JPH0535540B2 - - Google Patents
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- JPH0535540B2 JPH0535540B2 JP2553186A JP2553186A JPH0535540B2 JP H0535540 B2 JPH0535540 B2 JP H0535540B2 JP 2553186 A JP2553186 A JP 2553186A JP 2553186 A JP2553186 A JP 2553186A JP H0535540 B2 JPH0535540 B2 JP H0535540B2
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- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 26
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 28
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 20
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 18
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 16
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
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関し、更に詳
しくは加速電圧を変化させてもイオンビーム径
（イオンプローブ径）を増加させないようにした
装置に関する。
しくは加速電圧を変化させてもイオンビーム径
（イオンプローブ径）を増加させないようにした
装置に関する。
［従来技術］
集束イオンビーム装置は、原子をイオン化さ
せ、それを取出してビームとし、このイオンビー
ムを物質に照射して物質の形や性質を変え、或い
はその物質から発生する２次イオンの質量数を測
定することによりその物質を分析しようとする装
置である。
せ、それを取出してビームとし、このイオンビー
ムを物質に照射して物質の形や性質を変え、或い
はその物質から発生する２次イオンの質量数を測
定することによりその物質を分析しようとする装
置である。
このような集束イオンビーム装置において、試
料にイオン注入を行なう際には、注入の深さは物
質により、又、その必要性により一様でないので
注入深さを変える必要がある。この注入の深さの
制御は加速電圧を変えることにより行つている
が、これは、加速電圧を変化させることにより局
所部分での深さ方向の制御が比較的簡単に行なえ
るからである。
料にイオン注入を行なう際には、注入の深さは物
質により、又、その必要性により一様でないので
注入深さを変える必要がある。この注入の深さの
制御は加速電圧を変えることにより行つている
が、これは、加速電圧を変化させることにより局
所部分での深さ方向の制御が比較的簡単に行なえ
るからである。
ところで、このような装置に使用されるイオン
源には、液体金属イオン源が用いられるが、この
液体金属イオン源のイオンのエネルギー幅は使用
される液体イオン源によつて決定されるが、一般
的に電子銃に比較して広く、使用状態において
10eV程度となつている。
源には、液体金属イオン源が用いられるが、この
液体金属イオン源のイオンのエネルギー幅は使用
される液体イオン源によつて決定されるが、一般
的に電子銃に比較して広く、使用状態において
10eV程度となつている。
一方、イオン注入等においては、イオン注入量
を一定にして正確な描画等を行うことが要求され
るが、そのためには、試料上におけるイオンプロ
ーブ径を極力小さくする必要があり、そのために
は、特にイオンプローブ径を支配している色収差
量を小さくしなければならない。
を一定にして正確な描画等を行うことが要求され
るが、そのためには、試料上におけるイオンプロ
ーブ径を極力小さくする必要があり、そのために
は、特にイオンプローブ径を支配している色収差
量を小さくしなければならない。
ここで、色収差量ΔWcは
ΔWc＝（Cc×α）×ΔV／Ｖ
但し、
Cc：色収差係数
α：ビームの開き角
Ｖ：加速電圧
ΔV：出射イオンのエネルギー幅
で表わされる。
［発明が解決しようとする問題点］
従つて、このような集束イオンビーム装置を用
いて、前述したようにイオン注入深さの制御のた
めに、低加速（例えば30KV）から高加速（例え
ば150KV）まで変化させると、同一レンズを使
用するかぎりにおいては、レンズ形状によつて決
定される色収差係数Ccは加速電圧に関係しない
ため、上式より明らかなようにΔV／Ｖが変化
し、従つて、色収差量ΔWcが変化する。特に、
加速電圧を下げて用いると色収差量ΔWcが増加
しイオンビームが十分に絞れなくなるため、微細
なイオンプローブを得ることができない。
いて、前述したようにイオン注入深さの制御のた
めに、低加速（例えば30KV）から高加速（例え
ば150KV）まで変化させると、同一レンズを使
用するかぎりにおいては、レンズ形状によつて決
定される色収差係数Ccは加速電圧に関係しない
ため、上式より明らかなようにΔV／Ｖが変化
し、従つて、色収差量ΔWcが変化する。特に、
加速電圧を下げて用いると色収差量ΔWcが増加
しイオンビームが十分に絞れなくなるため、微細
なイオンプローブを得ることができない。
本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、
その目的は加速電圧を変化させてもイオンプロー
ブ径を極力変化させず微細で、且つ安定したイオ
ンビーム注入やレジスト描画を行なう装置を実現
することにある。
その目的は加速電圧を変化させてもイオンプロー
ブ径を極力変化させず微細で、且つ安定したイオ
ンビーム注入やレジスト描画を行なう装置を実現
することにある。
［問題点を解決するための手段］
前記の問題点を解決するための本発明は、液体
金属イオン源より放射するイオンビームを加速電
圧を変化させて加速すると共に静電レンズによつ
て集束して被照射物に照射する集束イオンビーム
装置において、前記加速電圧を変化させた時にイ
オンビーム径が変化しないように前記静電レンズ
の中心電極の極性を正電位又は負電位に切換える
ように構成したことを特徴とするものである。
金属イオン源より放射するイオンビームを加速電
圧を変化させて加速すると共に静電レンズによつ
て集束して被照射物に照射する集束イオンビーム
装置において、前記加速電圧を変化させた時にイ
オンビーム径が変化しないように前記静電レンズ
の中心電極の極性を正電位又は負電位に切換える
ように構成したことを特徴とするものである。
［実施例］
以下本発明の実施例を図面に基づき詳述する。
第１図は本発明の一実施例の構成図である。第
１図において、１はイオンを出射する液体イオン
源、３は液体イオン源１よりイオンビーム２を発
生させる引出し電極、４は該引出し電極３に電位
を与える引出し電圧印加用電源、５はイオンビー
ム２を加速する加速電極、６は該液体イオン源１
より放射するイオンビーム２を加速する加速電圧
発生回路で、加速電圧発生回路６の出力電圧とし
ては例えば100KV程度が用いられ、引出し電圧
印加用電源４の供給電圧としては、例えば5KV
程度が用いられる。７はイオンビーム２を被照射
物例えば試料８上に集束させるための電極７ａ，
７ｂ，７ｃにより構成される対物レンズ、９は対
物レンズ７の中心電極７ｂに正の電圧を印加する
ための電源、１０は対物レンズ７の中心電極７ｂ
に負の電圧を印加するための電源である。１１は
加速電源６の加速電圧Ｖを選択する信号によつて
対物レンズ７の中心電極７ｂに印加する電圧の極
性を正又は負電位に切換えるために電源９又は１
０のいずれかを選択する切換えスイツチである。
１図において、１はイオンを出射する液体イオン
源、３は液体イオン源１よりイオンビーム２を発
生させる引出し電極、４は該引出し電極３に電位
を与える引出し電圧印加用電源、５はイオンビー
ム２を加速する加速電極、６は該液体イオン源１
より放射するイオンビーム２を加速する加速電圧
発生回路で、加速電圧発生回路６の出力電圧とし
ては例えば100KV程度が用いられ、引出し電圧
印加用電源４の供給電圧としては、例えば5KV
程度が用いられる。７はイオンビーム２を被照射
物例えば試料８上に集束させるための電極７ａ，
７ｂ，７ｃにより構成される対物レンズ、９は対
物レンズ７の中心電極７ｂに正の電圧を印加する
ための電源、１０は対物レンズ７の中心電極７ｂ
に負の電圧を印加するための電源である。１１は
加速電源６の加速電圧Ｖを選択する信号によつて
対物レンズ７の中心電極７ｂに印加する電圧の極
性を正又は負電位に切換えるために電源９又は１
０のいずれかを選択する切換えスイツチである。
ところで、イオンビームを集束するレンズには
前記した対物レンズ７のようにユニポテンシヤル
型静電レンズが一般的に使用され、又、２段集束
系のものが多いが、試料上での最終的なイオンプ
ローブ径を支配するのは試料にもつとも近い対物
レンズの収差である。対物レンズは、主にアイン
ツエル型レンズ（ユニポテンシヤルレンズ）が用
いられるが、その使い方には、中心電極を正電位
にする方法と、負電位にする方法の２種類があ
り、色収差係数は負電位にして使用する方が小さ
くなる。しかし、負電位にして使用した場合のそ
の電圧は正電位にする場合の約２倍の電圧を必要
とする。例えば、加速電圧が100KVの場合は、
中心電極を正電位とする所謂減速レンズでは＋
50KV、中心電極を負電位とする所謂加速レンズ
では−100KVとなり、高加速集束イオンビーム
装置では主に真空絶縁の問題から、＋50KVの正
電位（減速タイプ）レンズが用いられる。第２図
イ，ロは減速レンズと加速レンズの収差係数、加
速電圧、ワーキングデイスタンス（WD）の関係
を表わすグラフである。すなわち、第２図イは色
収差係数Ccとワーキングデイスタンスの関係を
示しており、第２図ロはワーキングデイスタンス
と中心電極電圧の関係を示し、Vcは中心電極に
印加される電圧であり、第２図より明らかなよう
に容易に加速レンズの方が良いことが分る。
前記した対物レンズ７のようにユニポテンシヤル
型静電レンズが一般的に使用され、又、２段集束
系のものが多いが、試料上での最終的なイオンプ
ローブ径を支配するのは試料にもつとも近い対物
レンズの収差である。対物レンズは、主にアイン
ツエル型レンズ（ユニポテンシヤルレンズ）が用
いられるが、その使い方には、中心電極を正電位
にする方法と、負電位にする方法の２種類があ
り、色収差係数は負電位にして使用する方が小さ
くなる。しかし、負電位にして使用した場合のそ
の電圧は正電位にする場合の約２倍の電圧を必要
とする。例えば、加速電圧が100KVの場合は、
中心電極を正電位とする所謂減速レンズでは＋
50KV、中心電極を負電位とする所謂加速レンズ
では−100KVとなり、高加速集束イオンビーム
装置では主に真空絶縁の問題から、＋50KVの正
電位（減速タイプ）レンズが用いられる。第２図
イ，ロは減速レンズと加速レンズの収差係数、加
速電圧、ワーキングデイスタンス（WD）の関係
を表わすグラフである。すなわち、第２図イは色
収差係数Ccとワーキングデイスタンスの関係を
示しており、第２図ロはワーキングデイスタンス
と中心電極電圧の関係を示し、Vcは中心電極に
印加される電圧であり、第２図より明らかなよう
に容易に加速レンズの方が良いことが分る。
ここで、第１図に示す実施例装置の加速電圧を
100KVとし、対物レンズ７の各電極間のギヤツ
プを３mmで構成した場合には、中心電極７ｂに印
加される電圧を50KVとすると電界強度は
50KV／３mm、つまり17KV／mmとなり、真空絶
縁が問題となる20KV／mmの電界強度以下とな
る。又、この装置を加速電圧50KVで使用する
と、電界強度は、その1/2、つまり、10KV／mm
程度となり真空絶縁の面からは良いが、収差係数
Ccが変化しないため、前式より色収差量ΔWcが
増加してイオンプーロブ径が悪化する。
100KVとし、対物レンズ７の各電極間のギヤツ
プを３mmで構成した場合には、中心電極７ｂに印
加される電圧を50KVとすると電界強度は
50KV／３mm、つまり17KV／mmとなり、真空絶
縁が問題となる20KV／mmの電界強度以下とな
る。又、この装置を加速電圧50KVで使用する
と、電界強度は、その1/2、つまり、10KV／mm
程度となり真空絶縁の面からは良いが、収差係数
Ccが変化しないため、前式より色収差量ΔWcが
増加してイオンプーロブ径が悪化する。
そこで、本実施例装置においては、加速電源６
の例えば加速電圧選択ツマミが操作され、加速電
圧を100KVが選択された場合は、その選択信号
Ｓは切換えスイツチ１０に供給されているため、
対物レンズ７の中心電極７ｂの電圧を＋50KV、
つまり、電源９の＋50KVの電圧が中心電極７ｂ
に印加されるように切換えスイツチ１１が切換え
られ、対物レンズ７は減速レンズとして作用す
る。この場合、前述したように、電界強度は
17KV／mm程度となり真空絶縁の面からは問題と
ならない。
の例えば加速電圧選択ツマミが操作され、加速電
圧を100KVが選択された場合は、その選択信号
Ｓは切換えスイツチ１０に供給されているため、
対物レンズ７の中心電極７ｂの電圧を＋50KV、
つまり、電源９の＋50KVの電圧が中心電極７ｂ
に印加されるように切換えスイツチ１１が切換え
られ、対物レンズ７は減速レンズとして作用す
る。この場合、前述したように、電界強度は
17KV／mm程度となり真空絶縁の面からは問題と
ならない。
一方、加速電源６によつて、加速電圧Ｖとして
50KVが選択された場合は、加速電源６よりの選
択信号Ｓによつて切換えスイツチ１１が中心電極
７ｂの電圧を−50KV、つまり、電源１０より−
50KVの電圧が中心電極７ｂに印加されるように
切換えられ、対物レンズ７は加速レンズとして作
用する。従つて、第２図イのグラフより明らかな
ように、色収差係数Ccが小さくなり、従つて、
式ΔWc＝（Cc×α）×ΔV／Ｖより色収差量ΔWc
がほとんど変化しないため、イオンプローブ径も
ほとんど変化しない。又、電界強度は17KV／mm
程度となるため真空絶縁の面からも問題とならな
い。
50KVが選択された場合は、加速電源６よりの選
択信号Ｓによつて切換えスイツチ１１が中心電極
７ｂの電圧を−50KV、つまり、電源１０より−
50KVの電圧が中心電極７ｂに印加されるように
切換えられ、対物レンズ７は加速レンズとして作
用する。従つて、第２図イのグラフより明らかな
ように、色収差係数Ccが小さくなり、従つて、
式ΔWc＝（Cc×α）×ΔV／Ｖより色収差量ΔWc
がほとんど変化しないため、イオンプローブ径も
ほとんど変化しない。又、電界強度は17KV／mm
程度となるため真空絶縁の面からも問題とならな
い。
従つて、高加速電圧から低加速電圧まで変化さ
せて使用する場合に、上記したように対物レンズ
動作を加速レンズと減速レンズになるように使い
分けることができるため、電極間の真空絶縁の問
題も起らず、色収差量ΔWcがほとんど変化せず、
したがつて、イオンフローブ径もほとんど変化し
ないため安定したイオンプローブを得ることがで
きる。
せて使用する場合に、上記したように対物レンズ
動作を加速レンズと減速レンズになるように使い
分けることができるため、電極間の真空絶縁の問
題も起らず、色収差量ΔWcがほとんど変化せず、
したがつて、イオンフローブ径もほとんど変化し
ないため安定したイオンプローブを得ることがで
きる。
尚、上記実施例は例示であり、他の態様で実施
することができる。上記実施例では、アインツエ
ル型レンズ（ユニポテンシヤル型レンズ）の例で
対物レンズについてのみ説明したが、集束レンズ
が多段構成となつている装置では、これをコンデ
ンサーレンズにも同時に適用しても良い。
することができる。上記実施例では、アインツエ
ル型レンズ（ユニポテンシヤル型レンズ）の例で
対物レンズについてのみ説明したが、集束レンズ
が多段構成となつている装置では、これをコンデ
ンサーレンズにも同時に適用しても良い。
又、加速管レンズのようにバイポテンシヤル型
静電レンズにも適用することができるが、この場
合には中心電極となるレンズ強度調整用の電極の
極性を切換えるように構成すれば略同様の効果が
得られる。
静電レンズにも適用することができるが、この場
合には中心電極となるレンズ強度調整用の電極の
極性を切換えるように構成すれば略同様の効果が
得られる。
［発明の効果］
以上詳述したように本発明によれば、高加速電
圧から低加速電圧まで変化させて使用する集束イ
オンビーム装置において、イオンビームを集束さ
せるためのレンズ動作を、加速電圧に応じて加速
レンズ動作と減速レンズ動作として選択的に作用
させるようにしたため、イオンビームを加速する
加速電圧を変化させても、色収差量がほとんど変
化しないため、イオンプローブ径も略同一とな
り、安定したイオンプローブにてイオン注入や描
画等を行なうことができる。
圧から低加速電圧まで変化させて使用する集束イ
オンビーム装置において、イオンビームを集束さ
せるためのレンズ動作を、加速電圧に応じて加速
レンズ動作と減速レンズ動作として選択的に作用
させるようにしたため、イオンビームを加速する
加速電圧を変化させても、色収差量がほとんど変
化しないため、イオンプローブ径も略同一とな
り、安定したイオンプローブにてイオン注入や描
画等を行なうことができる。
第１図は本発明の一実施例の概略構成図、第２
図イ，ロは本発明を説明するためのグラフであ
る。 １……液体金属イオン源、２……イオンビー
ム、３……引出し電極、４……引出し電極印加用
電源、５……加速電極、６……加速電圧発生回
路、７……対物レンズ、８……試料、９，１０…
…電源、１１……切換えスイツチ。
図イ，ロは本発明を説明するためのグラフであ
る。 １……液体金属イオン源、２……イオンビー
ム、３……引出し電極、４……引出し電極印加用
電源、５……加速電極、６……加速電圧発生回
路、７……対物レンズ、８……試料、９，１０…
…電源、１１……切換えスイツチ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 液体金属イオン源より放射するイオンビーム
を加速電圧を変化させて加速すると共に静電レン
ズによつて集束して被照射物に照射する集束イオ
ンビーム装置において、前記加速電圧を変化させ
た時にイオンビーム径が変化しないように前記静
電レンズの中心電極の極性を正電位又は負電位に
切換えるように構成したことを特徴とする集束イ
オンビーム装置。 ２ 上記静電レンズを多段に使用して構成した特
許請求の範囲第１項記載の集束イオンビーム装
置。 ３ 上記静電レンズの中心電極の極性切換えを加
速電圧切換え信号によつて行うように構成した特
許請求の範囲第１項又は第２項記載の集束イオン
ビーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2553186A JPS62184754A (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 集束イオンビ−ム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2553186A JPS62184754A (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 集束イオンビ−ム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62184754A JPS62184754A (ja) | 1987-08-13 |
| JPH0535540B2 true JPH0535540B2 (ja) | 1993-05-26 |
Family
ID=12168611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2553186A Granted JPS62184754A (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 集束イオンビ−ム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62184754A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7112809B2 (en) * | 2003-06-26 | 2006-09-26 | Axcelis Technologies, Inc. | Electrostatic lens for ion beams |
| JP4889105B2 (ja) * | 2006-08-23 | 2012-03-07 | エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 | 荷電粒子ビーム装置 |
| EP2068345B1 (en) * | 2007-12-05 | 2016-07-20 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | High resolution gas field ion column with reduced sample load |
| JP5537050B2 (ja) * | 2008-04-11 | 2014-07-02 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 集束イオンビーム装置 |
-
1986
- 1986-02-07 JP JP2553186A patent/JPS62184754A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62184754A (ja) | 1987-08-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |