JPH0588502B2 - - Google Patents
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- JPH0588502B2 JPH0588502B2 JP58226858A JP22685883A JPH0588502B2 JP H0588502 B2 JPH0588502 B2 JP H0588502B2 JP 58226858 A JP58226858 A JP 58226858A JP 22685883 A JP22685883 A JP 22685883A JP H0588502 B2 JPH0588502 B2 JP H0588502B2
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- channel plate
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- ion
- ion beam
- microbeam
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 19
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 15
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 claims description 4
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- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
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- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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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
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、試料にイオンマイクロビームを照射
するイオンマイクロビーム装置における試料から
の放出荷電粒子の検出器の配置に関するものであ
る。
するイオンマイクロビーム装置における試料から
の放出荷電粒子の検出器の配置に関するものであ
る。
イオンマイクロビームを試料基板上に直接描画
するマスクレス・イオン打込み装置においては、
二次電子像観察はビーム位置の決定・確認のため
必要である。第１図は従来の二次電子像観察のや
り方を示したもので、試料台５に載置された試料
基板４に入射ビーム１が照射されて放出される二
次電子２は、二次電子集束用金属メツシユ７によ
り集めされ、二次電子検知器８で検知され、検知
された信号は走査イオン顕微鏡像（Scanning Ｉ
on Microscope像、以下SIM像と称す）の観察
に用いられている。ところで、試料基板にイオン
マイクロビームを照射すると、試料基板からは上
記二次電子のほかに＋電荷をもつた二次イオンを
放出することが知られている。
するマスクレス・イオン打込み装置においては、
二次電子像観察はビーム位置の決定・確認のため
必要である。第１図は従来の二次電子像観察のや
り方を示したもので、試料台５に載置された試料
基板４に入射ビーム１が照射されて放出される二
次電子２は、二次電子集束用金属メツシユ７によ
り集めされ、二次電子検知器８で検知され、検知
された信号は走査イオン顕微鏡像（Scanning Ｉ
on Microscope像、以下SIM像と称す）の観察
に用いられている。ところで、試料基板にイオン
マイクロビームを照射すると、試料基板からは上
記二次電子のほかに＋電荷をもつた二次イオンを
放出することが知られている。
ところで、従来のイオンマイクロビーム装置で
は二次電子集束用金属メツシユ７や二次電子検知
器８は試料面の鉛直上方ではなく、斜め上方に配
置されていたため、試料表面に凹凸がある場合、
二次電子集束用金属メツシユ７から試料表面をみ
て、陰に当る部分は、イオンマイクロビームの照
射している点の正確な位置のモニタを行うことは
できなかつた。第２図はこの説明図である。試料
４の表面には、実線ABCDEのような表面凹凸が
あり、二次電子の集束検知方向が矢印１０である
場合、イオンマイクロビーム１で走査１１，１
１′を行なつた時に得られる二次電子の検知器か
らの信号強度はA′F′B′C′D′E′となる。F′はビー
ム走査位置のＦに対応したものであるが、点Ｆ
は、点Ｃの矢印１０の逆方向からみた投影点であ
る。従つて、検知方向１０の陰となる部分FB間
上の例えば点Ｐにイオンマイクロビーム１が照射
されても、その二次電子強度はP′と弱く、ビーム
位置を正確にモニタできないのである。つまり二
次電子信号を利用しているSIM像観察において、
ビーム位置が正確にモニタできないのである。
は二次電子集束用金属メツシユ７や二次電子検知
器８は試料面の鉛直上方ではなく、斜め上方に配
置されていたため、試料表面に凹凸がある場合、
二次電子集束用金属メツシユ７から試料表面をみ
て、陰に当る部分は、イオンマイクロビームの照
射している点の正確な位置のモニタを行うことは
できなかつた。第２図はこの説明図である。試料
４の表面には、実線ABCDEのような表面凹凸が
あり、二次電子の集束検知方向が矢印１０である
場合、イオンマイクロビーム１で走査１１，１
１′を行なつた時に得られる二次電子の検知器か
らの信号強度はA′F′B′C′D′E′となる。F′はビー
ム走査位置のＦに対応したものであるが、点Ｆ
は、点Ｃの矢印１０の逆方向からみた投影点であ
る。従つて、検知方向１０の陰となる部分FB間
上の例えば点Ｐにイオンマイクロビーム１が照射
されても、その二次電子強度はP′と弱く、ビーム
位置を正確にモニタできないのである。つまり二
次電子信号を利用しているSIM像観察において、
ビーム位置が正確にモニタできないのである。
本発明の目的は、イオンマイクロビーム装置に
おいて、試料から放出される二次電子や二次イオ
ンを利用したSIM像観察において、試料への照射
ビーム位置を正確にモニタができるイオンマイク
ロビーム装置を提供することにある。
おいて、試料から放出される二次電子や二次イオ
ンを利用したSIM像観察において、試料への照射
ビーム位置を正確にモニタができるイオンマイク
ロビーム装置を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するため、イオンマ
イクロビームが照射された試料から放出される二
次電子や二次イオンを集めて検知する荷電粒子検
知器を、中心に開口部を持つドーナツ状のチヤン
ネルプレートで構成し、前記開口部にイオンマイ
クロビームを通すように配置したイオンマイクロ
ビーム装置であり、これにより試料から放出され
る二次電子や二次イオンの平均的な検出方向は、
試料照射のイオンマイクロビームの照射方向と一
致させることができ、二次電子や二次イオンを利
用したSIM像観察において、試料への照射ビーム
位置を正確にモニタできるようにしたものであ
る。
イクロビームが照射された試料から放出される二
次電子や二次イオンを集めて検知する荷電粒子検
知器を、中心に開口部を持つドーナツ状のチヤン
ネルプレートで構成し、前記開口部にイオンマイ
クロビームを通すように配置したイオンマイクロ
ビーム装置であり、これにより試料から放出され
る二次電子や二次イオンの平均的な検出方向は、
試料照射のイオンマイクロビームの照射方向と一
致させることができ、二次電子や二次イオンを利
用したSIM像観察において、試料への照射ビーム
位置を正確にモニタできるようにしたものであ
る。
本発明の要旨は、被観察物上にイオンビームを
照射するための第一の手段と、 前記イオンビームを前記被観察物上に照射する
ことにより前記被観察物上から発生する二次電子
または二次イオンを検出するためのドーナツ形状
を有するチヤンネルプレートとを有し、 前記チヤンネルプレートに設けられた開口部を
前記イオンビームが通過し、かつ、前記チヤンネ
ルプレートの表面にある検知面が前記イオンビー
ムのビーム軸と実質的に垂直になるように前記チ
ヤンネルプレートは配置され、 前記被観察物に対する前記チヤンネルプレート
の前記検知面の電位を正または負に切り替えるた
めの第二の手段、および 前記チヤンネルプレートの検知面からの検知信
号に基づいて走査イオン顕微鏡像を観察する手段
を有することを特徴とするイオンビーム装置にあ
る。
照射するための第一の手段と、 前記イオンビームを前記被観察物上に照射する
ことにより前記被観察物上から発生する二次電子
または二次イオンを検出するためのドーナツ形状
を有するチヤンネルプレートとを有し、 前記チヤンネルプレートに設けられた開口部を
前記イオンビームが通過し、かつ、前記チヤンネ
ルプレートの表面にある検知面が前記イオンビー
ムのビーム軸と実質的に垂直になるように前記チ
ヤンネルプレートは配置され、 前記被観察物に対する前記チヤンネルプレート
の前記検知面の電位を正または負に切り替えるた
めの第二の手段、および 前記チヤンネルプレートの検知面からの検知信
号に基づいて走査イオン顕微鏡像を観察する手段
を有することを特徴とするイオンビーム装置にあ
る。
以下、本発明の一実施例を図面に従つて説明す
る。第３図において、イオン源１２から放出され
たイオンのうち、絞り１３を通過したものは、静
電レンズ１４により試料４上に集束される。集束
されたマイクロビームの試料上で走査１１，１
１′は静電レンズ１４の直下に置かれた偏向器１
５，１５′により行われる。試料から放出された
二次電子２や二次イオン３は、荷電粒子検知器で
あるチヤンネルプレート１６で検知される。チヤ
ンネルプレート１６はその中心に設けた開口部を
イオンビーム１が通過し、検知面がビーム軸１７
と垂直になるように配置されている。絞り１８
は、迷走イオンのチヤンネルプレートへの入射を
防ぐためのものである。
る。第３図において、イオン源１２から放出され
たイオンのうち、絞り１３を通過したものは、静
電レンズ１４により試料４上に集束される。集束
されたマイクロビームの試料上で走査１１，１
１′は静電レンズ１４の直下に置かれた偏向器１
５，１５′により行われる。試料から放出された
二次電子２や二次イオン３は、荷電粒子検知器で
あるチヤンネルプレート１６で検知される。チヤ
ンネルプレート１６はその中心に設けた開口部を
イオンビーム１が通過し、検知面がビーム軸１７
と垂直になるように配置されている。絞り１８
は、迷走イオンのチヤンネルプレートへの入射を
防ぐためのものである。
チヤンネルプレートで検知する荷電粒子、二次
電子２と正の二次イオン３内のいずれかの選択は
チヤンネルプレートの検知面と試料とに印加する
電圧の極性によつてきまる。この電圧は、制御電
源１９と２４で制御されている。チヤンネルプレ
ートからの検知信号は、増幅器２０を通してブラ
ウン管（CRT）２１の輝度信号（Ｚ）に入れら
れている。ビーム走査は走査制御電源２２より増
幅器２３を通して走査電圧が偏向器１６に印加さ
れている。ブラウン管２１でのビーム走査信号
（Ｘ，Ｙ）は、走査制御電源から入つており、マ
イクロビーム１の試料４の上での走査１１，１
１′と同期している。
電子２と正の二次イオン３内のいずれかの選択は
チヤンネルプレートの検知面と試料とに印加する
電圧の極性によつてきまる。この電圧は、制御電
源１９と２４で制御されている。チヤンネルプレ
ートからの検知信号は、増幅器２０を通してブラ
ウン管（CRT）２１の輝度信号（Ｚ）に入れら
れている。ビーム走査は走査制御電源２２より増
幅器２３を通して走査電圧が偏向器１６に印加さ
れている。ブラウン管２１でのビーム走査信号
（Ｘ，Ｙ）は、走査制御電源から入つており、マ
イクロビーム１の試料４の上での走査１１，１
１′と同期している。
荷電粒子の平均的な検知方向はビーム軸１７と
一致しており、マイクロビーム１が照射しうる試
料上４のどの点も、検知方向からは陰とならない
ので、その点をSIM像観察においてモニタでき
る。本発明においては、第２図ａのような凹凸試
料上のビーム走査に対し、第４図に示す二次電子
信号強度を得ることができた。従つて、SIM観察
においてビーム位置を正確にモニタすることが可
能となつた。
一致しており、マイクロビーム１が照射しうる試
料上４のどの点も、検知方向からは陰とならない
ので、その点をSIM像観察においてモニタでき
る。本発明においては、第２図ａのような凹凸試
料上のビーム走査に対し、第４図に示す二次電子
信号強度を得ることができた。従つて、SIM観察
においてビーム位置を正確にモニタすることが可
能となつた。
実験に用いたイオンマイクロビーム１はGa+ビ
ームで、ビーム径0.2μm、ビームエネルギー
15KeV、ビーム電流10pAである。試料４はシリ
コン基板で深さ0.5μm、幅3μmの溝を掘つたもの
である。用いたチヤンネルプレート１６は有効径
20mmのもので中心に約５mmφの開口部がある。こ
の検知面はビーム軸に対してほぼ90°に配置した
が、90±10°範囲であれば実用上、ほぼ問題がな
いことがわかつた。
ームで、ビーム径0.2μm、ビームエネルギー
15KeV、ビーム電流10pAである。試料４はシリ
コン基板で深さ0.5μm、幅3μmの溝を掘つたもの
である。用いたチヤンネルプレート１６は有効径
20mmのもので中心に約５mmφの開口部がある。こ
の検知面はビーム軸に対してほぼ90°に配置した
が、90±10°範囲であれば実用上、ほぼ問題がな
いことがわかつた。
二次電子２の検知に対して、チヤンネルプレー
ト１６の検知面の電位を試料４に対して＋3kVと
したが、−極性に換えることにより正の二次イオ
ン３が検知でき、同様な効果が得られることを確
認した。
ト１６の検知面の電位を試料４に対して＋3kVと
したが、−極性に換えることにより正の二次イオ
ン３が検知でき、同様な効果が得られることを確
認した。
上記の実施例では、チヤンネルプレートは、ド
ーナツ形の一枚の場合であつたが、複数板の扇形
のものを集めた場合も同様な効果が得られる。ま
た、本実施例では、ビーム集束用のレンズは一段
であつたが、多段のものでも同様な効果が得られ
る。さらに上記実施例は、照射ビームがイオンビ
ームの場合であるが、照射ビームが電子ビームで
あつても同様な効果が得られる。
ーナツ形の一枚の場合であつたが、複数板の扇形
のものを集めた場合も同様な効果が得られる。ま
た、本実施例では、ビーム集束用のレンズは一段
であつたが、多段のものでも同様な効果が得られ
る。さらに上記実施例は、照射ビームがイオンビ
ームの場合であるが、照射ビームが電子ビームで
あつても同様な効果が得られる。
本発明によれば、イオンマイクロビーム装置に
おけるSIM像の観察において、照射ビーム位置を
正確にモニタすることが可能となり、マイクロビ
ームの制御性の高性能化が達成できる。
おけるSIM像の観察において、照射ビーム位置を
正確にモニタすることが可能となり、マイクロビ
ームの制御性の高性能化が達成できる。
また、正の二次イオンを利用したSIM像観察は
特に絶縁物試料の場合に有効である。
特に絶縁物試料の場合に有効である。
即ち、絶縁物試料にイオンビームを照射する場
合には試料表面のチヤージアツプを避けるため電
子シヤワーを照射するが、この電子シヤワー照射
によつても試料から二次電子が放出されるため、
イオンビーム照射により放出された二次電子と電
子シヤワー照射により放出された二次電子との区
別がつかない。
合には試料表面のチヤージアツプを避けるため電
子シヤワーを照射するが、この電子シヤワー照射
によつても試料から二次電子が放出されるため、
イオンビーム照射により放出された二次電子と電
子シヤワー照射により放出された二次電子との区
別がつかない。
従つて、絶縁物試料の場合には二次電子を利用
して実効的なSIM像を得ることができない。
して実効的なSIM像を得ることができない。
これに対し、正の二次イオンは電子シヤワー照
射によつては放出されず、イオンビーム照射によ
つてのみ放出される。このため、電子シヤワー照
射の有無にかかわらず、イオンビーム照射による
放出のみをSIM像観察することができる。
射によつては放出されず、イオンビーム照射によ
つてのみ放出される。このため、電子シヤワー照
射の有無にかかわらず、イオンビーム照射による
放出のみをSIM像観察することができる。
よつて、本発明によれば、検知面と試料とに印
加する電圧の極性を切り換えることにより正の二
次イオンを利用したSIM像観察が可能であるた
め、絶縁物試料への照射ビーム位置をも正確にモ
ニタすることができる。
加する電圧の極性を切り換えることにより正の二
次イオンを利用したSIM像観察が可能であるた
め、絶縁物試料への照射ビーム位置をも正確にモ
ニタすることができる。
第１図は従来のイオンマイクロビーム装置にお
ける試料とそこからの放出二次電子の検知器の配
置説明図、第２図は従来のイオンマイクロビーム
装置における試料の凹凸とその上をビーム走査し
て得られる二次電子信号強度との関係説明図、第
３図は本発明によるイオンマイクロビーム装置の
一実施例を示す構成図、第４図は、本発明による
二次電子信号強度を示す図である。 １……照射ビーム、２……二次電子、３……二
次イオン、４……試料、５……試料台、６……試
料電流計、７……二次電子集束用金属メツシユ、
８……二次電子検知器、９……二次電子集束用電
源、１０……荷電粒子検知方向、１１，１１′…
…ビーム走査、１２……イオン源、１３……絞
り、１４……静電レンズ、１５，１５′……偏向
器、１６……チヤンネルプレート（荷電粒子検知
器）、１７……ビーム軸、１８……絞り、１９…
…制御電源、２０……増幅器、２１……ブラウン
管（CRT）、２２……走査電源、２３……増幅
器、２４……制御電源、２５……真空容器。
ける試料とそこからの放出二次電子の検知器の配
置説明図、第２図は従来のイオンマイクロビーム
装置における試料の凹凸とその上をビーム走査し
て得られる二次電子信号強度との関係説明図、第
３図は本発明によるイオンマイクロビーム装置の
一実施例を示す構成図、第４図は、本発明による
二次電子信号強度を示す図である。 １……照射ビーム、２……二次電子、３……二
次イオン、４……試料、５……試料台、６……試
料電流計、７……二次電子集束用金属メツシユ、
８……二次電子検知器、９……二次電子集束用電
源、１０……荷電粒子検知方向、１１，１１′…
…ビーム走査、１２……イオン源、１３……絞
り、１４……静電レンズ、１５，１５′……偏向
器、１６……チヤンネルプレート（荷電粒子検知
器）、１７……ビーム軸、１８……絞り、１９…
…制御電源、２０……増幅器、２１……ブラウン
管（CRT）、２２……走査電源、２３……増幅
器、２４……制御電源、２５……真空容器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被観察物上にイオンビームを照射するための
第一の手段と、 前記イオンビームを前記被観察物上に照射する
ことにより前記被観察物上から発生する二次電子
または二次イオンを検出するためのドーナツ形状
を有するチヤンネルプレートとを有し、 前記チヤンネルプレートに設けられた開口部を
前記イオンビームが通過し、かつ、前記チヤンネ
ルプレートの表面にある検知面が前記イオンビー
ムのビーム軸と実質的に垂直になるように前記チ
ヤンネルプレートは配置され、 前記被観察物に対する前記チヤンネルプレート
の前記検知面の電位を正または負に切り替えるた
めの第二の手段、および 前記チヤンネルプレートの検知面からの検知信
号に基づいて走査イオン顕微鏡像を観察する手段
を有することを特徴とするイオンビーム装置。 ２ 前記開口部は前記チヤンネルプレートの実質
的な中心に設けられていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のイオンビーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22685883A JPS60121654A (ja) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | イオンビーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22685883A JPS60121654A (ja) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | イオンビーム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60121654A JPS60121654A (ja) | 1985-06-29 |
| JPH0588502B2 true JPH0588502B2 (ja) | 1993-12-22 |
Family
ID=16851670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22685883A Granted JPS60121654A (ja) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | イオンビーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60121654A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63102151A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-07 | Rikagaku Kenkyusho | 飛行時間測定型の同軸型材料表面解析装置 |
| JP2726442B2 (ja) * | 1988-08-31 | 1998-03-11 | 日本電子株式会社 | 荷電粒子検出器用電源装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4895293A (ja) * | 1972-03-17 | 1973-12-06 | ||
| JPS5096298A (ja) * | 1973-12-24 | 1975-07-31 | ||
| JPS56126933A (en) * | 1980-03-11 | 1981-10-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Contactless evaluator for semiconductor |
-
1983
- 1983-12-02 JP JP22685883A patent/JPS60121654A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4895293A (ja) * | 1972-03-17 | 1973-12-06 | ||
| JPS5096298A (ja) * | 1973-12-24 | 1975-07-31 | ||
| JPS56126933A (en) * | 1980-03-11 | 1981-10-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Contactless evaluator for semiconductor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60121654A (ja) | 1985-06-29 |
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