JPH06100824B2 - 集束イオンビーム装置 - Google Patents

集束イオンビーム装置

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JPH06100824B2
JPH06100824B2 JP18226488A JP18226488A JPH06100824B2 JP H06100824 B2 JPH06100824 B2 JP H06100824B2 JP 18226488 A JP18226488 A JP 18226488A JP 18226488 A JP18226488 A JP 18226488A JP H06100824 B2 JPH06100824 B2 JP H06100824B2
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ion
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誠 仲原
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セイコー電子工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、集束イオンビームによりホトマスク、レチ
クルおよび半導体デバイス回路等の欠陥修正、加工を行
う集束イオンビーム装置に係り、特にそのイオンビーム
を放射する液体金属イオン源の動作状態を監視し、その
修正、加工の可否を判断することができ、またその液体
金属イオン源のメンテナンス時期を正確に知ることがで
きる集束イオンビーム装置に関するものである。
発明の概要 近年、半導体デバイスの微細化、高集積化が進み、ホト
マスク、レチクルおよび半導体デバイス回路等の欠陥修
正、加工に集束イオンビーム装置が用いられるようにな
った。集束イオンビーム装置には液体金属イオン源が用
いられ、この液体金属イオン源からイオンビームが引き
出され、修正、加工の種類に応じて加速されてホトマス
クやレチクルに集束、照射される。
ところで、上記液体金属イオン源の使用時間が長くなる
と、引き出されるイオンビームが不安定となるために、
所定使用時間毎にその液体金属イオン源のリフレッシュ
(メンテナンス)を行う必要がある。そこで、イオンビ
ームがその液体金属イオン源から確実に引き出されてい
る時間、つまりイオンビームのエミッション時間を積算
し、液体金属イオン源のメンテナンス時期を判断してい
る。また、引き出し電圧をモニタし、液体金属イオン源
の動作状態を監視すると共に、イオンビームの安定性を
判断している。
従来の技術 従来、半導体デバイスの微細化、高集積化に伴い、ホト
マスクやレチクルの欠陥修正、加工にはサブミクロンオ
ーダーの精度が必要となり、その修正、加工に集束イオ
ンビーム装置が用いられるようになった。そのイオンビ
ームは、液体金属イオン源と引き出し電極との間に所定
電圧を印加することにより引き出され、さらに修正や加
工の種類に応じてその液体金属イオン源と加速カソード
電極との間に所定加速電圧を印加することにより加速さ
る。この加速されたイオンビームが真空室内のステージ
上の試料にイオンビーム照射光学系を経て集束照射され
る。
ところで、上記修正や加工に際して、液体金属イオン源
から引き出されるイオンビームが不安定であると、ホト
マスクやレチクルの修正、加工を正確に行うため、その
イオンビームによるイオン電流を検出して引き出し電圧
源にフィードバックし、引き出し電圧を可変してイオン
ビームを安定に保っている。
発明が解決しようとする課題 上記集束イオンビーム装置において、液体金属イオン源
の使用時間の積算は加速電圧の印加時間にて得るように
しているため、引き出し電圧が印加されず、イオンビー
ムが引き出されていない間も、その積算が行われること
になる。したがって、上記液体金属イオン源のメンテナ
ンス時期が難しく、そのメンテナンスを早期に行った場
合、不経済である。また、逆に遅すぎると液体金属イオ
ン源のチップに供給されるGa(ガリウム)等の量が可変
され、引き出されたイオンビームが不安定となる。する
と、イオンビームによるイオン電流が変化し、その変化
に応じてイオンビームの引き出し電圧が可変される。そ
の引き出し電圧の可変により、液体金属イオン源と引き
出し電極間、液体金属イオン源と加速カソード電極間の
電圧が変化し、その部分の電場が変わるため、イオンビ
ームが偏向され、その照射位置がずれ、欠陥の認識、修
正および加工が正確にできなくなるという問題点があっ
た。特に、レチクルのように高価なものにあっては、そ
の加工に失敗すると、損害が大きなものとなる。
この発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、その
目的は液体金属イオン源の引き出し電圧をモニタし、そ
のモニタに基づいて液体金属イオン源の動作状態を監視
し、正確な修正、加工の可否判断を行うことができ、し
かもイオンビームのエミッション時間を積算し、液体金
属イオン源のメンテナンス時期を正確に得ることができ
る集束イオンビーム装置を提供することにある。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、この発明の集束イオンビー
ム装置は、液体金属イオン源から引き出されたイオンビ
ームのイオン電流を検出するモニタアパーチャを設け、
このイオン電流より液体金属イオン源と引き出し電極間
に印加される引き出し電圧をモニタする手段と、このモ
ニタ引き出し電圧によりホトマスク、レチクルおよび集
積回路等の加工等の可否を判断する演算処理手段と、そ
のモニタ引き出し電圧により上記イオンビームのエミッ
ション時間を積算する積算手段とが備えられている。
作用 上記構成としたので、上記引き出し電圧のモニタ手段に
て液体金属イオン源の動作状態が監視され、上記演算処
理手段にてイオンビームの安定性が判断されるため、ホ
トマスク、レチクルおよび集積回路等の加工等に際し
て、安定しているイオンビームが使用でき、正確に欠陥
の修正、加工を行うことができる。また、上記積算手段
にて液体金属イオン源からイオンビームが確実に引き出
されている時間、エミッション時間が得られるため、液
体金属イオン源のメンテナンス時期を正確に得ることが
できる。
実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図において、イオン源室1には、液体金属イオン源1a
と、引き出し電極1bと、加速カソード電極(アース)1c
と、モニタアパーチャ1dとが設けられている。液体金属
イオン源1aと引き出し電極1bの間には引き出し電圧2が
印加され、その液体金属イオン源1aとアースの加速カソ
ード電極1cの間には加速電圧3が印加される。また、モ
ニタアパーチャ1dにはイオンビームが引き出された際に
イオン電流が流れる。このイオン電流は電流・電圧変換
回路4にて電圧に変換され、差動増幅回路5にて所定電
圧5aとの差分が得られる。すなわち、その電圧差分が引
き出し電圧2に対応することから、イオン電流を検出す
ることにより、イオンビームの引き出し電圧をモニタす
ることができる。この電圧差分が増幅回路6にて増幅さ
れ、絶縁トランス7の1次側に入力される。絶縁トラン
ス7の2次側にはその電圧差分がアイソレートされて得
られ、この電圧差分が増幅回路8にて増幅され、引き出
し電圧2にフィードバックされ、その電圧差分に応じて
引き出し電圧が可変される。このようにして、イオン電
流が一定となるように引き出し電圧が可変されるため、
液体金属イオン源から引き出されるイオンビームは一定
(安定)に保たれる。一方、その電圧差分は、レベルシ
フト回路9にてシフトされ、比較回路10にて基準電圧10
aと比較され、かつ、A/D変換回路11にてディジタルデー
タに変換される。なお、基準電圧10aは液体金属イオン
源1aのエミッション条件に応じて経済的に決められる。
そのため、比較回路10からはイオンビームのエミッショ
ン時に信号(例えばHレベル信号)が出力され、この信
号がモニタスタート信号として制御装置12に入力され
る。制御装置12には、上記電圧差分のデータが記憶され
るメモリ12aと、イオンビームのエミッション時間を積
算する積算タイマ12bと、そのメモリ12aに記憶されたデ
ータに基づいて液体金属イオン源1aの動作状態を監視す
ると共に、イオンビームの安定性を判断し、かつ、積算
したエミッション時間に基づいて液体金属イオン源1aの
メンテナンス時期を判断する演算処理のCPU12cとが設け
られている。また、制御装置12にてそれら引出し電圧モ
ニタ、エミッション時間等がCRT装置13に表示される。
一方、イオン源室1から引き出されたイオンビームは真
空室14内に入射される。真空室14内には、試料15が載置
されるX-Yステージ16と、その試料15にイオンビームを
集束、照射するイオンビーム照射光学系17が設けられて
いる。
また、図示しないが、真空室14内には、そのイオンビー
ムが照射される試料に化合物ガスを吹き付けるガス銃、
そのイオンビームの照射に際して試料から放出される2
次イオン粒子を検出する2次イオン粒子検出装置等が設
けられ、この2次イオン粒子検出装置にて検出された2
次イオン粒子により試料15表面のイメージ像が上記CRT
装置13に表示される。
次に、上記構成の集束イオンビーム装置におけるイオン
ビーム引き出し動作を説明する。
まず、集束イオンビーム装置が加工操作され、液体金属
イオン源1aと引出し電極1bの間に所定引出し電圧が印加
されると共に、その液体金属イオン源1aと加速カソード
電極1cの間に上記加工の種類に応じた加速電圧が印加さ
れるものとする。
すると、上記引き出し電圧の印加により、液体金属イオ
ン源1aからはイオンビームが引き出され、モニタアパー
チャ1dを経て真空室14内に入射される。これにより、モ
ニタアパーチャ1dにはそのイオンビームによるイオン電
流が流れ、このイオン電流が電流・電圧変換回路4にて
電圧に変換され、差動増幅回路5にて所定電圧と比較さ
れ、その電圧差分が絶縁トランス7にてアイソレートさ
れ、引き出し電圧2にフィードバックされる。すなわ
ち、イオンビームの引き出し電圧が可変され、液体金属
イオンビーム源1aから引き出されるイオンビームが一定
に保たれる。このとき、その電圧差分(引き出し電圧に
相当)は、基準電圧10aより大きいため、比較回路10か
らはモニタスタート信号が出力される。なお、そのイオ
ンビームがエミッションされていない場合、例えば加速
電圧は印加されているが、引出し電圧が印加されていな
い場合、モニタアパーチャ1dにはイオン電流が流れず、
上記電圧差分は略OVとなり、基準電圧10aより小さくな
るため、比較回路10からはモニタスタート信号が出力さ
れない。
上記比較回路10にてモニタスタート信号が得られると、
CPU12cにて積算タイマ12bが作動されると共に、A/D変換
回路11が制御される。すると、イオンビームのエミッシ
ョン時間が積算され、上記電圧差分がディジタルデータ
に変換されてメモリ12aに記憶される。このように、電
圧差分のデータが記憶されると、CPU12cにてそのデータ
に基づいて引出し電圧2がCRT装置13iモニタされると共
に、変動しているか否かの判断が行われる。しかも、そ
の判断により、加工等を行うことができるか否かの判断
が行われる。ここで、集束イオンビーム装置が所定操作
されると、その加工の可否がCRT装置13に表示され、集
束イオンビーム装置の扱者に報知される。さらに、集束
イオンビーム装置が所定操作されると、積算タイマ12b
にて積算されたエミッション時間や液体金属イオン源1a
のメンテナンス時期がCRT装置13に表示される。
また、集束イオンビーム装置の所定操作により、液体金
属イオン源1aの動作状態のステータス情報がメモリ12a
に認識されたデータに基づいて得られ、そのステータス
がそのCRT装置13に表示される。したがって、例えば1
時間安定しているときには、それ以後も続けて安定した
イオンビームが得られると推測でき、これからの加工等
が正確に行われると期待できる。これに対し、例えば1
時間の間に不安定時期があったときには、それ以後の加
工等を行わないようにできる。すなわち、集束イオンビ
ーム装置の扱者には、ホトマスク、レチクルおよび集積
回路等の加工等を行ってもいいか否かが判断でき、加工
等のミスを事前に防止することができる。
発明の効果 以上説明にしたように、この発明の集束イオンビーム装
置によれば、液体金属イオン源から引き出されたイオン
ビームによるイオン電流を検出するモニタアパーチャを
設け、このモニタアパーチャにて検出したイオン電流に
基づいてそのイオンビームのエミッション時間を算出す
ると共に、引出し電圧をモニタし、しかもそのエミッシ
ョン時間およびモニタ引出し電圧を表示し、さらにその
モニタ引出し電圧により液体金属イオン源の動作状態を
監視し、イオンビームの安定性を判断する制御装置を備
えたので、イオンビームが確実に引き出されている時間
を積算することができ、しかもホトマスク、レチクルお
よび集積回路等の欠陥修正、加工等の可否を判断するこ
とができる。すなわち、液体金属イオン源のメンテナン
ス時期を正確に知ることができ、さらにイオンビームの
安定状態を推測することができ、ホトマスク、レチクル
および集積回路等の加工不良等を防止することが出きる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
図は、この発明の一実施例を示す集束イオンビーム装置
の概略的ブロック図である。 1……イオン源室、1a……液体金属イオン源、1b……引
き出し電極、1c……加速カソード電極(アース)、1d…
…モニタアパーチャ、2……引き出し電圧、3……加速
電圧、4……電流・電圧変換回路、5……差動増幅回
路、5a……所定電圧、6,8……増幅回路、7……絶縁ト
ランス、9……レベルシフト回路、10……比較回路、10
a……基準電圧、11……A/D変換回路、12……制御装置、
12a……メモリ、12b……積算タイマ、12c……CPU、13…
…CRT装置、14……真空室、15……試料(ホトマスク、
レチクル等)、16……X-Yステージ、17……イオンビー
ム照射光学系。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液体金属イオン源、引き出し電極、加速カ
    ソード電極およびモニタアパーチャ等が設けられ、その
    液体金属イオン源と引き出し電極との間に引出し電圧を
    印加した際、前記モニタアパーチャを経て引き出された
    イオンビームを真空室内に放射するイオン源室と、その
    真空室内で試料をX-Y方向に駆動するステージと、この
    ステージ上の試料に前記イオン源室から放射されたイオ
    ンビームを集束、照射するイオンビーム照射光学系と、
    その試料に化合物ガスを吹き付けるガス銃と、その試料
    からの2次イオン粒子を検出する2次イオン検出装置
    と、この2次イオン検出装置にて検出された粒子に基づ
    き、前記試料面の像を2次元的にイメージ表示する表示
    装置と、前記モニタアパーチャにて検出されたイオン電
    流により前記引き出し電圧をモニタして前記イオンビー
    ムの安定性を判断する演算処理手段と、前記イオン電流
    により前記イオンビームのエミッション時間を積算する
    積算手段とを備え、 前記試料の加工等に際して、前記表示装置に前記モニタ
    引き出し電圧を表示し、さらに前記イオンビームの安定
    性の判断に基づいてその加工の可否を表示し、かつ、前
    記積算手段によるエミッション時間を表示するようにし
    たことを特徴とする集束イオンビーム装置。
JP18226488A 1988-07-21 1988-07-21 集束イオンビーム装置 Expired - Lifetime JPH06100824B2 (ja)

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