JPH0337947A

JPH0337947A - 集束イオンビーム装置

Info

Publication number: JPH0337947A
Application number: JP1170743A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sawaragi; 宏澤良木
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1991-02-19

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、マスクレスイオン注入装置などに用いられる
集束イオンビーム装置に関する。

（従来の技術）集束イオンビーム装置では、ターゲットにイオンビーム
を細く集束すると共に、イオンビームの偏向を行うよう
にしている。この場合、イオンビームの特定のｎα射角
度のときに、ターゲット上でビームのフォーカスが合っ
た状態としても、イオンビームを偏向するに伴って、フ
ォーカス点はターゲット上からずれてしまう。第２図は
、この様子を示した図であり、１はイオンビームを偏向
する静電偏向器、２はターゲットである。今、偏向器１
に供給される偏向電圧が零でイオンビームＩＢが直進す
る状態でフォーカス合わせを行い、その後、偏向器１に
電圧を印加すると、イオンビームが偏向されるに伴って
、イオンビームのフォーカス点は、図中点線で示したよ
うな軌跡となる。

今、偏向器１によってイオンビームを角度α偏向したと
き、フォーカス点は、ΔＺずれることになる。

第３図は、イオンビームをターゲットに対して斜めに照
射した場合の様子を示しているが、この場合、フォーカ
ス点がΔＺずれたときの偏向角βは、第２図の場合に比
べ、より小さい角度となり、斜め照射の場合はより偏向
に伴うフォーカス点のずれの正が多くなることが分かる
。

第４図は、フォーカス点のずれを補正するようにした集
束イオンビーム装置の要部を示している。

イオンビームＩＢは、主レンズ３によって集束されるが
、主レンズ３には、高圧電源４からレンズ電圧が供給さ
れる。高圧電源４は、制御部５によって制御されるが、
制御部５は、主レンズメモリ６、制御パネル７、コンピ
ュータ８に接続されている。

主レンズ３に接近してダイナミックフォーカス用のサブ
レンズ９が配置されているが、サブレンズ９には、電源
１０からレンズ電圧が印加される。

電源１０は、制御部１１によって制御されるが、制御部
１１は、サブレンズメモリ１２、制御パネル１３、コン
ピュータ８に接続されている。主レンズ３の下部には、
静電偏向器１が配置されているが、偏向器１には、コン
ピュータ８に接続された偏向電源１４から偏向電圧が供
給される。なお、ダイナミックフォーカス用にサブレン
ズを用いる理由は、通常、主レンズでは、７５ｋＶ程度
の高電圧が印加されており、ダイナミックフォーカスを
主レンズで行うために、イオンビームの偏向に伴ってこ
のような高電圧を変化させることは困難であるためであ
る。

上記した構成では、主レンズ３、サブレンズ９共に、制
御パネル７．１３を用いて、外部から適宜制御ができる
が、実際の自動的ダイナミックフォーカシングは、次の
ステップで行われる。まず、偏向器１への電圧を零の状
態、すなわち、イオンビームＩＢが偏向器１によって偏
向されずに直進し、ターゲット上の走査領域の中心に照
射される状態とする。その後、制御パネル７を操作し、
制御部５を介して高圧電源４を制御し、主レンズ３に印
加する電圧を変化させ、ターゲット上にイオンビームを
フォーカスさせる。

次に、偏向器１に偏向器Ｒ１４から偏向電圧を印加し、
ターゲット上の走査領域の各点にイオンビームを偏向す
る。この走査領域の各点へのイオンビームの偏向の都度
、制御パネル１３を制御し、制御部１１を介して電源１
０を制御し、サブレンズ９に印加する電圧を変化させ、
イオンビームのフォーカス合わせを行う。この走査領域
の各点において、イオンビームを正確にフォーカスする
ための電圧値は、その都度、メモリ１２に記憶される。

このようにして、走査領域の各点におけるフォーカスを
合わせるためのサブレンズ９の電圧値がメモリ１２に記
憶された後、実際のターゲット上の走査に当たっては、
コンピュータ８からの指令により、偏向器１を制御して
イオンビームを偏向し、この偏向に応じたサブレンズ９
の電圧値を制御部１１を介してメモリ１２から読みだし
、サブレンズ９に適宜な電圧を印加する。

（発明が角ｑ決しようとする課題）上記したようなオートフォーカスの方式では、サブレン
ズ側に外部からのマニュアル制御を行うための制御パネ
ル１３、メモリ１２にサブレンズの電圧値を書き込んだ
り読み出したりする制御部１１が必要となり、装置が高
価となる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その
目的は、簡単な構成で、ダイナミツフッ十−カスを行う
ことができる集束イオンビーム装置を実現するにある。

（課題を解決するための手段）本発明に基づ′く集束イオンビーム装置は、イオンビー
ムをターゲット上に集束するための主レンズと、主レン
ズに接近して配置され、ターゲット上に照射されるイオ
ンビームを偏向するための偏向器と、偏向器によるイオ
ンビームの偏向角度に応じてイオンビームのフォーカス
を調整するダイナミックフォーカス用サブレンズと、主
レンズの駆動電源と、主レンズの駆動電源を制御するた
めのデータが記憶されるメモリと、メモリの内部のデー
タの読みだしと書込みを行う制御部と、サブレンズの駆
動電源と、サブレンズの駆動電源を駆動するためのデー
タが書込まれるサブレンズ用メモリと、主レンズメモリ
に書込まれたデータを読みだし、演算処理してダイナミ
ックフォーカス用データとしてサブレンズメモリにその
データの書込みを行う演算処理部とを備えたことを特徴
としている。

（作用）第４図に示した主レンズ３と、サブレンズ９へのレンズ
電圧をＩＶ変化させたときのイオンビームの焦点位置の
変化分、すなわち、フォーカス合せの感度は、数値計算
により、正確に予測できる。

第５図は、主レンズ３とサブレンズ９の詳細図を示して
いる。主レンズ３は、５枚の電極Ｅ、〜Ｅ、から構成さ
れているが、外側の２枚Ｅ、、Ｅ。

は、設置電位とされ、中心電極Ｅｌには、例えば、７５
ｋＶ程度のレンズ電圧が印加される。外側電ｔｊＥ＋、
Ｅｓと、中心電極Ｅｌとの間には、中間電極Ｅ２．Ｅ４
が配置されているが、この中間電極Ｅ、、Ｅ４には、中
心電極Ｅ３に印加されているレンズ電圧の半分の電圧が
印加されている。

サブレンズ９は、設置電位の外側電極Ｅｌ　Ｅ６と、レ
ンズ電極Ｅ、、Ｅ８とから構成されているが、外側電極
Ｅｌは、主レンズの外側電極と兼用されている。レンズ
電極Ｅｙ、Ｅｓには、レンズ電圧が印加されているが、
レンズ電極Ｅ８には、レンズ電極Ｅ７への電圧と逆極性
の電圧が印加される。

上記の構成において、電圧Ｅ１〜Ｅ、までの中心孔の径
は４ｍｍ、電極Ｅ６〜Ｅ８までの中心孔の径は２ｍｍで
ある。又、各電極の厚さは次の通りである。

Ｅ＋　、Ｅ３　、Ｅ５　、Ｅｂ　−３ｍｍＥ２　、　　
Ｅａ　　　　　　　　−１ｍｍＥ、　　　　　　　　　
　・・・８ｍｍＥｓ　　　　　　　　　　　＝・１２ｍ
ｍ更に、主レンズを構成する５枚の電極Ｅ、〜Ｅ、間の
距離は、各々３ｍｍ、電極Ｅｌと電極Ｅａとの間の距離
は１　ｍ　ｍ　ｓ電極Ｅ６とＥ７およびＥ７とＥ８との
間の距離は２ｍｍである。

このような主レンズ、サブレンズにおいて、夫々のフォ
ーカス合わせの感度を計算すると、主レンズは、４．６
６μｍ／Ｖ、サブレンスハ、０゜４μｍ　／　Ｖとなる
。主レンズの制御が、２Ｖ／ＬＳ■の精度で行われてい
るとすれば、フォーカス合わせの情度は、約９μｍ／Ｌ
ＳＢとなる。この時、イオンビームの開口角が１ｍｍｒ
ａｄとすると、焦点深度は、約１０μｍである。又、サ
ブレンズの制御精度が、０．７６Ｖ／ＬＳＢとすると、
約０゜３μｍ　／　ＬＳＢのフォーカス合わせ精度とな
る。

この結果、主レンズによってフォーカス合わせをさせる
ために必要な電圧が分かれば、サブレンズで同様のこと
をやった場合に必要な電圧は、上記の関係によって求め
ることができる。すなわち、フォーカス合わせをするた
めに必要な主レンズの電圧がｎ・］、ＳＲであったとき
、サブレンズでのみフォーカス合わせを行う場合の必要
な電圧は、次の計算によって求めることができる。

（９１０，３）　Ｘｎ　−ＬＳＩ３従って、本発明′では、イオンビームの走査領域の各点
におけるイオンビームのフォーカス合ゎせを主レンズに
供給するレンズ電圧を変えることによって行い、その時
に要した電圧に基づいて演算を行ってサブレンズで行っ
た場合のレンズ電圧値を求め、このレンズ電圧値をサブ
レンズ用のメモリに記憶する。実際のイオンビームの走
査に当たっては、サブレンズから記憶されたデータを読
みだし、このデータによってサブレンズに必要なレンズ
電圧を供給し、ダイナミックフォーカスを行う。

（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、本発明に基づく集束イオンビーム装置の要
部を示しているが、第７図と同一部分は同一番号を付し
てその詳細な説明は省略する。第１図の実施例と、第７
図の実施例と相違する部分は、第７図におけるサブレン
ズ９の電源１０の制御部１１．サブレンズメモリ１２．
制御パネル１３に代え、メモリ２１が設けられた点てあ
る。

この様な構成で、自動的ダイナミックフォーカシングは
、次のステップで行われる。まず、偏向器１への電圧を
零の状態、すなわち、イオンビームＩＢが偏向器１によ
って偏向されずに直進し、ターゲット上の走査領域の中
心に照射される状態とする。その後、制御パネル７を操
作し、制御部５を介して高圧電源４を制御し、主レンズ
３に印加する電圧を変化させ、ターゲット上にイオンビ
ームをフォーカスさせる。

次に、偏向器１に偏向電源１４から偏向電圧を印加し、
ターゲット上の走査領域の各点にイオンビームを偏向す
る。この走査領域の各点へのイオンビームの偏向の都度
、制御パネル７を制御し、制御部５を介して高圧電源４
を制御し、主レンズ３に印加する電圧を変化させ、イオ
ンビームのフォーカス合わせを行う。この走査領域の各
点において、イオンビームを正確にフォーカスするため
の主レンズの電圧変化分は、その都度、コンピュータ８
に供給される。コンピュータ８は、フォーカス合わせに
必要な電圧変化分から、演算により、サブレンズってフ
ォーカス合わせを行った場合のサブレンズ電圧値を求め
る。この演算によって求められたサブレンズ電圧値は、
メモリ２１に記憶される。

このようにして、走査領域の各点におけるフォーカスを
合わせるためのサブレンズ９の電圧値がメモリ２１に記
憶された後、実際のターゲット上の走査に当たっては、
コンピュータ８からの指令により、偏向器１を制御して
イオンビームを偏向し、この偏向に応じたサブレンズ９
の電圧値をメモリ２１から読みだし、サブレンズ９に適
宜な電圧を印加する。

以上、本発明の詳細な説明したが、本発明は、この実施
例に限定されない。例えば、サブレンズの必要電圧を求
める一連のステップは、偏向走査領域の代表的位置での
み行い、代表的位置の間の各点の必要電圧は、補間法な
どによって求めるようにしても良い。

（発明の効果）以上説明したように、本発明ではダイナミックフォーカ
スに必要なサブレンズの電圧値を、主レンズの制御系を
用い、主レンズによってフォーカス合わせを行って得ら
れた主レンズの電圧値に基づいて、演算によって求める
ようにしたため、サブレンズの制御系が不要となり、構
成が簡単となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づく集束イオンビーム装置の要部
を示す図、第２図および第３図は、イオンビームのフォ
ーカスずれを説明するための図、第４図は、従来の集束
イオンビーム装置の要部を示す図、第５図は、主レンズ
とサブレンズの詳細を示す図である。１・・・静電偏向器　　　２・・・ターゲット３・・・
主レンズ　　　　４・・・高圧電源５．１１・・・制御
部６．１２．２１・・・メモリ７．１３・・・制御パネル８・・・コンピュータ　　９・・・サブレンズ１４・・
・偏向電源

Claims

【特許請求の範囲】

イオンビームをターゲット上に集束するための主レンズ
と、主レンズに接近して配置され、ターゲット上に照射
されるイオンビームを偏向するための偏向器と、偏向器
によるイオンビームの偏向角度に応じてイオンビームの
フォーカスを調整するダイナミックフォーカス用サブレ
ンズと、主レンズの駆動電源と、主レンズの駆動電源を
制御するためのデータが記憶されるメモリと、メモリの
内部のデータの読みだしと書込みを行う制御部と、サブ
レンズの駆動電源と、サブレンズの駆動電源を駆動する
ためのデータが書込まれるサブレンズ用メモリと、主レ
ンズメモリに書込まれたデータを読みだし、演算処理し
てダイナミックフォーカス用データとしてサブレンズメ
モリにそのデータの書込みを行う演算処理部とを備えた
集束イオンビーム装置。