JPH01296555A - 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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- JPH01296555A JPH01296555A JP12572188A JP12572188A JPH01296555A JP H01296555 A JPH01296555 A JP H01296555A JP 12572188 A JP12572188 A JP 12572188A JP 12572188 A JP12572188 A JP 12572188A JP H01296555 A JPH01296555 A JP H01296555A
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- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 44
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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。
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〕
本発明は集束イオンビーム装置に係り、半導体や金属の
試料表面の局所的スパッタリング加工や分析などに好適
な集束イオンビーム装置に関する。
試料表面の局所的スパッタリング加工や分析などに好適
な集束イオンビーム装置に関する。
近年、半導体デバイスが高集積化されるに従い、その素
子パターンは次第に微細化され、これに伴なって電子や
イオンの集束ビームを用いた検査・分析装置や製造装置
においてそのビーム径の細束化が要求されている。
子パターンは次第に微細化され、これに伴なって電子や
イオンの集束ビームを用いた検査・分析装置や製造装置
においてそのビーム径の細束化が要求されている。
従来の集束イオンビーム装置については、ジャ−ナル・
バキウム・サイエンス・アンド・テクノロジー、２９巻
（１９８２年）第８０頁から第８３頁（Ｊｏｕｒｎａｌ
、 Ｖａｃｕｕｍ ５ｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ２０ （１，９８２） ＰＰ、 ８０〜８３）にお
いて論じられている。
バキウム・サイエンス・アンド・テクノロジー、２９巻
（１９８２年）第８０頁から第８３頁（Ｊｏｕｒｎａｌ
、 Ｖａｃｕｕｍ ５ｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ２０ （１，９８２） ＰＰ、 ８０〜８３）にお
いて論じられている。
その装置の概要を第２図に示す。装置は液体金属イオン
源のニードル２０１．制＃電極２０２．引出し電極２０
３．絞り２０４．静電集束レンズ２０５、非点補正器２
０６．ビーム偏向器２０７゜２次電子検出器２０８から
なる。集束イオンビーム２０９を試料２１０上の所望の
位置に照射することにより、スパッタリング現象を引起
し、不要物質を原子レベルで除去し、加工することがで
きる。この際、ビーム２０９の加工位置を決るのに、ビ
ーム照射により試料２１０から放出する２次電子２１１
の検知信号から形成した２次電子像（通常、走査イオン
像、略してＳ王Ｍ像と呼ばれる）を用いている。この場
合、２次電子検出器２’０８はレンズ２０５と試料２１
０との間にあり、この間の距離（ワーキング距離）を２
次電子検出器２０９の厚さ以下には、縮めることができ
なかつた。そのため、レンズ倍率を余り／ｌＸさくする
ことができず、最小ビーム径を小さくできないという問
題があった。
源のニードル２０１．制＃電極２０２．引出し電極２０
３．絞り２０４．静電集束レンズ２０５、非点補正器２
０６．ビーム偏向器２０７゜２次電子検出器２０８から
なる。集束イオンビーム２０９を試料２１０上の所望の
位置に照射することにより、スパッタリング現象を引起
し、不要物質を原子レベルで除去し、加工することがで
きる。この際、ビーム２０９の加工位置を決るのに、ビ
ーム照射により試料２１０から放出する２次電子２１１
の検知信号から形成した２次電子像（通常、走査イオン
像、略してＳ王Ｍ像と呼ばれる）を用いている。この場
合、２次電子検出器２’０８はレンズ２０５と試料２１
０との間にあり、この間の距離（ワーキング距離）を２
次電子検出器２０９の厚さ以下には、縮めることができ
なかつた。そのため、レンズ倍率を余り／ｌＸさくする
ことができず、最小ビーム径を小さくできないという問
題があった。
又、従来の電子ビーム検査装置については、その−例が
第４８回応用物理学会学術請演会講演予縞集第２分冊（
２０ａ−Ｇ−９）Ｐ’、４７６において論じられている
。第３図はその電子ビームテスター等で開発されている
低加速電圧静電型鏡筒であり、レンズ電極と分析グリッ
ドが一体となったレンズ構造□となっている。電子ビー
ム３０１は加速型アインツエルレンズ３０２により試料
３０３に照射され、試料３０３からの２次電子３０４は
レンズ３０２をはさんで試料３０３と反対側に設置した
２次電子検出器３０７で検出される。２次電子の引出し
および分析用のグリッドはそれぞれ３０５および３０６
である。
第４８回応用物理学会学術請演会講演予縞集第２分冊（
２０ａ−Ｇ−９）Ｐ’、４７６において論じられている
。第３図はその電子ビームテスター等で開発されている
低加速電圧静電型鏡筒であり、レンズ電極と分析グリッ
ドが一体となったレンズ構造□となっている。電子ビー
ム３０１は加速型アインツエルレンズ３０２により試料
３０３に照射され、試料３０３からの２次電子３０４は
レンズ３０２をはさんで試料３０３と反対側に設置した
２次電子検出器３０７で検出される。２次電子の引出し
および分析用のグリッドはそれぞれ３０５および３０６
である。
この装置においては、２次電子検出器３０７が試料３０
３とレンズ３０２との間にはなく、ワーキング距離が小
さくとれ、照射ビーム径は小さくできる。しかし、本装
置は、照射ビヘムが電子ビームであり、これを、イオン
ビーム照射用として用いることはできない。
３とレンズ３０２との間にはなく、ワーキング距離が小
さくとれ、照射ビーム径は小さくできる。しかし、本装
置は、照射ビヘムが電子ビームであり、これを、イオン
ビーム照射用として用いることはできない。
本発明の目的は、集束イオンビーム装置において、試料
からの荷電粒子（２次電子、２次イオン）の検出機能を
持たせたまま、照射イオンビームをきわめて細く絞り、
極微細なり所の分析、検査、デバイス製造や加工、修正
プロセスなどを可能にすることにある。
からの荷電粒子（２次電子、２次イオン）の検出機能を
持たせたまま、照射イオンビームをきわめて細く絞り、
極微細なり所の分析、検査、デバイス製造や加工、修正
プロセスなどを可能にすることにある。
」１記目的は、集束イオンビーム装置において荷電粒子
検出器を対物レンズをはさんで試料と反対側に置くこと
により試料を対物レンズに接近させて、照射イオンビー
ムを細く絞り、かつ、検出する荷電粒子の極性（正が負
）により対物レンズが照射ビー１１を集束する作用とと
もに荷電粒子が対物レンズ詮通過して荷電粒子検出器に
到達できるように、対物レンズへの印加電圧を切換える
ことにより、達成される。
検出器を対物レンズをはさんで試料と反対側に置くこと
により試料を対物レンズに接近させて、照射イオンビー
ムを細く絞り、かつ、検出する荷電粒子の極性（正が負
）により対物レンズが照射ビー１１を集束する作用とと
もに荷電粒子が対物レンズ詮通過して荷電粒子検出器に
到達できるように、対物レンズへの印加電圧を切換える
ことにより、達成される。
本発明の集束イオンビーム装置は、イオン源がら放出さ
れる正極性のイオンビームを試料上に集束する静電型対
物レンズにおいて、試料から放出される荷電粒子の、正
極性の２次イオンを検出する時は、対物レンズを照射ビ
ームに対して加速モードで働かせ、逆に負極性の２次イ
オンあるいは２次電子を検出する時は、対物レンズを減
東モードで働かせることにより、荷電粒子は対物レンズ
を通過することができるようになり、検出器に８くこと
ができる。
れる正極性のイオンビームを試料上に集束する静電型対
物レンズにおいて、試料から放出される荷電粒子の、正
極性の２次イオンを検出する時は、対物レンズを照射ビ
ームに対して加速モードで働かせ、逆に負極性の２次イ
オンあるいは２次電子を検出する時は、対物レンズを減
東モードで働かせることにより、荷電粒子は対物レンズ
を通過することができるようになり、検出器に８くこと
ができる。
以下、本発明の一実施例を第１−図により説明する。液
体金属イオン源のニードル１０１がらり１出した正のイ
オンビーム１−１３は集束レンズ１０３と対物レンズ１
０６とで試料１０’７上に集束する。
体金属イオン源のニードル１０１がらり１出した正のイ
オンビーム１−１３は集束レンズ１０３と対物レンズ１
０６とで試料１０’７上に集束する。
ビーム偏向器１０４は試料１．０７上で集束ビーム１１
３を走査するためのものである。
３を走査するためのものである。
集束レンズ１０３は静電レンズで、３枚の平板電極１０
３ａ、１０３ｂ、１０３ｃがら構成されており、中間電
極１０３’ｂには十の高圧電位■１を印加し、イオンビ
ーム１１３の第１焦束点（焦点）１１４が所望の位置に
くるように上記電圧■１を調整する。
３ａ、１０３ｂ、１０３ｃがら構成されており、中間電
極１０３’ｂには十の高圧電位■１を印加し、イオンビ
ーム１１３の第１焦束点（焦点）１１４が所望の位置に
くるように上記電圧■１を調整する。
対物レンズ１０６は静電レンズで３枚の平板電極］−０
６ａ 、 １０６ ｂ 、 １．０６ ｃで構成されて
おり、］０６ｂと１０６０の電位は、試料１０７からの
放出荷電粒子の内、検出する所望の粒子の極性に応じて
変える。
６ａ 、 １０６ ｂ 、 １．０６ ｃで構成されて
おり、］０６ｂと１０６０の電位は、試料１０７からの
放出荷電粒子の内、検出する所望の粒子の極性に応じて
変える。
検出する粒子が２次電子および負の二次イオンの場合は
、電極１．０６ ｃにはＯ〜＋５００■の電位Ｖ３１が
印加され、試料からの負の荷電粒子が効率よく対物レン
ズ１．０６にとり込まれるようになっている。又、電極
］、 ０６ ｂには、イオン源のニードル］−０１の電
位の約６０〜９０％の正の電位Ｖ２】（イオンビーム１
１３の第１焦点１１４の位置に依存する）が印加され、
つまり、照射イオンビーム１１３に対して対物レンズ１
０６は減速モードで作用させて、試料１０７上に照射し
たイオンビーム］］３が微細に絞れるように調整する。
、電極１．０６ ｃにはＯ〜＋５００■の電位Ｖ３１が
印加され、試料からの負の荷電粒子が効率よく対物レン
ズ１．０６にとり込まれるようになっている。又、電極
］、 ０６ ｂには、イオン源のニードル］−０１の電
位の約６０〜９０％の正の電位Ｖ２】（イオンビーム１
１３の第１焦点１１４の位置に依存する）が印加され、
つまり、照射イオンビーム１１３に対して対物レンズ１
０６は減速モードで作用させて、試料１０７上に照射し
たイオンビーム］］３が微細に絞れるように調整する。
この場合、試料１０７からの負の放出荷電粒子は、対物
レンズ１０６の中でレンズ作用を受け、その一部は、レ
ンズ電極１０６ａ（電位は電極１０６ｃと同じ＜Ｖ、＋
１）の中心孔を通って取り出すことができる。この取り
出された荷電粒子］、 ０９は、荷電粒子偏向器１０５
により、照射イオンビーム１１３の光学軸から外され、
荷電粒子検出器１１．０で検出される。
レンズ１０６の中でレンズ作用を受け、その一部は、レ
ンズ電極１０６ａ（電位は電極１０６ｃと同じ＜Ｖ、＋
１）の中心孔を通って取り出すことができる。この取り
出された荷電粒子］、 ０９は、荷電粒子偏向器１０５
により、照射イオンビーム１１３の光学軸から外され、
荷電粒子検出器１１．０で検出される。
一方、検出する粒子が正の２次イオンである場合は、電
極１０６ａおよび］−ｏ６ｃの電位をＶＢ２（０〜−５
００Ｖ）とし、電極１０６ｂの電位をｖ２２（ニードル
１０１の電位の約１．５〜３倍の負の電位）を印加し、
つまり、照射イオンビー１１］１３に対して対物レンズ
１０６は加速モードで働かせる。荷電粒子偏向器１０５
も試料１０７からの正の荷電粒子１０９が荷電粒子検出
器］−］Ｏで検出できるように設定する必要がある。
極１０６ａおよび］−ｏ６ｃの電位をＶＢ２（０〜−５
００Ｖ）とし、電極１０６ｂの電位をｖ２２（ニードル
１０１の電位の約１．５〜３倍の負の電位）を印加し、
つまり、照射イオンビー１１］１３に対して対物レンズ
１０６は加速モードで働かせる。荷電粒子偏向器１０５
も試料１０７からの正の荷電粒子１０９が荷電粒子検出
器］−］Ｏで検出できるように設定する必要がある。
本実施例では、荷電粒子偏向器１０５は２つの円筒電極
で構成されており、これらに印加する電位も検出する荷
電粒子１０９の極性によって逆極性にする。本実施例で
は、荷電粒子検出器１１０は、ダリータイプの検出器で
荷電粒子１０９の極性を問わず同一のものを用い、検出
器の取り込み電圧のみ、極性により調整した。
で構成されており、これらに印加する電位も検出する荷
電粒子１０９の極性によって逆極性にする。本実施例で
は、荷電粒子検出器１１０は、ダリータイプの検出器で
荷電粒子１０９の極性を問わず同一のものを用い、検出
器の取り込み電圧のみ、極性により調整した。
スイッチ１１５は、レンズ電極（１０６ａ、ｂ。
Ｃ）に印加する電位を所望の検出する荷電粒子１０９の
極性により切り変えるもので、電源１１２は、それらの
電位を供給するものである。
極性により切り変えるもので、電源１１２は、それらの
電位を供給するものである。
又、第２の実施例では、荷電粒子検出器１１０を、荷電
粒子１０９の極性に合せて２つ用意して、設置した。負
の２次電子、２次イオンに対しては、シンチレータと光
電管を組合せたタイプの荷電粒子検出器を用い、正の２
次イオンに対しては、四重極質量分離器を用意した。こ
れにより、試料の凹凸や試料構成元素に関する情報が、
サブミクロンの微細性で容易に得られるようになった。
粒子１０９の極性に合せて２つ用意して、設置した。負
の２次電子、２次イオンに対しては、シンチレータと光
電管を組合せたタイプの荷電粒子検出器を用い、正の２
次イオンに対しては、四重極質量分離器を用意した。こ
れにより、試料の凹凸や試料構成元素に関する情報が、
サブミクロンの微細性で容易に得られるようになった。
上記２つの実施例におけるワーキング距離は０．５ａｎ
である。
である。
本発明によれば、対物レンズをはさんで、試料と反対側
に、試料からの放出２次荷電粒子（２次イオンと２次電
子）を検出するための検出器を設置するため、対物レン
ズから試料までのワーキング距離が近くできるので、照
射イオンビームが、０．０５〜１μｍ径程度と極めて細
く絞れるようになった。その結果、ビーム径と同程度の
微細性で半導体デバイスなどにおける分析、検査、デバ
イス加工や修正プロセスが可能となり、プロセスの微細
化が可能となった。
に、試料からの放出２次荷電粒子（２次イオンと２次電
子）を検出するための検出器を設置するため、対物レン
ズから試料までのワーキング距離が近くできるので、照
射イオンビームが、０．０５〜１μｍ径程度と極めて細
く絞れるようになった。その結果、ビーム径と同程度の
微細性で半導体デバイスなどにおける分析、検査、デバ
イス加工や修正プロセスが可能となり、プロセスの微細
化が可能となった。
第１図は本発明の一実施例の集束イオンビーム装置の概
略縦断面図、第２図は従来の集束イオンビーム装置の概
略縦断面図、第３図は従来の電子ビームテスターの概略
縦断面図である。 １０１ ・液体金属イオン源のニードル、１０３・・・
集束レンズ、１０５・・・荷電粒子偏向器、１０６・・
・対物レンズ、１０７・・・試料、１１０・・・荷電粒
子検出器。
略縦断面図、第２図は従来の集束イオンビーム装置の概
略縦断面図、第３図は従来の電子ビームテスターの概略
縦断面図である。 １０１ ・液体金属イオン源のニードル、１０３・・・
集束レンズ、１０５・・・荷電粒子偏向器、１０６・・
・対物レンズ、１０７・・・試料、１１０・・・荷電粒
子検出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、試料に集束イオンビームを照射し、該試料から放出
される荷電粒子を検出し、試料表面の情報を得る装置に
おいて、ビーム集束系の対物レンズを静電レンズで構成
し、上記荷電粒子の検出器を該対物レンズをはさんで試
料と反対側に位置させることを特徴とする集束イオンビ
ーム装置。 ２、上記荷電粒子の正の２次イオンと負の２次イオンお
よび２次電子が独立して検出できるように荷電粒子検出
器を複数設置する事を特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の集束イオンビーム装置。 ３、検出荷電粒子の極性に合せて、集束イオンビームか
ら見た対物レンズの動作モードを加速あるいは減速モー
ドと切換えて使用する事を特徴とする特許請求の範囲第
１項、第２項記載の集束イオンビーム装置。 ４、前記荷電粒子検出器の１つが２次イオン用の質量分
析器であることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第
２項記載の集束イオンビーム装置。 ５、前記質量分析器が四重極質量分析器であることを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載の集束イオンビーム
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12572188A JPH01296555A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 集束イオンビーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12572188A JPH01296555A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 集束イオンビーム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01296555A true JPH01296555A (ja) | 1989-11-29 |
Family
ID=14917119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12572188A Pending JPH01296555A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 集束イオンビーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01296555A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996036053A1 (fr) * | 1995-05-12 | 1996-11-14 | Hitachi, Ltd. | Emetteur de faisceaux ioniques pourvu d'un detecteur de particules secondaires et procede de detection de particules secondaires |
| JP2003523052A (ja) * | 2000-02-09 | 2003-07-29 | フェイ カンパニ | 微小二次加工処理用マルチカラムｆｉｂ |
| JP2003524867A (ja) * | 2000-02-09 | 2003-08-19 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 集束イオンビームシステムのための二次粒子のレンズ通過捕捉 |
| JP2009272293A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-11-19 | Hitachi High-Technologies Corp | 集束イオンビーム装置 |
-
1988
- 1988-05-25 JP JP12572188A patent/JPH01296555A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996036053A1 (fr) * | 1995-05-12 | 1996-11-14 | Hitachi, Ltd. | Emetteur de faisceaux ioniques pourvu d'un detecteur de particules secondaires et procede de detection de particules secondaires |
| JP2003523052A (ja) * | 2000-02-09 | 2003-07-29 | フェイ カンパニ | 微小二次加工処理用マルチカラムｆｉｂ |
| JP2003524867A (ja) * | 2000-02-09 | 2003-08-19 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 集束イオンビームシステムのための二次粒子のレンズ通過捕捉 |
| JP2009272293A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-11-19 | Hitachi High-Technologies Corp | 集束イオンビーム装置 |
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