JPH073480B2 - Focused ion beam device and ion beam implantation correction method - Google Patents

Focused ion beam device and ion beam implantation correction method

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JPH073480B2
JPH073480B2 JP10310386A JP10310386A JPH073480B2 JP H073480 B2 JPH073480 B2 JP H073480B2 JP 10310386 A JP10310386 A JP 10310386A JP 10310386 A JP10310386 A JP 10310386A JP H073480 B2 JPH073480 B2 JP H073480B2
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Japan
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ion beam
scanning
circuit
scanning speed
current
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哲郎 森田
宏 有本
栄三 宮内
寿夫 橋本
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工業技術院長
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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、イオンビームの走査速度を修正することに
より試料基板上の単位面積当りのイオン注入量を修正し
て一定にするようにした集束イオンビーム装置における
イオンビーム注入量の修正方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention is a focusing method in which an ion implantation amount per unit area on a sample substrate is corrected to be constant by correcting an ion beam scanning speed. The present invention relates to a method for correcting an ion beam implantation amount in an ion beam device.

(従来の技術) 従来の集束イオンビーム装置は第1図に示すように、エ
ミッタ1と試料基板2の間にはエクストラタ3、イオン
加速管4、モニタ孔5、レンズ6、走査電極7があり、
エクストラクタ3とエミッタ1の間にはエクストラクタ
電圧発生回路8を設け、またエクストラクタ電圧発生回
路8にはエクストラクタ電圧設定回路9を接続し、更に
走査電極7には走査回路10を、走査回路10には走査速度
設定回路11をそれぞれ接続してある。
(Prior Art) As shown in FIG. 1, a conventional focused ion beam device includes an extrater 3, an ion accelerating tube 4, a monitor hole 5, a lens 6, and a scanning electrode 7 between an emitter 1 and a sample substrate 2. Yes,
An extractor voltage generating circuit 8 is provided between the extractor 3 and the emitter 1, an extractor voltage setting circuit 9 is connected to the extractor voltage generating circuit 8, and a scanning circuit 10 is scanned on the scanning electrode 7 and scanning is performed. A scanning speed setting circuit 11 is connected to each circuit 10.

以上の構成においてエクストラクタ電圧設定回路9によ
り設定された一定のエクストラクタ電圧VEXTをエクスト
ラクタ電圧発生回路8で発生し、これをエクストラクタ
3に掛けてエミッタ1よりイオンを真空中に放出させ
る。このイオンはイオン加速管4で必要なエネルギにま
で高められ、モニタ孔5を通ってレンズ6で集束された
後、走査回路10より信号を走査電極7に加え、走査速度
設定回路11で設定された速度でイオンビームを試料基板
2の表面をX方向、Y方向に走査される。これにより試
料基板2上の任意の位置を集束イオンビームを用いて走
査することができる。
In the above configuration, the extractor voltage generating circuit 8 generates a constant extractor voltage V EXT set by the extractor voltage setting circuit 9, and the extractor 3 generates the constant extractor voltage V EXT to emit ions from the emitter 1 into the vacuum. . The ions are boosted to the required energy in the ion accelerator tube 4, passed through the monitor hole 5 and focused by the lens 6, and then a signal is applied from the scanning circuit 10 to the scanning electrode 7 and set by the scanning speed setting circuit 11. The surface of the sample substrate 2 is scanned in the X direction and the Y direction at a high speed. As a result, an arbitrary position on the sample substrate 2 can be scanned using the focused ion beam.

しかし、上述の装置において集束イオンビームの電流値
Itが何らかの原因により変化した場合、試料基板の単位
面積当りのイオン注入量が変動する。このようなイオン
注入量の変動を修正して試料基板には常に一定量のイオ
ンを注入する必要があるが、従来集束イオンビームの電
流値Itの変動は直接観察することができないため、従来
は次のような方法が採られていた。
However, in the above-mentioned device, the current value of the focused ion beam
If It changes for some reason, the amount of ion implantation per unit area of the sample substrate changes. It is necessary to correct such a variation in the ion implantation amount and always implant a fixed amount of ions into the sample substrate, but conventionally it is not possible to directly observe the variation in the current value It of the focused ion beam. The following methods were adopted.

即ち、エクストラクタ電圧発生回路10とエミッタ1の間
に電流計A1或はモニタ孔5に電流計A2を設け、更にエク
ストラクタ電圧発生回路8とエクストラクタ電圧設定回
路9との間にエクストラクタ電圧補正回路9aを設け、集
束イオンビームの電流値Itと、相関関係にあるエミッタ
電流IE乃至モニタ孔電流IAを電流計A1乃至A2で常に観察
し、この値に変動があった場合にはその変動量を信号と
してエクストラクタ電圧補正回路9aに伝え、エミッタ電
流量IEを修正してイオンビーム注入量を一定にするよう
に修正する。
That is, an ammeter A 1 is provided between the extractor voltage generating circuit 10 and the emitter 1 or an ammeter A 2 is provided in the monitor hole 5, and an extractor voltage generating circuit 8 is provided between the extractor voltage generating circuit 8 and the extractor voltage setting circuit 9. The current value It of the focused ion beam and the correlated emitter current I E to monitor hole current I A are constantly observed by the ammeters A 1 to A 2 , and there is a fluctuation in this value. In that case, the fluctuation amount is transmitted as a signal to the extractor voltage correction circuit 9a, and the emitter current amount I E is corrected to correct the ion beam implantation amount.

例えば、IE乃至IAが減少すれば、この信号をエクストラ
タ電圧VEXTの補正回路9aに伝え、この回路がIEを元の値
に戻すような値にエクストラクタ電圧VEXTを変化させ
る。つまり、最初に設定されたエクストラクタ電圧VEXT
に一定の電圧ΔVEXTが加算されるのである。
For example, when I E to I A decrease, this signal is transmitted to the correction circuit 9a for the extra voltage V EXT , and this circuit changes the extractor voltage V EXT to a value that restores I E to its original value. . That is, the first set extractor voltage V EXT
The constant voltage ΔV EXT is added to.

(発明が解決しようとする問題点) しかし、上述のような方法でイオンビームの注入量を常
に一定になるように修正する場合、次のような不都合が
生ずる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, when the ion beam implantation amount is corrected to be always constant by the above method, the following inconvenience occurs.

即ち、この方法によりエクストラクタ電圧VEXTの変化さ
せると、実質的にレンズを構成しているエクストラクタ
3のレンズ効果によって集束イオンビームの試料基板2
表面における位置並びにそのビーム径が変化するという
問題が発生する。
That is, when the extractor voltage V EXT is changed by this method, the focused ion beam sample substrate 2 is substantially caused by the lens effect of the extractor 3 forming the lens.
The problem arises that the position on the surface and the beam diameter change.

この問題を解決するために、エミッタ1とエクストラク
タ3の幾何学的な配置を調整し、エクストラクタ電圧V
EXTの変化による集束イオンビームの位置の変化などを
最小に抑える試みがなされているが、この調整機構では
エミッタ周辺を高真空に保つ必要があり、同時にイオン
加速のために数十KVという高電圧になり、機構が複雑に
なるなどの難点がある。
In order to solve this problem, the geometrical arrangement of the emitter 1 and the extractor 3 is adjusted so that the extractor voltage V
Attempts have been made to minimize changes in the position of the focused ion beam due to changes in EXT , but with this adjustment mechanism, it is necessary to maintain a high vacuum around the emitter, and at the same time, a high voltage of several tens KV is required for ion acceleration. However, there is a problem that the mechanism becomes complicated.

この発明は、上記実情に鑑み、簡便な機構を使用し、し
かも他に影響を与えることなく上記のような集束装置に
おけるイオンビームの注入量を一定に修正する方法を開
発することを目的とする。
In view of the above situation, an object of the present invention is to develop a method of using a simple mechanism and correcting the ion beam implantation amount in the above focusing device without affecting the others. .

(問題点を解決するための手段) 以上の問題点を解決するために、この発明では上記のよ
うな集束イオンビーム装置において上記走査速度設定回
路に走査速度補正回路を接続するとともに、エミッタ電
流乃至モニタ孔電流を監視し、該電流の変動を信号とし
て上記走査速度補正回路に伝え、これにより走査速度を
修正してイオンビームの試料基板上への注入量を修正す
る方法を提案するものである。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, in the present invention, in the above focused ion beam apparatus, a scanning speed correction circuit is connected to the scanning speed setting circuit, and an emitter current or The present invention proposes a method of monitoring the monitor hole current and transmitting the fluctuation of the current as a signal to the scanning speed correction circuit, thereby correcting the scanning speed to correct the implantation amount of the ion beam onto the sample substrate. .

(作用) この発明を更に詳しく説明すると、イオン注入量Dは下
記(1)式によって定義される。
(Operation) To explain the present invention in more detail, the ion implantation amount D is defined by the following equation (1).

[S:注入される面積、It:集束イオンビームの電流値、
T:Sの中に集束イオンビームが滞在する時間、e:電気素
量、c:イオンの電荷数] この場合、S、e、cは一定であり、したがってイオン
注入量DはItとTによって定まる。
[S: area to be injected, It: current value of focused ion beam,
T: time that the focused ion beam stays in S, e: elementary charge, c: number of charges of ions] In this case, S, e, and c are constant, so the ion implantation dose D depends on It and T. Determined.

この場合、イオンビームの注入される面積中に集束イオ
ンビームが滞在する時間Tは走査速度と相関関係があ
る。
In this case, the time T during which the focused ion beam stays in the area where the ion beam is injected has a correlation with the scanning speed.

そこで、Itは上述のように直接測定することができない
が、エミッタ電流IE乃至モニタ孔電流IAと相関関係があ
り、したがってエミッタ電流IE乃至モニタ孔電流IAを観
察し、これに変動があった場合、上記(1)式に対応し
て走査速度を修正することによりイオン注入量を一定に
することができるのである。
Therefore, although It cannot be directly measured as described above, it has a correlation with the emitter current I E to the monitor hole current I A, and therefore the emitter current I E to the monitor hole current I A is observed and changes In that case, the ion implantation amount can be made constant by modifying the scanning speed in accordance with the above equation (1).

そして、この発明によれば、従来法のようにエクストラ
クタ電流を修正することによりイオン注入量を修正する
方式でないため、イオン注入位置或はイオンビーム径の
変動を伴なうことなく、即ち他に影響を与えることな
く、しかも簡便な方法によりイオンビームの注入量を常
に一定に修正することができる。
Further, according to the present invention, unlike the conventional method, the method of correcting the amount of ion implantation by correcting the extractor current is not used, so that the ion implantation position or the ion beam diameter is not changed, that is, It is possible to constantly correct the ion beam implantation amount by a simple method without affecting the above.

(実施例) 以下、この発明を図示の実施例に基づいて説明する。(Embodiment) Hereinafter, the present invention will be described based on an illustrated embodiment.

第2図は、この発明の一実施例を示すものであり、エミ
ッタ1と試料基板2の間には第1図同様にエクストラタ
3、イオン加速管4、モニタ孔5、レンズ6、走査電極
7がある。
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention. Between the emitter 1 and the sample substrate 2, as in the case of FIG. 1, is an extractor 3, an ion accelerating tube 4, a monitor hole 5, a lens 6, a scanning electrode. There is 7.

エミッタ1とエクストラクタ3の間は電流計A1、エクス
トラクタ電圧発生回路8を介して接続し、またエクスト
ラクタ電圧発生回路8にはエクストラクタ電圧設定回路
9を接続する。
The emitter 1 and the extractor 3 are connected via an ammeter A 1 and an extractor voltage generating circuit 8, and an extractor voltage setting circuit 9 is connected to the extractor voltage generating circuit 8.

また走査電極7には走査回路10を接続するとともに、走
査回路10には走査速度設定回路11を接続し、走査回路10
と走査速度設定回路11の間には走査速度補正回路11aを
設ける。
Further, a scanning circuit 10 is connected to the scanning electrode 7, a scanning speed setting circuit 11 is connected to the scanning circuit 10, and the scanning circuit 10 is connected.
A scanning speed correction circuit 11a is provided between the scanning speed setting circuit 11 and the scanning speed setting circuit 11.

そして、電流計A1を監視し、エクストラクタ電流IEが例
えば減少した時には、この信号を走査速度補正回路11a
に伝え、これによってイオン注入量が一定になるように
走査速度を修正するのである。
Then, the ammeter A 1 is monitored, and when the extractor current I E decreases, for example, this signal is supplied to the scanning speed correction circuit 11a.
Then, the scanning speed is corrected so that the ion implantation amount becomes constant.

なお、この場合モニタ孔5に電流計A2を接続し、電流計
A2によりモニタ孔電流IAを監視し、IAが例えば減少した
時、この信号を走査速度補正回路11aに伝え、これによ
ってイオン注入量が一定になるように走査速度を修正す
るようにしても良い。
In this case, connect the ammeter A 2 to the monitor hole 5
The monitor hole current I A is monitored by A 2, and when I A decreases, for example, this signal is transmitted to the scanning speed correction circuit 11a, so that the scanning speed is corrected so that the ion implantation amount becomes constant. Is also good.

なお、第1図に示すような従来の装置ではIEが20μAか
ら16μAに減少した際、VEXTは7KVから7.04KVに上昇
し、この影響によって集束イオンビームの基板上での位
置はX方向、Y方向にそれぞれ0.3μm程度移動してし
まった。
It should be noted that in the conventional device as shown in FIG. 1, when I E decreased from 20 μA to 16 μA, V EXT increased from 7 KV to 7.04 KV, and this effect caused the position of the focused ion beam on the substrate in the X direction. , 0.3 mm in the Y direction.

しかし、この実施例に示した装置を使用した場合は、走
査速度が瞬時に100μm/secから125μm/secに自動的に変
化し、イオンビームの注入量にも変化が見られなかっ
た。また、VEXTが変化しないので、集束イオンビームの
位置は変化しなかった。
However, when the apparatus shown in this example was used, the scanning speed instantly and automatically changed from 100 μm / sec to 125 μm / sec, and the ion beam implantation amount did not change. In addition, the position of the focused ion beam did not change because V EXT did not change.

(発明の効果) 以上要するに、この発明によればイオン注入位置或はイ
オンビーム径の変動を伴なうことなく、即ち他に影響を
与えることなく、しかも簡便な方法によりイオンビーム
の注入量を常に一定に修正することができる。
(Effects of the Invention) In summary, according to the present invention, the amount of ion beam implantation can be performed by a simple method without changing the ion implantation position or the ion beam diameter, that is, without affecting others. It can always be fixed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、従来の集束イオンビーム装置におけるイオン
ビーム注入量修正方法の概略図、第2図はこの発明の一
実施例を示す集束イオンビーム装置におけるイオンビー
ム注入量修正方法の概略図である。 図中、1はエミッタ、2は試料基板、3はエクストラク
タ、4はイオン加速管、5はモニタ孔、6はレンズ、7
は走査電極、10は走査回路、11は走査速度設定回路、11
aは走査速度補正回路、A1、A2は電流計である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an ion beam implantation amount correction method in a conventional focused ion beam device, and FIG. 2 is a schematic diagram of an ion beam implantation amount correction method in a focused ion beam device showing an embodiment of the present invention. . In the figure, 1 is an emitter, 2 is a sample substrate, 3 is an extractor, 4 is an ion accelerator tube, 5 is a monitor hole, 6 is a lens, and 7
Is a scanning electrode, 10 is a scanning circuit, 11 is a scanning speed setting circuit, 11
a is a scanning speed correction circuit, and A 1 and A 2 are ammeters.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 寿夫 神奈川県川崎市中原区上小田中1333 光応 用システム技術研究組合光技術共同研究所 内 審査官 中塚 直樹 (56)参考文献 特開 昭60−101849(JP,A) 特開 昭61−245454(JP,A) 特開 昭60−101850(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshio Hashimoto 1333 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Optoelectronic System Engineering Research Association Optical Technology Joint Research Institute Naoki Nakatsuka (56) Reference JP-A-60- 101849 (JP, A) JP 61-245454 (JP, A) JP 60-101850 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エミッタと試料基板の間にエクストラク
タ、イオン加速管、モニタ孔、レンズおよび走査電極を
設け、上記走査電極には走査回路を接続し、更に該走査
回路に走査速度設定回路を接続し、所望の集束されたイ
オンビームを目標とする試料基板上で走査させるように
した集束イオンビーム装置において、上記走査速度設定
回路に走査速度補正回路を接続するとともに、エミッタ
電流乃至モニタ孔電流を監視し、該電流の変動を信号と
して上記走査速度補正回路に伝える回路を設けたことを
特徴とする集束イオンビーム装置。
1. An extractor, an ion accelerating tube, a monitor hole, a lens and a scanning electrode are provided between an emitter and a sample substrate, a scanning circuit is connected to the scanning electrode, and a scanning speed setting circuit is further connected to the scanning circuit. In a focused ion beam apparatus connected to scan a target sample substrate with a desired focused ion beam, a scanning speed correction circuit is connected to the scanning speed setting circuit, and an emitter current or a monitor hole current is connected. A focused ion beam device, characterized in that a circuit is provided for monitoring the fluctuation of the current and transmitting the fluctuation of the current as a signal to the scanning speed correction circuit.
【請求項2】エミッタと試料基板の間にエクストラク
タ、イオン加速管、モニタ孔、レンズおよび走査電極を
設け、上記走査電極には走査回路を接続し、更に該走査
回路に走査速度設定回路を接続し、所望の集束されたイ
オンビームを目標とする試料基板上で走査させるように
した集束イオンビーム装置を用いて、上記走査速度設定
回路に接続された走査速度補正回路に、エミッタ電流乃
至モニタ孔電流の変動を信号として伝え、走査速度を修
正することによりイオンビームの試料基板上への注入量
を修正するようにしたことを特徴とするイオンビーム注
入量の修正方法。
2. An extractor, an ion accelerating tube, a monitor hole, a lens and a scanning electrode are provided between the emitter and the sample substrate, a scanning circuit is connected to the scanning electrode, and a scanning speed setting circuit is further connected to the scanning circuit. By using a focused ion beam device connected to the target sample substrate to scan a desired focused ion beam, a scanning speed correction circuit connected to the scanning speed setting circuit is connected to an emitter current or monitor. A method for correcting an ion beam implantation amount, characterized in that a variation in hole current is transmitted as a signal, and a scanning speed is corrected so as to correct an ion beam implantation amount on a sample substrate.
JP10310386A 1986-05-07 1986-05-07 Focused ion beam device and ion beam implantation correction method Expired - Lifetime JPH073480B2 (en)

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JPS62261100A JPS62261100A (en) 1987-11-13
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