JPH01154448A - 集束イオンビーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は特に、中性粒子やドロップレットによる、光学
系及び試料の汚染が少ない集束イオンビーム装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、液体金属イオン源から放出する中性粒子を試料に
照射させない目的で光軸を曲げた例が、特開昭６０−６
２０４５号に記載されている。これは、第２図に示すよ
うに、ＥＸＢフィルターの中心を偏向中心とする事で、
ＥＸＢフィルターの性能を劣下させる事なく、中性粒子
の除去を行なうものである。

また、論文アプライド　フイジクス（Ａｐｐｌ、ｐｈｙ
ｓ、）２０　（１９８７）５３０−５３５に於て放出イ
オン電流が大きい場合、ビーム中にクラスターやドロッ
プレットが多く含まれる事が示唆されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

液体金属イオン源から放出されるビームのエネルギー広
がり（半値幅：ΔＥ）は放出イオン電流Ｉｔに依存し、
大きく変化する。例えばＧａイオン源の場合Ｉｔ＝１μ
ＡでΔＥ　”Ｆ　５　ｅ　Ｖ　ｔ　Ｉ　ｔ　＝３０μＡ
でΔＥ″：３０ｅＶとなる。

色収差によるビームボケをおさえる観点からはＩｔが低
い値で使用すべきである。また、単位立体角当りに放出
されるビームｉ：　ｄ　Ｉ／ｄΩはＩｔの増加と供に増
加するが、ビーム発散角も同時に増加するため頭打ちと
なる。従って、ビームを絞る。電流密度を高くするとい
った観点からはＩｔは〜数μＡといった比較的低い領域
で使用することになる。

Ｉｆ、の低い領域では、中性粒子の放出量も比較的少な
いため、デバイスの穴開は加工や配線切断等微量不純物
が全体特性にあまり影響しない用途には特に中性粒子除
去を行なわなくても十分実用に耐え、また、イオン打込
みのように微量不純物が全体特性を大きく変化させる場
合も、中性粒子はエネルギーが低いためデバイス内に侵
入せずほぼ表面層に留まることから、イオン打込み後表
面層をエツチングにより除去する事で中性粒子の除去を
行える場合もある。

以上の様に、ｒｔの低い動作モードにおいては、イオン
源から発生する中性粒子やドロップレットは比較的少な
いため、光学系や試料を汚染する址は比較的少ない。

しかし、液体金属イオン源を稼動率高く長時間安定に動
作させるには、イオン源始動時及び不安定時に大電流イ
オン放出を行ない、エミッターチップ先端をクリーニン
グする事が有効である。この際前記論文中にも記載され
ているように多量のドロップレットが発生し、それによ
り、光学系及び試料が汚染される。

前記従来技術はこのＩｔの違いによる放出中性粒子及び
ドロップレット量の違いに着目しておらず、特にＩｔを
増加させた時のイオン源直下のアパーチャー及び静電レ
ンズの汚染に対し対策されていなかった。また、ＥＸＢ
フィルターを使用しないシステムについても考慮されて
いない。

本発明の目的はエミッタチップ先端のクリーニングを目
的とした大電流イオン放出の際多量に発生する中性粒子
やドロップレットを除去し、光学系等の汚染量を少なく
する事にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、イオン源から中性粒子やドロップレットが
多量に発生する大電流イオン放出時もしくはイオン源不
安定時に、イオン源後方にビーム径路を遮断するシャッ
ターを挿入する事により達成される。

〔作用〕

大電流イオン放出時及びイオン源不安定時に同期して動
作するシャッターの挿入により、多量に発生した中性粒
子やドロップレットの光学系への進入は遮断される。こ
れにより、光学系等に中性粒子やドロップレットが照射
されるのは、放出イオン電流量の少ない定常動作時のみ
となり、光学系等の汚染量を少なくすることができ、装
置の安定性等を向上できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。

第１図は本発明の一実施例であり、針状加工したステン
レスにＧａ−Ｉｎ−５ｎ（ガリウム・インジウム・スズ
）合金を濡らせたイオン放出部１とシールド電極２．引
出し電極３より構成される液体金属イオン源を一段レン
ズ、後段単偏向の静電光学系８に塔載し、引出し電１ｆ
４３とアパーチャー１０との間に可動シャッター５を挿
入したもので、イオン電流制御装置４とシャッター駆動
装置６を連動させ、大電流イオン放出時及びイオン源不
安定時にシャッター５によりビームを遮断するようにし
た。イオン源始動時には１００μＡで３０秒間の大電流
イオン放出を行ないイオン放出部１先端のクリーニング
を行なう。この際発生するドロップレツ１〜はシャッタ
ー５により遮断され、アパーチャー１０．光学系８．試
料９の汚染を防ぐ、クリーニング後放出イオン電流を３
μＡに設定するとシャッター５は移動し、ビームは試料
９まで到達し、定常的な加工モードとなる。

長時間のイオン源動作により、イオン放出部１に酸化物
や電極材料が付着しスラグが形成される。

これにより、イオン源動作が不安定となり、この際もド
ロップレットが多く発生する。イオン源の不安定動作は
、イオン引出しに異常に高い電圧が必要であったり、放
出イオン電流が発振波形を示したりする事で検出できる
。従って、イオン源不安定時にもシャッターによりビー
ム遮断が行なえ。

ドロップレットによるアパーチャー１０．光学系８、試
料９の汚染を防ぐことができる。この不安定動作時に１
００μＡで３０秒間の大電流放出を行ない、イオン放出
部先端をクリーニングする事で、再びイオン源を安定動
作させる事ができた。

以上第１図に示す集束イオンビーム装置は、ドロップレ
ットの多く発生する大電流イオン放出時及びイオン源不
安定時にシャッターによりビーム遮断が行なえるため、
光学系等の汚染を少なくする事ができた。

第３＠は可動アパーチャーの一部分をシャッターとして
用いた実施例である。可動アパーチャー２０のＡ及び０
部を用いると試料９までビームが到達し、開口径の異な
るＡとＣを選択的に用いることで、ビーム径及びプロー
ブ電流を切替え使用できる。また、開口部のないＢ部を
用いるシャッターとして動作し、第１図に示す実施例１
で示したシャッターによる効果が同様に期待できる。こ
の際、Ａ及びＢ部にビームが照射されるとアパーチャー
の穴部が汚染されるためアパーチャー穴Ａ−Ｂ間の間隔
を十分にとるか、もしくは引出し電極から放出されるビ
ームの立体角をあらかじめ小さく制限して、Ｂ部にビー
ムを照射してもＡ及び０部にはビームが照射されないよ
うにする事が必要で、本実施例では引出し電極を二重構
造とし、立体角を制限した。

以上第３図に示す集束イオンビーム装置は可動アパーチ
ャーの一部分をシャッターとして用いる事で、シャッタ
ー機構を特に設ける事なくドロップレットによる汚染を
少なくすることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ドロップレットの多く発生する大電流
イオン放出時及びイオン源不安定時にビーム経路を遮断
できるので、光学系等の汚染を少なくでき、装置の安定
性、試料デバイスの信頼性向上に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は従来装置
の構成図、第３図は本発明の一実施例の構成図である。 １・・・イオン放出部、２・・・シールド電極、３・・
・引出し電極、４・・・イオン電流制御装置、５・・・
可動シャッター、６・・・シャッター駆動装置、７・・
・加速電源、８・・・静電光学系、９・・・試料、１０
・・・アパーチャー、１１・・・イオン源、１２・・・
静電レンズ、１３・・・ＥｘＢフィルタ、２０・・・可
動アパーチャー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶融金属により構成されたイオン放出部、イオン放
   出部を囲むシールド電極、イオン放出部からある距離を
   おき対向して設けられた引出し電極より成る液体金属イ
   オン源と、シールド電極もしくは引出し電極電位を制御
   することで放出イオン電流を制御する放出イオン電流制
   御装置と、イオンビームを集束・偏向する光学系より構
   成される集束イオンビーム装置において、引出し電極下
   方に可動形シャッターを設けた事を特徴とする集束イオ
   ンビーム装置。 ２、放出イオン電流制御装置とシャッターを連動させ、
   大電流イオン放出時もしくはイオン源不安定時にシャッ
   ターを閉じ、ビーム経路を遮断する事を特徴とした特許
   請求の範囲第１項記載の集束イオンビーム装置。 ３、可動形シャッターが可動絞りの一部を用いて構成さ
   れている事を特徴とする特許請求の範囲第１、第２項記
   載の集束イオンビーム装置。