面を垂直に加工するのに好適な収束
イオンビーム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の収束イオンビーム装置
は、特開平４−６２７４８号公報に示されるように、試
料上に形成する断面を垂直に保つ為に、予備的な実験、
或いはシミュレーションを行い、期待される傾斜角度を
予め求め、これを相殺するようにオペレータが試料ステ
ージの傾斜角度を設定していた。
は、特開平４−６２７４８号公報に示されるように、試
料上に形成する断面を垂直に保つ為に、予備的な実験、
或いはシミュレーションを行い、期待される傾斜角度を
予め求め、これを相殺するようにオペレータが試料ステ
ージの傾斜角度を設定していた。
【０００３】図６は、一般的な収束イオンビーム装置の
構成図である。試料に照射されるイオンビームはガウス
分布の電流密度を持っており、加工領域の側面は図７に
示すように垂直にはならず、加工条件に応じて角度αを
持つ。角度αを決定する要因として、電流密度とイオン
ビーム絞り開口径が挙げられる。イオンビーム絞り開口
径は更に、イオンビーム引き出し電極２のイオンビーム
引き出し電圧でコントロールされる。又、イオンビーム
引き出し電圧はエミッション制御回路１０で制御され
る。オペレータは、加工モードを選択した後、加工作業
に合ったビーム絞り開口径を金属板を用いて手作業で調
整し、更に、試料ステージの傾斜角度αを調整すること
で、図３に示すように、加工時の傾きを相殺するように
していた。
構成図である。試料に照射されるイオンビームはガウス
分布の電流密度を持っており、加工領域の側面は図７に
示すように垂直にはならず、加工条件に応じて角度αを
持つ。角度αを決定する要因として、電流密度とイオン
ビーム絞り開口径が挙げられる。イオンビーム絞り開口
径は更に、イオンビーム引き出し電極２のイオンビーム
引き出し電圧でコントロールされる。又、イオンビーム
引き出し電圧はエミッション制御回路１０で制御され
る。オペレータは、加工モードを選択した後、加工作業
に合ったビーム絞り開口径を金属板を用いて手作業で調
整し、更に、試料ステージの傾斜角度αを調整すること
で、図３に示すように、加工時の傾きを相殺するように
していた。
【０００４】しかし、イオンビームの発生源となるイオ
ン源は有限であり、使ってゆくうちに次第にビームが引
き出しにくくなり、最終的には枯渇或いはその他の理由
で引き出せなくなってしまう。収束イオンビーム装置は
一般に、一定のイオンビーム電流が得られるように、エ
ミッション制御回路１０の働きにより、引き出し電圧を
自動的に変化させている。従って、オペレータの意図し
ない引き出し電圧の変化が起き、この変化にオペレータ
が随時対応するのは困難であり、この結果、所定の加工
が出来ないという問題があった。
ン源は有限であり、使ってゆくうちに次第にビームが引
き出しにくくなり、最終的には枯渇或いはその他の理由
で引き出せなくなってしまう。収束イオンビーム装置は
一般に、一定のイオンビーム電流が得られるように、エ
ミッション制御回路１０の働きにより、引き出し電圧を
自動的に変化させている。従って、オペレータの意図し
ない引き出し電圧の変化が起き、この変化にオペレータ
が随時対応するのは困難であり、この結果、所定の加工
が出来ないという問題があった。
【０００５】又、上記した従来の装置では試料ステージ
の傾斜角度の設定や、ビーム絞り開口径の調整をオペレ
ータが手作業で操作しなければならず、このため、作業
ミスが発生し、加工作業の能率が悪いという欠点があっ
た。
の傾斜角度の設定や、ビーム絞り開口径の調整をオペレ
ータが手作業で操作しなければならず、このため、作業
ミスが発生し、加工作業の能率が悪いという欠点があっ
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、特に、常に安定して試料
上に所定の角度の断面、特に、垂直な断面を形成するこ
とのできる新規な収束イオンビーム装置とその制御方法
を提供するものである。又、本発明の他の目的は、イオ
ンビーム引き出し電極の電圧が変化した場合でも、常に
安定した加工を可能にする収束イオンビーム装置とその
制御方法を提供するものである。
した従来技術の欠点を改良し、特に、常に安定して試料
上に所定の角度の断面、特に、垂直な断面を形成するこ
とのできる新規な収束イオンビーム装置とその制御方法
を提供するものである。又、本発明の他の目的は、イオ
ンビーム引き出し電極の電圧が変化した場合でも、常に
安定した加工を可能にする収束イオンビーム装置とその
制御方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、本発明に係る収束イオンビーム装置の制
御方法は、イオン源と、このイオン源から引き出された
イオンビームを収束・偏向するビーム光学系とを備え、
試料ステージ上の被加工試料に収束・偏向されたイオン
ビームを照射して前記被加工試料を加工する際、前記試
料ステージを傾斜させることで前記試料断面を所定の角
度に加工するようにした収束イオンビーム装置の制御方
法において、前記試料ステージの加工角度に基づき前記
ビーム光学系のビーム絞り開口径と前記ビーム光学系の
イオンビーム引き出し電極の電圧を決定すると共に、前
記試料ステージの加工角度に基づき前記試料ステージを
所定の角度傾斜させることで、前記試料断面を所定の角
度に加工し、前記試料の加工中に前記イオンビーム引き
出し電極の電圧が変化した時、前記ビーム絞り電極の電
圧を自動的に変化させることで前記ビーム絞り開口径を
制御せしめ、以て、試料の加工角度の変動を抑制するこ
とを特徴とするものである。
達成するため、本発明に係る収束イオンビーム装置の制
御方法は、イオン源と、このイオン源から引き出された
イオンビームを収束・偏向するビーム光学系とを備え、
試料ステージ上の被加工試料に収束・偏向されたイオン
ビームを照射して前記被加工試料を加工する際、前記試
料ステージを傾斜させることで前記試料断面を所定の角
度に加工するようにした収束イオンビーム装置の制御方
法において、前記試料ステージの加工角度に基づき前記
ビーム光学系のビーム絞り開口径と前記ビーム光学系の
イオンビーム引き出し電極の電圧を決定すると共に、前
記試料ステージの加工角度に基づき前記試料ステージを
所定の角度傾斜させることで、前記試料断面を所定の角
度に加工し、前記試料の加工中に前記イオンビーム引き
出し電極の電圧が変化した時、前記ビーム絞り電極の電
圧を自動的に変化させることで前記ビーム絞り開口径を
制御せしめ、以て、試料の加工角度の変動を抑制するこ
とを特徴とするものである。
【０００８】
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係わる収束イオンビーム
装置は、イオン源と、このイオン源から引き出されたイ
オンビームを収束・偏向するビーム光学系とを備え、こ
の収束・偏向されたイオンビームを試料ステージ上の被
加工試料に照射して前記被加工試料を加工する際、前記
試料ステージを傾斜させることで前記試料断面を所定の
角度に加工するようにした収束イオンビーム装置におい
て、前記試料ステージの加工角度に対応して前記ビーム
光学系のイオンビーム引き出し電極の電圧を決定する手
段と、前記試料ステージの加工角度に対応して前記試料
ステージを所定の角度傾斜させる手段とで構成し、前記
試料断面を所定の角度に加工することを特徴とするもの
であるから、常に安定して試料上に垂直な断面を形成す
ることができる。
装置は、イオン源と、このイオン源から引き出されたイ
オンビームを収束・偏向するビーム光学系とを備え、こ
の収束・偏向されたイオンビームを試料ステージ上の被
加工試料に照射して前記被加工試料を加工する際、前記
試料ステージを傾斜させることで前記試料断面を所定の
角度に加工するようにした収束イオンビーム装置におい
て、前記試料ステージの加工角度に対応して前記ビーム
光学系のイオンビーム引き出し電極の電圧を決定する手
段と、前記試料ステージの加工角度に対応して前記試料
ステージを所定の角度傾斜させる手段とで構成し、前記
試料断面を所定の角度に加工することを特徴とするもの
であるから、常に安定して試料上に垂直な断面を形成す
ることができる。
【００１０】又、本発明によれば、イオンビーム引き出
し電極の電圧が変化した場合でも、ビーム絞り電極の電
圧をコントロールすることで、常に安定した加工を可能
にしている。
し電極の電圧が変化した場合でも、ビーム絞り電極の電
圧をコントロールすることで、常に安定した加工を可能
にしている。
【００１１】
【実施例】以下に、本発明に係わる収束イオンビーム装
置とその制御方法の具体例を図面を参照ながら詳細に説
明する。図１は、本発明に係わる収束イオンビーム装置
の動作を説明する図、図２は本発明の具体例を示すブロ
ック図であり、これらの図には、イオン源１と、このイ
オン源１から引き出されたイオンビーム１６を収束・偏
向するビーム光学系Ｍとを備え、この収束・偏向された
イオンビーム１６を試料ステージ８上の被加工試料７に
照射して前記被加工試料７を加工する際、前記試料ステ
ージ８を傾斜させることで前記試料７断面を所定の角度
に加工するようにした収束イオンビーム装置において、
前記試料ステージ８の加工角度に対応して前記ビーム光
学系Ｍのイオンビーム引き出し電極２の電圧を決定する
手段２１と、前記試料ステージ８の加工角度に対応して
前記試料ステージ８を所定の角度傾斜させる手段２３と
で構成し、前記試料７断面を所定の角度に加工すること
を特徴とする収束イオンビーム装置が示されている。
置とその制御方法の具体例を図面を参照ながら詳細に説
明する。図１は、本発明に係わる収束イオンビーム装置
の動作を説明する図、図２は本発明の具体例を示すブロ
ック図であり、これらの図には、イオン源１と、このイ
オン源１から引き出されたイオンビーム１６を収束・偏
向するビーム光学系Ｍとを備え、この収束・偏向された
イオンビーム１６を試料ステージ８上の被加工試料７に
照射して前記被加工試料７を加工する際、前記試料ステ
ージ８を傾斜させることで前記試料７断面を所定の角度
に加工するようにした収束イオンビーム装置において、
前記試料ステージ８の加工角度に対応して前記ビーム光
学系Ｍのイオンビーム引き出し電極２の電圧を決定する
手段２１と、前記試料ステージ８の加工角度に対応して
前記試料ステージ８を所定の角度傾斜させる手段２３と
で構成し、前記試料７断面を所定の角度に加工すること
を特徴とする収束イオンビーム装置が示されている。
【００１２】なお、手段２１は、試料ステージ８の加工
角度に対応して前記ビーム光学系Ｍのビーム絞り開口径
を決定する手段を含んでいる。以下に、本発明を更に詳
細に説明する。図において、１はイオン源、２はイオン
ビーム引き出し電極、３は静電レンズ、４はビーム絞り
電極、５は偏向電極、６は静電レンズであり、イオン源
１、イオンビーム引き出し電極２、静電レンズ３、ビー
ム絞り電極４、偏向電極５、静電レンズ６が試料ステー
ジ８方向に順に配列されている。
角度に対応して前記ビーム光学系Ｍのビーム絞り開口径
を決定する手段を含んでいる。以下に、本発明を更に詳
細に説明する。図において、１はイオン源、２はイオン
ビーム引き出し電極、３は静電レンズ、４はビーム絞り
電極、５は偏向電極、６は静電レンズであり、イオン源
１、イオンビーム引き出し電極２、静電レンズ３、ビー
ム絞り電極４、偏向電極５、静電レンズ６が試料ステー
ジ８方向に順に配列されている。
【００１３】そして、イオン源１はイオン源制御回路９
で制御され、イオンビーム引き出し電極２はエミッショ
ン制御回路１０で、又、ビーム絞り電極４はビーム絞り
制御回路１１で、制御され、ビーム絞り開口径が制御さ
れるように構成している。又、偏向電極５は偏向器制御
回路１２で、更に、静電レンズ６はレンズ制御回路１３
で制御されるように構成されており、又、イオン源制御
回路９、エミッション制御回路１０、ビーム絞り制御回
路１１、偏向器制御回路１２、レンズ制御回路１３は中
央制御回路１５からの指令に基づきコントロールされる
ように構成されている。
で制御され、イオンビーム引き出し電極２はエミッショ
ン制御回路１０で、又、ビーム絞り電極４はビーム絞り
制御回路１１で、制御され、ビーム絞り開口径が制御さ
れるように構成している。又、偏向電極５は偏向器制御
回路１２で、更に、静電レンズ６はレンズ制御回路１３
で制御されるように構成されており、又、イオン源制御
回路９、エミッション制御回路１０、ビーム絞り制御回
路１１、偏向器制御回路１２、レンズ制御回路１３は中
央制御回路１５からの指令に基づきコントロールされる
ように構成されている。
【００１４】又、中央制御回路１５からの指令に基づ
き、前記試料ステージ８の加工角度に対応して前記試料
ステージ８を所定の角度傾斜させる手段２３を設け、こ
の手段２３は、ステージ制御回路１４を介して試料ステ
ージ８を所定の角度α傾斜させ、試料ステージ８上に置
かれた試料７の断面を垂直に加工するように構成してい
る。
き、前記試料ステージ８の加工角度に対応して前記試料
ステージ８を所定の角度傾斜させる手段２３を設け、こ
の手段２３は、ステージ制御回路１４を介して試料ステ
ージ８を所定の角度α傾斜させ、試料ステージ８上に置
かれた試料７の断面を垂直に加工するように構成してい
る。
【００１５】特に、本発明では、ビーム絞り制御回路１
１で制御されるビーム絞り開口径とエミッション制御回
路１０で制御されるイオンビーム引き出し電極２とに基
づき試料ステージ８の傾斜角度αを決定する変換テーブ
ル２１を中央制御回路１５のメモリ内に設け、イオンビ
ーム引き出し電極２の電圧と、ビーム絞り開口径が決定
されると、中央制御回路１５はステージ制御回路１４に
傾斜角度データを出力し、試料ステージ８を所定の角度
傾斜させ、これにより試料７の断面を垂直になるように
加工するものである。
１で制御されるビーム絞り開口径とエミッション制御回
路１０で制御されるイオンビーム引き出し電極２とに基
づき試料ステージ８の傾斜角度αを決定する変換テーブ
ル２１を中央制御回路１５のメモリ内に設け、イオンビ
ーム引き出し電極２の電圧と、ビーム絞り開口径が決定
されると、中央制御回路１５はステージ制御回路１４に
傾斜角度データを出力し、試料ステージ８を所定の角度
傾斜させ、これにより試料７の断面を垂直になるように
加工するものである。
【００１６】なお、本発明の収束イオンビーム装置で
は、レンズ制御回路１３を制御することで、電流密度を
変化させて、加工用の加工モード、観察用の観察モード
の何れかのモードを選択可能に構成されており、従っ
て、加工モードのとき、本発明が適用されるようになっ
ている。従って、加工モードで、電流密度が決定し、傾
斜角度αが決定すると（ステップＳ１）、変換テーブル
２１からイオンビーム引き出し電極２の引き出し電圧と
ビーム絞り開口径が決定され、ビーム光学系Ｍが調整さ
れ（ステップＳ２）、傾斜角度データはステージ制御回
路１４に送られ（ステップＳ３）、試料ステージ８を図
３のように所定角度αだけ傾斜させる（ステップＳ
４）。
は、レンズ制御回路１３を制御することで、電流密度を
変化させて、加工用の加工モード、観察用の観察モード
の何れかのモードを選択可能に構成されており、従っ
て、加工モードのとき、本発明が適用されるようになっ
ている。従って、加工モードで、電流密度が決定し、傾
斜角度αが決定すると（ステップＳ１）、変換テーブル
２１からイオンビーム引き出し電極２の引き出し電圧と
ビーム絞り開口径が決定され、ビーム光学系Ｍが調整さ
れ（ステップＳ２）、傾斜角度データはステージ制御回
路１４に送られ（ステップＳ３）、試料ステージ８を図
３のように所定角度αだけ傾斜させる（ステップＳ
４）。
【００１７】従って、加工中にイオンビーム引き出し電
極２の引き出し電圧が変化した場合でも設定した傾斜角
度を維持するようにビーム絞り電極４の電圧が自動的に
変化するから、ビーム絞り開口径が変化し、前記した電
極２の電圧が変動しても、安定した加工が可能になる。
なお、上記した説明では、試料ステージの傾斜角度から
イオンビーム引き出し電圧とビーム絞り開口径を決定し
たが、逆に、イオンビーム引き出し電圧とビーム絞り開
口径に基づき試料ステージの傾斜角度を決定すると共
に、試料ステージを決定した傾斜角度だけ傾斜するよう
に構成しても本発明の目的を達成できる。
極２の引き出し電圧が変化した場合でも設定した傾斜角
度を維持するようにビーム絞り電極４の電圧が自動的に
変化するから、ビーム絞り開口径が変化し、前記した電
極２の電圧が変動しても、安定した加工が可能になる。
なお、上記した説明では、試料ステージの傾斜角度から
イオンビーム引き出し電圧とビーム絞り開口径を決定し
たが、逆に、イオンビーム引き出し電圧とビーム絞り開
口径に基づき試料ステージの傾斜角度を決定すると共
に、試料ステージを決定した傾斜角度だけ傾斜するよう
に構成しても本発明の目的を達成できる。
【００１８】図４、５は本発明の他の具体例を示す図で
あり、この具体例では、試料ステージ８の加工角度に対
応して前記ビーム光学系Ｍの偏向電極（偏向回路）５の
偏向電圧を決定する手段２２を設けたものである。即
ち、加工モードで、傾斜角度αが決定すると（ステップ
Ｓ１１）、変換テーブル２２から偏向電極５の偏向電圧
値が決定され（ステップＳ１２）、これによりビーム光
学系Ｍが調整され（ステップＳ１３）、イオンビーム１
６の照射軸をを所定の角度傾斜させる（ステップＳ１
４）。これにより、図５に示したように試料ステージ８
上の試料７の断面を垂直に加工する。
あり、この具体例では、試料ステージ８の加工角度に対
応して前記ビーム光学系Ｍの偏向電極（偏向回路）５の
偏向電圧を決定する手段２２を設けたものである。即
ち、加工モードで、傾斜角度αが決定すると（ステップ
Ｓ１１）、変換テーブル２２から偏向電極５の偏向電圧
値が決定され（ステップＳ１２）、これによりビーム光
学系Ｍが調整され（ステップＳ１３）、イオンビーム１
６の照射軸をを所定の角度傾斜させる（ステップＳ１
４）。これにより、図５に示したように試料ステージ８
上の試料７の断面を垂直に加工する。
【００１９】
【発明の効果】本発明に係る、収束イオンビーム装置
は、上述のように構成したので、イオン源の状態が常時
監視され、しかも、この状態が加工条件に反映されるか
ら、安定した加工が可能になる。又、イオンビームと試
料の相対角度を設定する一連の操作にオペレータが介在
しないから、作業ミスもなくなり、加工作業の能率も向
上する。
は、上述のように構成したので、イオン源の状態が常時
監視され、しかも、この状態が加工条件に反映されるか
ら、安定した加工が可能になる。又、イオンビームと試
料の相対角度を設定する一連の操作にオペレータが介在
しないから、作業ミスもなくなり、加工作業の能率も向
上する。
【図１】本発明に係る収束イオンビーム装置の動作を説
明する図である。
明する図である。
【図２】本発明に係る収束イオンビーム装置のブロック
図である。
図である。
【図３】試料ステージを傾斜させ、試料を垂直に加工す
る状態を示す図である。
る状態を示す図である。
【図４】本発明の他の具体例を説明する図である。
【図５】図４の加工状態を説明する断面図である。
【図６】従来の収束イオンビーム装置のブロック図であ
る。
る。
【図７】従来技術による加工状態を説明する図である。
１ イオン源 ２ イオンビーム引き出し電極 ３、６ 静電レンズ ４ ビーム絞り電極 ５ 偏向電極 ７ 試料 ８ 試料ステージ ９ イオン源制御回路 １０ エミッション制御回路 １１ ビーム絞り制御回路 １２ 偏向器制御回路 １３ レンズ制御回路 １４ ステージ制御回路 １５ 中央制御回路 １６ イオンビーム ２１ イオンビーム引き出し電極の電圧を決定する手段
（変換テーブル） ２３ 試料ステージを所定の角度傾斜させる手段 Ｍ ビーム光学系
（変換テーブル） ２３ 試料ステージを所定の角度傾斜させる手段 Ｍ ビーム光学系
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−65825（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−182932（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−30800（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−136315（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−244177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−307737（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−307651（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 H01J 37/305
Claims (1)
- 【請求項１】 イオン源と、このイオン源から引き出さ
れたイオンビームを収束・偏向するビーム光学系とを備
え、試料ステージ上の被加工試料に収束・偏向されたイ
オンビームを照射して前記被加工試料を加工する際、前
記試料ステージを傾斜させることで前記試料断面を所定
の角度に加工するようにした収束イオンビーム装置の制
御方法において、 前記試料ステージの加工角度に基づき前記ビーム光学系
のビーム絞り開口径と前記ビーム光学系のイオンビーム
引き出し電極の電圧を決定すると共に、前記試料ステー
ジの加工角度に基づき前記試料ステージを所定の角度傾
斜させることで、前記試料断面を所定の角度に加工し、
前記試料の加工中に前記イオンビーム引き出し電極の電
圧が変化した時、前記ビーム絞り電極の電圧を自動的に
変化させることで前記ビーム絞り開口径を制御せしめ、
以て、試料の加工角度の変動を抑制することを特徴とす
る収束イオンビーム装置の制御方法。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP04929298A JP3190873B2 (ja) | 1998-03-02 | 1998-03-02 | 収束イオンビーム装置とその制御方法 |
| TW088103056A TW406325B (en) | 1998-03-02 | 1999-03-01 | Focussed ion beam apparatus and control method for same |
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| CN99102770A CN1227961A (zh) | 1998-03-02 | 1999-03-02 | 聚焦离子束设备及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04929298A JP3190873B2 (ja) | 1998-03-02 | 1998-03-02 | 収束イオンビーム装置とその制御方法 |
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|---|---|
| JPH11251296A JPH11251296A (ja) | 1999-09-17 |
| JP3190873B2 true JP3190873B2 (ja) | 2001-07-23 |
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|---|---|---|---|
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