JPH0542101B2 - - Google Patents
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- JPH0542101B2 JPH0542101B2 JP59098724A JP9872484A JPH0542101B2 JP H0542101 B2 JPH0542101 B2 JP H0542101B2 JP 59098724 A JP59098724 A JP 59098724A JP 9872484 A JP9872484 A JP 9872484A JP H0542101 B2 JPH0542101 B2 JP H0542101B2
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- Japan
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- ion beam
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- ion
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- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/3002—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/10—Ion sources; Ion guns
- H01J49/14—Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers
- H01J49/142—Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers using a solid target which is not previously vapourised
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- Plasma & Fusion (AREA)
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Description
〔発明の利用分野〕
本発明は、イオンビームを利用して加工及び分
析を行なうイオンビーム装置に係り、特に、微細
加工及び微少領域分析に好適なイオンビーム装置
に関する。 〔発明の背景〕 従来のイオンマイクロビームによる微細加工及
び分析においては、対象試料は、上記イオンビー
ム原材料の融点以下に保たれている。この状態で
金属元素または化合物によるイオンビームをある
一定量以上照射するとイオン種物質が試料表面に
不均一に付着し、しかも表面上を動きまわる。こ
の現象は次のような問題点を含んでいる。 (1) 試料裏面の付着物が加工、分析にマスクの役
割をもち両者に致命的な欠点を与える。 (2) 付着物による汚染があり、これにより、作ら
れる加工物の特性劣化が起る。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、液体金属イオン源を用いた細
束イオンビームを利用して、微細加工及び微少領
域分析を高度化することができるイオンビーム装
置を提供することにある。 〔発明の概略〕 イオンビーム照射により、試料表面にイオン種
物質が付着する現象は、試料温度がイオン種物質
の融点より低いために起る。本発明では、試料表
面の温度をイオン種物質の融点以上に保つことに
より、イオン種物質の付着をさけた。さらに加工
能率及び分析感度向上のための試料表面の活性化
は、試料近傍への活性ガス導入によつて行う。こ
の試料近傍に導入するガスとしては、O2、N2、
Cl2、F2およびこれらの化合物のうちのいずれか
一種類のガスとするのが好ましい。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明す
る。図には本発明をイオンマイクロアナライザ
（IMA）に適用した結果を示した。第１図におい
て、１はCs液体金属イオン源を備えた一次イオ
ンビーム照射系、２はCs+ビーム、３は試料、４
は試料台、５は加熱手段であり、熱源としては、
光、電子線、抵抗加熱、高周波加熱を利用し、６
は電子（または、光）ビーム、７は二次荷電粒子
引出し電極、８は質量分析計、９は二次イオンビ
ーム、１０は試料加熱用ヒータである。 動作原理は、次の通りである。先ず、試料を加
熱手段５または１０により一次イオン種物質の融
点より高い温度に保つておき、次に、所望のイオ
ンビーム２を試料３表面に照射し、加工及び分析
を行う。必要に応じて加工能率及び分析感度向上
を指向して活性ガスの導入を行う。 次に、本発明をIMAに適用し、分析、評価を
行つた結果を示す。分析試料としては、GaAsを
利用した。実施条件を第１図に示す。
析を行なうイオンビーム装置に係り、特に、微細
加工及び微少領域分析に好適なイオンビーム装置
に関する。 〔発明の背景〕 従来のイオンマイクロビームによる微細加工及
び分析においては、対象試料は、上記イオンビー
ム原材料の融点以下に保たれている。この状態で
金属元素または化合物によるイオンビームをある
一定量以上照射するとイオン種物質が試料表面に
不均一に付着し、しかも表面上を動きまわる。こ
の現象は次のような問題点を含んでいる。 (1) 試料裏面の付着物が加工、分析にマスクの役
割をもち両者に致命的な欠点を与える。 (2) 付着物による汚染があり、これにより、作ら
れる加工物の特性劣化が起る。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、液体金属イオン源を用いた細
束イオンビームを利用して、微細加工及び微少領
域分析を高度化することができるイオンビーム装
置を提供することにある。 〔発明の概略〕 イオンビーム照射により、試料表面にイオン種
物質が付着する現象は、試料温度がイオン種物質
の融点より低いために起る。本発明では、試料表
面の温度をイオン種物質の融点以上に保つことに
より、イオン種物質の付着をさけた。さらに加工
能率及び分析感度向上のための試料表面の活性化
は、試料近傍への活性ガス導入によつて行う。こ
の試料近傍に導入するガスとしては、O2、N2、
Cl2、F2およびこれらの化合物のうちのいずれか
一種類のガスとするのが好ましい。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明す
る。図には本発明をイオンマイクロアナライザ
（IMA）に適用した結果を示した。第１図におい
て、１はCs液体金属イオン源を備えた一次イオ
ンビーム照射系、２はCs+ビーム、３は試料、４
は試料台、５は加熱手段であり、熱源としては、
光、電子線、抵抗加熱、高周波加熱を利用し、６
は電子（または、光）ビーム、７は二次荷電粒子
引出し電極、８は質量分析計、９は二次イオンビ
ーム、１０は試料加熱用ヒータである。 動作原理は、次の通りである。先ず、試料を加
熱手段５または１０により一次イオン種物質の融
点より高い温度に保つておき、次に、所望のイオ
ンビーム２を試料３表面に照射し、加工及び分析
を行う。必要に応じて加工能率及び分析感度向上
を指向して活性ガスの導入を行う。 次に、本発明をIMAに適用し、分析、評価を
行つた結果を示す。分析試料としては、GaAsを
利用した。実施条件を第１図に示す。
【表】
第２図に、一次イオンとしてCs+を用い、ガス
導入せず且つ試料温度を室温（＜25℃）に保つた
場合(a)と、試料室にO2ガス導入を行い且つ試料
温度を45℃に保つた場合(b)の２つの条件で測定し
たGaAsの質量スペクトルを示す。(a)では、C-、
Cl-、O-、As-など電気陰性度の高い元素の負の
二次イオン化率が高いのに対して、陽性元素のイ
オン化率は極めて低い値を示すことがわかる。(b)
では一次イオン種のCsの試料表面への吸着がさ
れられ、イオン化率は、導入ガスO2の効果が強
調され、陽性元素のイオン化率が著しく向上して
いることがわかる。すなわち(b)ではGa+がAs+に
比較して極めて高い値を示していることがわか
る。なお、試料近傍に導入して効果の大きい活性
ガスとしては、上記したO2ガスのみに限られる
ものではなく、O2、N2、Cl2、F2、およびこれら
の化合物のうちいずれか一種類のガスとすること
ができる。 微細加工への応用例として、In+ビームを利用
してSiウエハ上に微細加工を施した例を示す。 一次イオン照射条件として、一次イオンをIn+
とし、一次イオンエネルギーを20keV、試料上ビ
ーム径を〜0.3μｍ、イオン電流を10-10Aに設定し
た。試料温度は、電子線加熱法を利用し、300℃
に保つた。一次イオンビームは、偏向走査により
試料上を直線的に偏向走査させることにより、溝
切り加工を実施した。ビーム走査は、数回にわた
つて行ない、平均照射量は、1018／cm2である。そ
の結果、幅が0.4μｍ、深さが0.5μｍの溝が正確に
加工されていることが明らかになつた。さらに本
発明の効果として一次イオン種のInは、加工後の
試料表面には付着されていないことが分析の結果
明らかになつた。 〔発明の効果〕 本発明により、次のような効果があることが明
らかになつた。 (1) 一次イオン種物質の試料表面への付着がさけ
られ、加工及び分析精度が向上した。 (2) 試料加熱と活性ガス導入により、加工速度及
び分析感度が著しく向上した。 (3) IMAの一次イオン種として陽性元素のCs、
Baなどを利用し、試料加熱及び活性ガス導入
の採用により、１つのイオン源でほぼ全元素
（陰性及び陽性元素の両者）に対して感度が向
上した。
導入せず且つ試料温度を室温（＜25℃）に保つた
場合(a)と、試料室にO2ガス導入を行い且つ試料
温度を45℃に保つた場合(b)の２つの条件で測定し
たGaAsの質量スペクトルを示す。(a)では、C-、
Cl-、O-、As-など電気陰性度の高い元素の負の
二次イオン化率が高いのに対して、陽性元素のイ
オン化率は極めて低い値を示すことがわかる。(b)
では一次イオン種のCsの試料表面への吸着がさ
れられ、イオン化率は、導入ガスO2の効果が強
調され、陽性元素のイオン化率が著しく向上して
いることがわかる。すなわち(b)ではGa+がAs+に
比較して極めて高い値を示していることがわか
る。なお、試料近傍に導入して効果の大きい活性
ガスとしては、上記したO2ガスのみに限られる
ものではなく、O2、N2、Cl2、F2、およびこれら
の化合物のうちいずれか一種類のガスとすること
ができる。 微細加工への応用例として、In+ビームを利用
してSiウエハ上に微細加工を施した例を示す。 一次イオン照射条件として、一次イオンをIn+
とし、一次イオンエネルギーを20keV、試料上ビ
ーム径を〜0.3μｍ、イオン電流を10-10Aに設定し
た。試料温度は、電子線加熱法を利用し、300℃
に保つた。一次イオンビームは、偏向走査により
試料上を直線的に偏向走査させることにより、溝
切り加工を実施した。ビーム走査は、数回にわた
つて行ない、平均照射量は、1018／cm2である。そ
の結果、幅が0.4μｍ、深さが0.5μｍの溝が正確に
加工されていることが明らかになつた。さらに本
発明の効果として一次イオン種のInは、加工後の
試料表面には付着されていないことが分析の結果
明らかになつた。 〔発明の効果〕 本発明により、次のような効果があることが明
らかになつた。 (1) 一次イオン種物質の試料表面への付着がさけ
られ、加工及び分析精度が向上した。 (2) 試料加熱と活性ガス導入により、加工速度及
び分析感度が著しく向上した。 (3) IMAの一次イオン種として陽性元素のCs、
Baなどを利用し、試料加熱及び活性ガス導入
の採用により、１つのイオン源でほぼ全元素
（陰性及び陽性元素の両者）に対して感度が向
上した。
第１図は、本発明をIMAに適用した場合の構
成図、第２図はIMAに適用して得られたGaAsの
質量スペクトルの一例を示す図である。 １……液体金属イオン源を備えた一次イオンビ
ーム照射系、２……Csビーム、３……試料、４
……試料台、５……加熱手段、６……電子（また
は、光）ビーム、７……二次荷電粒子引出電極、
８……質量分析計、９……二次イオンビーム、１
０……試料加熱用ヒータ。
成図、第２図はIMAに適用して得られたGaAsの
質量スペクトルの一例を示す図である。 １……液体金属イオン源を備えた一次イオンビ
ーム照射系、２……Csビーム、３……試料、４
……試料台、５……加熱手段、６……電子（また
は、光）ビーム、７……二次荷電粒子引出電極、
８……質量分析計、９……二次イオンビーム、１
０……試料加熱用ヒータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属元素またはその化合物をイオン源材料と
して用いて上記金属元素をイオン種とする細束イ
オンビームを発生するイオンビーム発生手段と、
発生されたイオンビームを試料に照射せしめるイ
オンビーム照射手段とを具備してなるイオンビー
ム装置において、上記イオンビームが上記試料に
照射されている間、上記試料の温度を上記イオン
ビームのイオン源材料である上記金属元素または
その化合物の融点よりも高い温度に保つための試
料加熱手段を付加してなることを特徴とするイオ
ンビーム装置。 ２ 金属元素またはその化合物をイオン源材料と
して用いて上記金属元素をイオン種とする細束イ
オンビームを発生するイオンビーム発生手段と、
発生されたイオンビームを試料に照射せしめるイ
オンビーム照射手段とを具備してなるイオンビー
ム装置において、上記イオンビームが上記試料に
照射されている間、上記試料の温度を上記イオン
ビームのイオン源材料である上記金属元素または
その化合物の融点よりも高い温度に保つための試
料加熱手段と、上記イオンビームが上記試料に照
射されている間、上記試料の近傍に活性ガスを導
入するための活性ガス導入手段とを付加してなる
ことを特徴とするイオンビーム装置。 ３ 上記活性ガス導入手段によつて導入される活
性ガスは、O2、N2、Cl2、F2およびそれらの化合
物のうちのいずれか一種類のガスであることを特
徴とする特許請求の範囲第２項に記載のイオンビ
ーム装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59098724A JPS60243958A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | イオンビ−ム装置 |
| US06/736,123 US4687930A (en) | 1984-05-18 | 1985-05-20 | Ion beam apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59098724A JPS60243958A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | イオンビ−ム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60243958A JPS60243958A (ja) | 1985-12-03 |
| JPH0542101B2 true JPH0542101B2 (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=14227464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59098724A Granted JPS60243958A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | イオンビ−ム装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4687930A (ja) |
| JP (1) | JPS60243958A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IE58049B1 (en) * | 1985-05-21 | 1993-06-16 | Tekscan Ltd | Surface analysis microscopy apparatus |
| JP2713923B2 (ja) * | 1987-10-07 | 1998-02-16 | 株式会社日立製作所 | 集束イオンビームを用いたデバイス加工方法 |
| US4846920A (en) * | 1987-12-09 | 1989-07-11 | International Business Machine Corporation | Plasma amplified photoelectron process endpoint detection apparatus |
| JP2811073B2 (ja) * | 1988-11-01 | 1998-10-15 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 断面加工観察装置 |
| US5059785A (en) * | 1990-05-30 | 1991-10-22 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Backscattering spectrometry device for identifying unknown elements present in a workpiece |
| FR2678425A1 (fr) * | 1991-06-25 | 1992-12-31 | Cameca | Procede de renforcement de l'emission d'ions secondaires positifs dans des matrices oxydees. |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5288900A (en) * | 1976-01-19 | 1977-07-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ion beam machine tool |
| JPS5310860U (ja) * | 1976-07-12 | 1978-01-30 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3930155A (en) * | 1973-01-19 | 1975-12-30 | Hitachi Ltd | Ion microprobe analyser |
-
1984
- 1984-05-18 JP JP59098724A patent/JPS60243958A/ja active Granted
-
1985
- 1985-05-20 US US06/736,123 patent/US4687930A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5288900A (en) * | 1976-01-19 | 1977-07-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ion beam machine tool |
| JPS5310860U (ja) * | 1976-07-12 | 1978-01-30 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60243958A (ja) | 1985-12-03 |
| US4687930A (en) | 1987-08-18 |
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