JPH0613013A - イオンビームを集束して加工を行う装置 - Google Patents
イオンビームを集束して加工を行う装置Info
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 36
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- 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
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 イオン源１と、イオン源１の下側のイオンビ
ーム20の軸線に沿ってそれぞれ上から順に配置された加
速レンズ２、アライメントスティグメータ31、コンデン
サレンズ４、アライメントスティグメータ32、マスフィ
ルタ５、アライメントスティグメータ33、対物レンズ
６、イオンビーム20の軸線に直交し、且つ互いに直交す
る軸上にそれぞれ配置された３組ずつの偏向電極71、7
2、73および81、82、83を具備し、材料10の被照射面の
高さを検知するレーザ干渉計12を備えて偏向電極71、7
2、73、81、82および83に印加する電圧と、ＸＹステー
ジ９に与える材料10の移動量とを制御する制御手段11を
さらに具備する。 【効果】 イオンビーム20の照射位置を変えずに入射角
度のみを変更したり、逆に入射角度を一定のまま照射位
置を補正することが容易にできる。従って、従来の装置
では不可能であった複雑な加工を高い精度で行うことが
できる。
ーム20の軸線に沿ってそれぞれ上から順に配置された加
速レンズ２、アライメントスティグメータ31、コンデン
サレンズ４、アライメントスティグメータ32、マスフィ
ルタ５、アライメントスティグメータ33、対物レンズ
６、イオンビーム20の軸線に直交し、且つ互いに直交す
る軸上にそれぞれ配置された３組ずつの偏向電極71、7
2、73および81、82、83を具備し、材料10の被照射面の
高さを検知するレーザ干渉計12を備えて偏向電極71、7
2、73、81、82および83に印加する電圧と、ＸＹステー
ジ９に与える材料10の移動量とを制御する制御手段11を
さらに具備する。 【効果】 イオンビーム20の照射位置を変えずに入射角
度のみを変更したり、逆に入射角度を一定のまま照射位
置を補正することが容易にできる。従って、従来の装置
では不可能であった複雑な加工を高い精度で行うことが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集束イオンビームを材
料に照射して加工を行う装置に関する。より詳細には、
材料の微細加工を容易に行うことが可能な集束イオンビ
ーム装置等の加工装置に関する。
料に照射して加工を行う装置に関する。より詳細には、
材料の微細加工を容易に行うことが可能な集束イオンビ
ーム装置等の加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】集束イオンビームによる加工は、マスク
を使用しないで描画による微細なパターン加工を行うこ
とが可能な高精度パターン形成方法として使用されてい
る。図３に、典型的な集束イオンビーム装置の概略図を
示す。図３の装置は、図示されていないが、実際には真
空チャンバ内に配置され、高真空下で動作する。この集
束イオンビーム装置は、イオン源１と、イオン源１の下
側のイオンビーム20の軸線に沿ってそれぞれ上から順に
配置された加速レンズ２、アライメントスティグメータ
31、コンデンサレンズ４、アライメントスティグメータ
32、マスフィルタ５、アライメントスティグメータ33、
対物レンズ６、イオンビーム20の軸線に直交し、且つ互
いに直交する軸上にそれぞれ配置された２組の偏向電極
７および８を具備する。イオンビーム20の軸線上の最下
部には加工する材料10を搭載したＸＹステージ９が配置
されている。
を使用しないで描画による微細なパターン加工を行うこ
とが可能な高精度パターン形成方法として使用されてい
る。図３に、典型的な集束イオンビーム装置の概略図を
示す。図３の装置は、図示されていないが、実際には真
空チャンバ内に配置され、高真空下で動作する。この集
束イオンビーム装置は、イオン源１と、イオン源１の下
側のイオンビーム20の軸線に沿ってそれぞれ上から順に
配置された加速レンズ２、アライメントスティグメータ
31、コンデンサレンズ４、アライメントスティグメータ
32、マスフィルタ５、アライメントスティグメータ33、
対物レンズ６、イオンビーム20の軸線に直交し、且つ互
いに直交する軸上にそれぞれ配置された２組の偏向電極
７および８を具備する。イオンビーム20の軸線上の最下
部には加工する材料10を搭載したＸＹステージ９が配置
されている。
【０００３】上記の集束イオンビーム装置では、イオン
源１から発射されたイオンビーム20は、上記のレンズ、
フィルタ等で選別、集束され加工する材料10に照射され
る。また、イオンビーム20は、偏向電極７および８によ
り偏向することが可能であり、材料10に照射する位置を
変更できる。さらに、ＸＹステージ９により、材料10を
移動することもできる。この集束イオンビーム装置で
は、イオンビーム20の偏向と、材料10の移動により材料
10を微細加工することが可能である。
源１から発射されたイオンビーム20は、上記のレンズ、
フィルタ等で選別、集束され加工する材料10に照射され
る。また、イオンビーム20は、偏向電極７および８によ
り偏向することが可能であり、材料10に照射する位置を
変更できる。さらに、ＸＹステージ９により、材料10を
移動することもできる。この集束イオンビーム装置で
は、イオンビーム20の偏向と、材料10の移動により材料
10を微細加工することが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】酸化物超電導体を用い
た超電導素子を作製する場合、集束イオンビーム装置に
より酸化物超電導薄膜にイオンを注入し、非超電導領域
を形成する加工を行うことがある。図４を参照して、こ
の加工について説明する。図４(a)に示すように基板43
上に成膜された酸化物超電導薄膜41に、イオン注入を行
い、上側の幅が狭くなっている断面形状の非超電導領域
を形成する場合がある。超電導電界効果型素子の場合、
この非超電導領域42の上端の幅ｗは、0.1μｍ以下にす
ることが好ましい。
た超電導素子を作製する場合、集束イオンビーム装置に
より酸化物超電導薄膜にイオンを注入し、非超電導領域
を形成する加工を行うことがある。図４を参照して、こ
の加工について説明する。図４(a)に示すように基板43
上に成膜された酸化物超電導薄膜41に、イオン注入を行
い、上側の幅が狭くなっている断面形状の非超電導領域
を形成する場合がある。超電導電界効果型素子の場合、
この非超電導領域42の上端の幅ｗは、0.1μｍ以下にす
ることが好ましい。
【０００５】従来の集束イオンビーム装置を使用して、
上記の加工を行う場合には、図４(b)に示すよう、ＸＹ
ステージ９を傾斜させることにより、その上に搭載され
た基板43上に成膜された酸化物超電導薄膜41を傾斜さ
せ、イオンビーム20の入射角を変えていた。
上記の加工を行う場合には、図４(b)に示すよう、ＸＹ
ステージ９を傾斜させることにより、その上に搭載され
た基板43上に成膜された酸化物超電導薄膜41を傾斜さ
せ、イオンビーム20の入射角を変えていた。
【０００６】ＸＹステージ９を傾斜させた場合には、集
束イオンビームが照射されている位置と、傾斜の中心が
一致しない。そのため、イオンビーム20の入射角を変更
しながら、即ちＸＹステージ９の傾斜角を変更しながら
照射を行うと、イオンビーム20の照射位置がずれてしま
う。従って、ビーム径0.1μｍ以下に集束したイオンビ
ームを使用しても非超電導領域42の上端の幅ｗを0.1μ
ｍ以下にすることが困難である。
束イオンビームが照射されている位置と、傾斜の中心が
一致しない。そのため、イオンビーム20の入射角を変更
しながら、即ちＸＹステージ９の傾斜角を変更しながら
照射を行うと、イオンビーム20の照射位置がずれてしま
う。従って、ビーム径0.1μｍ以下に集束したイオンビ
ームを使用しても非超電導領域42の上端の幅ｗを0.1μ
ｍ以下にすることが困難である。
【０００７】そのため、従来の集束イオンビーム装置を
使用して作製した、上記の超電導電界効果型素子は、特
性に問題があり、また、微細化も困難で集積度を向上さ
せることができなかった。
使用して作製した、上記の超電導電界効果型素子は、特
性に問題があり、また、微細化も困難で集積度を向上さ
せることができなかった。
【０００８】そこで本発明の目的は、上記従来技術の問
題点を解決した高精度の微細加工が可能な装置を提供す
ることにある。
題点を解決した高精度の微細加工が可能な装置を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、真空チ
ャンバ内に配置され、イオン源と、該イオン源から発射
されるイオンビームを集束する電子的光学手段と、該イ
オンビームを偏向する偏向手段と、前記真空チャンバ内
に収容された材料を前記イオンビームに対して移動する
移動手段とを具備し、集束されたイオンビームを前記材
料に照射し、加工を行う装置において、前記移動手段
が、前記材料を前記イオンビームの軸線に対して傾斜さ
せることができるよう構成され、前記偏向手段が、前記
イオンビームを前記軸線に対して傾斜させることも、平
行に変位させることも可能に構成され、前記イオンビー
ムが、前記材料の特定された位置に任意の角度で入射す
るよう前記移動手段と前記偏向手段とを同時に制御する
制御手段をさらに備えることを特徴とするイオンビーム
を集束して加工を行う装置が提供される。
ャンバ内に配置され、イオン源と、該イオン源から発射
されるイオンビームを集束する電子的光学手段と、該イ
オンビームを偏向する偏向手段と、前記真空チャンバ内
に収容された材料を前記イオンビームに対して移動する
移動手段とを具備し、集束されたイオンビームを前記材
料に照射し、加工を行う装置において、前記移動手段
が、前記材料を前記イオンビームの軸線に対して傾斜さ
せることができるよう構成され、前記偏向手段が、前記
イオンビームを前記軸線に対して傾斜させることも、平
行に変位させることも可能に構成され、前記イオンビー
ムが、前記材料の特定された位置に任意の角度で入射す
るよう前記移動手段と前記偏向手段とを同時に制御する
制御手段をさらに備えることを特徴とするイオンビーム
を集束して加工を行う装置が提供される。
【００１０】
【作 用】本発明の装置は、集束イオンビーム装置等集
束されたイオンビームを試料に照射して微細加工を行う
装置において、イオンビームを傾斜させることも、イオ
ンビームを平行にずらすことも可能な偏向手段を具備す
る。また、加工する材料をイオンビームに対して傾斜さ
せることが可能な移動手段を具備し、さらに、材料の特
定の位置に任意の角度でイオンビームが入射するよう移
動手段と偏向手段とを同時に制御する制御手段をも備え
る。
束されたイオンビームを試料に照射して微細加工を行う
装置において、イオンビームを傾斜させることも、イオ
ンビームを平行にずらすことも可能な偏向手段を具備す
る。また、加工する材料をイオンビームに対して傾斜さ
せることが可能な移動手段を具備し、さらに、材料の特
定の位置に任意の角度でイオンビームが入射するよう移
動手段と偏向手段とを同時に制御する制御手段をも備え
る。
【００１１】上記の偏向手段は、例えばイオンビームの
軸線に垂直、且つ互いに直交する軸上にそれぞれ３組づ
つ合計６組、イオンビームの軸線に平行に直列に配置さ
れた偏向電極で構成することが可能である。また、上記
の制御手段は、上記６組の偏向電極にそれぞれ印加する
電圧と、上記の材料の移動手段に与える材料の移動量お
よび傾斜角とを一定の条件で関連させて制御する構成と
することができる。より具体的には、上記の制御手段
は、材料の被照射面の高さを検知する手段を備え、上記
６組の偏向電極にそれぞれ印加された電圧値と、上記の
材料の移動量および傾斜角と、材料の被照射面の高さを
元にイオンビームの照射位置を計算し、制御する構成に
できる。
軸線に垂直、且つ互いに直交する軸上にそれぞれ３組づ
つ合計６組、イオンビームの軸線に平行に直列に配置さ
れた偏向電極で構成することが可能である。また、上記
の制御手段は、上記６組の偏向電極にそれぞれ印加する
電圧と、上記の材料の移動手段に与える材料の移動量お
よび傾斜角とを一定の条件で関連させて制御する構成と
することができる。より具体的には、上記の制御手段
は、材料の被照射面の高さを検知する手段を備え、上記
６組の偏向電極にそれぞれ印加された電圧値と、上記の
材料の移動量および傾斜角と、材料の被照射面の高さを
元にイオンビームの照射位置を計算し、制御する構成に
できる。
【００１２】本発明の装置を使用すると、イオンビーム
の入射角を変更しながらイオンビームを照射しても、照
射位置がずれることがない。従って、加工精度が向上す
る。また、上記の制御手段により照射位置を決定するた
めの調整が簡略化されるので、加工時間が短縮される。
さらに、イオンビームの入射角を大きく変化させても加
工精度が維持されるので、加工可能な形状の自由度が大
きく、特に上述の超電導素子の場合には、非超電導領域
の傾斜を左右非対称にすることもできる。さらに、照射
位置を大きく変化させても精度が保たれるので大きい面
積を加工することが可能である。
の入射角を変更しながらイオンビームを照射しても、照
射位置がずれることがない。従って、加工精度が向上す
る。また、上記の制御手段により照射位置を決定するた
めの調整が簡略化されるので、加工時間が短縮される。
さらに、イオンビームの入射角を大きく変化させても加
工精度が維持されるので、加工可能な形状の自由度が大
きく、特に上述の超電導素子の場合には、非超電導領域
の傾斜を左右非対称にすることもできる。さらに、照射
位置を大きく変化させても精度が保たれるので大きい面
積を加工することが可能である。
【００１３】以下、本発明を実施例により、さらに詳し
く説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過
ぎず本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
く説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過
ぎず本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
【００１４】
【実施例】図１に、本発明の装置の一例の断面図を示
す。図１の装置は、図３に示した従来の集束イオンビー
ム装置の偏向電極７および８に換えてそれぞれ３組ずつ
の偏向電極71、72、73および81、82、83を具備し、材料
10の被照射面の高さを検知するレーザ干渉計12を備えて
偏向電極71、72、73、81、82および83に印加する電圧
と、ＸＹステージ９に与える材料10の移動量とを制御す
る制御手段11をさらに具備する点が異なる。従って、共
通の部分の説明は省略する。図１の装置の偏向電極71、
72、73、81、82および83は、それぞれイオンビーム20の
軸線に直交する軸上に対向して配置された１組の電極で
構成されている。偏向電極71、72および73は互いに平行
な軸上に配置され、偏向電極81、82および83は、偏向電
極71、72および73が配置されている軸にそれぞれ直交す
る軸上に配置されている。
す。図１の装置は、図３に示した従来の集束イオンビー
ム装置の偏向電極７および８に換えてそれぞれ３組ずつ
の偏向電極71、72、73および81、82、83を具備し、材料
10の被照射面の高さを検知するレーザ干渉計12を備えて
偏向電極71、72、73、81、82および83に印加する電圧
と、ＸＹステージ９に与える材料10の移動量とを制御す
る制御手段11をさらに具備する点が異なる。従って、共
通の部分の説明は省略する。図１の装置の偏向電極71、
72、73、81、82および83は、それぞれイオンビーム20の
軸線に直交する軸上に対向して配置された１組の電極で
構成されている。偏向電極71、72および73は互いに平行
な軸上に配置され、偏向電極81、82および83は、偏向電
極71、72および73が配置されている軸にそれぞれ直交す
る軸上に配置されている。
【００１５】また、制御装置11は、材料10の被照射面の
高さを検知するレーザ干渉計12を備える。レーザ干渉計
12は、水平の状態における材料10の被照射面の高さを検
知し、制御装置11は、レーザ干渉計12が検知した材料10
の被照射面の高さと、偏向電極71、72、73、81、82およ
び83に印加された電圧と、ＸＹステージ９に与えられた
材料10の移動量とからイオンビーム20の照射位置を検出
し、照射位置の制御を行う。
高さを検知するレーザ干渉計12を備える。レーザ干渉計
12は、水平の状態における材料10の被照射面の高さを検
知し、制御装置11は、レーザ干渉計12が検知した材料10
の被照射面の高さと、偏向電極71、72、73、81、82およ
び83に印加された電圧と、ＸＹステージ９に与えられた
材料10の移動量とからイオンビーム20の照射位置を検出
し、照射位置の制御を行う。
【００１６】図２を参照して、上記本発明の集束イオン
ビーム装置におけるイオンビーム照射の制御を説明す
る。図２は、それぞれ図１の集束イオンビーム装置の偏
向電極71、72および73と、ＸＹステージ９と、材料10の
部分を拡大して示した概念図である。偏向電極81、82お
よび83は、説明を簡便に行うため、図２では省略した。
図２(a)では、照射位置を変更せずにイオンビーム20の
材料10へ入射する角度を変更する制御を示す。この場
合、偏向電極71にイオンビーム20を図面左側に偏向させ
るよう電圧を印加し、偏向電極72には、偏向電極71によ
るイオンビーム20の偏向を打ち消す電圧を印加し、さら
に偏向電極73には、イオンビーム20を図面右側に偏向さ
せるよう電圧を印加する。偏向電極71〜73だけでは入射
角、照射位置が完全に制御できない場合には、図示した
ようにＸＹステージ９により材料10を移動させて照射位
置の制御を行う。
ビーム装置におけるイオンビーム照射の制御を説明す
る。図２は、それぞれ図１の集束イオンビーム装置の偏
向電極71、72および73と、ＸＹステージ９と、材料10の
部分を拡大して示した概念図である。偏向電極81、82お
よび83は、説明を簡便に行うため、図２では省略した。
図２(a)では、照射位置を変更せずにイオンビーム20の
材料10へ入射する角度を変更する制御を示す。この場
合、偏向電極71にイオンビーム20を図面左側に偏向させ
るよう電圧を印加し、偏向電極72には、偏向電極71によ
るイオンビーム20の偏向を打ち消す電圧を印加し、さら
に偏向電極73には、イオンビーム20を図面右側に偏向さ
せるよう電圧を印加する。偏向電極71〜73だけでは入射
角、照射位置が完全に制御できない場合には、図示した
ようにＸＹステージ９により材料10を移動させて照射位
置の制御を行う。
【００１７】図２(b)では、イオンビーム20を軸線に平
行に保ったまま、入射位置を変位する制御を示す。この
場合、偏向電極71にイオンビーム20を図面左側に偏向さ
せるよう電圧を印加し、偏向電極72には、偏向電極71に
よるイオンビーム20の偏向を打ち消す電圧を印加し、偏
向電極73には、電圧を印加しない。また、ＸＹステージ
９を操作して材料10の被照射面を傾斜させることによ
り、材料10の被照射面に対し、垂直でない入射角でイオ
ンビーム20を照射することも可能である。
行に保ったまま、入射位置を変位する制御を示す。この
場合、偏向電極71にイオンビーム20を図面左側に偏向さ
せるよう電圧を印加し、偏向電極72には、偏向電極71に
よるイオンビーム20の偏向を打ち消す電圧を印加し、偏
向電極73には、電圧を印加しない。また、ＸＹステージ
９を操作して材料10の被照射面を傾斜させることによ
り、材料10の被照射面に対し、垂直でない入射角でイオ
ンビーム20を照射することも可能である。
【００１８】このように、本発明の集束イオンビーム装
置では、イオンビームの照射位置を変えずに入射角度の
みを変更したり、逆に入射角度を一定のまま照射位置を
変更することが容易にできる。従って、従来の装置では
不可能であった複雑な加工を高い精度で行うことができ
る。
置では、イオンビームの照射位置を変えずに入射角度の
みを変更したり、逆に入射角度を一定のまま照射位置を
変更することが容易にできる。従って、従来の装置では
不可能であった複雑な加工を高い精度で行うことができ
る。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に従うと、
新規な構成のイオンビームを集束して加工を行う装置が
提供される。本発明の装置では、イオンビームの照射位
置、入射角度が高い精度で制御されるので、高精度の加
工を再現性よく行うことができる。
新規な構成のイオンビームを集束して加工を行う装置が
提供される。本発明の装置では、イオンビームの照射位
置、入射角度が高い精度で制御されるので、高精度の加
工を再現性よく行うことができる。
【図１】本発明による集束イオンビーム装置の一例の概
略図である。
略図である。
【図２】図１の装置を使用して加工を行う場合の概念図
である。
である。
【図３】従来の集束イオンビーム装置の一例の概略図で
ある。
ある。
【図４】集束イオンビーム装置を使用して行う加工の一
例の概念図である。
例の概念図である。
１ イオン源 ２ 加速レンズ ４ コンデンサレンズ ５ マスフィルタ ６ 対物レンズ ７、８、71、72、73、81、82、83 偏向レンズ ９ ＸＹステージ
Claims (1)
- 【請求項１】 真空チャンバ内に配置され、イオン源
と、該イオン源から発射されるイオンビームを集束する
電子的光学手段と、該イオンビームを偏向する偏向手段
と、前記真空チャンバ内に収容された材料を前記イオン
ビームに対して移動する移動手段とを具備し、集束され
たイオンビームを前記材料に照射し、加工を行う装置に
おいて、前記移動手段が、前記材料を前記イオンビーム
の軸線に対して傾斜させることができるよう構成され、
前記偏向手段が、前記イオンビームを前記軸線に対して
傾斜させることも、平行に変位させることも可能に構成
され、前記イオンビームが、前記材料の特定された位置
に任意の角度で入射するよう前記移動手段と前記偏向手
段とを同時に制御する制御手段をさらに備えることを特
徴とするイオンビームを集束して加工を行う装置。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP4194901A JPH0613013A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | イオンビームを集束して加工を行う装置 |
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