JP3473265B2 - 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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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路の検
査、及び、開発等に使用される集束イオンビーム装置に
関する。
査、及び、開発等に使用される集束イオンビーム装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】集束イオンビーム（Focused Ion Beam、
以下、ＦＩＢ）装置の構成に関しては、例えば、P.D.Pr
ewett and G.L.R.Mairの「Focused Ion Beam from Liqu
idMetal Ion Source」(John Wiley & Sons inc., 1991)
が、解説として挙げられる。ＦＩＢの用途は様々であ
り、リソグラフィーやホトマスクの修正，集積回路の検
査等に用いられるが、その特徴は１０ｎｍレベルの微細
性と高電流密度である。このようなビームを形成するた
めには高輝度の疑似点状のイオン源が必要であり、液体
金属イオン源(Liquid Metal Ion Source、以下、ＬＭＩ
Ｓ）が一般に使用されている。
以下、ＦＩＢ）装置の構成に関しては、例えば、P.D.Pr
ewett and G.L.R.Mairの「Focused Ion Beam from Liqu
idMetal Ion Source」(John Wiley & Sons inc., 1991)
が、解説として挙げられる。ＦＩＢの用途は様々であ
り、リソグラフィーやホトマスクの修正，集積回路の検
査等に用いられるが、その特徴は１０ｎｍレベルの微細
性と高電流密度である。このようなビームを形成するた
めには高輝度の疑似点状のイオン源が必要であり、液体
金属イオン源(Liquid Metal Ion Source、以下、ＬＭＩ
Ｓ）が一般に使用されている。
【０００３】ＬＭＩＳは、図２に示したように液体金属
を付着させた針状エミッタ２１と、エミッタに対して数
ｋＶの負電位が印加された引出し電極２２から構成され
ている。放出イオン電流はエミッタ，引出し電極間の電
位差がしきい電圧をこえると生じ、印加電圧と共に増加
する。この際、放出イオンの密度はイオン電流とともに
増加するが、放出イオンのエネルギのばらつきも引出し
電流にともなって大きくなるため、高密度で微細なビー
ムを形成するためには、放出イオン電流を最適値に調節
する必要がある。
を付着させた針状エミッタ２１と、エミッタに対して数
ｋＶの負電位が印加された引出し電極２２から構成され
ている。放出イオン電流はエミッタ，引出し電極間の電
位差がしきい電圧をこえると生じ、印加電圧と共に増加
する。この際、放出イオンの密度はイオン電流とともに
増加するが、放出イオンのエネルギのばらつきも引出し
電流にともなって大きくなるため、高密度で微細なビー
ムを形成するためには、放出イオン電流を最適値に調節
する必要がある。
【０００４】このためＦＩＢ装置では図３に示したよう
に、ビームを形成する際にエミッタ３１に電位を与える
電源３４とエミッタ３１の間（または、電源３４とアー
スの間）に流れる電流を電流計３３で検出し、これを放
出イオン電流として測定し、引出し電極３２に与える電
圧を制御する。
に、ビームを形成する際にエミッタ３１に電位を与える
電源３４とエミッタ３１の間（または、電源３４とアー
スの間）に流れる電流を電流計３３で検出し、これを放
出イオン電流として測定し、引出し電極３２に与える電
圧を制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題を明確にするためにＦＩＢ装置のイオン引出し
部の構成について最初に説明する。
する課題を明確にするためにＦＩＢ装置のイオン引出し
部の構成について最初に説明する。
【０００６】図４はＦＩＢ装置のＬＭＩＳと第１レンズ
の近傍の構成を模式的に示したものである。一般的に、
イオン軌道４２が第１レンズ４３内で光学軸４０から離
れるほど収差が増加し、ビームの微細集束は困難にな
る。これを避けるために図５のように絞り５２を利用し
てレンズへの入射角度を制限することが行われるが、LM
IS51，絞り５２，レンズ５３の間隔が大きいと、光学系
に入るイオンが絞り５２に当たって減少してしまうた
め、高電流密度のビーム形成は困難になる。
の近傍の構成を模式的に示したものである。一般的に、
イオン軌道４２が第１レンズ４３内で光学軸４０から離
れるほど収差が増加し、ビームの微細集束は困難にな
る。これを避けるために図５のように絞り５２を利用し
てレンズへの入射角度を制限することが行われるが、LM
IS51，絞り５２，レンズ５３の間隔が大きいと、光学系
に入るイオンが絞り５２に当たって減少してしまうた
め、高電流密度のビーム形成は困難になる。
【０００７】従って、高電流密度のＦＩＢを形成する装
置ではLMIS51の直下に絞り５２を置き、さらにその直近
に第１レンズ５３を配置する構成が用いられる。図６に
このような構成の典型的な例を示した。ここでは、引出
し電極６２を第１レンズ６４の第１電極６３上に設置し
て、イオン入射角の制限を第１電極上の絞り６２で行っ
ている。本発明は、一般的なＦＩＢ装置に適用可能であ
るが、このようなLMISと絞りの間隔が小さい光学系に関
して特に有効である。
置ではLMIS51の直下に絞り５２を置き、さらにその直近
に第１レンズ５３を配置する構成が用いられる。図６に
このような構成の典型的な例を示した。ここでは、引出
し電極６２を第１レンズ６４の第１電極６３上に設置し
て、イオン入射角の制限を第１電極上の絞り６２で行っ
ている。本発明は、一般的なＦＩＢ装置に適用可能であ
るが、このようなLMISと絞りの間隔が小さい光学系に関
して特に有効である。
【０００８】図６のような光学系構成では、前述の図３
に示した回路により放出イオン電流を正確に測定するこ
とは困難である。これは、図７に模式的に示したように
LMISのエミッタ７０と絞り７２が近接しているため、イ
オンが絞り７２に衝突した時に生じる二次電子が、軌道
７４で示したように引出し電圧で生じる電界に引かれて
エミッタ７０へ入射し、二次電子による電流が加わって
放出イオン電流が過大評価されてしまうためである。
に示した回路により放出イオン電流を正確に測定するこ
とは困難である。これは、図７に模式的に示したように
LMISのエミッタ７０と絞り７２が近接しているため、イ
オンが絞り７２に衝突した時に生じる二次電子が、軌道
７４で示したように引出し電圧で生じる電界に引かれて
エミッタ７０へ入射し、二次電子による電流が加わって
放出イオン電流が過大評価されてしまうためである。
【０００９】本発明が解決しようとする第１の課題は、
このような光学構成においてもLMISからの放出イオン電
流を正確に測定することである。
このような光学構成においてもLMISからの放出イオン電
流を正確に測定することである。
【００１０】ＬＭＩＳは長時間動作により安定動作が損
なわれることがある。この理由は完全には明らかにされ
ておらず、液体金属の酸化，電界によるごみの付着など
も原因となっていると考えられてきた。動作が不安定に
なった場合、真空中で液体金属を加熱したり、高い引出
し電圧を印加して大量のイオン放出を行って不純物を除
去することが行われる。しかし、長時間使用した後のＬ
ＭＩＳにこれらの処理を行っても安定性が回復しないこ
とが多い。また、高温の加熱は液体金属の蒸発による損
耗を生じ、強電界によりエミッタ先端の不純物を除去す
る方法も、液体金属の飛散や、放電によるエミッタ先端
形状の破壊などの危険があり、両者ともデメリットが大
きい。
なわれることがある。この理由は完全には明らかにされ
ておらず、液体金属の酸化，電界によるごみの付着など
も原因となっていると考えられてきた。動作が不安定に
なった場合、真空中で液体金属を加熱したり、高い引出
し電圧を印加して大量のイオン放出を行って不純物を除
去することが行われる。しかし、長時間使用した後のＬ
ＭＩＳにこれらの処理を行っても安定性が回復しないこ
とが多い。また、高温の加熱は液体金属の蒸発による損
耗を生じ、強電界によりエミッタ先端の不純物を除去す
る方法も、液体金属の飛散や、放電によるエミッタ先端
形状の破壊などの危険があり、両者ともデメリットが大
きい。
【００１１】最近の研究によりＬＭＩＳの長時間動作で
安定性が劣化する現象は、エミッタ先端部へのカーボン
の堆積、及び、液体金属とカーボンの化合物の生成によ
り引き起こされることがわかってきた。カーボンの堆積
は、引出し電極下で生じた二次電子が電界により加速さ
れ、ＬＭＩＳのエミッタ先端近傍に収束，照射され、液
体金属表面に吸着している残留有機物ガス分子を分解し
て起こると考えられている。前述のように、ＬＭＩＳの
エミッタと絞りの間隔が小さい図６のような光学構成で
は二次電子のエミッタへの入射が多く、ＬＭＩＳの動作
が不安定になりやすいという問題があった。
安定性が劣化する現象は、エミッタ先端部へのカーボン
の堆積、及び、液体金属とカーボンの化合物の生成によ
り引き起こされることがわかってきた。カーボンの堆積
は、引出し電極下で生じた二次電子が電界により加速さ
れ、ＬＭＩＳのエミッタ先端近傍に収束，照射され、液
体金属表面に吸着している残留有機物ガス分子を分解し
て起こると考えられている。前述のように、ＬＭＩＳの
エミッタと絞りの間隔が小さい図６のような光学構成で
は二次電子のエミッタへの入射が多く、ＬＭＩＳの動作
が不安定になりやすいという問題があった。
【００１２】本発明が解決しようとする第２の課題は、
ＬＭＩＳの長時間動作により放出イオン電流が不安定に
なるのを防止することである。
ＬＭＩＳの長時間動作により放出イオン電流が不安定に
なるのを防止することである。
【００１３】上記の議論はＬＭＩＳに限定して行った
が、ＬＭＩＳと同じく、針状エミッタと引出し電極とい
う部品構成を持つガス電界電離型イオン源に関しても成
り立ち、引出し電流測定の際の誤差、及び、エミッタ先
端への二次電子照射により発生する安定性の低下の問題
がある。従って、本発明は電界電離型イオン源を使用し
た集束イオンビーム装置に関しても適用が可能である。
が、ＬＭＩＳと同じく、針状エミッタと引出し電極とい
う部品構成を持つガス電界電離型イオン源に関しても成
り立ち、引出し電流測定の際の誤差、及び、エミッタ先
端への二次電子照射により発生する安定性の低下の問題
がある。従って、本発明は電界電離型イオン源を使用し
た集束イオンビーム装置に関しても適用が可能である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記のように、二つの課
題、即ち、放出イオン電流測定の精度向上、及び、ＬＭ
ＩＳの動作安定化は、いずれも二次電子のエミッタへの
入射を低減することで解決できる。具体的には、図１に
示したような、内面がエミッタ１１の先端を概ね頂点と
する、頂角１０度以上７０度以下の円錐面状になった引
出し電極１２を使用することで実現できる。あるいは、
これに加えて、引出し電極１２の電位を絞り１３に対し
て負に保持する電気回路を備えることで実現できる。
題、即ち、放出イオン電流測定の精度向上、及び、ＬＭ
ＩＳの動作安定化は、いずれも二次電子のエミッタへの
入射を低減することで解決できる。具体的には、図１に
示したような、内面がエミッタ１１の先端を概ね頂点と
する、頂角１０度以上７０度以下の円錐面状になった引
出し電極１２を使用することで実現できる。あるいは、
これに加えて、引出し電極１２の電位を絞り１３に対し
て負に保持する電気回路を備えることで実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】エミッタに到達する二次電子を低
減するためには、(1）二次電子を引き付ける引出し電界
のもれが小さい、(2）構造的に電子が通りにくい、(3）
二次電子に対して反発する電界、または磁界を印加す
る、という三つの条件が必要である。
減するためには、(1）二次電子を引き付ける引出し電界
のもれが小さい、(2）構造的に電子が通りにくい、(3）
二次電子に対して反発する電界、または磁界を印加す
る、という三つの条件が必要である。
【００１６】図１に示した引出し電極は、まず、開口径
に対して内壁の広がりが小さく、エミッタと引出し電極
間の引出し電界が開口部を通って絞り１３の表面まで届
きにくく、前記(1）の条件を満たす。
に対して内壁の広がりが小さく、エミッタと引出し電極
間の引出し電界が開口部を通って絞り１３の表面まで届
きにくく、前記(1）の条件を満たす。
【００１７】図８に一例として内壁形状が開口部より広
い円筒状になった引出し電極８３における電位分布の数
値計算結果を示した。等電位線が密なほど強い電界が存
在することを示す。この計算は、エミッタ電位が６ｋＶ
の場合のもので、等電位線８４は２Ｖから２０Ｖまで２
Ｖ刻み、等電位線８５は１００Ｖから１０００Ｖまで１
００Ｖ刻みで描かれている。図８の下端の絞りの上面８
６に近い所では電界は弱いが、二次電子のエネルギも平
均数ｅＶと小さいため引き付けられやすい。
い円筒状になった引出し電極８３における電位分布の数
値計算結果を示した。等電位線が密なほど強い電界が存
在することを示す。この計算は、エミッタ電位が６ｋＶ
の場合のもので、等電位線８４は２Ｖから２０Ｖまで２
Ｖ刻み、等電位線８５は１００Ｖから１０００Ｖまで１
００Ｖ刻みで描かれている。図８の下端の絞りの上面８
６に近い所では電界は弱いが、二次電子のエネルギも平
均数ｅＶと小さいため引き付けられやすい。
【００１８】図９は、内面を円錐面にした引出し電極９
３に対する同じエミッタ電位での電位分布であり、図８
の電極８３と引出し電極９３の開口部の直径は同じであ
るが、電界が絞り上面９４では小さく、電界遮蔽効果が
大きい。
３に対する同じエミッタ電位での電位分布であり、図８
の電極８３と引出し電極９３の開口部の直径は同じであ
るが、電界が絞り上面９４では小さく、電界遮蔽効果が
大きい。
【００１９】次に、二次電子の軌道を考えると、二次電
子は上に述べた電界により加速集束されてエミッタに引
き付けられるが、その軌道は中心軸に対して外側に凸の
曲線である。これに対してエミッタから放射されたイオ
ンはエネルギが数ｋｅＶと大きく、弱い電界では曲がら
ず直進する。従って、電極の内壁形状をエミッタ先端を
概ね頂点とし、イオン放出角を頂角とした円錐面として
おけば、イオンは衝突しないが、二次電子は内壁に当た
りやすく、効果的に除くことができる。即ち、前記(2）
の電子が通過しにくいという条件も満たすことができ
る。
子は上に述べた電界により加速集束されてエミッタに引
き付けられるが、その軌道は中心軸に対して外側に凸の
曲線である。これに対してエミッタから放射されたイオ
ンはエネルギが数ｋｅＶと大きく、弱い電界では曲がら
ず直進する。従って、電極の内壁形状をエミッタ先端を
概ね頂点とし、イオン放出角を頂角とした円錐面として
おけば、イオンは衝突しないが、二次電子は内壁に当た
りやすく、効果的に除くことができる。即ち、前記(2）
の電子が通過しにくいという条件も満たすことができ
る。
【００２０】例えば、ガリウムＬＭＩＳの場合、放出イ
オン電流とＬＭＩＳからのイオン放出角の間に図１０の
ような関係がある。ＦＩＢ装置では実用上は動作時に２
０μＡを超える大電流を放出させることはなく、調整時
などにはイオンを多目に放出させる場合を考慮しても、
引出し電極内面の開き角は最大７０°程度で十分である
ことがわかる。これより開き角が大きくなると、電界の
遮蔽効果や二次電子の衝突確率も減少するので好ましく
ないことがわかっている。使用する放出イオン電流が小
さい場合には、電極の内面の角度をその電流に対応して
小さくするのが良いが、ＬＭＩＳの場合、１μＡ以下程
度の電流においても約１０度の放出角があるため、最小
値は１０度になる。
オン電流とＬＭＩＳからのイオン放出角の間に図１０の
ような関係がある。ＦＩＢ装置では実用上は動作時に２
０μＡを超える大電流を放出させることはなく、調整時
などにはイオンを多目に放出させる場合を考慮しても、
引出し電極内面の開き角は最大７０°程度で十分である
ことがわかる。これより開き角が大きくなると、電界の
遮蔽効果や二次電子の衝突確率も減少するので好ましく
ないことがわかっている。使用する放出イオン電流が小
さい場合には、電極の内面の角度をその電流に対応して
小さくするのが良いが、ＬＭＩＳの場合、１μＡ以下程
度の電流においても約１０度の放出角があるため、最小
値は１０度になる。
【００２１】電極の開口径が小さい場合、内壁を円錐面
にするだけでも二次電子の大半を除去できるが、開口径
が大きい場合には、引出し電界のもれが大きいため、逆
方向の電界を生じさせて積極的に二次電子を阻止するこ
とが必要である。ほとんどの二次電子の運動エネルギは
１０ｅＶ以下であるため、電界で阻止するのは比較的容
易であり、図１１のように２０Ｖ程度の電圧を発生する
電源１１３を引出し電極１１１と絞り１１２の間につな
げば、阻止電界を発生させることができる。また、電源
１１３を使わなくてもこのような電位差を生じさせる回
路、或いは、電子軌道を変化させる永久磁石などによっ
ても、二次電子がエミッタ１１０に入射するのを阻止す
ることができ、前記(3）の条件が満たされる。電界や磁
界で二次電子を除去する場合、電極形状は図１に示した
ような形状である必要はない。しかし、引出し電界のも
れを抑え、二次電子が内壁に衝突しやすい構造を採用す
ることで、阻止電界(磁界)はより効果的になる。
にするだけでも二次電子の大半を除去できるが、開口径
が大きい場合には、引出し電界のもれが大きいため、逆
方向の電界を生じさせて積極的に二次電子を阻止するこ
とが必要である。ほとんどの二次電子の運動エネルギは
１０ｅＶ以下であるため、電界で阻止するのは比較的容
易であり、図１１のように２０Ｖ程度の電圧を発生する
電源１１３を引出し電極１１１と絞り１１２の間につな
げば、阻止電界を発生させることができる。また、電源
１１３を使わなくてもこのような電位差を生じさせる回
路、或いは、電子軌道を変化させる永久磁石などによっ
ても、二次電子がエミッタ１１０に入射するのを阻止す
ることができ、前記(3）の条件が満たされる。電界や磁
界で二次電子を除去する場合、電極形状は図１に示した
ような形状である必要はない。しかし、引出し電界のも
れを抑え、二次電子が内壁に衝突しやすい構造を採用す
ることで、阻止電界(磁界)はより効果的になる。
【００２２】（実施例１）図１２は本発明の一例とし
て、第１レンズとして４枚電極構成の静電レンズ１２０
を用い、その１枚目の電極１２１上に引出し電極１２２
を設置して使用した例である。引出し電極１２２は、内
面が上開口径１.５mm，高さ５.５mm，下開口径８mmの円
錐面状であり、絞り１２３とは同電位である。この引出
し電極122と図１３に示した内面が円筒形状の引出し電
極１３０を、同じ光学系に搭載した場合の放出イオン電
流の測定結果について比較した。
て、第１レンズとして４枚電極構成の静電レンズ１２０
を用い、その１枚目の電極１２１上に引出し電極１２２
を設置して使用した例である。引出し電極１２２は、内
面が上開口径１.５mm，高さ５.５mm，下開口径８mmの円
錐面状であり、絞り１２３とは同電位である。この引出
し電極122と図１３に示した内面が円筒形状の引出し電
極１３０を、同じ光学系に搭載した場合の放出イオン電
流の測定結果について比較した。
【００２３】図１４は、測定されたＬＭＩＳの放出イオ
ン電流と引出し電圧の関係である。ＦＩＢ装置搭載前に
ＬＭＩＳ単体で二次電子の影響が無い状態で測定した結
果と比較して、図１２の引出し電極１２２では搭載後の
測定電流は約１０％増えており、二次電子のエミッタ入
射があることがわかるが、図１３に示した引出し電極１
３０を使用した場合と比較すると引出し電流値は約７０
％になっており、二次電子電流による測定誤差が小さく
なった。
ン電流と引出し電圧の関係である。ＦＩＢ装置搭載前に
ＬＭＩＳ単体で二次電子の影響が無い状態で測定した結
果と比較して、図１２の引出し電極１２２では搭載後の
測定電流は約１０％増えており、二次電子のエミッタ入
射があることがわかるが、図１３に示した引出し電極１
３０を使用した場合と比較すると引出し電流値は約７０
％になっており、二次電子電流による測定誤差が小さく
なった。
【００２４】この時使用した液体金属はガリウムであ
り、引出し電流２μＡが最適動作条件になっているが、
図１３の引出し電極１３０を使用した場合、見かけの引
出し電流２μＡの時、実際の引出し電流は約１μＡとな
っており、イオンの放出密度が小さいため、ＦＩＢを形
成した場合の電流密度は最適の場合よりも２０〜３０％
小さくなってしまう。しかし、図１２の引出し電極１２
３を使用すればほぼ最適値で使用できる。
り、引出し電流２μＡが最適動作条件になっているが、
図１３の引出し電極１３０を使用した場合、見かけの引
出し電流２μＡの時、実際の引出し電流は約１μＡとな
っており、イオンの放出密度が小さいため、ＦＩＢを形
成した場合の電流密度は最適の場合よりも２０〜３０％
小さくなってしまう。しかし、図１２の引出し電極１２
３を使用すればほぼ最適値で使用できる。
【００２５】ＬＭＩＳの寿命は放出電流と動作時間の積
で表わされるが、図１３の引出し電極１３０を使用した
場合に動作が不安定になるまでの時間が９００μＡ・時
間であったのに対して、引出し電極を１２３にした場合
には、約２倍の２０００μＡ・時間となり、二次電子照
射によるカーボン堆積を原因とするＬＭＩＳの安定性の
劣化が起こりにくいことがわかった。
で表わされるが、図１３の引出し電極１３０を使用した
場合に動作が不安定になるまでの時間が９００μＡ・時
間であったのに対して、引出し電極を１２３にした場合
には、約２倍の２０００μＡ・時間となり、二次電子照
射によるカーボン堆積を原因とするＬＭＩＳの安定性の
劣化が起こりにくいことがわかった。
【００２６】（実施例２）本実施例は引出し電極と絞り
を高抵抗を介して接続し、これらの間に二次電子阻止電
界を生じさせたものである。図１５にこの構成を示す。
引出し電極１５の内面はエミッタ側が内径３mmの円筒状
になった円錐面形状である。同引出し電極には高圧電源
からの端子１５６が接続されており、絞り１５４とは１
０ＭΩの抵抗１５１、及び、ツェナーダイオード１５２
で接続されている。これにより、イオンが絞り１５４に
照射されると、イオンによる電流が絞り１５４から配線
153,抵抗１５１を通じて流れるため、絞り１５４は引出
し電極１５０に対して高い電位となる。イオン源からの
放出電流が２μＡの時、この電位差は２μＡ×１０Ｍ
Ω、即ち、約２０Ｖである。この場合、絞り１５４の開
口径は３００μｍであり、通過するイオン電流は無視で
きる。引出し電極１５０は内面が円錐面であり、引出し
電界のもれが小さいため、引出し電極と絞りの間に２０
Ｖの電位差があれば、二次電子のエミッタへの入射を防
止できる。
を高抵抗を介して接続し、これらの間に二次電子阻止電
界を生じさせたものである。図１５にこの構成を示す。
引出し電極１５の内面はエミッタ側が内径３mmの円筒状
になった円錐面形状である。同引出し電極には高圧電源
からの端子１５６が接続されており、絞り１５４とは１
０ＭΩの抵抗１５１、及び、ツェナーダイオード１５２
で接続されている。これにより、イオンが絞り１５４に
照射されると、イオンによる電流が絞り１５４から配線
153,抵抗１５１を通じて流れるため、絞り１５４は引出
し電極１５０に対して高い電位となる。イオン源からの
放出電流が２μＡの時、この電位差は２μＡ×１０Ｍ
Ω、即ち、約２０Ｖである。この場合、絞り１５４の開
口径は３００μｍであり、通過するイオン電流は無視で
きる。引出し電極１５０は内面が円錐面であり、引出し
電界のもれが小さいため、引出し電極と絞りの間に２０
Ｖの電位差があれば、二次電子のエミッタへの入射を防
止できる。
【００２７】図１６は図１５の電極をＦＩＢ装置に搭載
した場合の引出し電圧とイオン放出電流の関係である
が、抵抗１５１を入れずに接続した場合と比較してイオ
ン電流の値は約６０％になっており、二次電子阻止効果
があることが明らかである。
した場合の引出し電圧とイオン放出電流の関係である
が、抵抗１５１を入れずに接続した場合と比較してイオ
ン電流の値は約６０％になっており、二次電子阻止効果
があることが明らかである。
【００２８】ＦＩＢ装置搭載前に二次電子の入射が無い
構成で評価したＬＭＩＳの基本特性と比較した結果、こ
の場合のエミッタへの二次電子入射電流はイオン電流が
２μＡの時、１０ｎＡ以下になっており、測定誤差は１
％以下であった。また、イオン電流の安定性も非常に良
好であった。
構成で評価したＬＭＩＳの基本特性と比較した結果、こ
の場合のエミッタへの二次電子入射電流はイオン電流が
２μＡの時、１０ｎＡ以下になっており、測定誤差は１
％以下であった。また、イオン電流の安定性も非常に良
好であった。
【００２９】
【発明の効果】本発明による集束イオンビーム装置を用
いれば、従来の集束イオンビーム加工装置に比べて引出
し電流の測定が正確になることからビーム集束性を高め
ることができる。また、ＬＭＩＳを安定化することで加
工精度、及び、加工能率を向上させることができる。
いれば、従来の集束イオンビーム加工装置に比べて引出
し電流の測定が正確になることからビーム集束性を高め
ることができる。また、ＬＭＩＳを安定化することで加
工精度、及び、加工能率を向上させることができる。
【図１】本発明による集束イオンビーム装置に使用され
る液体金属イオン源の要部断面図。
る液体金属イオン源の要部断面図。
【図２】液体金属イオン源の基本構造を示す断面図。
【図３】放出イオン電流の測定回路図。
【図４】液体金属イオン源から第１レンズへのイオン導
入方法の説明図。
入方法の説明図。
【図５】絞りを用いたイオン導入方法の説明図。
【図６】引出し電極を第１静電レンズの第１電極上に固
定した光学系構成の断面図。
定した光学系構成の断面図。
【図７】絞り上で発生した二次電子の挙動を示す説明
図。
図。
【図８】内面が円筒型の引出し電極下の電位分布図。
【図９】内面が円錐面状になった引出し電極下の電位分
布図。
布図。
【図１０】ガリウム液体金属イオン源における放出イオ
ン電流とイオン放出角の関係の特性図。
ン電流とイオン放出角の関係の特性図。
【図１１】引出し電極と絞りの間に二次電子を阻止する
電位差を印加する構成の説明図。
電位差を印加する構成の説明図。
【図１２】引出し電極を４極構成第１レンズの第１電極
上に固定した光学系構成の説明図。
上に固定した光学系構成の説明図。
【図１３】内面が円筒形状の引出し電極の構造を示す断
面図。
面図。
【図１４】引出し電圧と放出イオン電流の関係を示す特
性図。
性図。
【図１５】引出し電極と絞りを高抵抗を介して接続した
引出し電極近傍の断面図。
引出し電極近傍の断面図。
【図１６】引出し電圧と放出イオン電流の関係の特性
図。
図。
１１…液体金属イオン源のエミッタ、１２…液体金属イ
オン源の引出し電極、１３…絞り、１４…第１レンズ。
オン源の引出し電極、１３…絞り、１４…第１レンズ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｚ
(56)参考文献 特開 平３−214546（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−205680（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−158843（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−148757（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−66546（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 27/26
H01J 27/02
H01J 37/317
Claims (4)
- 【請求項１】引出し電極，エミッタよりなる液体金属イ
オン源、及び、その下流に配置された絞りを有する集束
イオンビーム装置において、上記液体金属イオン源の引
出し電極の内面形状が、上記液体金属イオン源のエミッ
タ先端を概ね頂点とする、開き角１０度以上，７０度以
下の円錐面であることを特徴とする集束イオンビーム装
置。 - 【請求項２】 請求項１ において、上記引出し電極の電位
を絞りに対して負電位に保持する電気回路を備えた集束
イオンビーム装置。 - 【請求項３】 請求項２ において、上記引出し電極と絞り
の間に電位差を生じさせる回路として抵抗を用いた集束
イオンビーム装置。 - 【請求項４】 引出し電極，エミッタよりなる液体金属イ
オン源、その下流に配置された絞り、及び、さらに下流
に配置された静電レンズを有し、上記液体金属イオン源
の引出し電極が上記静電レンズ上に機械的に固定された
構造をもつ集束イオンビーム装置において、引出し電極
の電位を絞りに対して負電位に保持する機構を備えたこ
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 |
|---|---|---|---|
| JP09382596A JP3473265B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 集束イオンビーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09382596A JP3473265B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 集束イオンビーム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09283039A JPH09283039A (ja) | 1997-10-31 |
| JP3473265B2 true JP3473265B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=14093181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09382596A Expired - Fee Related JP3473265B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 集束イオンビーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3473265B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3924397B2 (ja) * | 1999-07-05 | 2007-06-06 | 日鉱金属株式会社 | 電子銃電極用Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金素材 |
| US6977384B2 (en) * | 2003-08-27 | 2005-12-20 | Fei Company | Shaped sputter shields for improved ion column operation |
| JP2007115903A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Nec Corp | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
| WO2013043794A2 (en) * | 2011-09-22 | 2013-03-28 | Carl Zeiss Nts, Llc | Liquid metal ion source, system and method |
| US9218935B2 (en) | 2013-07-08 | 2015-12-22 | Carl Zeiss Microscopy, Llc | Charged particle beam system and method of operating a charged particle beam system |
-
1996
- 1996-04-16 JP JP09382596A patent/JP3473265B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09283039A (ja) | 1997-10-31 |
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