JP3525330B2 - 荷電粒子描画装置 - Google Patents
荷電粒子描画装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粒子を供給し帯電
させた荷電粒子のビームを堆積あるいは加工などする荷
電粒子描画装置に関するものである。
させた荷電粒子のビームを堆積あるいは加工などする荷
電粒子描画装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、イオン顕微鏡は、ガリウムなどの
原子をイオン化して電界加速、例えばチップ先端にガリ
ウムを含浸などして加熱すると共に高電界を印加して引
出し、静電型の対物レンズにより試料上の所望の部位に
細く絞って照射した状態で２次元走査し、そのときに発
生する２次イオンや２次電子などを検出して所望の部位
の画像を表示などするようにしている。
原子をイオン化して電界加速、例えばチップ先端にガリ
ウムを含浸などして加熱すると共に高電界を印加して引
出し、静電型の対物レンズにより試料上の所望の部位に
細く絞って照射した状態で２次元走査し、そのときに発
生する２次イオンや２次電子などを検出して所望の部位
の画像を表示などするようにしている。
【０００３】また、イオン打ち込み装置は、所望の原子
を含んだ雰囲気中で放電させてイオン化すると共に電界
を印加して加速しウェハなどの表面層に所望のイオンを
打ち込むようにしている。
を含んだ雰囲気中で放電させてイオン化すると共に電界
を印加して加速しウェハなどの表面層に所望のイオンを
打ち込むようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上述した手法は、原子をイオン化して電界加速および集
束して所望の部位を走査し、発生する２次イオンや２次
電子を検出して画像を生成したり、放電させてイオン化
したものを電界で加速してウェハの表面層に打ち込むよ
うにしていたため、加熱状態で高電界を印加してイオン
を引出したり、放電させてイオン化したりしているた
め、イオンにできないような物質や粒子、例えばカーボ
ーン（Ｃ）の微小粒子や金属（半田など）の微小粒子に
ついて適用できないという問題があった。
上述した手法は、原子をイオン化して電界加速および集
束して所望の部位を走査し、発生する２次イオンや２次
電子を検出して画像を生成したり、放電させてイオン化
したものを電界で加速してウェハの表面層に打ち込むよ
うにしていたため、加熱状態で高電界を印加してイオン
を引出したり、放電させてイオン化したりしているた
め、イオンにできないような物質や粒子、例えばカーボ
ーン（Ｃ）の微小粒子や金属（半田など）の微小粒子に
ついて適用できないという問題があった。
【０００５】本発明は、これらの問題を解決するため、
微小粒子を帯電させて加速・集束して試料の所望の部位
に照射し、そのときに吸収あるいは放射される信号を検
出して画像を表示すると共に試料の部位に微小粒子を堆
積あるいは試料の部位を加工することを目的としてい
る。
微小粒子を帯電させて加速・集束して試料の所望の部位
に照射し、そのときに吸収あるいは放射される信号を検
出して画像を表示すると共に試料の部位に微小粒子を堆
積あるいは試料の部位を加工することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】図１を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図１において、粒子銃１
は、粒子を供給し、供給された粒子を帯電させ荷電粒子
ビームとして放出するものである。
決するための手段を説明する。図１において、粒子銃１
は、粒子を供給し、供給された粒子を帯電させ荷電粒子
ビームとして放出するものである。
【０００７】偏向器４は、レンズ３によって試料上に細
く絞ったビームの照射する位置を偏向するものである。
レンズ３は、粒子銃１から放出された荷電粒子のビーム
を集束し試料上に細く絞ったビームとして照射するもの
である。
く絞ったビームの照射する位置を偏向するものである。
レンズ３は、粒子銃１から放出された荷電粒子のビーム
を集束し試料上に細く絞ったビームとして照射するもの
である。
【０００８】次に、動作を説明する。粒子銃１が粒子を
供給し帯電させた荷電粒子のビームを放出し、レンズ３
が粒子銃１から放出された荷電粒子のビームを集束し試
料上に細く絞ったビームとして照射し、偏向器４がレン
ズ３によって試料上に細く絞ったビームの照射する位置
を偏向するようにしている。
供給し帯電させた荷電粒子のビームを放出し、レンズ３
が粒子銃１から放出された荷電粒子のビームを集束し試
料上に細く絞ったビームとして照射し、偏向器４がレン
ズ３によって試料上に細く絞ったビームの照射する位置
を偏向するようにしている。
【０００９】この際、偏向器４を用いて試料上に細く絞
ったビームを走査したときに試料に吸収された信号ある
いは試料から放出された信号を検出する検出器を設け、
この検出器によって検出した信号をもとに画像を表示装
置上に表示するようにしている。
ったビームを走査したときに試料に吸収された信号ある
いは試料から放出された信号を検出する検出器を設け、
この検出器によって検出した信号をもとに画像を表示装
置上に表示するようにしている。
【００１０】また、偏向器４を用いて試料上に細く絞っ
たビームを所定の場所に位置づけて荷電粒子を試料上に
堆積、あるいは荷電粒子によって試料を加工するように
している。
たビームを所定の場所に位置づけて荷電粒子を試料上に
堆積、あるいは荷電粒子によって試料を加工するように
している。
【００１１】従って、微小粒子を帯電させて加速・集束
して試料の所望の部位に照射し、そのときに吸収あるい
は放射される信号を検出して画像を表示すると共に試料
の部位に微小粒子を堆積あるいは試料の部位を加工する
ことが可能となる。
して試料の所望の部位に照射し、そのときに吸収あるい
は放射される信号を検出して画像を表示すると共に試料
の部位に微小粒子を堆積あるいは試料の部位を加工する
ことが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、図１から図３を用いて本発
明の実施の形態および動作を順次詳細に説明する。
明の実施の形態および動作を順次詳細に説明する。
【００１３】図１は、本発明の１実施例構成図を示す。
図１において、粒子銃１は、粒子（例えばカーボンや半
田の約数μｍないし数十μｍφの粒子）を少しずつ供給
し帯電させて荷電粒子として放出するものである。
図１において、粒子銃１は、粒子（例えばカーボンや半
田の約数μｍないし数十μｍφの粒子）を少しずつ供給
し帯電させて荷電粒子として放出するものである。
【００１４】偏向器４は、レンズ３１によって試料上に
細く絞ったビームの照射する位置を偏向するものであっ
て、静電型の偏向器である。レンズ３１は、粒子銃１か
ら放出された荷電粒子を集束して試料上に細く絞ったビ
ームとして照射するものであって、静電型のレンズであ
り、集束レンズや対物レンズと呼ばれるものである。
細く絞ったビームの照射する位置を偏向するものであっ
て、静電型の偏向器である。レンズ３１は、粒子銃１か
ら放出された荷電粒子を集束して試料上に細く絞ったビ
ームとして照射するものであって、静電型のレンズであ
り、集束レンズや対物レンズと呼ばれるものである。
【００１５】衝撃検出器８は、試料の代わり、あるいは
この上に試料を載置し、荷電粒子が試料（あるいは試料
の代わりに置いた当該衝撃検出器）に衝突したときの運
動エネルギーを検出することによって荷電粒子が試料ま
で到達したかの有無を検知できる。更に、衝撃検出器の
検出部を細分化することで各画素毎に検出して画像デー
タを生成するものである。生成した画像データをもと
に、画面上に２次元の荷電粒子が衝突したときの運動エ
ネルギを表示するようにしている。
この上に試料を載置し、荷電粒子が試料（あるいは試料
の代わりに置いた当該衝撃検出器）に衝突したときの運
動エネルギーを検出することによって荷電粒子が試料ま
で到達したかの有無を検知できる。更に、衝撃検出器の
検出部を細分化することで各画素毎に検出して画像デー
タを生成するものである。生成した画像データをもと
に、画面上に２次元の荷電粒子が衝突したときの運動エ
ネルギを表示するようにしている。
【００１６】シンチレータ３１は、荷電粒子が試料（あ
るいは図示の衝撃検出器８）に衝突して放出された２次
電子を光に変換するものである。ライトガイド３２は、
シンチレータ３１で発生した光を光電子倍増管３３に効
率良好に導くものである。
るいは図示の衝撃検出器８）に衝突して放出された２次
電子を光に変換するものである。ライトガイド３２は、
シンチレータ３１で発生した光を光電子倍増管３３に効
率良好に導くものである。
【００１７】光電子倍増管３３はライトガイド３２から
入射した光によって発生した光電子を倍増し、増幅した
信号を画像信号として出力するものである。シールド筒
３４は、外部磁気（例えば電源トランスや各種発振装置
などが発生する商用周波数や所定周波数の磁界）などに
よる２次電子の変動を防止するためのものである。
入射した光によって発生した光電子を倍増し、増幅した
信号を画像信号として出力するものである。シールド筒
３４は、外部磁気（例えば電源トランスや各種発振装置
などが発生する商用周波数や所定周波数の磁界）などに
よる２次電子の変動を防止するためのものである。
【００１８】次に、図１の構成のもとで荷電粒子を試料
（あるいは試料に代えて配置した図示の衝撃検出器８）
に、照射して画像を表示、荷電粒子の堆積、および荷電
粒子による試料の加工するときの動作を詳細に説明す
る。
（あるいは試料に代えて配置した図示の衝撃検出器８）
に、照射して画像を表示、荷電粒子の堆積、および荷電
粒子による試料の加工するときの動作を詳細に説明す
る。
【００１９】（１） 粒子銃１から微小なカーボーン粒
子（例えば１０μｍφ）を供給し帯電させた荷電粒子を
放出する。 （２） （１）で放出された荷電粒子をレンズ３が試料
である衝撃検出器８上に細く絞ったビーム（荷電粒子の
ビーム）として照射する。
子（例えば１０μｍφ）を供給し帯電させた荷電粒子を
放出する。 （２） （１）で放出された荷電粒子をレンズ３が試料
である衝撃検出器８上に細く絞ったビーム（荷電粒子の
ビーム）として照射する。
【００２０】（３） この際、偏向器４が荷電粒子ビー
ムを偏向し、試料に代えて配置した衝撃検出器８上に、
Ｘ方向およびＹ方向に２次元走査する。 （４） （３）で荷電粒子のビームが衝撃検出器８上を
２次元走査したことに対応して、２次電子が放出され、
これを３１ないし３４からなる２次電子検出器が検出し
て増幅し画像信号を出力する。
ムを偏向し、試料に代えて配置した衝撃検出器８上に、
Ｘ方向およびＹ方向に２次元走査する。 （４） （３）で荷電粒子のビームが衝撃検出器８上を
２次元走査したことに対応して、２次電子が放出され、
これを３１ないし３４からなる２次電子検出器が検出し
て増幅し画像信号を出力する。
【００２１】（５） 偏向器４に供給したＸ方向および
Ｙ方向の走査信号に同期して図示外の画像表示装置上
に、（４）で出力された画像信号によって輝度変調して
２次電子画像を表示する。
Ｙ方向の走査信号に同期して図示外の画像表示装置上
に、（４）で出力された画像信号によって輝度変調して
２次電子画像を表示する。
【００２２】（６） また、同時に、衝撃検出器８の各
画素によってそれぞれ検出された画像信号を図示外の画
像表示装置上に各画素の衝撃の度合いを２次元画像とし
て表示したり、あるいは偏向器４に供給したＸ方向およ
びＹ方向の走査信号に同期して図示外の画像表示装置上
に、衝撃検出器８の各画素からの画像信号の和信号によ
って輝度変調していわゆる荷電粒子の衝撃画像（衝撃の
強い部分を明るく、弱い部分を暗くした２次元の衝撃画
像）を表示したりする。また、同様に、偏向器４に供給
したＸ方向およびＹ方向の走査信号に同期して図示外の
画像表示装置上に、試料に代えて配置した衝撃検出器８
に吸収された電流によって輝度変調していわゆる荷電粒
子の吸収電流画像を表示したり、偏向器４に供給したＸ
方向およびＹ方向の走査信号に同期して図示外の画像表
示装置上に、試料である衝撃検出器８から放出された光
や長波長電磁波を検出して輝度変調したいわゆる荷電粒
子の光画像や長波長電磁波画像を表示したりする。
画素によってそれぞれ検出された画像信号を図示外の画
像表示装置上に各画素の衝撃の度合いを２次元画像とし
て表示したり、あるいは偏向器４に供給したＸ方向およ
びＹ方向の走査信号に同期して図示外の画像表示装置上
に、衝撃検出器８の各画素からの画像信号の和信号によ
って輝度変調していわゆる荷電粒子の衝撃画像（衝撃の
強い部分を明るく、弱い部分を暗くした２次元の衝撃画
像）を表示したりする。また、同様に、偏向器４に供給
したＸ方向およびＹ方向の走査信号に同期して図示外の
画像表示装置上に、試料に代えて配置した衝撃検出器８
に吸収された電流によって輝度変調していわゆる荷電粒
子の吸収電流画像を表示したり、偏向器４に供給したＸ
方向およびＹ方向の走査信号に同期して図示外の画像表
示装置上に、試料である衝撃検出器８から放出された光
や長波長電磁波を検出して輝度変調したいわゆる荷電粒
子の光画像や長波長電磁波画像を表示したりする。
【００２３】（７） また、衝撃検出器８ではなく、試
料を配置し、所定の部位に荷電粒子のビームを照射して
当該荷電粒子を堆積（例えばカーボンや半田を堆積）し
たり、所定の部位に荷電粒子のビームを照射して当該所
定部位の加工を行うようにする。
料を配置し、所定の部位に荷電粒子のビームを照射して
当該荷電粒子を堆積（例えばカーボンや半田を堆積）し
たり、所定の部位に荷電粒子のビームを照射して当該所
定部位の加工を行うようにする。
【００２４】図２は、本発明の具体例構成図を示す。図
２において、粒子銃１は、振動発生器１１、粒子バルブ
１２、アクチュエータ１３、帯電電極１４、集束電極１
５、およびアノード１６から構成されるものである。
２において、粒子銃１は、振動発生器１１、粒子バルブ
１２、アクチュエータ１３、帯電電極１４、集束電極１
５、およびアノード１６から構成されるものである。
【００２５】振動発生器・アクチュエータ１１は、粒子
に振動を印加して上方向から下方向に微小粒子を供給す
るものであって、ここでは、縦方向および横方向の両者
の振動を発生するものであり、例えばチタン酸バリウム
の両端に電極を設けて当該電極間に所定波形（例えば矩
形波やサイン波）の電圧を印加して振動を発生させるも
のである。
に振動を印加して上方向から下方向に微小粒子を供給す
るものであって、ここでは、縦方向および横方向の両者
の振動を発生するものであり、例えばチタン酸バリウム
の両端に電極を設けて当該電極間に所定波形（例えば矩
形波やサイン波）の電圧を印加して振動を発生させるも
のである。
【００２６】粒子バルブ１２は、振動発生器１１によっ
てアクチュエータ１３が上下方向および左右方向に振動
されたときに粒子を供給する量を制御するバルブであ
る。アクチュエータ１３は、振動発生器１１からの振動
によって、図上では上から下に向かって微小粒子を放出
するためのものである。
てアクチュエータ１３が上下方向および左右方向に振動
されたときに粒子を供給する量を制御するバルブであ
る。アクチュエータ１３は、振動発生器１１からの振動
によって、図上では上から下に向かって微小粒子を放出
するためのものである。
【００２７】帯電電極１４は、振動発生器１１、粒子バ
ルブ１２およびアクチュエータ１３によって粒子が図上
で下方向に供給されたときに電荷を与えると共に引き出
すための所定の電圧を印加する、中心に穴を空けた電極
である。
ルブ１２およびアクチュエータ１３によって粒子が図上
で下方向に供給されたときに電荷を与えると共に引き出
すための所定の電圧を印加する、中心に穴を空けた電極
である。
【００２８】集束電極１５は、帯電電極１４によって粒
子に電荷が与えられて引き出された荷電粒子を集束する
ために所定の電圧を印加する、中心に穴を空けた電極で
ある。
子に電荷が与えられて引き出された荷電粒子を集束する
ために所定の電圧を印加する、中心に穴を空けた電極で
ある。
【００２９】アノード１６は、集束電極１５で集束され
た荷電粒子を加速するために所定の電圧を印加する、中
心に穴を空けた電極である。以上の１１ないし１６から
なる粒子銃１によって、微小粒子を少しずつ放出して帯
電させ加速および集束して荷電粒子のビームをアノード
１６から下に向けて放出されることとなる。
た荷電粒子を加速するために所定の電圧を印加する、中
心に穴を空けた電極である。以上の１１ないし１６から
なる粒子銃１によって、微小粒子を少しずつ放出して帯
電させ加速および集束して荷電粒子のビームをアノード
１６から下に向けて放出されることとなる。
【００３０】ブラッキング装置２は、荷電粒子をブラッ
キングしたり、結像系の軸に対して粒子銃１の軸を合わ
せるものであって、ここで、ブランカー２１、ガンアラ
イメント２２などから構成されるものである。
キングしたり、結像系の軸に対して粒子銃１の軸を合わ
せるものであって、ここで、ブランカー２１、ガンアラ
イメント２２などから構成されるものである。
【００３１】ブランカー２１は、粒子銃１から放出され
る荷電粒子を高速にブラッキング（通過させたり、遮断
させたり）するものである。ガンアライメント２２は、
結像系の軸に対して、粒子銃１の軸を合わせるためのア
ライメントである。
る荷電粒子を高速にブラッキング（通過させたり、遮断
させたり）するものである。ガンアライメント２２は、
結像系の軸に対して、粒子銃１の軸を合わせるためのア
ライメントである。
【００３２】集束レンズ３は、粒子銃１から放出された
荷電粒子を集束する、静電型のレンズである。偏向器４
は、集束レンズ３によって集束された荷電粒子を偏向す
るものであって、試料７上に細く絞って照射された荷電
粒子のビームを当該試料７上でＸ方向およびＹ方向に２
次元走査するためのものであり、ここでは、８極（Ｘ方
向およびＹ方向）の２段の偏向器（静電型の偏向器）で
ある。
荷電粒子を集束する、静電型のレンズである。偏向器４
は、集束レンズ３によって集束された荷電粒子を偏向す
るものであって、試料７上に細く絞って照射された荷電
粒子のビームを当該試料７上でＸ方向およびＹ方向に２
次元走査するためのものであり、ここでは、８極（Ｘ方
向およびＹ方向）の２段の偏向器（静電型の偏向器）で
ある。
【００３３】対物レンズ５は、集束レンズ３によって集
束された荷電粒子のビームを、試料７上で細く絞って照
射（結像）するためのものであって、静電型のレンズで
ある。
束された荷電粒子のビームを、試料７上で細く絞って照
射（結像）するためのものであって、静電型のレンズで
ある。
【００３４】試料室６は、試料７、衝撃検出器８、試料
ステージ９、および２次電子検出器１０などを収納する
真空排気可能な容器である。試料７は、荷電粒子のビー
ムを照射する対象の試料である。
ステージ９、および２次電子検出器１０などを収納する
真空排気可能な容器である。試料７は、荷電粒子のビー
ムを照射する対象の試料である。
【００３５】衝撃検出器８は、試料７に荷電粒子のビー
ムが照射されたときにその運動エネルギを検出するため
のものであって、２次元的に配置した各素子によって運
動エネルギを検出して図示の粒子位置信号を出力するも
のである。
ムが照射されたときにその運動エネルギを検出するため
のものであって、２次元的に配置した各素子によって運
動エネルギを検出して図示の粒子位置信号を出力するも
のである。
【００３６】試料ステージ９は、衝撃検出器８および試
料７を搭載し、任意の場所に荷電粒子のビームが照射さ
れるように移動する台であって、Ｘ方向、Ｙ方向、およ
びＺ方向に容易に移動可能な台である。
料７を搭載し、任意の場所に荷電粒子のビームが照射さ
れるように移動する台であって、Ｘ方向、Ｙ方向、およ
びＺ方向に容易に移動可能な台である。
【００３７】２次電子検出器１０は、図１を用いて既述
したシンチレータ３１、ライトガイド３２、光電子倍増
管３３、シールド筒３４などから構成されるものであっ
て、２次電子を効率良好に検出して増幅するものであ
る。
したシンチレータ３１、ライトガイド３２、光電子倍増
管３３、シールド筒３４などから構成されるものであっ
て、２次電子を効率良好に検出して増幅するものであ
る。
【００３８】次に、図２の構成のもとで荷電粒子を衝撃
検出器８の上に載置した試料７を照射して画像を表示、
荷電粒子の堆積、および荷電粒子による試料の加工する
ときの動作を詳細に説明する。
検出器８の上に載置した試料７を照射して画像を表示、
荷電粒子の堆積、および荷電粒子による試料の加工する
ときの動作を詳細に説明する。
【００３９】（１） 振動発生器１１によって振動を発
生させ、アクチュエータ１３を振動させ、粒子バルブ１
２によって決まる微小流量で粒子を放出し、帯電電極１
４によって引出すと共に帯電させる。この帯電させた荷
電粒子を集束電極１５によって集束させ、アノード１６
に向かって加速し、当該アノード１６の中心穴から荷電
粒子のビームを下方向に放出する。
生させ、アクチュエータ１３を振動させ、粒子バルブ１
２によって決まる微小流量で粒子を放出し、帯電電極１
４によって引出すと共に帯電させる。この帯電させた荷
電粒子を集束電極１５によって集束させ、アノード１６
に向かって加速し、当該アノード１６の中心穴から荷電
粒子のビームを下方向に放出する。
【００４０】（２） （１）で放出された荷電粒子のビ
ームをブランカー２１によって通過あるいは遮断する。
この際、ガンアライメント２２によって、アノード１６
の中心穴から放出される荷電粒子のビームの軸を、集束
レンズ３の軸に一致するように軸合わせを行う（具体的
には ガンアライメント２２によって、アノード１６の
中心穴から放出される荷電粒子のビームの軸について、
Ｘ、Ｙの水平方向およびＸ、Ｙの傾斜方向に調整し、集
束レンズ３の軸に一致するように予め調整し、粒子銃１
から放出された荷電粒子のビームが集束レンズ３の軸上
に入射するように調整する）。
ームをブランカー２１によって通過あるいは遮断する。
この際、ガンアライメント２２によって、アノード１６
の中心穴から放出される荷電粒子のビームの軸を、集束
レンズ３の軸に一致するように軸合わせを行う（具体的
には ガンアライメント２２によって、アノード１６の
中心穴から放出される荷電粒子のビームの軸について、
Ｘ、Ｙの水平方向およびＸ、Ｙの傾斜方向に調整し、集
束レンズ３の軸に一致するように予め調整し、粒子銃１
から放出された荷電粒子のビームが集束レンズ３の軸上
に入射するように調整する）。
【００４１】（３） （２）で集束レンズ３の軸上に入
射した荷電粒子のビームは、当該集束レンズ３によって
集束され、偏向器４に入射する。 （４） 偏向器４に入射した荷電粒子のビームは、ここ
では、８極２段偏向器によって、Ｘ方向およびＹ方向に
偏向され、試料７上でＸ方向およびＹ方向に２次元的に
荷電粒子のビームが走査されるようにする。
射した荷電粒子のビームは、当該集束レンズ３によって
集束され、偏向器４に入射する。 （４） 偏向器４に入射した荷電粒子のビームは、ここ
では、８極２段偏向器によって、Ｘ方向およびＹ方向に
偏向され、試料７上でＸ方向およびＹ方向に２次元的に
荷電粒子のビームが走査されるようにする。
【００４２】（５） 対物レンズ５が（４）でＸ方向お
よびＹ方向に走査されて入射された荷電粒子のビーム
を、細く絞って試料７上に結像し、当該試料７上でＸ方
向およびＹ方向に２次元的に走査されるようにする。
よびＹ方向に走査されて入射された荷電粒子のビーム
を、細く絞って試料７上に結像し、当該試料７上でＸ方
向およびＹ方向に２次元的に走査されるようにする。
【００４３】（６） 試料７に荷電粒子のビームがＸ方
向およびＹ方向に２次元的に走査されたときに、試料７
を載せた衝撃検出器８は荷電粒子の衝撃運動エネルギー
を検出し、粒子位置信号として出力し、図示外の画像表
示装置上に衝撃検出器８の各素子に対応づけて２次元的
な画面上で当該粒子位置信号をもとに輝度変調し、いず
れの素子に荷電粒子のビームが照射されたかを表示す
る。また、画像表示装置上にこれら粒子位置信号の和信
号を生成し、８極２段偏向器によって偏向したときのＸ
方向およびＹ方向の偏向信号に同期して当該和信号を輝
度変調して荷電粒子のビームの照射した位置の運動エネ
ルギの画像を表示するようにしてもよい。また、図示の
２次電子検出器１０によって試料７から放出された２次
電子を検出し、８極２段偏向器によって偏向したときの
Ｘ方向およびＹ方向の偏向信号に同期して当該２次電子
信号を輝度変調して荷電粒子のビームの照射した位置の
２次電子の画像を表示するようにしてもよい。同様に、
試料から放出された光やＸ線を検出し、光やＸ線の画像
を表示するようにしてもよい。
向およびＹ方向に２次元的に走査されたときに、試料７
を載せた衝撃検出器８は荷電粒子の衝撃運動エネルギー
を検出し、粒子位置信号として出力し、図示外の画像表
示装置上に衝撃検出器８の各素子に対応づけて２次元的
な画面上で当該粒子位置信号をもとに輝度変調し、いず
れの素子に荷電粒子のビームが照射されたかを表示す
る。また、画像表示装置上にこれら粒子位置信号の和信
号を生成し、８極２段偏向器によって偏向したときのＸ
方向およびＹ方向の偏向信号に同期して当該和信号を輝
度変調して荷電粒子のビームの照射した位置の運動エネ
ルギの画像を表示するようにしてもよい。また、図示の
２次電子検出器１０によって試料７から放出された２次
電子を検出し、８極２段偏向器によって偏向したときの
Ｘ方向およびＹ方向の偏向信号に同期して当該２次電子
信号を輝度変調して荷電粒子のビームの照射した位置の
２次電子の画像を表示するようにしてもよい。同様に、
試料から放出された光やＸ線を検出し、光やＸ線の画像
を表示するようにしてもよい。
【００４４】（７） また、試料７の所定の部位に荷電
粒子のビームを照射して当該荷電粒子を堆積（例えばカ
ーボンや半田を堆積）したり、所定の部位に荷電粒子の
ビームを照射して当該所定部位の加工したりする。
粒子のビームを照射して当該荷電粒子を堆積（例えばカ
ーボンや半田を堆積）したり、所定の部位に荷電粒子の
ビームを照射して当該所定部位の加工したりする。
【００４５】図３は、本発明の実験説明図を示す。図３
の（ａ）は、粒子銃１の帯電電極１４、集束電極１５、
アノード１６の例を示す。この実験例では、いわゆるバ
トラーレンズ４１として図示のような電圧を印加して用
いた。最上部は、図２の振動発生器１１、粒子バルブ１
２、およびアクチュレータ１３から構成される部分を表
し、ここでは、図示のように、１５Ｋｖの正の高電圧を
印加した尚、本発明では、粒子に電荷を帯電させるた
め、正あるいは負のいずれの電荷でも容易に与えること
ができる。その理由は、従来の原子をイオン化する場合
にはイオン化率が正のイオンと負のイオンとで異なり、
通常はイオン化率の良好な正のイオンにして用いている
が、これと本願発明は全く異なり、本願発明では粒子に
帯電させる関係で正あるいは負のいずれの電荷でも自由
に帯電させることができる。
の（ａ）は、粒子銃１の帯電電極１４、集束電極１５、
アノード１６の例を示す。この実験例では、いわゆるバ
トラーレンズ４１として図示のような電圧を印加して用
いた。最上部は、図２の振動発生器１１、粒子バルブ１
２、およびアクチュレータ１３から構成される部分を表
し、ここでは、図示のように、１５Ｋｖの正の高電圧を
印加した尚、本発明では、粒子に電荷を帯電させるた
め、正あるいは負のいずれの電荷でも容易に与えること
ができる。その理由は、従来の原子をイオン化する場合
にはイオン化率が正のイオンと負のイオンとで異なり、
通常はイオン化率の良好な正のイオンにして用いている
が、これと本願発明は全く異なり、本願発明では粒子に
帯電させる関係で正あるいは負のいずれの電荷でも自由
に帯電させることができる。
【００４６】対物レンズ５は、図示のように３極の構造
を持ち、図示のような電圧を印加した。試料７は、荷電
粒子のビームを照射する対象の試料である。
を持ち、図示のような電圧を印加した。試料７は、荷電
粒子のビームを照射する対象の試料である。
【００４７】図３の（ｂ）は、圧電式粒子着地モニタの
例を示す。この圧電式粒子着地モニタ７１は、既述した
図１、２の衝撃検出器８の上に試料７を載置したもので
あって、図示のように、試料７、絶縁材７２、電極７
３、および圧電素子７４から構成されるものである。
例を示す。この圧電式粒子着地モニタ７１は、既述した
図１、２の衝撃検出器８の上に試料７を載置したもので
あって、図示のように、試料７、絶縁材７２、電極７
３、および圧電素子７４から構成されるものである。
【００４８】試料７は、荷電粒子のビームを照射する対
象の試料であって、ここでは、絶縁材７２の上に載置
（絶縁性のパラフィンなどで固定）したものである。絶
縁材７２は、圧電素子７４の両側に設けた電極７３を絶
縁するものである。
象の試料であって、ここでは、絶縁材７２の上に載置
（絶縁性のパラフィンなどで固定）したものである。絶
縁材７２は、圧電素子７４の両側に設けた電極７３を絶
縁するものである。
【００４９】電極７３は、圧電素子７４の各素子毎に荷
電粒子のビームが衝突したときの運動エネルギに対応す
る電圧を検出（取り出す）ためのものである。ここで
は、圧電素子７４の両側（あるいは一方）にメッシュ状
に分割した電極、あるいは圧電素子にメッシュ状に切り
込みを入れて各分離した素子毎に電極を設けたものであ
る。
電粒子のビームが衝突したときの運動エネルギに対応す
る電圧を検出（取り出す）ためのものである。ここで
は、圧電素子７４の両側（あるいは一方）にメッシュ状
に分割した電極、あるいは圧電素子にメッシュ状に切り
込みを入れて各分離した素子毎に電極を設けたものであ
る。
【００５０】圧電素子７４は、荷電粒子のビームが衝突
したときの運動エネルギを電気信号に変換する素子であ
って、表面に図示のように電極７３を設けたものであ
る。電極７３は、上述したようにメッシュ状に分割して
各メッシュの部分から各圧電素子７２に衝突した荷電粒
子のエネルギを信号にしてそれぞれ検出するようにして
いる。
したときの運動エネルギを電気信号に変換する素子であ
って、表面に図示のように電極７３を設けたものであ
る。電極７３は、上述したようにメッシュ状に分割して
各メッシュの部分から各圧電素子７２に衝突した荷電粒
子のエネルギを信号にしてそれぞれ検出するようにして
いる。
【００５１】図３の（ｃ）は、図３の（ｂ）の試料７上
に荷電粒子のビームを照射したときの様子を示す。これ
は、図３の（ａ）の条件のもとで荷電粒子（カーボンの
１０μｍφ）のビームを試料７に照射したときに堆積さ
れたカーボンの様子を、図示外の光学顕微鏡で観察した
ときの画像である。図中の黒い●が荷電粒子（カーボ
ン）の堆積した部分である。この実験では、図示のよう
に、飛び飛びに荷電粒子が堆積されている様子が判明す
る。ここでの実験では、例えば粒子であるカーボン粒子
の直径１０μｍ、充填量０．５ｇ、帯電室供給量は０．
０３ｇ、帯電室供給時間は１５分であった。
に荷電粒子のビームを照射したときの様子を示す。これ
は、図３の（ａ）の条件のもとで荷電粒子（カーボンの
１０μｍφ）のビームを試料７に照射したときに堆積さ
れたカーボンの様子を、図示外の光学顕微鏡で観察した
ときの画像である。図中の黒い●が荷電粒子（カーボ
ン）の堆積した部分である。この実験では、図示のよう
に、飛び飛びに荷電粒子が堆積されている様子が判明す
る。ここでの実験では、例えば粒子であるカーボン粒子
の直径１０μｍ、充填量０．５ｇ、帯電室供給量は０．
０３ｇ、帯電室供給時間は１５分であった。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
微小粒子を帯電させて加速・集束して試料の所望の部位
に照射し、そのときに吸収あるいは放射される信号を検
出して画像を表示すると共に試料の部位に微小粒子を堆
積あるいは試料の部位を加工できる。これらにより、試
料の任意の部位に任意の荷電粒子のビームを照射して当
該荷電粒子を堆積して所望のパターンや機構部品を形成
したり、試料の任意の部位に任意の荷電粒子のビームを
照射して当該試料の任意の部位を加工したりすることが
可能となると共に、任意の荷電粒子（正あるいは負）の
ビームを試料に照射したときの当該試料の部位の運動エ
ネルギの分布画像や当該試料から放出される２次電子、
光、Ｘ線などの分布図を表示して各種物性を解析するこ
とが可能となる。
微小粒子を帯電させて加速・集束して試料の所望の部位
に照射し、そのときに吸収あるいは放射される信号を検
出して画像を表示すると共に試料の部位に微小粒子を堆
積あるいは試料の部位を加工できる。これらにより、試
料の任意の部位に任意の荷電粒子のビームを照射して当
該荷電粒子を堆積して所望のパターンや機構部品を形成
したり、試料の任意の部位に任意の荷電粒子のビームを
照射して当該試料の任意の部位を加工したりすることが
可能となると共に、任意の荷電粒子（正あるいは負）の
ビームを試料に照射したときの当該試料の部位の運動エ
ネルギの分布画像や当該試料から放出される２次電子、
光、Ｘ線などの分布図を表示して各種物性を解析するこ
とが可能となる。
【図１】本発明の１実施例構成図である。
【図２】本発明の具体例構成図である。
【図３】本発明の実験説明図である。
１：粒子銃
１１：振動発生器
１２：粒子バルブ
１３：アクチュエータ
１４：帯電電極
１５：集束電極
１６：アノード
２：ブラッキング装置
２１：ブランカー
２２：ガンアライメント
３：集束レンズ
４：偏向器
５：対物レンズ
６：試料室
７：試料
８：衝撃検出器
９：試料ステージ
１０：２次電子検出器
３１：シンチレータ
３２：ライトガイド
３３：光電子倍増管
３４：シールド筒
４１：バトラーレンズ
７１：圧電式粒子着地モニタ
７３：絶縁材
７３：電極
７４：圧電素子
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｄ
(72)発明者 斉藤 秀一
東京都西多摩郡日の出町平井2196番地
203
(56)参考文献 特開 昭48−52655（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−306414（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−14141（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−109379（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−343021（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−297224（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 37/00 - 37/36
H01J 27/00 - 27/26
H01L 21/027
H01L 21/3065
Claims (3)
- 【請求項１】微細粒子を振動させる振動発生器と当該振
動発生器で発生された振動をもとに上記微細粒子を所定
方向に振動させながら移動させるアクチュエータと、上
記振動発生器および上記アクチュエータによって所定方
向に振動させながら移動された上記微細粒子の供給量を
制御するバルブと、上記バルブで制御された供給量の上
記微細粒子が供給されたときに当該微細粒子に電荷を与
えると共に引き出して加速して放出する電極群とからな
る、微細粒子のビームを放出する粒子銃と、 上記粒子銃から放出された荷電粒子のビームを集束して
試料上に細く絞ったビームとして照射するレンズと、 上記レンズによって試料上に細く絞ったビームの照射す
る位置を偏向する偏向器とを備えたことを特徴とする荷
電粒子描画装置。 - 【請求項２】上記偏向器を用いて上記試料上に細く絞っ
たビームを走査したときに上記試料に吸収された信号あ
るいは上記試料から放出された信号を検出する検出器
と、 この検出器によって検出した信号をもとに画像を表示す
る表示装置とを備えたことを特徴とする請求項１記載の
荷電粒子描画装置。 - 【請求項３】上記偏向器を用いて上記試料上に細く絞っ
たビームを所定の場所に位置づけて当該荷電粒子を試料
上に堆積、あるいは当該荷電粒子によって試料を加工す
ることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の荷
電粒子描画装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09298898A JP3525330B2 (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 荷電粒子描画装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09298898A JP3525330B2 (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 荷電粒子描画装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11297265A JPH11297265A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3525330B2 true JP3525330B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=14069765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09298898A Expired - Lifetime JP3525330B2 (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 荷電粒子描画装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3525330B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9355812B2 (en) | 2014-06-02 | 2016-05-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Processing apparatus and processing method |
-
1998
- 1998-04-06 JP JP09298898A patent/JP3525330B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11297265A (ja) | 1999-10-29 |
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