JPH03138846A - 集束イオンビーム処理装置 - Google Patents

集束イオンビーム処理装置

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JPH03138846A
JPH03138846A JP2135524A JP13552490A JPH03138846A JP H03138846 A JPH03138846 A JP H03138846A JP 2135524 A JP2135524 A JP 2135524A JP 13552490 A JP13552490 A JP 13552490A JP H03138846 A JPH03138846 A JP H03138846A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばリペアリング（修理）装置として使用
される集束イオンビーム処理装置に関する。
一般に、イオンビームを基板表面に収束させてこの表面
をエツチングしたりマスクをリペア−したりする技術が
半導体の分野で利用されている。
このような技術は、最近のように超高密度化のために、
イオンビームを高収束して制度良く基板表面に入射させ
るのには問題がある。即ち、イオンビームを基板に入射
させると、基板が絶縁体の場合には、電荷がチャージさ
れるので、この電荷により入射ビームが偏向や発散され
、入射ビームの収束性ならびに入射位置に悪影響を与え
る。このに影響はイオンビームを微細化すればするほど
大きくなり、超高密度化の妨げとなっている。
従って、この発明の目的は、基板にチャージされる電荷
の影響をなくして、高収束で所望の位置にイオンビーム
を入射させることの可能な集束イオンビーム処理装置を
提供することである。
以下に図面を参照して本発明について詳細に説明する。
第１図には、本発明による装置の組み合わされたブロッ
ク図が示されている。この装置は、微細に集束されたイ
オンビーム１４を形成するようにレンズ１２により集束
されるイオンを与えるイオン源１１を備えている。この
集束されたイオンビーム１４は基板１６の表面１５上に
衝突するように偏向板１３により偏向される。低エネル
ギ電子鏡１７は電子ビーム２１を形成するようにレンズ
１８により集束される電子源を備えている。電子ビーム
２１は、イオンビーム１４が表面１５上にシャープに集
束されている点を囲んでいる表面１５の一部分に注ぐ集
束された電子スポットを形成するために制御要素２２を
介して通る。制御要素２２は充満した電子ビームを偏向
するためにあるいはブランキングするためにマルチプレ
クサ制御３４を介して信号を受信する。
イオン検出器２４は、表面１５からたたき出されたイオ
ンを検出し、システムコンピュータ１６へ信号を与える
。電子及びイオン検出器２６は、グリッド２７がバイア
スされているときに、グリッド２７を通る表面１５から
たたき出された電子及びイオンを検出し、演算増幅器３
０を介して信号をシステムコンピュータ６に送る。シス
テムコンピュータ６はバイアス制御３１と腕３３に接続
されたリレー３２とを制御して、バイアス制御３１の対
応した指定の夫々の端子上に与えられたイオン選択電位
あるいは電子選択電位に選択的にグリッド２７を接続す
る。代表的な電子選択電位及びイオン選択電位は、それ
ぞれ＋３００から＋６００ボルト及び−３００から一２
０００ボルトの範囲内にある。マルチプレクサ制御３４
は電子銃１７の制御要素２２に偏向信号を与える。シス
テムコンピュータ６は、偏向プレート１３を付勢するた
めに増幅器３５に偏向信号も与える。
イオン源１１は例えば、ＦＥＩ社から市販されているも
のである。低エネルギ電子銃１７はＫｉｍｂａｌｌ　Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ社から市販されているものである。
電子及びイオン検出器２６はＧａｌｌｌｅｏ社から市販
されている１チャンネル電子増倍管から成っている。
第１図の装置は、イメージング、イオン電荷中和、及び
スパッタリングプロセスの終了点の検出に有用である。
このために、イオンビーム１４は液体金属イオン源１１
から発生する。イオン源１１は加速され、そして静電レ
ンズ１２によって集束されるイオンを与える。偏向プレ
ート１３は表面１５上で典型的にはほぼ１平方ミリメー
トルの領域の視野内にイオンビーム１４を正確に位置決
めする。　イオンビーム１４が基板１６の表面１５上に
衝突した時に、沢山の現象が生じる。
（１）低エネルギの２次電子が発生される。
（２）正及び負の低エネルギの２次イオンか発生される
。
（３）原子が表面１５からたたき出される。
（４）ビーム１４からの１次イオンが表面１５中に注入
される。
第２図には、これらのプロセスの図による表示が示され
ている。このようにして発生された粒子はイオンビーム
１４の直下の領域からのみ出る。
そのために、ビーム１４径が小さく保たれ、かつこのビ
ームが表面１５に衝突するところに正確に位置決めされ
ることが重要である。基板１６が導体でない場合には、
半導体あるいは絶縁体表面をエツチングする時に典型的
に発生するものは、入射したイオン電荷がビームの下に
たまって、非集束電界を形成する。電界は表面における
イオンビームの成形を妨害するだけでなく、イオン及び
電子が表面を離れる時にそれらの軌道も妨害する。
たった数ボルトの電位がこれらのプロセスを著しく低下
させる。第１図の装置においては、電子及びイオンが共
に、集束されたイオンビーム１４の下の表面に関する正
確な形状及び構造情報を提供するために使用される。こ
の情報は表面のイメージングとスッタリングの速度決定
との両方に有用である。
イオンビーム１４の衝突の点の周りの表面１５を電子銃
１７からの電子によって覆うことにより、これらの電子
は照射されたイオンの正電荷を中和し、これにより望ま
しくない非集束電荷を低減させる。
マルチプレクサ制御３４はシステムコンピュータ６から
の信号に応答して、所望の中和を行なうために十分なエ
ネルギの電子を維持するように表面１５上の電子の数を
効果的に制御する信号を、電子銃制御電極２２に与える
。
切り換え可能な負イオン及び電子検出器２６は、グリッ
ド２７がイオン及び電子を通過可能なようにバイアスさ
れている時に、表面１５から出た電子もしくはイオンの
数を計測し、可変利得の演算増幅器３０により増幅され
た電気信号をシステムコンピュータ６に供給する。シス
テムコンピュータ６はこれらの検出した信号をモニタし
て、プロセスが使用可能なように乱さないように、電子
流及びタイミングを制御する。ビーム１４からの正イオ
ンの電荷を中和するように表面１５上の電子流を調整す
る。ことにより、このプロセスは帯電した表面によって
生じるような乱れがない。
本装置は既知の方法に従って制御を行なうシステムコン
ピュータに関連して説明されたが、本発明は所望の制御
をマニュアルに行なうようにもできる。例えば、偏向信
号は適当なポテンショメータを動作することにより、マ
ニュアルにデフレクタ１３に印加でき、またリレー３２
は電子とイオンとの検出を切り替えるようにマニュアル
に動作でき、またメータ等の可視インジケータが演算増
幅器３０の出力端に配置できる。制御要素２２に印加さ
れる制御信号はマニュアルに制御できる。
更に、信号を偏向板１３に印加することによってイオン
ビーム１４を偏向する代わりに、イオンビーム１４を静
止させ、基板１６を偏位するようにできる。基板１６は
機械的な台上に支持できる。
この台は好適には検出イオン及び／あるいは電子の流れ
の鋭い変化によって典型的に示される特徴が存在する位
置を特定することを楽にするように容易に決定できる位
置間で、相互に垂直な方向に偏位させる正確な機械的偏
位機構を備えている。
好適には、偏向板１３に印加された偏向信号は、検出し
た電子及び／あるいはイオンの流れの突然の変化が特定
の偏向信号の振幅に関連するようにチャンネル電子増倍
管２４から受信した信号によって較正される。この特定
の振幅は基板表面１５上の特定の位置に対応している。
本発明はホトオプチカルマスク及び十字線（「ｅｔｉｃ
ｌｅｓ）を修理する際に特に有用である。マスクあるい
は十字線の大部分の領域は高い絶縁性のガラスであるた
めに、これらの表面は正イオンにより衝撃された時に電
荷の蓄積の影響を受ける。本発明はこの電荷の蓄積を中
和する。
本発明は不透明な修理（光阻止粒子のエツチング）、透
明な修理（透過領域を不透明にすること）、及びイメー
ジング（不完全な領域がイオンビームに対して正確に位
置決めでき、また基板の他の特徴が修復されるように）
に対して使用できる。
これらの操作の全ては本発明を使用することによって、
電荷の蓄積を中和しかつプロセスを促進するために強化
される。次の例を説明する。
不透明な修理プロセスにおいて、イオンビームは欠陥を
なしている材料をたたき出すために使用される。電子の
電荷の中和は、イオンイメージング及び２次電子イオン
イメージングの両方が欠陥の位置を決定しまたスパッタ
リングをモニタするために使用されるように、実時間及
びマルチプレクスモードの両方で使用される。例えば、
２次電子が所望のイメージを発生するために使用されて
いる時には、ビーム２１内の低エネルギ流の電子が検出
器２４に引き寄せられ、所望の信号を重畳する。そのた
め、状態に応じて、電子銃１７は、電荷の中和と２次電
子のイメージングとを同時に可能にするために１次イオ
ンビーム１４と協働して時分割の多重化した方法でオン
及びオフに切り換えられる。（異なった形式のコントラ
ストを発生するために使用される）正のイオンのイメー
ジングに対しては、電子中和器が１次イオンビーム１４
と同時に使用される。この方法は、リレー３２が動作さ
れた時には、バイアス制御１３からグリッド２７へのバ
イアスが、２次的に放出された正イオンを受は取りなが
ら、中和ビーム２１の負に帯電した低エネルギの電子を
排除する。
不透明な欠陥の修理においては、８１Ｍデテクタ２４が
基板１６を出るイオンの型式を定量的に決定するために
使用される。この情報はシステムコンピュータ６により
処理され、ビーム１４のエツチング位置を調整して、典
型的にはガラスである基板１６の望ましくないエツチン
グを最小にする。電子中和は前述した２次イオンイメー
ジングの方法と同様の方法で実時間でこのプロセスの間
に使用される。
透明な修理においては、ガラス内に不透明な領域を発生
する好適な方法は１９８３年５月にカリフォルニア、ロ
サンゼルスでの第１７回電子、イオン及びホトビームシ
ンポジウムで提示されたＡ。
Ｗａｇｎｅｒ、Ｄ、Ｂａｒｒ、Ｄ、Ａｔｖｏｏｄ及びＪ
、Ｈ，Ｂｒｕｎｉｎｇによる論文に説明されているよう
な各種の形式の光学デイフユーザをエツチングすること
である。このプロセスは絶縁ガラス表面についての正確
なかつかなり長い時間のエツチングを必要とする。正確
な光学要素がエツチングされねばならないので、電子中
和ビーム２１はイオンエツチングビーム１４の領域に集
中される。
電荷中和を助けるためにイオンビーム誘導の導電性を使
用することが有利である。イオンビーム１４が表面１５
上を操作される時に、十分な結晶の損傷及び不純物の注
入が行なわれ、先の絶縁ガラス基板１６の上側の１０ナ
ノメータの範囲内に薄い導電層を形成させる。この導電
層は、１次イオンビームエツチングの領域に到達する電
子流に対して増加した表面導電領域を与えながらも、ガ
ラスの望ましい光学特性を乱すことはない。このように
、最終的に電子ビーム２１を収束させることは必要では
なく、また中和ビームは１次イオンビーム１４のものよ
り小さい電流密度を有するものが使用できる。イオンビ
ーム電流は典型的には９ ０．５Ｘ１０　　　アンペアであり、約ＩＡ／ｃｄの密
度を有している。電子ビームの電流は典型的には６−４ １０　　アンペアであり１０　　　Ａ　／　ｄの転流密
度を有している。電子ビーム電流は最終的に集束された
イオンビームの電流よりも非常に大きく、またその電流
密度は最終的に集束されたイオンビームの電流密度より
も非常に小さい。
以上、表面上に鮮鋭に集束されたイオンビームを保持す
ることを可能にしかつイメージング及び制御を行なうよ
うに、イオンビーム衝撃に応答して基板上に発生された
表面電荷を中和する新らしい装置が説明された。
１２・・・レンズ、１３・・・偏向プレート、１４−１
．イオンビーム、１５・・・表面、１６・・・基板、１
７・・・電子銃、１８・・・レンズ、２１・・・電子ビ
ーム、２２・・・電子銃制御電極、２４・・・イオン検
出器、２６・・・電子及びイオン検出器、２７・・・グ
リッド、３１・・・バイアス制御、３２・・・リレー　
３３・・・腕、３４・・・マルチプレクサ制御。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）基板表面上に集束されたイオンビームを入射させ
    る手段と、 電子ビームを射出する電子ビーム源と、 前記電子ビームを前記基板表面に、イオンビームの入射
    点を囲むように、入射させ、イオンビームの入射により
    発生される表面電化を中和して、イオンビームの入射点
    をサブミクロンのオーダに維持する手段とを具備すると
    を特徴とする集束イオンビーム処理装置。
  2. （２）基板表面上に集束されたイオンビームを入射させ
    る手段と、 電子ビームを射出する電子ビーム源と、 イオンビームの入射により、基板表面より射出される荷
    電粒子の量を検出し、この検出値にもとームを前記基板
    表面に、イオンビームの入射点を囲むように、入射させ
    、イオンビームの入射により発生される表面電化を中和
    する手段とを具備することを特徴とする集束イオンビー
    ム処理装置。
JP2135524A 1985-04-24 1990-05-28 集束イオンビーム処理装置 Granted JPH03138846A (ja)

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