JPH0539555Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は集束イオンビーム装置に関し、特に詳
しくはＥ×Ｂ質量分離器に改良を加えた集束イオ
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は、液体金属乃至はガス
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。近年、この集束イオンビ
ーム装置は、ウエハ上に形成されたチツプにパタ
ーン形成等のビーム描画或いはイオン注入を行う
手段として用いられるようになつてきている。

第２図は従来に集束イオンビーム装置の構成例
を示す図である。図において、１はイオンビーム
加速用の高圧を発生する加速電圧源、２はイオン
を出射するイオン源、３はイオン源２からイオン
を取出す引出し電極、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である。加速電圧
源１の出力電圧としては、例えば200KV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。５はそ
の内部を通過するイオンビームを加速する多段加
速管、６は該加速管５に多段の加速電圧を与える
分圧器である。該分圧器６としては、例えば高耐
圧用の分圧抵抗が用いられる。

７は静電型レンズで構成されイオンビームを集
束させるコンデンサレンズ、８は通過するイオン
のうち質量の違うイオンを分離するＥ×Ｂ（イー
クロスビーと読む）質量分離器（マスフイルタと
もいう）である。該Ｅ×Ｂ質量分離器８は、通過
するイオンに磁界Ｂと、該磁界に直交する電界Ｅ
を印加し、選択絞り９と相俟つて不要イオンを除
去するものである。即ち、磁界中を通過するイオ
ンは質量の小さい（比電荷の大きい）イオンから
順に軌道が大きく曲げられる性質を利用し、更に
必要なイオンビームを直進させるように磁場に直
交する電解を与えて、不要イオンを選択絞り９で
遮断して除去するものである。

１０は同じ静電型レンズで構成された対物レン
ズ、１１はイオンビームをＸ，Y2方向に走査す
る偏向器、１２は最終的にイオンビームが照射さ
れる試料である。加速電圧源１の出力電圧は、図
示されない分圧回路に入力され、該分圧回路から
取出された分圧電圧が対物レンズ１０及びコンデ
ンサレンズ７に印加されている。このように構成
された装置の動作を説明すれば以下の通りであ
る。

イオン源２において発生し、引出し電極３の開
口部を通過した高輝度イオンビームは、多段加速
管５で加速させられる。多段加速管５を通過した
高速イオンビームは、コンデンサレンズ７で集束
された後、Ｅ×Ｂ質量分離器８と選択絞り９で不
要イオンが除去されて特定の種類のイオン種が選
択され、対物レンズ１０で再度集束され、偏向器
１１で所定方向に偏向させられた後試料１２を照
射する。この結果試料１１の表面にイオン注入又
はイオンビームによるスパツタリングが行われ
る。或いは２次イオンの放出等が行われる。

ここで、イオンビームは、図に示すようにＥ×
Ｂ質量分離器８の中心Ｋにクロスオーバを結ぶよ
うに調整される。Ｅ×Ｂ質量分離器８の中心にク
ロスオーバが無いとブランキング電極（ビームの
通過をオンオフ制御する電極。図示せず）の印加
電圧の立上り、立下り時にイオンビームが試料１
２上を移動して正確な位置でのブランキングがで
きなくなるからである。

（考案が解決しようとする問題点） 通常の集束イオンビーム装置の構成では、第２
図に示すように選択絞り９はＥ×Ｂ質量分離器８
の下部に配されている。このような場合、Ｅ×Ｂ
質量分離器８までのイオンビーム行路での散乱ビ
ームが選択絞り９を通過してしまうことが起こり
うる。通過した散乱ビームは対物レンズ１０にて
試料上にフオーカスされるので、微細且つ同一イ
オン種による微細イオンビーム形成が困難にな
る。このため、イオン注入等では極めて不都合を
生ずることになる。

本考案はこのような点に鑑みてなされたもので
あつて、その目的は、散乱ビームのカツトを良好
に行い散乱ビームが試料上にフオーカスされるの
を確実に防止するとともに、ブランキング立上が
り，立下がり時間を短縮することができる集束イ
オンビーム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） 前記した問題点を解決する本考案は、イオン源
より出射したイオンビームのうちからＥ×Ｂ質量
分離器を用いて特定の種類のイオン種を選択し、
選択したイオン種によるイオンビームを試料に照
射するようにした集束イオンビーム装置におい
て、前記Ｅ×Ｂ質量分離器内部のイオンビームの
クロスオーバ点に散乱ビームをカツトするための
絞りを設けるとともに、少なくとも前記Ｅ×Ｂ質
量分離器外部の前記イオン源側の空間にブランキ
ング電極を設置し前記絞りにてブランキングを可
能にしたことを特徴とするものである。

（作用） 本考案装置では、穴径の小さい散乱ビームカツ
ト用絞りを用いることができ、殆どの散乱ビーム
をカツトすることができる。又、Ｅ×Ｂ質量分離
器外部のイオン源側の空間にブランキング電極を
設置したので、前記穴径の小さな散乱ビームカツ
ト用絞りをブランキング用に兼用できる。この絞
りはブランキング電極から離れた位置にあるの
で、ブランキング電極に小さな電圧を印加しても
この絞り上ではビームが大きく変位し、この絞り
の穴径が小さいことと相俟つて、ブランキング立
上がり，立下り時間を短縮できる。

（実施例） 以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細に
説明する。

第１図は本考案の一実施例を示す構成図であ
る。図に示す実施例は、本考案に係るＥ×Ｂ質量
分離器及びその周辺の構成を示しており、それ以
外の構成は第２図に示す従来例と同様であるもの
とする。イは磁場印加部の構成を、ロはこれと垂
直な電場印加部の構成をそれぞれ示している。図
イにおいて、Biはイオンビーム、２１はブラン
キング時にブランキング制御電圧が印加される第
１のブランキングプレートで、このブランキング
プレート２１はＥ×Ｂ質量分離器外部のイオン源
側の空間に設置されている。２２ａはＥ×Ｂ質量
分離器のＥ×Ｂマスフイルタ磁場部、２３はイオ
ンビームBiのクロスオーバ点Ｋに設けられた散
乱ビームをカツトするためのカツト用絞りであ
る。該カツト用絞り２３はその周囲を絶縁物２４
で電気的に浮かして取付けられており、且つ電流
計に接続され電流値を測定することができるよう
になつている。Ｅ×Ｂマスフイルタ磁場部２２ａ
は、図に示すように磁界発生用のコイルが巻回さ
れている。９は第２図について説明した選択絞
り、２５はＥ×Ｂ質量分離器と試料との間に配さ
れた第２のブランキングプレートである。

図ロにおいて、２２ｂはＥ×Ｂマスフイルタ磁
場部２２ａと直角な方向に配されたＥ×Ｂ質量分
離器のＥ×Ｂマスフイルタ電場部で、該電場部に
は図に示すように電圧が印加されている。図イ，
ロより明らかなように、絶縁物２４はＥ×Ｂマス
フイルタ磁場部２２ａ，電場部２２ｂを構成する
保持部材に形成された溝に埋込まれている。そし
て、カツト用絞り２３はこのような絶縁物２４に
その周囲を保持する形で取付けられている。又、
カツト用絞り２３は電流計に接続され電流値を測
定することができるようになつている。

このようにイオンビームBiのクロスオーバ点
Ｋに散乱ビームカツト用のカツト用絞り２３を配
置することにより絞り２３の穴径を小さくするこ
とができ、殆どの散乱ビームをカツトすることが
できる。又、Ｅ×Ｂ質量分離器外部のイオン源側
の空間にブランキング電極２１を設置するので、
穴径の小さな散乱ビームカツト用絞り２３をブラ
ンキング用に兼用でき、且つこの絞り２３がブラ
ンキング電極２１から離れた位置にあるので、ブ
ランキング電極に小さな電圧を印加しましても絞
り２３上ではビームが大きく変位し、絞り２３の
穴径が小さいことと相俟つて、ブランキング立上
がり、立下がり時間を短縮できる。更に、鏡筒の
光軸を機械的精度で決定することができ、散乱ビ
ームカツト用絞り２３の電流値を測定することに
より、軸調整を簡単且つ正確に行うことができ
る。

（考案の効果） 以上詳細に説明したように、本考案によれば、
散乱ビームのカツトを良好に行い散乱ビームが試
料上にフオーカスされるのを確実に防止すること
ができるとともに、ブランキング立上がり，立下
がり時間を短縮できる。即ち、本願考案によれ
ば、Ｅ×Ｂ質量分離器内部のイオンビームのクロ
スオーバ点に散乱ビームをカツトするための絞り
を設けて、この散乱ビームカツト用絞りの穴径を
小さくすることにより、殆どの散乱ビームをカツ
トすることができ、又、Ｅ×Ｂ質量分離器外部の
イオン源側の空間にブランキング電極を設置する
ので、穴径の小さな散乱ビームカツト用絞りをブ
ランキング用に兼用でき、且つこの絞りがブラン
キング電極から離れた位置にあるので、ブランキ
ング電極に小さな電圧を印加しましても絞り上で
はビームが大きく変位し、絞りの穴径が小さいこ
とと相俟つて、ブランキング立上がり、立下がり
時間を短縮でき、実用上の効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す構成図、第２
図は従来装置例を示す図である。 １……加速電圧源、２……イオン源、３……引
出し電極、４……引出し電圧印加用電源、５……
多段加速管、６……分圧器、７……コンデンサレ
ンズ、８……Ｅ×Ｂ質量分離器、９……選択絞
り、１０……対物レンズ、１１……偏向器、１２
……試料、２１，２５……ブランキングプレー
ト、２２ａ……Ｅ×Ｂマスフイルタ磁場部、２２
ｂ……Ｅ×Ｂマスフイルタ電場部、２３……カツ
ト用絞り、２４……絶縁物、Bi……イオンビー
ム。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. イオン源より出射したイオンビームのうちから
   Ｅ×Ｂ質量分離器を用いて特定の種類のイオン種
   を選択し、選択したイオン種によるイオンビーム
   を試料に照射するようにした集束イオンビーム装
   置において、前記Ｅ×Ｂ質量分離器内部のイオン
   ビームのクロスオーバ点に散乱ビームをカツトす
   るための絞りを設けるとともに、少なくとも前記
   Ｅ×Ｂ質量分離器外部の前記イオン源側の空間に
   ブランキング電極を設置し前記絞りにてブランキ
   ングを可能にしたことを特徴とする集束イオンビ
   ーム装置。