JPH08181105A - 集束イオンビーム装置 - Google Patents
集束イオンビーム装置Info
- Publication number
- JPH08181105A JPH08181105A JP32499094A JP32499094A JPH08181105A JP H08181105 A JPH08181105 A JP H08181105A JP 32499094 A JP32499094 A JP 32499094A JP 32499094 A JP32499094 A JP 32499094A JP H08181105 A JPH08181105 A JP H08181105A
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- Japan
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- negative
- sample substrate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 絶縁物に対しても正確な微細加工を行うこと
ができる集束イオンビーム装置を提供する。 【構成】 イオン源１から発生した正インビームはコン
デンサレンズ２で集束力を受け平行に近い状態となって
荷電変換器３に入射し、負イオンビームに変換される。
荷電変換器３で変換された負イオンビームは、質量分離
器４とアパーチャ５により目的とする負イオンのみが選
別され、ディフレクタ６によりビーム軌道を偏向された
後、対物レンズ７により集束されて絶縁体で構成された
サンプル基板１０に到達する。このとき、サンプル基板
１０は負電荷にチャージアップされるが、その一部が２
次電子として放出されるため、入射する負イオンビーム
と放出される２次電子の電荷量が釣り合い、サンプル基
板１０が数ボルト以上にチャージアップされることはな
い。
ができる集束イオンビーム装置を提供する。 【構成】 イオン源１から発生した正インビームはコン
デンサレンズ２で集束力を受け平行に近い状態となって
荷電変換器３に入射し、負イオンビームに変換される。
荷電変換器３で変換された負イオンビームは、質量分離
器４とアパーチャ５により目的とする負イオンのみが選
別され、ディフレクタ６によりビーム軌道を偏向された
後、対物レンズ７により集束されて絶縁体で構成された
サンプル基板１０に到達する。このとき、サンプル基板
１０は負電荷にチャージアップされるが、その一部が２
次電子として放出されるため、入射する負イオンビーム
と放出される２次電子の電荷量が釣り合い、サンプル基
板１０が数ボルト以上にチャージアップされることはな
い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板等のターゲット表
面に微細エッチングや微細パターンを直接描画する等の
微細加工を施すための集束イオンビーム装置に関する。
面に微細エッチングや微細パターンを直接描画する等の
微細加工を施すための集束イオンビーム装置に関する。
【０００２】
【従来技術】電子デバイス産業等の分野において、基板
等のサンプル基板表面に微細なエッチングを施したり、
金属薄膜による微細パターンを直接描画するために集束
イオンビーム装置が利用されており、イオンビームとし
ては、金属イオンである正イオンが用いられている。
等のサンプル基板表面に微細なエッチングを施したり、
金属薄膜による微細パターンを直接描画するために集束
イオンビーム装置が利用されており、イオンビームとし
ては、金属イオンである正イオンが用いられている。
【０００３】かかる集束イオンビーム装置は、イオン源
から引き出された正イオンを加速し、質量分離器によっ
て所望の正イオンを抽出して静電レンズによって集束す
ることにより、単一種の正イオンからなる集束イオンビ
ームを作るとともに、この集束イオンビームを偏向させ
つつサンプル基板に導くよう構成されており、サンプル
基板表面に高純度の金属薄膜パターンを直接描画した
り、微細エッチング等の加工を行うことを可能とするも
のである。
から引き出された正イオンを加速し、質量分離器によっ
て所望の正イオンを抽出して静電レンズによって集束す
ることにより、単一種の正イオンからなる集束イオンビ
ームを作るとともに、この集束イオンビームを偏向させ
つつサンプル基板に導くよう構成されており、サンプル
基板表面に高純度の金属薄膜パターンを直接描画した
り、微細エッチング等の加工を行うことを可能とするも
のである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示されるように、正イオンビームを照射するサンプル基
板１０が絶縁体で構成されている場合には、サンプル基
板１０が正電荷にチャージアップされ、サンプル基板１
０と正イオンビーム間に斥力が働いてビームのエネルギ
ーが減少すると共にビームの軌道が曲げられ正確な微細
加工が不可能になるという問題があった。特に、低エネ
ルギービームによる蒸着を行う場合等では、ビームのエ
ネルギーまでサンプル基板１０表面の電位Ｖが上昇し、
サンプル基板１０までイオンビームが到達しないという
事態も生じていた。
示されるように、正イオンビームを照射するサンプル基
板１０が絶縁体で構成されている場合には、サンプル基
板１０が正電荷にチャージアップされ、サンプル基板１
０と正イオンビーム間に斥力が働いてビームのエネルギ
ーが減少すると共にビームの軌道が曲げられ正確な微細
加工が不可能になるという問題があった。特に、低エネ
ルギービームによる蒸着を行う場合等では、ビームのエ
ネルギーまでサンプル基板１０表面の電位Ｖが上昇し、
サンプル基板１０までイオンビームが到達しないという
事態も生じていた。
【０００５】また、サンプル基板１０上の微細加工に際
しては、通常は正イオンビームの照射と共にサンプル基
板１０から発生する２次電子ｅ- を検出して、サンプル
基板１０表面の状態をモニターすることが一般に行われ
るが、正イオンビームの照射により正電荷にチャージア
ップされるため、２次電子ｅ- がサンプル基板１０に引
き戻され、２次電子像が観察できないという問題もあっ
た。
しては、通常は正イオンビームの照射と共にサンプル基
板１０から発生する２次電子ｅ- を検出して、サンプル
基板１０表面の状態をモニターすることが一般に行われ
るが、正イオンビームの照射により正電荷にチャージア
ップされるため、２次電子ｅ- がサンプル基板１０に引
き戻され、２次電子像が観察できないという問題もあっ
た。
【０００６】さらに、正電荷によるチャージアップが進
むと一部の正電荷が放電し、サンプル基板１０が破壊さ
れる危険性もあった。
むと一部の正電荷が放電し、サンプル基板１０が破壊さ
れる危険性もあった。
【０００７】そこで、本発明はかかる課題を解消するた
め、絶縁物に対しても、正確な微細加工を行うことがで
きる集束イオンビーム装置の提供を目的とする。
め、絶縁物に対しても、正確な微細加工を行うことがで
きる集束イオンビーム装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかる集束イオンビーム装置は、正イオン
ビームを発生するイオン源と、発生した正イオンビーム
を負イオンビームに変換する荷電変換器と、変換された
負イオンビームから必要な負イオンのみ選別する質量分
離器と、選別された負イオンビームを偏向させつつサン
プルステージに導く偏向電極と、を備えたことを特徴と
する。
に、本発明にかかる集束イオンビーム装置は、正イオン
ビームを発生するイオン源と、発生した正イオンビーム
を負イオンビームに変換する荷電変換器と、変換された
負イオンビームから必要な負イオンのみ選別する質量分
離器と、選別された負イオンビームを偏向させつつサン
プルステージに導く偏向電極と、を備えたことを特徴と
する。
【０００９】また、本発明にかかる集束イオンビーム装
置は、正イオンビームを発生するイオン源と、発生した
正イオンビームを負イオンビームに変換する荷電変換器
と、変換された負イオンビームから必要な負イオンのみ
選別する質量分離器と、選別された負イオンビームを偏
向させつつサンプルステージに導く偏向電極と、サンプ
ルステージ直前で前記負イオンビームに対して逆電圧を
印加することにより前記負イオンビームをサンプルに蒸
着可能なエネルギーまで減速しうる減速電源と、を備え
たことを特徴とする。
置は、正イオンビームを発生するイオン源と、発生した
正イオンビームを負イオンビームに変換する荷電変換器
と、変換された負イオンビームから必要な負イオンのみ
選別する質量分離器と、選別された負イオンビームを偏
向させつつサンプルステージに導く偏向電極と、サンプ
ルステージ直前で前記負イオンビームに対して逆電圧を
印加することにより前記負イオンビームをサンプルに蒸
着可能なエネルギーまで減速しうる減速電源と、を備え
たことを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の作用を図１に基づいて説明すると、イ
オン源１から発生した正イオンは引き出し電極１ａによ
って引き出され、コンデンサレンズ２で集束力を受け平
行に近い正イオンビームとなって荷電変換器３に入射
し、負イオンビームに変換される。荷電変換器３を出た
負イオンビームは、質量分離器４とアパーチャ５により
目的とする負イオンのみが選別され、ディフレクタ６に
よりそのビーム軌道を偏向された後、対物レンズ７によ
り集束されて絶縁体で構成されたサンプル基板１０に到
達する。このとき、図３に示されるように、サンプル基
板１０は負電荷にチャージアップされるが、その一部が
２次電子ｅ- として放出されるため、入射する負イオン
ビームと放出される２次電子の電荷量が釣り合い、サン
プル基板１０が数ボルト以上チャージアップすることは
ない。
オン源１から発生した正イオンは引き出し電極１ａによ
って引き出され、コンデンサレンズ２で集束力を受け平
行に近い正イオンビームとなって荷電変換器３に入射
し、負イオンビームに変換される。荷電変換器３を出た
負イオンビームは、質量分離器４とアパーチャ５により
目的とする負イオンのみが選別され、ディフレクタ６に
よりそのビーム軌道を偏向された後、対物レンズ７によ
り集束されて絶縁体で構成されたサンプル基板１０に到
達する。このとき、図３に示されるように、サンプル基
板１０は負電荷にチャージアップされるが、その一部が
２次電子ｅ- として放出されるため、入射する負イオン
ビームと放出される２次電子の電荷量が釣り合い、サン
プル基板１０が数ボルト以上チャージアップすることは
ない。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図３に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００１２】図１は本発明にかかる集束イオンビーム装
置の概略図であり、液体金属イオン源１は加速電源２０
により正の電位が与えられるとともに、ヒータ電源２１
によって加熱されている。そして、液体金属イオン源１
とそのイオン取り出し口に近接配置された引き出し電極
１ａとの間に液体金属イオン源１内の正イオンを引き出
すのに十分な電位差が与えられることによって、正イオ
ンビームが発生する。コンデンサレンズ２は、発生した
正イオンビームを集束させて荷電変換器３に導く。図２
に示されるように、荷電変換器３内にはリチウム等のア
ルカリ金属の蒸気が入れられており、荷電変換器３内に
入射した正イオンビームは、アルカリ金属蒸気中で荷電
変換反応（電子移動反応）を受け、負イオンビームに変
換される。
置の概略図であり、液体金属イオン源１は加速電源２０
により正の電位が与えられるとともに、ヒータ電源２１
によって加熱されている。そして、液体金属イオン源１
とそのイオン取り出し口に近接配置された引き出し電極
１ａとの間に液体金属イオン源１内の正イオンを引き出
すのに十分な電位差が与えられることによって、正イオ
ンビームが発生する。コンデンサレンズ２は、発生した
正イオンビームを集束させて荷電変換器３に導く。図２
に示されるように、荷電変換器３内にはリチウム等のア
ルカリ金属の蒸気が入れられており、荷電変換器３内に
入射した正イオンビームは、アルカリ金属蒸気中で荷電
変換反応（電子移動反応）を受け、負イオンビームに変
換される。
【００１３】質量分離器４は、例えば、Ｅ×Ｂマスフィ
ルタによって構成され、所定の電界及び磁界を与えるこ
とで、荷電変換器３内で変換された負イオンビームのう
ち不要な負イオンや完全に変換しきれなかった正イオン
の軌道を偏向させ、所望とする負イオンのみを直進させ
る。これにより、アパーチャ５によって不要なイオンは
排除され、所望とする負イオンのみが選別される。
ルタによって構成され、所定の電界及び磁界を与えるこ
とで、荷電変換器３内で変換された負イオンビームのう
ち不要な負イオンや完全に変換しきれなかった正イオン
の軌道を偏向させ、所望とする負イオンのみを直進させ
る。これにより、アパーチャ５によって不要なイオンは
排除され、所望とする負イオンのみが選別される。
【００１４】ディフレクタ６は、アパーチャ５を通して
選別された負イオンビームを偏向させサンプル基板１０
上の所望の位置に負イオンビームを到達させるもので、
ディフレクタ６に印加する電圧を制御することによって
負イオンビームを走査することができ、走査された負イ
オンビームを対物レンズ７で集束させることで、サンプ
ル基板１０上に微細パターンの加工を施すことが可能と
なる。
選別された負イオンビームを偏向させサンプル基板１０
上の所望の位置に負イオンビームを到達させるもので、
ディフレクタ６に印加する電圧を制御することによって
負イオンビームを走査することができ、走査された負イ
オンビームを対物レンズ７で集束させることで、サンプ
ル基板１０上に微細パターンの加工を施すことが可能と
なる。
【００１５】絶縁体で構成されたサンプル基板１０は、
絶縁碍子９を介して絶縁状態に保持されており、この絶
縁碍子９が固定されたサンプルステージ８により３次元
方向で移動可能に構成されている。
絶縁碍子９を介して絶縁状態に保持されており、この絶
縁碍子９が固定されたサンプルステージ８により３次元
方向で移動可能に構成されている。
【００１６】サンプル基板１０は減速電源２２によっ
て、所定の負電位に保持されており、この負電位を適宜
調整することで、サンプル基板１０に入射する負イオン
ビームのエネルギーを調整できる。このため、比較的高
いエネルギーの負イオンビームでサンプル基板１０の表
面に微細なエッチングを施し、低エネルギーの負イオン
ビームにより金属薄膜による微細パターンを直接描画す
ることが可能となる。
て、所定の負電位に保持されており、この負電位を適宜
調整することで、サンプル基板１０に入射する負イオン
ビームのエネルギーを調整できる。このため、比較的高
いエネルギーの負イオンビームでサンプル基板１０の表
面に微細なエッチングを施し、低エネルギーの負イオン
ビームにより金属薄膜による微細パターンを直接描画す
ることが可能となる。
【００１７】真空チャンバ１１内には、上述した装置が
配置されており、不図示の真空ポンプによって真空状態
に保たれている。
配置されており、不図示の真空ポンプによって真空状態
に保たれている。
【００１８】次に、以上のように構成された集束イオン
ビーム装置の動作を説明する。イオン源１で発生した正
イオンは引き出し電極１ａによって引き出され、正イオ
ンビームとなって、コンデンサレンズ２で集束力を受
け、平行に近い状態となって荷電変換器３に入射する。
荷電変換器３に入射した正イオンビームは、その内部の
アルカリ金属蒸気中で荷電変換反応を受けて負イオンビ
ームとなり、質量分離器４とアパーチャ５によって目的
とする負イオンのみが選別される。そして、ディフレク
タ６によりビーム軌道を偏向された後、対物レンズ７に
より集束され、サンプル基板１０と対物レンズ７間の逆
電圧によって減速されてサンプル基板１０に到達する。
ビーム装置の動作を説明する。イオン源１で発生した正
イオンは引き出し電極１ａによって引き出され、正イオ
ンビームとなって、コンデンサレンズ２で集束力を受
け、平行に近い状態となって荷電変換器３に入射する。
荷電変換器３に入射した正イオンビームは、その内部の
アルカリ金属蒸気中で荷電変換反応を受けて負イオンビ
ームとなり、質量分離器４とアパーチャ５によって目的
とする負イオンのみが選別される。そして、ディフレク
タ６によりビーム軌道を偏向された後、対物レンズ７に
より集束され、サンプル基板１０と対物レンズ７間の逆
電圧によって減速されてサンプル基板１０に到達する。
【００１９】このとき、図３に示されるように、サンプ
ル基板１０は負イオンビームが入射するに従って負電荷
にチャージアップされるが、その一部が２次電子ｅ- と
して放出されるため、入射する負イオンビームと放出さ
れる２次電子ｅ- の電荷量が釣り合い、数ボルト程度以
上、多くても１０ボルト以上にチャージアップしなくな
る。
ル基板１０は負イオンビームが入射するに従って負電荷
にチャージアップされるが、その一部が２次電子ｅ- と
して放出されるため、入射する負イオンビームと放出さ
れる２次電子ｅ- の電荷量が釣り合い、数ボルト程度以
上、多くても１０ボルト以上にチャージアップしなくな
る。
【００２０】従って、この程度のチャージアップであれ
ば、低エネルギービームによる蒸着を行う場合等であっ
ても、サンプル基板１０に到達する負イオンビームの軌
道に悪影響を与えることはなく、また、正イオンビーム
を用いた場合のように放電によるサンプル基板が破壊す
るという危険性もなくなる。さらに、サンプル基板１０
自体が負電荷に帯電しているため、サンプル基板１０か
ら非常に多くの２次電子ｅ- が発生するので、これを利
用することで極めて良好な２次電子像が得られる。
ば、低エネルギービームによる蒸着を行う場合等であっ
ても、サンプル基板１０に到達する負イオンビームの軌
道に悪影響を与えることはなく、また、正イオンビーム
を用いた場合のように放電によるサンプル基板が破壊す
るという危険性もなくなる。さらに、サンプル基板１０
自体が負電荷に帯電しているため、サンプル基板１０か
ら非常に多くの２次電子ｅ- が発生するので、これを利
用することで極めて良好な２次電子像が得られる。
【００２１】なお、上述した実施例では、イオン源とし
て液体金属イオン源を用いたが、本発明はこれに限ら
ず、電界電離型のガスイオン源を用いることもできる。
て液体金属イオン源を用いたが、本発明はこれに限ら
ず、電界電離型のガスイオン源を用いることもできる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、集束イオンビーム装置
において、負イオンビームをサンプル基板等に照射する
ため、サンプル基板等が絶縁体で構成される場合であっ
ても、数ボルト以上にチャージアップされることがな
い。このため、イオンビームの軌道がチャージアップに
よる影響を受けないため正確な微細加工ができると共
に、放電によるサンプル基板等の破壊も防止できる。さ
らに、サンプル基板等は負電荷にチャージアップされる
ことから極めて良好な２次電子像が得られ、微細加工時
のモニタリングが容易となる。
において、負イオンビームをサンプル基板等に照射する
ため、サンプル基板等が絶縁体で構成される場合であっ
ても、数ボルト以上にチャージアップされることがな
い。このため、イオンビームの軌道がチャージアップに
よる影響を受けないため正確な微細加工ができると共
に、放電によるサンプル基板等の破壊も防止できる。さ
らに、サンプル基板等は負電荷にチャージアップされる
ことから極めて良好な２次電子像が得られ、微細加工時
のモニタリングが容易となる。
【図１】本発明にかかる集束イオンビーム装置の全体図
である。
である。
【図２】正イオンビームが負イオンビームに変換される
様子を示す図である。
様子を示す図である。
【図３】サンプル基板が負電荷にチャージアップされた
状態を示す図である。
状態を示す図である。
【図４】サンプル基板が正電荷にチャージアップされた
状態を示す図である。
状態を示す図である。
１・・・・・・正イオン源 １ａ・・・・・引き出し電極 ２・・・・・・コンデンサレンズ ３・・・・・・荷電変換器 ４・・・・・・質量分離器 ５・・・・・・アパーチャ ６・・・・・・ディフレクタ ７・・・・・・対物レンズ ８・・・・・・サンプルステージ ９・・・・・・絶縁碍子 １０・・・・・サンプル基板 １１・・・・・真空チャンバ ２０・・・・・加速電源 ２１・・・・・ヒータ電源 ２２・・・・・減速電源
Claims (1)
- 【請求項１】 正イオンビームを発生するイオン源と、
発生した正イオンビームを負イオンビームに変換する荷
電変換器と、変換された負イオンビームから必要な負イ
オンのみ選別する質量分離器と、選別された負イオンビ
ームを偏向させつつサンプルステージに導く偏向電極
と、を備えたことを特徴とする集束イオンビーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32499094A JPH08181105A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 集束イオンビーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32499094A JPH08181105A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 集束イオンビーム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181105A true JPH08181105A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18171905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32499094A Pending JPH08181105A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 集束イオンビーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08181105A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100795963B1 (ko) * | 2005-05-17 | 2008-01-21 | 광운대학교 산학협력단 | 이온유도 이차전자방출계수를 위한 전류변화현상을측정하기 위한 γ-집속이온빔장치 및 방법 |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP32499094A patent/JPH08181105A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100795963B1 (ko) * | 2005-05-17 | 2008-01-21 | 광운대학교 산학협력단 | 이온유도 이차전자방출계수를 위한 전류변화현상을측정하기 위한 γ-집속이온빔장치 및 방법 |
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