JPH0218850A

JPH0218850A - 荷電粒子ビーム装置

Info

Publication number: JPH0218850A
Application number: JP63169628A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sawaragi; 宏澤良木
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1988-07-06
Filing date: 1988-07-06
Publication date: 1990-01-23

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、減速したイオンご一ムや電子ビームをターゲ
ラ］・に照射するようにした荷電粒子ビーム装置に関づ
る。

（従来の技術）何型粒子ビーム装置では、試料や材料等のターゲットに
荷電粒子ビームを照射し、更に、その照（ト）位置を移
動させることによって、所望図形の描画を行ったり、こ
の荷電粒子ビームの照射に伴って発生した２次電子や２
次イオンを検出し、ターゲットの表面観察等を行ってい
る。しかしながら、高い加速電圧で加速された荷電粒子
ビームをターゲットに照射した場合、そのビームの高い
エネルギーのためにターゲットの表面部分がエッチング
されてしまい、好ましくない。このため、荷電粒子ビー
ムの加速電圧を低くし、ターゲットに照射される荷電粒
子ビームのエネルギーを低下させることも考えられるが
、加速電圧を低くすると、集束レンズでビームを細く集
束することができなくなり、ターゲットのエツチングは
回避されるものの、微細な部分への高精度のイオンの照
射を行うことができなくなる。

そのため、最終段集束レンズとターゲットとの間に減速
の電界を印加してレンズには＾いエネルギーの状態でビ
ームを入射させ、ターゲットには、減速したビームを照
射することによってビームを細く集束すると共に、ター
ゲットのエツチングを防止することが考えられている。

第２図は、このようなイオンビーム装置を示しており、
図中、１は、イオンエミッタ２．引出し電極３．レンズ
電極４．加速電極５から成るイオン源である。引出し電
極３．レンズ電極４．加速電極５は、コンデンサレンズ
を形成し、このレンズによってエミッタ２から引出され
たイオンビーム１Ｂは集束される。イオン源１から発生
し加速されたイオンビームＩＢ、は、アインツェル型の
対物レンズ６によってターゲット７上に集束される。タ
ーゲット７はステージ８上に絶縁碍子９を介して配置さ
れている。１０は静電偏向器であり、偏向器１０には走
査信号が印加され、その結果、ターゲラ１−上のイオン
ビーム１Ｂの照射位置は走査される。ターゲット７への
イオンビームの照射に塁づいて発生した２次電子は、対
物レンズ６とターゲット７との間に配置されたマイクロ
チャンネルプレート（ＭＣＰ）１１によって検出される
。ターゲット７と対物レンズ６の外側電極６ｂとの間に
は、電源１２から減速電圧が印加される。又、対物レン
ズ６の中心電極６ａには、電源１３からレンズ電圧が印
加される。

第３図は、このようなイオンビーム装置のポテンシャル
の状態を示しており、加速電圧ｖａと電源１２からター
ゲット７に印加される減速電圧Ｖｒとの差がターゲット
７に入射づ−るイオンビームのエネルギーとなる。従っ
て、対物レンズ６までは高い加速電圧でイオンビームが
入射し、その結果、イオンビームを細く集束できると共
に、ターゲット７に入射するイオンビームのエネルギー
は低くすることができるので、ターゲット表面がエツチ
ングされるのが防止される。

（発明が解決しようとする課題）上述したイオンビーム装置においては、集束特性を向上
させるために、最終段集束レンズである対物レンズ６と
ターゲット７との間の距離を短くする必要がある。その
ため、ターゲット７上でイオンビームを走査するための
偏向器は、対物レンズ６の前方に配置される。しかしな
がら、このような偏向方式では、偏向されたイオンビー
ムが対物レンズ６の軸外を通ることから、偏向収差が増
大する欠点を有する。イオンビームを対物レンズ６の軸
中心を通すため、２段偏向を行うことも考えられるが、
このようにすると、静電偏向器として、ＸとＹ方向台せ
て８枚の電極が必要となり、それぞれに偏向信号を供給
するための増幅器が８個必要となって装置が高価となる
。又、上下２段の偏向器に供給する印加電圧を正確に制
御しなければならないが、この制御は困難性を伴う。

なお、ここまでの説明は、イオンビーム装置を例にして
行ったが、最終段集束レンズとターゲットとの間に減速
電場を印加するよう（した電子ビーム装置も同様な問題
点を有している。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、その目
的は、簡単な構成によって、偏向収差の影響をほとんど
なくして荷電粒子ビームを偏向することができる荷電粒
子ビーム装置を実現することにある。

（２題を解決するための手段）前記した課題を解決する本発明に基づく荷電粒子ビーム
装置は、荷電粒子ビーム発生源と、該発生源から発生し
、加速された荷電粒子ビームを集束するレンズと、該集
束レンズと荷電粒子ビームが照射されるターゲットとの
間に荷電粒子ビームの減速電場を発生させる手段と、該
荷電粒子ビームのターゲットへの照射に基づいて発生す
る２次信号を検出するマイクロチャンネルプレートとを
備えた荷電粒子ビーム装置において、該マイクロチャン
ネルプレートの内側に荷電粒子ビーム偏向板を配置した
ことを特徴とするものである。

（作用）請求項１の発明では、静電偏向器を構成する偏向板をＭ
ＣＰの内側に配置し、最終段集束レンズの下側で荷電粒
子ビームを特徴する請求項２の発明では、８重極の偏向器によって荷電粒子
線の偏向と非点収差の補正を行う。

請求項３の発明では、主偏向器によって大きな領域の走
査を行い、ＭＣＰの内側に配置した副偏向器によってビ
ームの歪や非点の補正を行う。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第１図は本発明に基づくイオンビーム装置を示してお
り、第２図に示した装置と同一部分には、同一番号を付
してその詳細な説明は省略する。この実施例と第２図の
装置と相異する点は、対物レンズ６とターゲット７との
間のＭＣＰｌ　１の内側に静電偏向器１０を配置した点
である。この偏向器１０は、Ｘ方向の偏向板１０ａ、１
０ｂとＹ方向の偏向板１０ｃ、１０ｄ　（１０ｃのみ図
示）から成っている。この偏向板に供給する偏向信号は
、端子Ａから発光ダイオード１５に流される。この発光
ダイオードから発生した光は、受光素子１６によって電
気信号に変換され、この信号は、増幅器１７を介して偏
向器１０のＸ方向偏向板１０ｂに印加される。図示して
いないが、残りの偏向板１０ａ、１０ｃ、”ＩＯｄにも
同様に偏向信号が印加される。

この偏向器１０への偏向信号の印加により、ターゲット
７上のイオンビ一ムの照射位置は変えられる。ターゲッ
ト７へのイオンビームの照射に基づいて発生した、例え
ば、２次電子は、ＭＣＰｌｌによって検出される。この
ＭＣＰは、シールド電極１８．ＭＣＰ本体１９．検出電
極２０から構成されている。ＭＣＰ本体１９の２次電子
入射面２１とターゲット７との間には、ターゲット７か
ら発生した２次電子がＭＣＰ本体側に向かうように、電
源２２からターゲット７に対し、２００■程度の電圧が
印加されている。又、ＭＣＰ本体１９の２次電子入射面
２１と２次電子出射面２３との間には、ＭＣＰ本体１つ
内部で電子の増倍を行うために、電源２４から１ｋＶ程
度の電圧が印加されている。ＭＣＰ本体１９内で増倍さ
れた電子は、検出電極２０によって検出され、その検出
信号は増幅器２５によって増幅されて発光ダイオード２
６に供給される。この発光ダイオード２Ｇは検出信号の
強度に応じた強度の光を発生し、この光は、受光素子２
７によって検出される。受光素子２７によって検出され
た信号は、図示していないが、イオンビームの走査と同
期した陰極線管等に供給される。

上記した構成で、ＭＣＰｌｏの光軸方向の厚さは（３ｍ
ｍ程度である。偏向器１０の各偏向板の光軸方向の長さ
１が５ｉｕｅ、向い合った偏向板の間隔ｄが２１１１．
Ｉｉ向板の中心とターゲット７の表面までの距ＩＬが４
，５ｒａｍ、イオンビームの入射エネルギーｖＯが１　
ｋＶ、　ｌｌｉ向器に印加する偏向電圧をＶｄとすると
、偏向距離りは、次のようになる。

Ｄ−（＋−Ｌ／ｄ）Ｘ　　（Ｖｄ　　／ＶＯ）＝０．　
０１　　ｘＶｄ　　（ｍｍ／Ｖ）今、偏向電圧が±５０
Ｖとすると、上式から、距離りが短いのにもかかわらず
、ターゲラ１−フ上で、±０．５ｍｍのかなり広い領域
のイオンビームの走査が行えることがわかる。このター
ゲット上でのイオンビームの走査や偏向に塁づいて、タ
ーゲットから発生した２次電子は、ＭＣＰｌｌによって
検出される。すなわち、２次電子入射面２１に入射した
２次電子は、ＭＣＰ本体１９内で増倍され、出射面２３
から出射して検出電極２０によって検出される。検出信
号は、増幅器２５によって増幅され、発光ダイオード２
６に供給され、このダイオードを発光させる。この光は
、受光素子２７によって検出される。この検出信号は、
イオンビーム描画装置において、マーク上を走査した時
に検出された時には、マーク位置の検出のために使用さ
れ、又、この検出信号をイオンビームの走査と同期した
陰極線管に供給すれば、ターゲットの表面観察を行うこ
とができる。

このように、偏向器を最終段集束レンズである対物レン
ズの後段に配置したので、偏向したビームが対物レンズ
の軸外を通ることはなくなり、偏向収差を極めて微小と
することができる。

上述した実施例では、ＭＣＰｌｌの内側に配置した偏向
器として、４枚電極の偏向器を用いたが、８枚のＮ極よ
り成る８重極の偏向器を用い、イオンビームの非点の状
態に応じて夫々の電極の電圧を制御すれば、非点収差の
補正も行うことができる。更に、８重極の電極の電圧の
制御により、イオンビームのフォーカスの微調整も行う
ことができる。又、第２図の従来例で示したように、対
物レンズの前段に主偏向器を配置し、その上でＭＣＰｌ
ｌの内側に、第１図に示した偏向器を副偏向器として配
置しても良い。このように構成すると、主偏向器によっ
て偏向し、対物レンズの軸外を通ってきたイオンビーム
の歪や収差を副偏向器によって補正することができる。

以上本発明を詳述したが、本発明は上記実施例に限定さ
れない。例えば、イオンビーム装置を例に説明したが、
電子ビーム装置にも本発明を適用することができる。そ
の場合、ターゲット等に印加される電圧の極性は逆とな
る。又、最終段集束レンズとターゲットとの間に減速Ｉ
Ｗ場を形成するために、ターゲットに電圧を印加するよ
うにしたが、ターゲットは接地電位とし、その代り、Ｒ
終段集束レンズ側に減速電圧を印加するように構成して
も良い。

（発明の効果）以上説明したように、請求項１の発明によれば、偏向器
をＭＣＰの内側に配置したので、最終段集束レンズとタ
ーゲットとの間の距離を長くすることなく、この集束レ
ンズの後段に偏向器を配置することができ、収差が小さ
い状態で荷電粒子ビームを偏向することが可能となる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に追加
して、非点収差の補正も行うことができる。

更に、請求項３の発明によれば、最終段集束レンズの前
段の偏向器で大きな領域の走査を行うようにした場合、
ＭＣＰ内の偏向器によって前段の偏向器による荷電粒子
ビームの偏向収差や歪を補正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるイオンビーム装置を
示す図、第２図は、ターゲットに減速電圧を印加した従
来のイオンビーム装置を示ず図、第３図は、第２図のＶ
４置のポテンシャルの状態を小す図である。１・・・イオン源　　　　　２・・・エミッタ３・・・
引出し電極　　　　４・・・レンズ電極５・・・加速電
極　　　　　６・・・対物レンズ７・・・ターゲット　
　　　８・・・ステージ９・・・絶縁碍子　　　　１０
・・・静電偏向器１１・・・マイクロチャンネルプレー
ト１２．１３・・・電源　　　１５・・・発光ダイオー
ド１６・・・受光素子　　　　１７・・・増幅器１８・
・・シールド電極　　１９・・・ＭＯＰ本体２０・・・
検出ｆ！ａ極　　　　２１・・・２次電子入射面２２・
・・電源　　　　　　２３・・・２次電子出射面２４・
・・電源　　　　　　２５・・・増幅器２６・・・発光
ダイオード　２７・・・受光素子２７特許出願人　　日
　　本　　電　　子　　株　　式　　会　　礼式　　理
　　人　　　　弁　　理　　士　　　　井　　島　　藤
　　治外１名

Claims

【特許請求の範囲】

（１）荷電粒子ビーム発生源と、該発生源から発生し、
加速された荷電粒子ビームを集束するレンズと、該集束
レンズと荷電粒子ビームが照射されるターゲットとの間
に荷電粒子ビームの減速電場を発生させる手段と、該荷
電粒子ビームのターゲットへの照射に基づいて発生する
２次信号を検出するマイクロチャンネルプレートとを備
えた荷電粒子ビーム装置において、該マイクロチャンネ
ルプレートの内側に荷電粒子ビーム偏向板を配置したこ
とを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
（２）前記偏向板は８重極の偏向板であり、該偏向板に
は、荷電粒子ビームの偏向信号と非点収差補正信号が印
加される請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
（３）前記集束レンズの前段に主偏向器を配置し、マイ
クロチャンネルプレートの内側の偏向板を副偏向器とし
て使用し、主偏向器による荷電粒子ビームの偏向歪と収
差を該副偏向器によって補正するように構成した請求項
１記載の荷電粒子ビーム装置。