JPH0651100A - 粒子線照射装置の帯電抑制装置 - Google Patents

粒子線照射装置の帯電抑制装置

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JPH0651100A
JPH0651100A JP4202782A JP20278292A JPH0651100A JP H0651100 A JPH0651100 A JP H0651100A JP 4202782 A JP4202782 A JP 4202782A JP 20278292 A JP20278292 A JP 20278292A JP H0651100 A JPH0651100 A JP H0651100A
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electrons
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克彦 酒井
Osamu Nasu
修 那須
Yoichi Ose
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子源の電子、またはプラズマ源のプラズ
マ、イオン、電子等を粒子線照射室内に誘導してイオン
ビ−ムの中和効率を高め、さらに、プラズマ発生源また
は電子線源から飛来するタングステン等の汚染粒子やそ
の衝突によりスパッタされる2次汚染粒子等を除去する
ことのできる粒子線照射装置の帯電抑制装置を提供す
る。 【構成】 被加工物112に打込むイオンビーム101
に電子源107の電子111を照射して中和するに際し
て、電子源107の出口に接地電位のカバ−109を設
け、電子111を被加工物112の方向に偏向する。カ
バー109は出口に向かって先細りの形状としてタング
ステン等の汚染粒子の衝突によりスパッタされる粒子を
捕捉するようにし、また、カバー109を電子源107
と被加工物112およびイオンビーム102間を見通し
外とする大きさにし、電子源107から飛来する汚染粒
子をカバー109により捕捉するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は粒子線照射により試料を
加工または測定する粒子線照射装置に係り、とくに帯電
による試料の破壊や加工・測定障害等を防止する粒子線
照射装置の帯電抑制装置に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平2−54858号公報には、イオ
ンビ−ムを照射するウエハの近辺にイオンビ−ム中性化
用の電子ビ−ムを集めるために、電子源から引き出され
た電子ビ−ムを偏向器により偏向することが記載されて
いる。また、特開平3−25846号公報には、電子源
をイオンビ−ム照射領域から離れた位置に設け、上記電
子生成用ガスに対するコンダクタンスを低めた輸送手段
を介して上記電子をイオンビ−ム照射領域に輸送するこ
とが記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の粒子線照射装置
においては、電子源のフィラメント物質(W)やその他
の物質が電子線とともに飛来して被加工物を汚染すると
いう問題があった。すなわち、タングステンのように質
量の重い粒子は直線的に飛行するので、被加工物とフィ
ラメントが見通し位置にあるとタングステン等の汚染粒
子がイオンビームと交差、衝突してイオンビームの純度
を低下させると同時に被加工物を汚染させるのである。
【0004】特開平2−54858号公報においては偏
向器により電子源側がマスクされるので上記汚染の問題
は軽減されるものの、偏向器と偏向用電源装置が必要に
なるため装置が複雑化、大型化し、信頼性、コストパ−
フォ−マンスが低下するという問題があった。また、特
開平3−25846号公報に記載の装置では、電子源を
離れた位置に設けるため装置が大型化し、さらに減圧手
段を伴う輸送手段を要するので装置が複雑化し、装置の
信頼性が低下し価格が上昇するという問題があった。本
発明の目的は、上記偏向器や偏向用電源装置、または電
子の輸送手段源等を用いることなく、上記汚染物質粒子
の混入を防止することのできる粒子線照射装置の帯電抑
制装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
ために、上記粒子線照射室の電子導入口に粒子線照射室
と同電位のカバ−を設け、上記粒子線照射室の壁と上記
カバ−により形成される開口部から上記電子を粒子線照
射室内に誘導するようにする。また、プラズマ発生器が
発生するプラズマ、イオン、電子等を粒子線照射室内に
誘導して粒子線を中和する粒子線照射装置の帯電抑制装
置において、上記粒子線照射室の上記プラズマ、イオ
ン、電子等の導入口に粒子線照射室と同電位のカバ−を
設け、上記粒子線照射室の壁と上記カバ−により形成さ
れる開口部から上記プラズマ、イオン、電子等を粒子線
照射室内に誘導するようにする。
【0006】さらに、上記カバ−を上記プラズマ、イオ
ン、電子源側の面を粒子線および加工物から見えない構
造とし、上記粒子線照射室と上記電子線源または上記プ
ラズマ発生器のプラズマ源間を見通し外とする大きさに
するようにする。また、上記カバ−をシリコン、カーボ
ン、アルミニウムまたはこれらの合成物等の非重金属物
質で構成するようにする。
【0007】
【作用】上記カバ−により電子源の電子、またはプラズ
マ源のプラズマ、イオン、電子等を上記開口部側に誘導
する電界が形成され、この電界に従って上記電子、また
はプラズマ、イオン、電子等は開口部から粒子線照射室
内に誘導される。また、上記カバ−の上記プラズマ、イ
オン、電子源側の面を粒子線および加工物から見えない
構造とすることにより、上記プラズマ発生源または電子
線源から飛来するタングステン等の汚染粒子の衝突によ
りスパッタされる粒子を上記カバ−内に捕捉する。
【0008】また、上記プラズマ発生源または電子線源
と粒子線照射室の被加工試料および粒子線間を見通し外
とするように上記カバ−の大きさを設定することによ
り、上記カバ−は上記汚染粒子のすべてを捕捉する。ま
た、上記カバ−をシリコン、カーボン、アルミニウムま
たはこれらの合成物等の非重金属物質で構成した上記カ
バ−は汚染粒子の衝突による2次汚染粒子を放出しな
い。
【0009】
【実施例】
〔実施例 1〕図1は本発明による粒子線照射装置の帯
電抑制装置実施例の断面図である。イオンビーム101
は接地されたアパーチャ102と負電位のサプレッサ電
極103を通過して被加工物112に照射される。円板
104とファラデーケージ105はファラデーカップを
構成し、イオンビーム101を捕獲し、イオンビーム電
流計106はその電流を計測する。また、ファラデーケ
ージ105の側面にはフィラメント110と筒状の電子
引出し電極108を備えた電子源107を設ける。
【0010】フィラメント110から出た電子111は
引出し電極108により加速され、カバー109の開口
部より出て打込室円板104上の被加工物112側に供
給される。カバー109はファラデーケージ105に接
続され、イオンビーム電流計106を介して接地され
る。
【0011】引出し電極108には加速電源120が接
続されるので、その正電界が上記カバー109の開口部
付近に形成されるので電子111は図示のように被加工
物112側に偏向される。また、フィラメント110が
放出するタングステン粒子や残留ガスの電離により発生
する汚染粒子は電子に較べてその質量が各段に重いので
上記カバー109の開口部の正電界の影響を受けずに直
進しカバー109に捕捉される。
【0012】このため、カバー109には引出し電極1
08を覆うように十分な大きさを与えて被加工物112
やイオンビ−ム101からフィラメント110が見えな
いようにし、さらに、カバー面を若干傾斜させて汚染粒
子の衝突によりカバー109からスパッタされる物質粒
子が被加工物112に到達しないようにする。上記のよ
うに、本発明では偏向電圧を印加することなく電子11
1を被加工物112側に偏向すると同時に、汚染粒子を
カバー109により効率的に捕捉することができる。
【0013】また上記カバ−をシリコン、カーボン、ア
ルミニウムまたはこれらの合成物等の非重金属物質で構
成し、汚染粒子の衝突により重金属粒子がスパッタされ
ないようにする。
【0014】図2は上記電子111の偏向状態をコンピ
ュ−タにより解析した結果である。図2においてはフィ
ラメント110、引出し電極108、カバー109等を
上下に2組設けた場合である。引出し電極108の加速
電圧により形成された正電界により電子111はカバー
109の開口部を経由して被加工物112側に効果的に
偏向されることがわかる。このように本発明においては
ゼロ電位(接地)のカバー109により電子を偏向する
ので、偏向用電源を省略することができる。また、カバ
ー109の開口端には上記汚染粒子の衝突によりスパッ
タされる物質粒子を捕捉するために図示のような折れ曲
がり部を設けるようにする。
【0015】〔実施例 2〕図3はイオン打込装置の打
込室にプラズマによる帯電抑制装置を設けた本発明実施
例の断面図である。帯電抑制にプラズマを用いる場合、
プラズマ源207は図1の場合と同様にファラデーケー
ジ105の側壁に取付けられる。アークチャンバ208
内のフィラメント110が放出する熱電子はガスボンベ
220から供給されるAr、Xe等のガスをアーク放電
してプラズマ化する。上記プラズマはμ波、RF、ホロ
ー形等によっても発生することができる。またプラズマ
からイオンビームや電子ビームを引出すことも行なわれ
る。
【0016】上記プラズマはアークチャンバ208に印
加された電源220の電界に引かれ、出口側に設けたカ
バー209の脇からファラデーケージ105内に移動し
する。なお、カバー209はファラデーケージ105に
接続されるので接地電位である。電源220の電界はア
ークチャンバ208の出口側とカバー209間の間隙部
に広がるので、プラズマを効果的にファラデーケージ1
05内に誘導する。
【0017】また、アークチャンバー208内から飛散
するスパッタ物等の汚染物質は直進するのでカバー20
9に突き当たって捕捉され、ファラデーケージ105内
には混入しない。このためカバー209を被加工物11
2からイオンビーム101やフィラメント110が見通
せないような大きさに設定する。また、カバー209は
内面が傾斜した形として上記汚染物質がファラデー内に
拡散しにくいようする。
【0018】また、プラズマから紫外線が放出されて被
加工物に悪い影響を与える場合があるが、この紫外線も
カバー209により同様に遮蔽される。また、カバー2
09の材質を高純度のガラス状カーボン等にすればカバ
ー209はプラズマにも紫外線にも侵されることはな
い。以上のように本発明においては、ゼロ電位(接地)
のカバー209によりプラズマやプラズマ内のイオンビ
ームや電子ビームを引出すので偏向用電源を省略して装
置を簡略化することができ、また汚染粒子をカバー20
9により効率的に捕捉することができる。
【0019】
【発明の効果】本発明により、電子源の電子、またはプ
ラズマ源のプラズマ、イオン、電子等を粒子線照射室内
に誘導してイオンビ−ムの中和効率を高め、さらに、プ
ラズマ発生源または電子線源から飛来するタングステン
等の汚染粒子やその衝突によりスパッタされる2次汚染
粒子等を除去することのできる粒子線照射装置の帯電抑
制装置を提供することができる。
【0020】また、本発明によるカバ−をシリコン、カ
ーボン、アルミニウムまたはこれらの合成物等の非重金
属物質で構成することにより汚染粒子の衝突による2次
汚染粒子の放出を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の断面図である。
【図2】本発明の第1実施例における電子の軌跡解析結
果を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例の断面図である。
【符号の説明】
101…イオンビーム、102…アパーチャ、103…
サプレッサ電極、104…円板、105…ファラデーケ
ージ、106…電流計、107…電子源、108…電子
引出し電極、109,209…カバー、110…フィラ
メント、111…電子、112…被加工物、207…プ
ラズマ源、208…アークチャンバ、220…ガスボン
ベ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フィラメントが供給する電子を電子引出
    し電極により加速して粒子線照射室内に誘導し、粒子線
    を中和する粒子線照射装置の帯電抑制装置において、上
    記粒子線照射室の電子導入口に粒子線照射室と同電位の
    カバ−を設け、上記粒子線照射室の壁と上記カバ−によ
    り形成される開口部から上記電子を粒子線照射室内に誘
    導するようにしたことを特徴とする粒子線照射装置の帯
    電抑制装置。
  2. 【請求項2】 プラズマ発生器が発生するプラズマ、イ
    オン、電子等を粒子線照射室内に誘導して粒子線を中和
    する粒子線照射装置の帯電抑制装置において、上記粒子
    線照射室の上記プラズマ、イオン、電子等の導入口に粒
    子線照射室と同電位のカバ−を設け、上記粒子線照射室
    の壁と上記カバ−により形成される開口部から上記プラ
    ズマ、イオン、電子等を粒子線照射室内に誘導するよう
    にしたことを特徴とする粒子線照射装置の帯電抑制装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、上記プラズ
    マ、イオン、電子等の発生源に向いている上記カバ−の
    内面が上記粒子線および被加工物から見えない構造とし
    たことを特徴とする粒子線照射装置の帯電抑制装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
    上記カバ−を上記粒子線照射室と上記電子線源または上
    記プラズマ発生器のプラズマ源間を見通し外とする大き
    さにしたことを特徴とする粒子線照射の帯電抑制装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
    上記カバ−をシリコン、カーボン、アルミニウムまたは
    これらの合成物等の非重金属物質で構成したことを特徴
    とする粒子線照射装置の帯電抑制装置。
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US08/020,802 US5466929A (en) 1992-02-21 1993-02-22 Apparatus and method for suppressing electrification of sample in charged beam irradiation apparatus
US08/411,150 US5576538A (en) 1992-02-21 1995-03-27 Apparatus and method for ion beam neutralization
US08/643,252 US5668368A (en) 1992-02-21 1996-05-02 Apparatus for suppressing electrification of sample in charged beam irradiation apparatus

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000026938A1 (fr) * 1998-10-30 2000-05-11 Applied Materials, Inc. Appareil d'implantation ionique
JP2004500483A (ja) * 1999-12-06 2004-01-08 エピオン コーポレイション ガスクラスターイオンビームによる薄い導電性フィルムを平滑化するための方法および装置

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