JPH0748367B2 - 荷電粒子線装置におけるガス導入機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、集束イオン装置や電子線加工装置などの荷電
粒子線装置における試料室内に任意なガスを導入する機
構の改良に関するものである。

［従来の技術］ 活性ガス雰囲気中でイオンを照射して行うエッチングや
有機金属ガスを用いるデポジションなどの加工において
は、加工部近傍におけるガスの圧力が加工速度、ひいて
は加工の深さ精度を大きく左右するため、流量調整弁に
より微妙に調節して一定に保つ必要がある。一方、加工
の途中においては、像観察モード、つまり材料上をイオ
ンビームで走査することによって得られる２次電子走査
像により加工具合を確認することがある。この場合、ガ
スを導入しながら観察すると、観察領域（イオンの走査
領域）まで加工されるため、ガスボンベの主弁若しくは
流量調整弁を閉じてガスの導入を一時的に停止する必要
がある。

［発明が解決しようとする課題］ さて、この様な荷電粒子線装置による加工において導入
されるガスの流量は、通常0.01cc/min程度と極めて微量
であり、この導入量と試料室の真空排気速度のバランス
により加工部近傍のガス圧力が最適値に保たれる。又、
ガス導入用のノズルとしては、加工部での局所圧力が高
く取れる様に、極めて細いキャピラリーが使用されるの
で、そのコンダクタンスが小さい。これらのことから、
ガス導入量を所定の定常状態に設定するのに可成の調整
時間を要す。この様な状況の下で、主弁を閉じると、主
弁と流量調整弁の間に充満するガスを排気しきるまで
と、主弁を開けた時にこの間のガス分布が定常に復する
までに長い時間を要す。

尚、主弁を流量調整弁の下流に設けるようにした場合に
は、主弁を閉じている間に流量調整弁と主弁間のガス圧
力が上昇し、主弁を開いた時に大量のガスが突出してし
まい、流量調整弁をガス停止用の弁と兼ねた場合には、
上記調整を再度繰返さねばならず、非常に不便であると
いう問題がある。

そこで、本発明はかかる点に鑑みてなされたものであ
り、加工具合確認後、直ちに加工を開始することのでき
るガス導入機構を提供することを目的とするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明のガス導入機構は、真
空に保たれた試料室に置かれた材料と、前記試料室に仕
切弁を介して連通するように設けられた予備室と、該予
備室内を排気するための排気手段と、前記材料上の荷電
粒子線照射部分にガスを吹き付けるためのノズルと、該
ノズルと大気中に置かれたガスボンベとを接続するため
の導入管と、該導入管の途中に設けられた流量調整弁と
を備え、前記流量調整弁のノズル側にこの流量調整弁を
通過したガスをノズル側と予備室側に夫々切換えて導入
するための手段を設けたことを特徴とするものである。

［作用］ 流量調整弁を通過したガスは、切換え導入手段を通し
て、常に試料室か予備室の何れかに導入され排気されて
いるので、ガス導入系の定常状態を保持したまま、高速
かつ再現性良く、材料の加工部へのガス導入のオン，オ
フが可能となる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳説する。

［実施例］ 第１図は本発明に係るガス導入機構の一例を示す概略
図、第２図はその動作を説明するための図である。

同図において、１は集束イオンビーム装置などにおける
試料室で、内部に図示外の材料移動機構を介して材料２
が水平移動可能に設置してある。３はこの材料上にイオ
ンビームＩを照射するための照射カラムで、イオン銃４
と集束レンズ５とから構成されている。また、図示しな
いがイオンを材料２上で走査するための偏向手段とこの
走査により材料から発生する２次電子を検出する検出手
段及びこの検出手段からの検出信号が導入される表示手
段が夫々設けてある。

６は前記試料室１内を主排気管７を介して高真空に排気
するためのスパッターイオンポンプなどの主排気ポン
プ、８は仕切弁、９は前記試料室１内に仕切弁10（第２
図参照）を介して連通された予備室で、この予備室内は
排気管11を介してターボ分子ポンプなどの予備排気ポン
プ12が接続されている。

13はガスボンベで、このガスボンベ14a,14bで示すよう
に２分岐された導入管14を介して前記試料室１及び予備
室９内に連通されている。前記導入管14の分岐部分には
三方電磁弁15が設けてあり、また、試料室１内に導入さ
れた導入管14aの先端にはノズル16が取付けてある。前
記ノズル16の先端は材料上のイオン照射部分に対向する
ように配置されている。尚、図示しなかったが、前記導
入管14bの先端も同じノズルが設けられており、２つの
導入管14a,14bは同じ排気コンダクタンスになる様に作
成されている。17は主弁、18はこの主弁と前記三方電磁
弁15との間に設置された流量調整弁である。

かかる構成において、材料２を加工する場合には、先
ず、第１図に示すように仕切弁８を閉じると共に、仕切
弁10を開放して予備室９を介して予備排気ポンプ12によ
り試料室１内を排気する。このとき、三方電磁弁15はオ
フされ分岐管14bを介して予備室９とガスボンベ13が連
通されている。この状態において、主弁17を開放し、試
料室に取付けられている真空計（図示せず）の指示を見
ながら流量調整弁18によりガスボンベからのガス流量を
調節する。そして、所望の真空度に設定されると、三方
電磁弁15をオンすることにより分岐管14aを介してガス
ボンベ13をノズル16に接続しガスをノズル16から噴出さ
せると同時に、イオンＩを発生させて材料２上に照射す
れば、エッチングやデポジションなどの加工が行われ
る。

次に、加工状態を観察したいときは、主弁17若しくは流
量調整弁18を閉じることなく、三方電磁弁15をオフして
ガスボンベ13からのガスを予備室９内に流す。この時、
該予備室内は、前記流量調整弁18の流量調整と予備排気
ポンプ12の排気により前記所望の真空度に維持される。
同時に、第２図にその状態を示すように仕切弁10を閉じ
仕切弁８を開放して試料室１内を主排気ポンプ６により
排気する。その後、図示外の偏向手段によりイオンＩを
材料２上で水平走査し、発生する２次電子を検出手段に
より検出して前記偏向手段と同期した表示手段に導入す
れば、加工状態を２次電子走査像で観察できる。そし
て、再度加工を行う場合には、前述したように三方電磁
弁15をオンしノズル16よりガスを吹き付けながらイオン
Ｉを材料２上に照射すれば良い。

この様に加工時から観察時に切換えた時に、前記ガスボ
ンベ13からのガスの導入を停止せずに、前記三方電磁弁
15を介して予備室９に導入し、該予備室内を所望の真空
度に維持するようにしているので、ガス導入を予備室９
から試料室１側に切換えても直ちに一定流量のガスをノ
ズルから噴出させることができるため、加工を効率良く
行うことができる。

尚、前述の説明は本発明の一例であり、実施にあたって
は幾多の変形が考えられる。例えば上記実施例では加工
と観際との切換えを行う際、各仕切弁及び三方電磁弁の
操作を手動で行うようにしたが、自動的に行うように構
成することも可能である。

［効果］ 以上詳述したように本発明によれば、加工状態を観察す
る際、従来のようにガスボンベからのガスを止めること
なく、予備室内に導入して排気するようにしているた
め、加工モードに切換えても一定の流量に保たれたガス
を試料室に導入することができる。そのため直ちに加工
を開始することができ、効率の良い加工を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガス導入機構の一例を示す概略
図、第２図はその動作を説明するための図である。 1:試料室、2:材料 3:カラム、4:イオン銃 5:集束レンズ、6:主排気ポンプ 7,11:排気管 8,10:仕切弁、9:予備室 12:予備排気ポンプ、13:ガスボンベ 14:導入管、15:三方電磁弁 16:ノズル、17:主弁 18:流量調整弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空に保たれた試料室に置かれた材料と、
   前記試料室に仕切弁を介して連通するように設けられた
   予備室と、該予備室内を排気するための排気手段と、前
   記材料上の荷電粒子線照射部分にガスを吹き付けるため
   のノズルと、該ノズルと大気中に置かれたガスボンベと
   を接続するための導入管と、該導入管の途中に設けられ
   た流量調整弁とを備え、前記流量調整弁のノズル側にこ
   の流量調整弁を通過したガスをノズル側と予備室側に夫
   々切換えて導入するための手段を設けたことを特徴とす
   る荷電粒子線装置におけるガス導入機構。