JP6370085B2 - イオンビーム装置 - Google Patents
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Description
相対的に質量数の小さいガスイオンに、相対的に低い第一の加速電圧を印加した場合には、試料のダメージが相対的に少なくなり、試料表面の構造を変質させずに観察することや、表面の構造寸法を精度よく計測することが可能となる。一方、相対的に質量数の大きいガスイオンに、相対的に高い第二の加速電圧を印加した場合には、試料のスパッタリング効率を相対的に高くでき、試料を加工する速度を高くすることができる。すなわち、極微細高速加工を実現できる。
の効果に加え、試料からほぼ垂直方向に放出される二次電子はイオンレンズ方向に加速されることになり、これを効率よく検出することができる。
二次電子の捕集効率が高くなるため、観察像の信号/ノイズ強度比を高くして観察や寸法計測が可能となる。これは、観察時間の短縮やスループットの向上をも可能とする。
また、試料室3内部については後で詳しく述べるが、試料9を載置する試料ステージ10、荷電粒子検出器11、およびイオンビームを照射したときの試料のチャージアップを中和するための電子銃16が設けられている。本例のイオン顕微鏡は、更に、試料室3を真空排気する試料室真空排気用ポンプ13を有する。また、試料室3には図示してないが試料近傍にエッチングやデポジションガスを供給するガス銃が設けられている。
Claims (12)
- 少なくとも2種類のガスをイオン化できるガス電界電離イオン源を有し、ガス電界電離イオン源から放出されたイオンビームを静電レンズで集束して試料に照射するイオンビーム装置であって、
試料に対向して、試料に最も近い静電レンズは4個の電極から構成され、
2つの異なる電圧を印加可能な加速電源と、前記静電レンズの4個の電極の内の少なくとも2個の電極に異なる電圧を印加可能な第一の電源と、試料または試料台に電圧が印加可能な第二の電源とを備えており、
第一種のガスイオンを照射するときの第一の加速電圧に対して、前記静電レンズの各々の電極への第一の印加電圧および第一の試料電圧と、第二種のガスイオンを照射するとき、第一の加速電圧とは異なる第二の加速電圧に対して、前記静電レンズの各々の電極への第二の印加電圧および第二の試料電圧と、を記憶する制御部を備え、
前記4個の電極は、前記試料に最も近い第一の電極と前記試料に2番目に近い第二の電極との第1の間隔が、
前記試料に2番目に近い前記第二の電極と前記試料に3番目に近い第三の電極との第2間隔、及び前記試料に3番目に近い前記第三の電極と前記試料に4番目に近い第四の電極との第3間隔のいずれに比べても1/10以下に小さく、かつ前記第2間隔が前記第3間隔以下であることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記ガス電界電離イオン源は、前記第一の加速電圧の条件下において、エミッタティップには第一種のガスイオンを供給し、前記第一の加速電圧よりも大なる第二加速電圧の条件下で、前記エミッタティップには前記第一種のガスイオンよりも相対的に質量数の大きい第二種のガスイオンを供給する制御を行うことを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記試料に最も近い前記静電レンズと前記試料との間に設けられ、第1の正電圧が印加される第五の電極を有し、
前記第二の電源は、試料に対して、前記試料と前記第二の電極との間に電場勾配を生じさせるよう前記第1の正電圧とは異なる第2の正電圧を前記試料または試料台に印加する
ことを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1に記載のイオンビーム装置において、
前記制御部は、前記第一の電源に対して、前記試料に応じた印加電圧の条件設定し、
前記イオンビーム装置は、前記条件設定に基づき前記試料の表面の構造寸法を計測する
ことを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1において、
前記イオンビーム装置は、荷電粒子検出器が前記イオンビームを前記試料に照射したことに起因する荷電粒子を検出することで得られた情報を用い、前記試料の構造寸法を計測するイオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記第二の電源は、前記試料に正電圧を印加して、
前記試料に最も近い前記静電レンズと前記試料との間に設けられ、前記試料に印加する前記正電圧より大なる第1の電圧を印加された第1の電極と、
前記静電レンズに対して、前記ガス電界電離イオン源側に配置され前記試料から放出された二次電子を検出する荷電粒子検出器と、を有することを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記ガス電界電離イオン源は、前記第一の加速電圧が0.5kV以上で2kV以下であり、第二の加速電圧が40kV以上で100kV以下であることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記試料と前記試料に最も近い第一の電極との距離が、前記第一の電極と試料に2番目に近い第二の電極との第1の間隔と、試料に最も近い第一の電極の厚みとを加えた距離以下であることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項8記載のイオンビーム装置において
前記静電レンズと前記試料との間に設けられ、第1の正電圧が印加される第五の電極と、
前記試料と前記第二の電極との間に電場勾配を生じさせるよう前記第1の正電圧とは異なる第2の正電圧を前記試料または試料台に印加する第一の電源とを有することを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項8記載のイオンビーム装置において、
前記第一乃至第四の電極のそれぞれに異なる電圧が印加できるように、第二乃至第四の電源を備えることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項8記載のイオンビーム装置において、
前記試料に最も近い静電レンズと前記試料との間に設けられ、第1の正電圧が印加される第五の電極と、
第2の正電圧を前記試料または試料台に印加する試料用電源と、
荷電粒子検出器における検出面の近傍に設けられ、第3の正電圧が印加される第六の電極と、
前記第2の正電圧よりも前記第1の正電圧が高く、かつ前記第1の正電圧よりも前記第3の正電圧が高く設定された際に、前記試料に照射したことに起因する荷電粒子のうち、二次電子を検出して得られた第1の観察像と、前記第1の正電圧よりも前記第2の正電圧が高く、かつ前記第1の正電圧よりも前記第3の正電圧が高く設定された際に、前記試料に照射したことに起因する荷電粒子のうち、反射された荷電粒子を検出して得られた第2の観察像と、を表示する表示部と、を有することを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記静電レンズと前記試料との間に設けられ、第1の正電圧が印加される第五の電極と、
第2の正電圧を前記試料または試料台に印加する試料用電源と、
荷電粒子検出器における検出面の近傍に設けられ、第3の正電圧が印加される第六の電極と、
前記第2の正電圧よりも前記第1の正電圧が高く、かつ前記第1の正電圧よりも前記第3の正電圧が高く設定された際に、前記試料に照射したことに起因する荷電粒子のうち、二次電子を検出して得られた第1の観察像と、前記第1の正電圧よりも前記第2の正電圧が高く、かつ前記第1の正電圧よりも前記第3の正電圧が高く設定された際に、前記試料に照射したことに起因する荷電粒子のうち、反射された荷電粒子を検出して得られた第2の観察像と、を表示する表示部と、を有することを特徴とするイオンビーム装置。
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