JPH09205051A - イオンビーム投射方法およびその装置 - Google Patents
イオンビーム投射方法およびその装置Info
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- JPH09205051A JPH09205051A JP1066496A JP1066496A JPH09205051A JP H09205051 A JPH09205051 A JP H09205051A JP 1066496 A JP1066496 A JP 1066496A JP 1066496 A JP1066496 A JP 1066496A JP H09205051 A JPH09205051 A JP H09205051A
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- Japan
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- ion beam
- mask
- sample
- ion
- pattern
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Abstract
(57)【要約】
【課題】断面形状の異なるイオンビームを試料に投射で
きるイオンビーム投射方法およびこれを実現する装置を
提供する。 【解決手段】イオンビーム投射装置で、開口パターンの
面積が可変のマスク5を照射レンズ4の焦点位置に設置
することで円形断面のイオンビーム3は矩形に成形でき
る。
きるイオンビーム投射方法およびこれを実現する装置を
提供する。 【解決手段】イオンビーム投射装置で、開口パターンの
面積が可変のマスク5を照射レンズ4の焦点位置に設置
することで円形断面のイオンビーム3は矩形に成形でき
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マスクで成形され
たイオンビームを用いて試料に微細加工を施すイオンビ
ーム投射方法およびその装置に関する。
たイオンビームを用いて試料に微細加工を施すイオンビ
ーム投射方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】イオンビーム投射装置は、イオンビーム
で照射したマスク上の開口パターンを、レンズで縮小し
て試料上に投射し、試料に生じる物理的または化学的な
変化を利用して試料上に微細なパターンの加工を施す装
置である。
で照射したマスク上の開口パターンを、レンズで縮小し
て試料上に投射し、試料に生じる物理的または化学的な
変化を利用して試料上に微細なパターンの加工を施す装
置である。
【0003】従来例として、イオンビームでステンシル
マスクのパターンを、試料であるホトレジストが塗布さ
れたウエハに露光するイオン投射リソグラフィ装置が、
論文集マイクロエレクトロニク エンジニアリング(Mic
roelectronic Engineering),第17巻(1992年)
第229頁から第240頁にかけて、『プログレス・イ
ン・イオン・プロジェクション・リソグラフィ(Progre
ss in Ion ProjectionLithography )』と題する論文で
示されている。
マスクのパターンを、試料であるホトレジストが塗布さ
れたウエハに露光するイオン投射リソグラフィ装置が、
論文集マイクロエレクトロニク エンジニアリング(Mic
roelectronic Engineering),第17巻(1992年)
第229頁から第240頁にかけて、『プログレス・イ
ン・イオン・プロジェクション・リソグラフィ(Progre
ss in Ion ProjectionLithography )』と題する論文で
示されている。
【0004】このイオン投射リソグラフィ装置の構成を
図2で説明する。イオン投射リソグラフィ装置20にお
いて、イオン源21より引出したイオンビーム22は照
射レンズ23によりステンシルマスク24に照射され
る。この場合、ホトレジストにできる限り微細なパター
ンを形成するために、軽元素である水素やヘリウムのイ
オンを、デュオプラズマトロン型イオン源を用いて放出
させる。
図2で説明する。イオン投射リソグラフィ装置20にお
いて、イオン源21より引出したイオンビーム22は照
射レンズ23によりステンシルマスク24に照射され
る。この場合、ホトレジストにできる限り微細なパター
ンを形成するために、軽元素である水素やヘリウムのイ
オンを、デュオプラズマトロン型イオン源を用いて放出
させる。
【0005】マスクステージ25に保持されたステンシ
ルマスク24には開口パターンが設けられていて、ステ
ンシルマスク24を通過したイオンビーム22は集束レ
ンズ26を介して、投射レンズ27により試料28に投
射される。この時、投射レンズ27はステンシルマスク
24に設けた開口パターンの像を試料28上に縮小して
投射する。試料28は試料ステージ29に保持されてい
て、一度のイオンビーム投射が完了すれば、試料ステー
ジ29が逐次移動し、試料面上の異なる位置に同じパタ
ーン像を投射する。このイオンビーム投射とステップア
ンドリピート式の試料ステージの移動により、試料面全
体に同じパターンを数多く露光することができる。ま
た、これらイオン光学系は真空容器30内に設置されて
いる。
ルマスク24には開口パターンが設けられていて、ステ
ンシルマスク24を通過したイオンビーム22は集束レ
ンズ26を介して、投射レンズ27により試料28に投
射される。この時、投射レンズ27はステンシルマスク
24に設けた開口パターンの像を試料28上に縮小して
投射する。試料28は試料ステージ29に保持されてい
て、一度のイオンビーム投射が完了すれば、試料ステー
ジ29が逐次移動し、試料面上の異なる位置に同じパタ
ーン像を投射する。このイオンビーム投射とステップア
ンドリピート式の試料ステージの移動により、試料面全
体に同じパターンを数多く露光することができる。ま
た、これらイオン光学系は真空容器30内に設置されて
いる。
【0006】このように、イオンビームによってレジス
トにパターンを露光した後、試料を現像し、イオンビー
ム投射部のレジストを除去することによってステンシル
マスク上の開口パターンの縮小パターンを形成すること
ができる。
トにパターンを露光した後、試料を現像し、イオンビー
ム投射部のレジストを除去することによってステンシル
マスク上の開口パターンの縮小パターンを形成すること
ができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなイオン投
射リソグラフィ装置において、試料面に形成されるパタ
ーンは、ステンシルマスクに予め設けた開口パターンで
決定される。試料上に形成される複数個のパターンは、
イオンビームの間欠的な投射と試料ステージの逐次移動
により同じパターンの繰返しである。
射リソグラフィ装置において、試料面に形成されるパタ
ーンは、ステンシルマスクに予め設けた開口パターンで
決定される。試料上に形成される複数個のパターンは、
イオンビームの間欠的な投射と試料ステージの逐次移動
により同じパターンの繰返しである。
【0008】しかし、試料上に形成したいパターンは必
ずしも常に同じパターンの繰返しであることはなく、時
には試料面上に異なったパターンを形成したいというニ
ーズは多い。これを実現するには、上述の従来方法では
不可能であった。
ずしも常に同じパターンの繰返しであることはなく、時
には試料面上に異なったパターンを形成したいというニ
ーズは多い。これを実現するには、上述の従来方法では
不可能であった。
【0009】本発明の第1の目的は、イオンビームをマ
スクの開口パターンに通過させて成形し、試料に投射す
るイオンビーム投射方法において、投射するパターン形
状を変えるイオンビーム投射方法を提供することにあ
る。本発明の第2の目的は、上記イオンビーム投射方法
を用いて試料を加工する方法を提供することにあり、さ
らに、本発明の第3の目的は、上記第1と第2の目的を
実現するためのイオンビーム投射装置を提供することに
ある。
スクの開口パターンに通過させて成形し、試料に投射す
るイオンビーム投射方法において、投射するパターン形
状を変えるイオンビーム投射方法を提供することにあ
る。本発明の第2の目的は、上記イオンビーム投射方法
を用いて試料を加工する方法を提供することにあり、さ
らに、本発明の第3の目的は、上記第1と第2の目的を
実現するためのイオンビーム投射装置を提供することに
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記本発明の第1の目的
は、以下の構成により達成される。
は、以下の構成により達成される。
【0011】(1)イオン源から引出したイオンビーム
を、開口パターンを有するマスクに照射し、上記マスク
を通過したパターンイオンビームを投射光学系によって
試料に投射して上記開口パターンの像を形成するイオン
ビーム投射方法であって、特に、必要に応じて上記マス
クの開口パターンの面積を変えて形状の異なるパターン
イオンビームを投射して、上記試料を加工するイオンビ
ーム投射方法。
を、開口パターンを有するマスクに照射し、上記マスク
を通過したパターンイオンビームを投射光学系によって
試料に投射して上記開口パターンの像を形成するイオン
ビーム投射方法であって、特に、必要に応じて上記マス
クの開口パターンの面積を変えて形状の異なるパターン
イオンビームを投射して、上記試料を加工するイオンビ
ーム投射方法。
【0012】(2)上記(1)のイオンビーム投射方法
において、上記パターンイオンビームをビーム検出器に
投射して像形状を確認または補正した後、上記試料の所
望の位置に上記パターンイオンビームを投射するイオン
ビーム投射方法。
において、上記パターンイオンビームをビーム検出器に
投射して像形状を確認または補正した後、上記試料の所
望の位置に上記パターンイオンビームを投射するイオン
ビーム投射方法。
【0013】(3)上記(2)のイオンビーム投射方法
において、特に、上記ビーム検出器を試料ステージの基
準とし、上記ビーム検出器に上記イオンビームを投射し
て像形状を確認または補正した後、予め測定した上記ビ
ーム検出器と試料内の基準との位置関係を基に試料ステ
ージを移動して、上記試料の所望の位置に上記パターン
イオンビームを投射するイオンビーム投射方法。
において、特に、上記ビーム検出器を試料ステージの基
準とし、上記ビーム検出器に上記イオンビームを投射し
て像形状を確認または補正した後、予め測定した上記ビ
ーム検出器と試料内の基準との位置関係を基に試料ステ
ージを移動して、上記試料の所望の位置に上記パターン
イオンビームを投射するイオンビーム投射方法。
【0014】また、上記本発明の第2の目的は、以下の
構成により達成される。
構成により達成される。
【0015】(4)イオン源から引出したイオンビーム
を、開口パターンの面積が可変であるマスクに照射し、
上記マスクを通過したパターンイオンビームを投射光学
系によって試料に投射して、上記開口パターンの像形状
に加工を施すイオンビーム投射方法であって、上記試料
表面に上記開口パターンに対応する凹部を形成する工程
か、上記試料に向けてガスを導入しつつ、上記試料表面
に上記開口パターンに対応する形状に膜を形成する工程
か、上記試料に向けてガスを導入しつつ、上記試料表面
に上記マスクの開口パターンに対応する形状に凹部を形
成する工程か、上記試料表面の凸部を除去する工程かの
うち、少なくともいずれかを含むイオンビーム投射方
法。
を、開口パターンの面積が可変であるマスクに照射し、
上記マスクを通過したパターンイオンビームを投射光学
系によって試料に投射して、上記開口パターンの像形状
に加工を施すイオンビーム投射方法であって、上記試料
表面に上記開口パターンに対応する凹部を形成する工程
か、上記試料に向けてガスを導入しつつ、上記試料表面
に上記開口パターンに対応する形状に膜を形成する工程
か、上記試料に向けてガスを導入しつつ、上記試料表面
に上記マスクの開口パターンに対応する形状に凹部を形
成する工程か、上記試料表面の凸部を除去する工程かの
うち、少なくともいずれかを含むイオンビーム投射方
法。
【0016】(5)上記(4)のイオンビーム投射方法
において、特に、上記試料が半導体素子であるイオンビ
ーム投射方法。
において、特に、上記試料が半導体素子であるイオンビ
ーム投射方法。
【0017】(6)上記(5)のイオンビーム投射方法
において、特に、上記パターンイオンビームを投射し
て、上記半導体素子の配線の断線,結合、もしくは新規
配線形成のうちの少なくともいずれかを行なうイオンビ
ーム投射方法。
において、特に、上記パターンイオンビームを投射し
て、上記半導体素子の配線の断線,結合、もしくは新規
配線形成のうちの少なくともいずれかを行なうイオンビ
ーム投射方法。
【0018】(7)イオン源から引出したイオンビーム
を、開口パターンの面積が可変であるマスクに照射し、
上記試料に向けてガスを導入しつつ、上記マスクを通過
したパターンイオンビームを試料に投射して上記試料上
に上記開口パターンの像を形成するイオンビーム投射方
法において、特に、上記試料が半導体素子であり、上記
半導体素子表面に上記開口パターンに対応する形状の金
属膜を形成する工程か、上記半導体素子表面に上記マス
クの開口パターンに対応する形状の凹部を形成する工程
か、上記半導体素子表面の凸部を除去する工程かのうち
少なくともいずれかを含むことを特徴とする配線修復方
法。
を、開口パターンの面積が可変であるマスクに照射し、
上記試料に向けてガスを導入しつつ、上記マスクを通過
したパターンイオンビームを試料に投射して上記試料上
に上記開口パターンの像を形成するイオンビーム投射方
法において、特に、上記試料が半導体素子であり、上記
半導体素子表面に上記開口パターンに対応する形状の金
属膜を形成する工程か、上記半導体素子表面に上記マス
クの開口パターンに対応する形状の凹部を形成する工程
か、上記半導体素子表面の凸部を除去する工程かのうち
少なくともいずれかを含むことを特徴とする配線修復方
法。
【0019】(8)イオン源から引出したイオンビーム
を、開口パターンの面積が可変であるマスクに照射し、
上記マスクを通過したパターンイオンビームを投射光学
系によって物体に投射して、上記物体に上記開口パター
ンに対応する凹部の認識マークを刻印するマーキング方
法。
を、開口パターンの面積が可変であるマスクに照射し、
上記マスクを通過したパターンイオンビームを投射光学
系によって物体に投射して、上記物体に上記開口パター
ンに対応する凹部の認識マークを刻印するマーキング方
法。
【0020】(9)上記(8)のマーキング方法におい
て、特に、上記認識マークは複数の矩形からなることを
特徴とするマーキング方法。
て、特に、上記認識マークは複数の矩形からなることを
特徴とするマーキング方法。
【0021】(10)上記(9)のマーキング方法にお
いて、上記物体が金属またはガラスであるマーキング方
法。
いて、上記物体が金属またはガラスであるマーキング方
法。
【0022】(11)上記(1)のイオンビーム投射方
法において、上記開口パターンが細長い矩形の集合であ
り、上記試料上に形成されるパターンがグレーティング
であるイオンビーム投射方法。
法において、上記開口パターンが細長い矩形の集合であ
り、上記試料上に形成されるパターンがグレーティング
であるイオンビーム投射方法。
【0023】さらに、上記本発明の第3の目的は、以下
の構成により達成される。
の構成により達成される。
【0024】(12)イオン源と、イオンビームが通過
する開口パターンを有するマスクと、上記マスクに上記
イオン源から引出した上記イオンビームを照射する照射
光学系と、試料を保持する試料ステージと、上記マスク
を通過したパターンイオンビームを上記試料へ投射して
上記開口パターンの像を上記試料上に形成する投射光学
系とを少なくとも備えたイオンビーム投射装置におい
て、特に、上記マスクは、開口パターンの面積が可変で
あるイオンビーム投射装置。
する開口パターンを有するマスクと、上記マスクに上記
イオン源から引出した上記イオンビームを照射する照射
光学系と、試料を保持する試料ステージと、上記マスク
を通過したパターンイオンビームを上記試料へ投射して
上記開口パターンの像を上記試料上に形成する投射光学
系とを少なくとも備えたイオンビーム投射装置におい
て、特に、上記マスクは、開口パターンの面積が可変で
あるイオンビーム投射装置。
【0025】(13)上記(12)のイオンビーム投射
装置において、特に、照射光学系が、上記イオン源から
放出したイオンビームの広がりを抑えて上記マスクに照
射する照射レンズを有するイオンビーム投射装置。
装置において、特に、照射光学系が、上記イオン源から
放出したイオンビームの広がりを抑えて上記マスクに照
射する照射レンズを有するイオンビーム投射装置。
【0026】(14)上記(13)のイオンビーム投射
装置において、特に、上記マスクは上記照射レンズの焦
点に位置するイオンビーム投射装置。
装置において、特に、上記マスクは上記照射レンズの焦
点に位置するイオンビーム投射装置。
【0027】(15)上記(12)のイオンビーム投射
装置において、特に、上記マスクは複数の遮蔽板とこれ
を移動させる微動手段とを含み、開口パターン形状が一
個の矩形であるイオンビーム投射装置。
装置において、特に、上記マスクは複数の遮蔽板とこれ
を移動させる微動手段とを含み、開口パターン形状が一
個の矩形であるイオンビーム投射装置。
【0028】(16)上記(15)のイオンビーム投射
装置において、特に、上記マスクにおける開口の中心が
常にイオン光学軸に位置するイオンビーム投射装置、ま
たは、 (17)上記(12)のイオンビーム投射装置におい
て、特に、上記開口パターンは、複数の開口からなるイ
オンビーム投射装置。
装置において、特に、上記マスクにおける開口の中心が
常にイオン光学軸に位置するイオンビーム投射装置、ま
たは、 (17)上記(12)のイオンビーム投射装置におい
て、特に、上記開口パターンは、複数の開口からなるイ
オンビーム投射装置。
【0029】(18)上記(12)のイオンビーム投射
装置において、特に、上記マスクは、開口を有するシー
ルド板と、上記開口の各々に対して実質的にイオンビー
ム通過領域を制限する遮蔽板と、上記遮蔽板を移動させ
るための微動手段とを含むイオンビーム投射装置。
装置において、特に、上記マスクは、開口を有するシー
ルド板と、上記開口の各々に対して実質的にイオンビー
ム通過領域を制限する遮蔽板と、上記遮蔽板を移動させ
るための微動手段とを含むイオンビーム投射装置。
【0030】(19)上記(18)のイオンビーム投射
方法において、特に、上記実質的なイオンビーム通過領
域は予め定めた複数の開口状態であるイオンビーム投射
装置。
方法において、特に、上記実質的なイオンビーム通過領
域は予め定めた複数の開口状態であるイオンビーム投射
装置。
【0031】(20)上記(12)から(19)のいず
れかのイオンビーム投射装置において、特に、上記マス
クにおける、少なくとも上記イオンビームの照射を受け
るマスクの一部に、イオン光学軸から等距離に位置して
複数の小開口を設け、該小開口の直下に電流検出器を配
したイオンビーム投射装置。
れかのイオンビーム投射装置において、特に、上記マス
クにおける、少なくとも上記イオンビームの照射を受け
るマスクの一部に、イオン光学軸から等距離に位置して
複数の小開口を設け、該小開口の直下に電流検出器を配
したイオンビーム投射装置。
【0032】(21)上記(20)のイオンビーム投射
装置において、さらに、上記電流検出器からの電流信号
を取り込むと共に、照射イオンビームの軌道を調整する
信号を発信する信号処理装置を有するイオンビーム投射
装置。
装置において、さらに、上記電流検出器からの電流信号
を取り込むと共に、照射イオンビームの軌道を調整する
信号を発信する信号処理装置を有するイオンビーム投射
装置。
【0033】(22)上記(12)から(21)のいず
れかのイオンビーム投射装置において、さらに、上記試
料面に形成される像を検出するビーム検出器を有するイ
オンビーム投射装置。
れかのイオンビーム投射装置において、さらに、上記試
料面に形成される像を検出するビーム検出器を有するイ
オンビーム投射装置。
【0034】(23)上記(20)のイオンビーム投射
装置において、さらに、上記信号処理装置は試料面に形
成される像を検出するビーム検出器からの信号を取り込
むイオンビーム投射装置。
装置において、さらに、上記信号処理装置は試料面に形
成される像を検出するビーム検出器からの信号を取り込
むイオンビーム投射装置。
【0035】(24)上記(21)のイオンビーム投射
装置において、上記信号処理装置は上記マスクの微動手
段を制御する信号を発信するイオンビーム投射装置。
装置において、上記信号処理装置は上記マスクの微動手
段を制御する信号を発信するイオンビーム投射装置。
【0036】(25)上記(24)のイオンビーム投射
装置で、更に、上記ビーム検出器からの信号を表示する
画像表示手段を有するイオンビーム投射装置。
装置で、更に、上記ビーム検出器からの信号を表示する
画像表示手段を有するイオンビーム投射装置。
【0037】(26)上記(12)のイオンビーム投射
装置における上記マスクにおいて、少なくとも上記イオ
ンビームの照射を受ける部分は、上記照射するイオンビ
ームに対するスパッタリング収率が3以下である材料で
構成されているイオンビーム投射装置。
装置における上記マスクにおいて、少なくとも上記イオ
ンビームの照射を受ける部分は、上記照射するイオンビ
ームに対するスパッタリング収率が3以下である材料で
構成されているイオンビーム投射装置。
【0038】(27)上記(26)のイオンビーム投射
装置において、上記イオンビームがアルゴンイオンビー
ムであり、また、上記マスクのうち少なくともイオンビ
ーム照射を受ける部分が特に炭素,モリブデン,ニオブ
のうちの少なくともいずれかから成るイオンビーム投射
装置。
装置において、上記イオンビームがアルゴンイオンビー
ムであり、また、上記マスクのうち少なくともイオンビ
ーム照射を受ける部分が特に炭素,モリブデン,ニオブ
のうちの少なくともいずれかから成るイオンビーム投射
装置。
【0039】(28)上記(12)のイオンビーム投射
装置において、特に、上記試料に向けてガスを導入でき
るガス供給手段を備えたイオンビーム投射装置。
装置において、特に、上記試料に向けてガスを導入でき
るガス供給手段を備えたイオンビーム投射装置。
【0040】(29)上記(28)のイオンビーム投射
装置で、特に、上記ガスが特に有機金属ガスまたは反応
性ガスのいずれかであるイオンビーム投射装置。
装置で、特に、上記ガスが特に有機金属ガスまたは反応
性ガスのいずれかであるイオンビーム投射装置。
【0041】(30)イオン源と、上記イオン源から引
出したイオンビームが通過する開口パターンの面積が可
変であるマスクと、上記マスクに上記イオンビームを照
射する照射光学系と、試料を保持する試料ステージと、
上記マスクを通過した上記イオンビームを上記試料へ投
射して上記パターンの像を上記試料上に形成する投射光
学系と、さらに、上記試料に向けてガスを導入できるガ
ス供給手段を備えて、半導体素子上の配線を修復するこ
とを特徴とする配線修復装置。
出したイオンビームが通過する開口パターンの面積が可
変であるマスクと、上記マスクに上記イオンビームを照
射する照射光学系と、試料を保持する試料ステージと、
上記マスクを通過した上記イオンビームを上記試料へ投
射して上記パターンの像を上記試料上に形成する投射光
学系と、さらに、上記試料に向けてガスを導入できるガ
ス供給手段を備えて、半導体素子上の配線を修復するこ
とを特徴とする配線修復装置。
【0042】(31)物体に認識マークを刻印するマー
キング装置であって、イオン源と、マークすべきマーク
に対応する開口パターンを有するマスクと、上記マスク
を通過したイオンビームを上記物体に投射すべき投射レ
ンズとから構成されたことを特徴とするマーキング装
置。
キング装置であって、イオン源と、マークすべきマーク
に対応する開口パターンを有するマスクと、上記マスク
を通過したイオンビームを上記物体に投射すべき投射レ
ンズとから構成されたことを特徴とするマーキング装
置。
【0043】(32)上記(12)から(29)のいず
れかのイオンビーム投射装置、または、上記(30)の
配線修復装置、上記(31)のマーキング装置におい
て、上記イオン源が、特に、液体金属イオン源,電界電
離イオン源、または、微小放出点を持つプラズマイオン
源のうちのいずれかであるイオンビーム投射装置または
配線修復装置またはマーキング装置。
れかのイオンビーム投射装置、または、上記(30)の
配線修復装置、上記(31)のマーキング装置におい
て、上記イオン源が、特に、液体金属イオン源,電界電
離イオン源、または、微小放出点を持つプラズマイオン
源のうちのいずれかであるイオンビーム投射装置または
配線修復装置またはマーキング装置。
【0044】
(実施例1)本発明の一実施例を図1を用いて説明す
る。本実施例は、半導体素子の表面に配線を形成するた
めのイオンビーム投射装置である。
る。本実施例は、半導体素子の表面に配線を形成するた
めのイオンビーム投射装置である。
【0045】図1で、1はイオンビーム投射装置、2は
イオン源、4は照射レンズ、5はマスク、10は集束レ
ンズ、11は投射レンズ、14はビーム検出器である。
イオン源2は本実施例ではアルゴンイオン源を用いた。
イオン源2から放出したイオンビーム3は照射レンズ4
によってマスク5にほぼ垂直に入射する。マスク5は遮
蔽板6,6′によって開口パターンを決め、遮蔽板6,
6′は支持部7,7′によって支えられ、固定部材8,
8′と支持部7,7′の間には微動手段9,9′が設置
されており、電気信号により微動手段9,9′は伸縮
し、遮蔽板6,6′を開閉することで、開口面積を変
え、実質的にマスク5を通過するイオンビーム形状を成
形できる。
イオン源、4は照射レンズ、5はマスク、10は集束レ
ンズ、11は投射レンズ、14はビーム検出器である。
イオン源2は本実施例ではアルゴンイオン源を用いた。
イオン源2から放出したイオンビーム3は照射レンズ4
によってマスク5にほぼ垂直に入射する。マスク5は遮
蔽板6,6′によって開口パターンを決め、遮蔽板6,
6′は支持部7,7′によって支えられ、固定部材8,
8′と支持部7,7′の間には微動手段9,9′が設置
されており、電気信号により微動手段9,9′は伸縮
し、遮蔽板6,6′を開閉することで、開口面積を変
え、実質的にマスク5を通過するイオンビーム形状を成
形できる。
【0046】本実施例では、遮蔽板6,6′をモリブデ
ンで作成した。
ンで作成した。
【0047】マスク5を通過したイオンビーム3は集束
レンズ10によって一旦集束し、投射レンズ11によっ
てほぼ平行ビームにして、試料面に投射できる。この
時、試料面にはマスク5によって形成された開口形状の
縮小像が形成される。試料ステージ12には試料13と
共にビーム検出器14が設置され、イオンビーム3をビ
ーム検出器14に投射することで、試料面に到達するビ
ーム形状を知ることができる。光学部品類はすべて真空
容器15内に備えられている。
レンズ10によって一旦集束し、投射レンズ11によっ
てほぼ平行ビームにして、試料面に投射できる。この
時、試料面にはマスク5によって形成された開口形状の
縮小像が形成される。試料ステージ12には試料13と
共にビーム検出器14が設置され、イオンビーム3をビ
ーム検出器14に投射することで、試料面に到達するビ
ーム形状を知ることができる。光学部品類はすべて真空
容器15内に備えられている。
【0048】イオン源2や照射レンズ4,集束レンズ1
0,投射レンズ11にはそれぞれ電圧供給のための電源
2′,4′,10′,11′が設置され、これらの出力
は信号処理装置16によって制御される。また、信号処
理装置16は、マスク5内の微動手段9,9′を制御す
るための信号を発信したり、また、ビーム検出器14か
らの信号を取り込み、必要に応じてビーム形状を画像表
示装置17に表示することができる。画像表示装置17
に表示されたビーム形状の寸法,歪やボケに注目して、
各レンズ強度を調整したり、マスク5の開口を調整し、
所望のビーム形状であることを確認した後、試料13の
所定の位置にビームを投射する。さらに、試料ステージ
12の位置制御も信号処理器16によってなされるた
め、逐次、イオンビーム形状を変えつつ試料13の所定
の位置に投射できる。
0,投射レンズ11にはそれぞれ電圧供給のための電源
2′,4′,10′,11′が設置され、これらの出力
は信号処理装置16によって制御される。また、信号処
理装置16は、マスク5内の微動手段9,9′を制御す
るための信号を発信したり、また、ビーム検出器14か
らの信号を取り込み、必要に応じてビーム形状を画像表
示装置17に表示することができる。画像表示装置17
に表示されたビーム形状の寸法,歪やボケに注目して、
各レンズ強度を調整したり、マスク5の開口を調整し、
所望のビーム形状であることを確認した後、試料13の
所定の位置にビームを投射する。さらに、試料ステージ
12の位置制御も信号処理器16によってなされるた
め、逐次、イオンビーム形状を変えつつ試料13の所定
の位置に投射できる。
【0049】このような基本構成の装置によって、例え
ば、試料13の表面にホトレジストが塗布されていない
基板そのものに対してイオン注入やエッチングを行うこ
とができる。本実施例では、ビーム投射位置に有機金属
ガスを供給できるガス供給手段18を設け、試料13に
ビームを投射する際、ガスを導入することでビーム形状
に金属膜をデポジションできる。
ば、試料13の表面にホトレジストが塗布されていない
基板そのものに対してイオン注入やエッチングを行うこ
とができる。本実施例では、ビーム投射位置に有機金属
ガスを供給できるガス供給手段18を設け、試料13に
ビームを投射する際、ガスを導入することでビーム形状
に金属膜をデポジションできる。
【0050】特に、本装置では、マスク5の開口を逐一
変えることができるため、種々の形状の金属パターン膜
をデポジションすることができる。従って、半導体デバ
イスの表面に形状の異なる配線や電極パッドを形成する
ことができる。特に、配線形成ではデポジション用ガス
(例えば、ヘキサカルボニルタングステン)を導入し、
逆に配線を断線せねばならないときには、ガス導入を停
止して断線(除去)すべき箇所のみにイオンビームが集
中するように、マスク5を小さな開口パターンに制御す
れば、スパッタリングによって断線作業ができる。この
ように、配線の形成,接続と断線を駆使することで、不
良配線の修復が可能になる。
変えることができるため、種々の形状の金属パターン膜
をデポジションすることができる。従って、半導体デバ
イスの表面に形状の異なる配線や電極パッドを形成する
ことができる。特に、配線形成ではデポジション用ガス
(例えば、ヘキサカルボニルタングステン)を導入し、
逆に配線を断線せねばならないときには、ガス導入を停
止して断線(除去)すべき箇所のみにイオンビームが集
中するように、マスク5を小さな開口パターンに制御す
れば、スパッタリングによって断線作業ができる。この
ように、配線の形成,接続と断線を駆使することで、不
良配線の修復が可能になる。
【0051】更に、積極的に基板を開口パターン状に凹
部を形成したければ、ガス供給手段18からフッ素系や
塩素系の反応性ガスを導入することで高速エッチングに
よる凹部形成が可能である。また、有機金属ガスや反応
性ガスを導入することなく、スパッタリングのみの効果
で、パターン状に凹部を形成することもでき、半導体素
子上に形成されている配線など凸部を容易に除去でき
る。特に、マスクによってパターンの大きさを変えられ
るので、除去したい凸部の広がりに合わせてパターン寸
法を制御してビーム投射すればよい。
部を形成したければ、ガス供給手段18からフッ素系や
塩素系の反応性ガスを導入することで高速エッチングに
よる凹部形成が可能である。また、有機金属ガスや反応
性ガスを導入することなく、スパッタリングのみの効果
で、パターン状に凹部を形成することもでき、半導体素
子上に形成されている配線など凸部を容易に除去でき
る。特に、マスクによってパターンの大きさを変えられ
るので、除去したい凸部の広がりに合わせてパターン寸
法を制御してビーム投射すればよい。
【0052】試料面に設置したビーム検出器14によっ
て、試料面に形成されるビーム形状が確認できる。逆
に、検出したビーム形状の信号を信号処理装置16に取
り込み、ビーム形状を画像表示手段17に出力し、予め
定めたパターンと比較して、補正が必要ならば微動手段
9,9′に信号を発信し、パターン開口を補正すること
もできる。イオン源や各レンズへの電源の出力,試料ス
テージのコントロールは信号処理器によってなされると
共に、マスクの開口の制御,ビーム検出器からの信号処
理も行うことができる。
て、試料面に形成されるビーム形状が確認できる。逆
に、検出したビーム形状の信号を信号処理装置16に取
り込み、ビーム形状を画像表示手段17に出力し、予め
定めたパターンと比較して、補正が必要ならば微動手段
9,9′に信号を発信し、パターン開口を補正すること
もできる。イオン源や各レンズへの電源の出力,試料ス
テージのコントロールは信号処理器によってなされると
共に、マスクの開口の制御,ビーム検出器からの信号処
理も行うことができる。
【0053】本実施例では、一種類のイオンビーム光学
系を例にとって説明したが、照射レンズや投射レンズの
数や位置,クロスオーバの位置など違った他の構成でも
上記の効果が得られる。また、イオン源には本例ではア
ルゴンイオン源を用いたが、シリコン基板に対してゲル
マニウム液体金属イオン源や、キセノンなど不活性ガス
イオン源であると試料への投射イオンによる汚染の心配
がないのでさらによい。また、マスクの遮蔽板はニオブ
であっても寿命は長く、更に、炭素や炭化シリコンなど
でも良好な結果をもたらす。
系を例にとって説明したが、照射レンズや投射レンズの
数や位置,クロスオーバの位置など違った他の構成でも
上記の効果が得られる。また、イオン源には本例ではア
ルゴンイオン源を用いたが、シリコン基板に対してゲル
マニウム液体金属イオン源や、キセノンなど不活性ガス
イオン源であると試料への投射イオンによる汚染の心配
がないのでさらによい。また、マスクの遮蔽板はニオブ
であっても寿命は長く、更に、炭素や炭化シリコンなど
でも良好な結果をもたらす。
【0054】本発明によるイオンビーム投射装置によっ
て、装置内の真空を破ることなく、異なった形状,面積
を有するイオンビームを容易に計制することができる。
て、装置内の真空を破ることなく、異なった形状,面積
を有するイオンビームを容易に計制することができる。
【0055】(実施例2)ここでは、マスク5の具体的
形態について詳述する。
形態について詳述する。
【0056】試料に到達するビーム形状を決めるマスク
は、従来の投射型イオンビーム装置で用いられていた予
め定められた開口パターンを持つステンシルマスクでは
なく、複数の部材を組合せる機構によって開口パターン
の形状や面積を真空容器内で変えられ、しかも、ビーム
形状をビーム投射毎に変えることができる。しかも、マ
スクは照射レンズの焦点位置に設置されるため、投射レ
ンズによって、マスクの開口パターンの像が試料面上に
正確に形成できる。
は、従来の投射型イオンビーム装置で用いられていた予
め定められた開口パターンを持つステンシルマスクでは
なく、複数の部材を組合せる機構によって開口パターン
の形状や面積を真空容器内で変えられ、しかも、ビーム
形状をビーム投射毎に変えることができる。しかも、マ
スクは照射レンズの焦点位置に設置されるため、投射レ
ンズによって、マスクの開口パターンの像が試料面上に
正確に形成できる。
【0057】例えば4枚の遮蔽板を組合せたマスクにつ
いて、図3を用いて説明する。照射レンズを通過したほ
ぼ円形の断面形状40であるイオンビーム41は、4枚
の遮蔽板42,42′,43,43′で構成されたマス
ク44によって成形される。この場合、マスク44を通
過したイオンビーム45は矩形断面46となる。遮蔽板
42と42′,43と43′とは常に反対方向で、か
つ、同じ変位量だけ移動するため、形成される矩形開口
47の形状が変わっても、その中心は移動しない。ま
た、事前に矩形開口47の中心とイオンビーム41の中
心を一致させておくことにより、マスク44を通過した
イオンビーム45の中心はマスク44を照射するイオン
ビーム41の中心と一致し、移動しない。上記遮蔽板を
駆動させる微動手段は機械的な機構でもよいし、圧電素
子など電気的部品を用いてもよい。図中、符号48は遮
蔽板42,42′,43,43′上でのイオンビームの
照射跡である。
いて、図3を用いて説明する。照射レンズを通過したほ
ぼ円形の断面形状40であるイオンビーム41は、4枚
の遮蔽板42,42′,43,43′で構成されたマス
ク44によって成形される。この場合、マスク44を通
過したイオンビーム45は矩形断面46となる。遮蔽板
42と42′,43と43′とは常に反対方向で、か
つ、同じ変位量だけ移動するため、形成される矩形開口
47の形状が変わっても、その中心は移動しない。ま
た、事前に矩形開口47の中心とイオンビーム41の中
心を一致させておくことにより、マスク44を通過した
イオンビーム45の中心はマスク44を照射するイオン
ビーム41の中心と一致し、移動しない。上記遮蔽板を
駆動させる微動手段は機械的な機構でもよいし、圧電素
子など電気的部品を用いてもよい。図中、符号48は遮
蔽板42,42′,43,43′上でのイオンビームの
照射跡である。
【0058】次に、マスクを2個のL字型遮蔽板の組合
せで構成した場合を図4で説明する。L字型遮蔽板5
0,51は僅かな空隙をもって、その一部が重なるよう
に設置して、矩形開口53が形成できるマスク52を構
成する。この場合、イオンビーム54は開口53の通過
前では円形断面55を有するが、マスク52により矩形
断面56を有するイオンビーム57に成形される。L字
型遮蔽板50,51は、X,Y方向に微動できるため、
形成される矩形開口53の形状や面積を変えられる。ま
た、その移動量を常に同じで、反対方向にすることで矩
形開口52の中心は常に動かず、イオンビーム53の中
心と一致している。
せで構成した場合を図4で説明する。L字型遮蔽板5
0,51は僅かな空隙をもって、その一部が重なるよう
に設置して、矩形開口53が形成できるマスク52を構
成する。この場合、イオンビーム54は開口53の通過
前では円形断面55を有するが、マスク52により矩形
断面56を有するイオンビーム57に成形される。L字
型遮蔽板50,51は、X,Y方向に微動できるため、
形成される矩形開口53の形状や面積を変えられる。ま
た、その移動量を常に同じで、反対方向にすることで矩
形開口52の中心は常に動かず、イオンビーム53の中
心と一致している。
【0059】図5(a)はマスク部をイオン源側から見
た図で、61は矩形開口62を有するシールド板であ
り、更に、矩形開口62の内部に遮蔽板63,64,6
5,66によって開口67が形成され、イオンビームの
断面形状を最終的に決定する。図5(b)はこの状態を
試料側から見た図である。遮蔽板63は支持部68を介
して微動手段69に連結され、この微動手段69は、シ
ールド板61に固着された枠70に固定されている。そ
の他の遮蔽板64,65,66についても同じ支持部7
1と微動手段72,73,74を有して枠70に固定さ
れている。微動手段69,72を同じ量だけ伸長させる
と、遮蔽板63,64の間隔は狭まり、微動手段73,
74を同じ量だけ圧縮させると、遮蔽板65,66の間
隔は広がり、開口67は細長くなる。このようにして微
動手段に伸縮を与えることで、遮蔽板間隔を制御して、
所望の開口にできる。
た図で、61は矩形開口62を有するシールド板であ
り、更に、矩形開口62の内部に遮蔽板63,64,6
5,66によって開口67が形成され、イオンビームの
断面形状を最終的に決定する。図5(b)はこの状態を
試料側から見た図である。遮蔽板63は支持部68を介
して微動手段69に連結され、この微動手段69は、シ
ールド板61に固着された枠70に固定されている。そ
の他の遮蔽板64,65,66についても同じ支持部7
1と微動手段72,73,74を有して枠70に固定さ
れている。微動手段69,72を同じ量だけ伸長させる
と、遮蔽板63,64の間隔は狭まり、微動手段73,
74を同じ量だけ圧縮させると、遮蔽板65,66の間
隔は広がり、開口67は細長くなる。このようにして微
動手段に伸縮を与えることで、遮蔽板間隔を制御して、
所望の開口にできる。
【0060】図6(a)は図5(a)に示したマスクの
AA断面図である。直交する遮蔽板63(または64)
と65は、互いに僅かな空隙をもって支持部によって保
持される。遮蔽板65の支持部は符号75である。図6
(b)は、円形断面のイオンビーム66がマスクに照射
され、遮蔽板63,64,65によって矩形断面のビー
ムになっている状態を示している。
AA断面図である。直交する遮蔽板63(または64)
と65は、互いに僅かな空隙をもって支持部によって保
持される。遮蔽板65の支持部は符号75である。図6
(b)は、円形断面のイオンビーム66がマスクに照射
され、遮蔽板63,64,65によって矩形断面のビー
ムになっている状態を示している。
【0061】さらに、図7は、マスクに照射されるイオ
ンビームの中心とマスク中心(開口中心)とを容易に一
致させる手段を搭載した例を示している。シルード板6
1に小開口76,76′を設け、その直下にイオン電流
検出器77,77′を設置した。図7では小開口は2個
のみ示されているが、実際には、90°ピッチで4個設
けてあり、これら小開口はマスクの中心80から等距離
に配置してある。小開口を通過してイオン電流検出器7
7,77′に達したイオン電流は絶縁物78,78′に
被われた信号線79,79′を通じて信号処理装置に至
る。ビーム中心とマスク中心がほぼ一致していれば各電
流検出器で測定される電流値に大きな違いがない。各電
流値に違いがあれば、イオンビーム中心81′は、マス
ク中心80と一致していないことが判り、これらを一致
させるようにイオンビーム66の軌道をアライナ(図示
せず)などによって修正できる。
ンビームの中心とマスク中心(開口中心)とを容易に一
致させる手段を搭載した例を示している。シルード板6
1に小開口76,76′を設け、その直下にイオン電流
検出器77,77′を設置した。図7では小開口は2個
のみ示されているが、実際には、90°ピッチで4個設
けてあり、これら小開口はマスクの中心80から等距離
に配置してある。小開口を通過してイオン電流検出器7
7,77′に達したイオン電流は絶縁物78,78′に
被われた信号線79,79′を通じて信号処理装置に至
る。ビーム中心とマスク中心がほぼ一致していれば各電
流検出器で測定される電流値に大きな違いがない。各電
流値に違いがあれば、イオンビーム中心81′は、マス
ク中心80と一致していないことが判り、これらを一致
させるようにイオンビーム66の軌道をアライナ(図示
せず)などによって修正できる。
【0062】(実施例3)本実施例は、実施例1で示し
たイオンビーム投射装置による、半導体素子の配線の補
修を行う方法であり、図8を用いて説明する。
たイオンビーム投射装置による、半導体素子の配線の補
修を行う方法であり、図8を用いて説明する。
【0063】図8(a)は半導体素子における配線部の
一部の拡大図である。パッド81とパッド82は配線8
3によってつながれ、パッド84はパッド81ともパッ
ド82とも電気的接続がない。このような状態にある配
線を、パッド81とパッド82とは絶縁状態にし、パッ
ド84とパッド82を結線するのを、イオンビーム投射
装置を用いて行う方法を示す。
一部の拡大図である。パッド81とパッド82は配線8
3によってつながれ、パッド84はパッド81ともパッ
ド82とも電気的接続がない。このような状態にある配
線を、パッド81とパッド82とは絶縁状態にし、パッ
ド84とパッド82を結線するのを、イオンビーム投射
装置を用いて行う方法を示す。
【0064】この試料をイオンビーム装置の試料室に投
入し、まず、図8(b)のように配線83のほぼ中央8
5を中心にした矩形ビームを投射する。85′はこの時
のビーム投射形状である。約1秒の投射により配線83
はスパッタエッチングされ、断線し、パッド81とパッ
ド82は絶縁状態になる。次にパッド82と84を接続
するために、ガス源からタングステンを含む有機金属W
(CO)6を試料に吹き付けつつ、地点87を中心に矩形
ビームを投射して、一端がパッド82に重なるように配
線86を形成する。次に、地点89を中心に矩形ビーム
を投射して、一端がパッド84に、他端が配線86に重
なるように配線88を形成する。
入し、まず、図8(b)のように配線83のほぼ中央8
5を中心にした矩形ビームを投射する。85′はこの時
のビーム投射形状である。約1秒の投射により配線83
はスパッタエッチングされ、断線し、パッド81とパッ
ド82は絶縁状態になる。次にパッド82と84を接続
するために、ガス源からタングステンを含む有機金属W
(CO)6を試料に吹き付けつつ、地点87を中心に矩形
ビームを投射して、一端がパッド82に重なるように配
線86を形成する。次に、地点89を中心に矩形ビーム
を投射して、一端がパッド84に、他端が配線86に重
なるように配線88を形成する。
【0065】ここで、先の断線に用いた矩形ビームと、
配線86,88形成のための矩形ビームとは、同じマス
クを用いており、高速にマスクの開口形状を変更しつ
つ、ビーム中心が85から87,87から89に移動す
るように試料ステージを移動させている。この時マスマ
パターンの開口中心は一致している。
配線86,88形成のための矩形ビームとは、同じマス
クを用いており、高速にマスクの開口形状を変更しつ
つ、ビーム中心が85から87,87から89に移動す
るように試料ステージを移動させている。この時マスマ
パターンの開口中心は一致している。
【0066】以上の一連の操作により、パッド81とパ
ッド82が絶縁され、パッド84とパッド82はタング
ステン配線86及び配線88により電気的に接続でき
た。
ッド82が絶縁され、パッド84とパッド82はタング
ステン配線86及び配線88により電気的に接続でき
た。
【0067】本実施例のように、形状可変の矩形ビーム
と、試料ステージ移動によって、半導体素子上の配線の
断線と結線を行うことができる。このような加工は、従
来の開口パターンを有するステンシルマスクを用いたイ
オンビーム投射装置では決して行うことができなかっ
た。
と、試料ステージ移動によって、半導体素子上の配線の
断線と結線を行うことができる。このような加工は、従
来の開口パターンを有するステンシルマスクを用いたイ
オンビーム投射装置では決して行うことができなかっ
た。
【0068】(実施例4)本実施例は、開口パターンの
面積が可変の開口部を複数個有するマーキング装置であ
る。まず、図9を用いて、可変開口部の一つに注目して
その構造を説明する。図9において、矩形開口90を有
するシールド板91に照射したほぼ円形断面を有するイ
オンビーム92は、矩形開口93によって矩形断面94
のイオンビーム95に成形される。この矩形開口90
は、微動手段(図示せず)によってシールド板面に平行
に移動できる遮蔽板96の位置で実質的開口93が決ま
る。従って、試料へのビーム投射毎に遮蔽板96の位置
を変えることで試料には異なった形状の投射領域が形成
される。
面積が可変の開口部を複数個有するマーキング装置であ
る。まず、図9を用いて、可変開口部の一つに注目して
その構造を説明する。図9において、矩形開口90を有
するシールド板91に照射したほぼ円形断面を有するイ
オンビーム92は、矩形開口93によって矩形断面94
のイオンビーム95に成形される。この矩形開口90
は、微動手段(図示せず)によってシールド板面に平行
に移動できる遮蔽板96の位置で実質的開口93が決ま
る。従って、試料へのビーム投射毎に遮蔽板96の位置
を変えることで試料には異なった形状の投射領域が形成
される。
【0069】図10は可変開口部が複数個集合した状態
を、試料台側から見た図である。96が遮蔽板、97が
微動手段、98は実質的開口である。遮蔽板96の停止
位置はステップ的であり、予め定めた位置にのみ停止で
きる。つまり、実質的開口98の種類は有限で、形成で
きるビーム形状は予め定めた数種類にすることができ
る。
を、試料台側から見た図である。96が遮蔽板、97が
微動手段、98は実質的開口である。遮蔽板96の停止
位置はステップ的であり、予め定めた位置にのみ停止で
きる。つまり、実質的開口98の種類は有限で、形成で
きるビーム形状は予め定めた数種類にすることができ
る。
【0070】ある実質的開口による投射領域を1個のマ
ークとして割り当てると、複数個の矩形開口を設置し、
各矩形開口について数種類の実質的開口を定めておく
と、各遮蔽板96の独立した停止位置によって、多くの
異なったマークを形成することができる。従って、矩形
開口数が多いほど、遮蔽板96に設定する停止位置を多
くするほど、多く種類のマークを形成することができ
る。例えば、矩形開口が14個で実質的開口の種類が3
種類とすると、314種類、つまり、約478万種のマー
クを形成することができる。さらに、開口が14個で実
質的開口の種類が10種類と設定すると、100兆種の
違ったマークが形成できる。実質的開口98の設定は、
信号処理器(図示せず)からの信号によって、微動手段
97を動かせる。
ークとして割り当てると、複数個の矩形開口を設置し、
各矩形開口について数種類の実質的開口を定めておく
と、各遮蔽板96の独立した停止位置によって、多くの
異なったマークを形成することができる。従って、矩形
開口数が多いほど、遮蔽板96に設定する停止位置を多
くするほど、多く種類のマークを形成することができ
る。例えば、矩形開口が14個で実質的開口の種類が3
種類とすると、314種類、つまり、約478万種のマー
クを形成することができる。さらに、開口が14個で実
質的開口の種類が10種類と設定すると、100兆種の
違ったマークが形成できる。実質的開口98の設定は、
信号処理器(図示せず)からの信号によって、微動手段
97を動かせる。
【0071】図11は開口数14個で実質的開口の種類
が3種類の場合で、試料に形成される投射パターン(マ
ーク)100の例である。101は1個の実質的開口に
対応する投射領域である。投射領域101は、実質的開
口量に対応して、大開口101a,中開口101b,小開口
101cの3種のパターンからなり、これらの組合せに
より約478万種のマークを作ることができる。
が3種類の場合で、試料に形成される投射パターン(マ
ーク)100の例である。101は1個の実質的開口に
対応する投射領域である。投射領域101は、実質的開
口量に対応して、大開口101a,中開口101b,小開口
101cの3種のパターンからなり、これらの組合せに
より約478万種のマークを作ることができる。
【0072】シールド板に設ける開口の配列,個数は図
10に示したのに限らず、図12(a)は別の例であ
る。シールド板110に照射されるビーム形状は円形に
近いので、図10のように帯状に配列するよりも照射イ
オンビームを有効活用できる。また、設置する開口数の
制限もない。図12(b)は図12(a)の開口で形成
されたマークの一例である。この場合、投射領域を6種
類で16箇所に形成するように設定したため、約2兆8
200万種のマークを作ることができる。
10に示したのに限らず、図12(a)は別の例であ
る。シールド板110に照射されるビーム形状は円形に
近いので、図10のように帯状に配列するよりも照射イ
オンビームを有効活用できる。また、設置する開口数の
制限もない。図12(b)は図12(a)の開口で形成
されたマークの一例である。この場合、投射領域を6種
類で16箇所に形成するように設定したため、約2兆8
200万種のマークを作ることができる。
【0073】このように形成されるマークは次のように
利用できる。最近、金地金の模造品が多発している。金
地金には製造場所や製造番号,純度などが刻印されてい
るが、刻印形状や方法が簡単なため、純度の低いものに
高純度のように偽造刻印されることがある。このような
問題に対し、本発明によるイオンビーム投射装置を利用
して、金地金にイオンビーム投射による図12(b)のよ
うなマークを刻印することで偽造が防止できる。マーク
の寸法を、例えば、図12の場合、0.5mm□程度にす
ることで、低倍率の光学顕微鏡で容易にマーク形状を確
認できるとともに、他の方法では模倣できない。また、
投射するイオン種を試料と同種にすることで、試料の純
度は低下しない。金地金の場合、金イオンビームを投射
する。具体的数値を示すと、投射ビームは加速エネルギ
が30keVの金イオンビームであり、マーク領域は5
00μm平方の約50%で深さ2μmとする。この時、
除去される金は約5μg(約2.5×10-4mm3)で、1
0gから1kgの金地金本体に比べて殆ど無視できる量で
ある。この量をイオンビーム投射で10秒間でスパッタ
させるためにはイオン電流約24μAで実現する。1秒
でマークするにも約240μAで十分である。
利用できる。最近、金地金の模造品が多発している。金
地金には製造場所や製造番号,純度などが刻印されてい
るが、刻印形状や方法が簡単なため、純度の低いものに
高純度のように偽造刻印されることがある。このような
問題に対し、本発明によるイオンビーム投射装置を利用
して、金地金にイオンビーム投射による図12(b)のよ
うなマークを刻印することで偽造が防止できる。マーク
の寸法を、例えば、図12の場合、0.5mm□程度にす
ることで、低倍率の光学顕微鏡で容易にマーク形状を確
認できるとともに、他の方法では模倣できない。また、
投射するイオン種を試料と同種にすることで、試料の純
度は低下しない。金地金の場合、金イオンビームを投射
する。具体的数値を示すと、投射ビームは加速エネルギ
が30keVの金イオンビームであり、マーク領域は5
00μm平方の約50%で深さ2μmとする。この時、
除去される金は約5μg(約2.5×10-4mm3)で、1
0gから1kgの金地金本体に比べて殆ど無視できる量で
ある。この量をイオンビーム投射で10秒間でスパッタ
させるためにはイオン電流約24μAで実現する。1秒
でマークするにも約240μAで十分である。
【0074】上述のように、品物に偽造しにくいマーク
を刻むためには本発明によるイオンビーム投射装置を用
いれば実現でき、投射するイオン種は金に限らず、品物
も上記例に限ることはなく、他金属やガラスであっても
よい。1個の開口を縦横比が極端に大きい矩形にして、
この矩形開口を多数並べたマスクを用いて、ガラス板や
金属面に投射して表面をスパッタすることで、微小グレ
ーティングを作成することも可能である。
を刻むためには本発明によるイオンビーム投射装置を用
いれば実現でき、投射するイオン種は金に限らず、品物
も上記例に限ることはなく、他金属やガラスであっても
よい。1個の開口を縦横比が極端に大きい矩形にして、
この矩形開口を多数並べたマスクを用いて、ガラス板や
金属面に投射して表面をスパッタすることで、微小グレ
ーティングを作成することも可能である。
【0075】
【発明の効果】本発明によるイオンビーム投射方法およ
びその装置によると、マスクの開口パターンを逐一変え
ることで、形状や面積の異なるパターンイオンビーム
を、装置内の真空を開放することなく容易に試料に投射
することができる。
びその装置によると、マスクの開口パターンを逐一変え
ることで、形状や面積の異なるパターンイオンビーム
を、装置内の真空を開放することなく容易に試料に投射
することができる。
【図1】本発明のイオンビーム投射方法を説明するため
の、イオンビーム投射装置のブロック図。
の、イオンビーム投射装置のブロック図。
【図2】従来の投射型イオンビーム装置の説明図。
【図3】本発明のイオンビーム投射装置に用いるマスク
の作用の斜視図。
の作用の斜視図。
【図4】本発明のイオンビーム投射装置に用いるマスク
の作用の斜視図。
の作用の斜視図。
【図5】本発明によるイオンビーム投射装置に用いるマ
スクの説明図。
スクの説明図。
【図6】本発明によるイオンビーム投射装置に用いるマ
スクの説明図。
スクの説明図。
【図7】本発明によるイオンビーム投射装置に用いるマ
スクの説明図。
スクの説明図。
【図8】本発明のイオンビーム投射装置によって、半導
体素子の配線を修正する時の手順の説明図。
体素子の配線を修正する時の手順の説明図。
【図9】本発明によるイオンビーム投射装置に用いるマ
スクの別の構造の斜視図。
スクの別の構造の斜視図。
【図10】本発明によるイオンビーム投射装置によって
マークを施すために用いるマスクの構造の説明図。
マークを施すために用いるマスクの構造の説明図。
【図11】本発明によるイオンビーム投射装置によって
品物の表面に形成されるマークの例の説明図。
品物の表面に形成されるマークの例の説明図。
【図12】本発明によるイオンビーム投射装置によって
マークを施すために用いるマスクの別の構造の説明図。
マークを施すために用いるマスクの別の構造の説明図。
1…イオンビーム投射装置、2…イオン源、3…イオン
ビーム、4…照射レンズ、5…マスク、6…遮蔽板、1
0…集束レンズ、11…投射レンズ、13…試料、14
…ビーム検出器、16…信号処理装置。
ビーム、4…照射レンズ、5…マスク、6…遮蔽板、1
0…集束レンズ、11…投射レンズ、13…試料、14
…ビーム検出器、16…信号処理装置。
Claims (32)
- 【請求項1】イオン源から引出したイオンビームを、開
口パターンを有するマスクに照射し、上記マスクを通過
したパターンイオンビームを投射光学系によって試料に
投射して上記開口パターンの像を形成するイオンビーム
投射方法において、必要に応じて上記マスクの開口パタ
ーンの面積を変えて形状の異なる上記パターンイオンビ
ームを投射して、上記試料を加工することを特徴とする
イオンビーム投射方法。 - 【請求項2】請求項1において、上記パターンイオンビ
ームをビーム検出器に投射して像形状を確認または補正
した後、上記試料の所望の位置に上記パターンイオンビ
ームを投射するイオンビーム投射方法。 - 【請求項3】請求項2において、上記ビーム検出器を試
料ステージの基準とし、上記ビーム検出器に上記イオン
ビームを投射して像形状を確認または補正した後、予め
測定した上記ビーム検出器と試料内の基準との位置関係
を基に試料ステージを移動して、上記試料の所望の位置
に上記パターンイオンビームを投射するイオンビーム投
射方法。 - 【請求項4】イオン源から引出したイオンビームを、開
口パターンの面積が可変であるマスクに照射し、上記マ
スクを通過したパターンイオンビームを投射光学系によ
って試料に投射して、上記開口パターンの像形状に加工
を施すイオンビーム投射方法において、 上記試料表面に上記開口パターンに対応する凹部を形成
する工程か、上記試料に向けてガスを導入しつつ、上記
試料表面に上記開口パターンに対応する形状に膜を形成
する工程か、上記試料に向けてガスを導入しつつ、上記
試料表面に上記マスクの開口パターンに対応する形状に
凹部を形成する工程か、上記試料表面の凸部を除去する
工程かを含むイオンビーム投射方法。 - 【請求項5】請求項4において、上記試料が半導体素子
であるイオンビーム投射方法。 - 【請求項6】請求項5において、上記パターンイオンビ
ームを投射して、上記半導体素子の配線の断線,結合、
もしくは新規配線形成のいずれかを行うイオンビーム投
射方法。 - 【請求項7】イオン源から引出したイオンビームを、開
口パターンの面積が可変であるマスクに照射し、上記試
料に向けてガスを導入しつつ、上記マスクを通過したパ
ターンイオンビームを試料に投射して上記試料上に上記
開口パターンの像を形成するイオンビーム投射方法にお
いて、上記試料が半導体素子であり、上記半導体素子表
面に上記開口パターンに対応する形状の金属膜を形成す
る工程か、上記半導体素子表面に上記マスクの開口パタ
ーンに対応する形状の凹部を形成する工程か、上記半導
体素子表面の凸部を除去する工程かのうちいずれかを含
むことを特徴とする配線修復方法。 - 【請求項8】イオン源から引出したイオンビームを、開
口パターンの面積が可変であるマスクに照射し、上記マ
スクを通過したパターンイオンビームを投射光学系によ
って物体に投射して、上記物体に上記開口パターンに対
応する凹部の認識マークを刻印することを特徴とするマ
ーキング方法。 - 【請求項9】請求項8において、上記認識マークは複数
の矩形からなるマーキング方法。 - 【請求項10】請求項9において、上記物体が金属また
はガラスであるマーキング方法。 - 【請求項11】請求項1において、上記開口パターンが
細長い矩形の集合であり、上記試料上に形成されるパタ
ーンがグレーティングであるイオンビーム投射方法。 - 【請求項12】イオン源と、イオンビームが通過する開
口パターンを有するマスクと、上記マスクに上記イオン
源から引出した上記イオンビームを照射する照射光学系
と、試料を保持する試料ステージと、上記マスクを通過
したパターンイオンビームを上記試料へ投射して上記開
口パターンの像を上記試料上に形成する投射光学系とを
含むイオンビーム投射装置において、上記マスクは、開
口パターンの面積が可変であることを特徴とするイオン
ビーム投射装置。 - 【請求項13】請求項12において、上記照射光学系
が、上記イオン源から放出したイオンビームの広がりを
抑えて上記マスクに照射する照射レンズを有するイオン
ビーム投射装置。 - 【請求項14】請求項13において、上記マスクは上記
照射レンズの焦点に位置するイオンビーム投射装置。 - 【請求項15】請求項12において、特に、上記マスク
は複数の遮蔽板とこれを移動させる微動手段とを含み、
開口パターン形状が1個の矩形であるイオンビーム投射
装置。 - 【請求項16】請求項15において、上記マスクにおけ
る開口の中心が常にイオン光学軸に位置するイオンビー
ム投射装置。 - 【請求項17】請求項12において、上記開口パターン
は、複数の開口からなるイオンビーム投射装置。 - 【請求項18】請求項12において、上記マスクは、開
口を有するシールド板と、上記開口の各々に対して実質
的にイオンビーム通過領域を制限する遮蔽板と、上記遮
蔽板を移動させるための微動手段とを含むイオンビーム
投射装置。 - 【請求項19】請求項18において、上記実質的なイオ
ンビーム通過領域は予め定めた複数の開口状態であるイ
オンビーム投射装置。 - 【請求項20】請求項12,13,14,15,16,
17,18または19において、上記マスクにおける、
少なくとも上記イオンビームの照射を受けるマスクの一
部に、イオン光学軸から等距離に位置して複数の小開口
を設け、該小開口の直下に電流検出器を配したイオンビ
ーム投射装置。 - 【請求項21】請求項20において、さらに、上記電流
検出器からの電流信号を取り込むと共に、照射イオンビ
ームの軌道を調整する信号を発信する信号処理装置を有
するイオンビーム投射装置。 - 【請求項22】請求項12,13,14,15,16,
17,18,19,20または21において、上記試料
面に形成される像を検出するビーム検出器を有するイオ
ンビーム投射装置。 - 【請求項23】請求項20において、上記信号処理装置
は試料面に形成される像を検出するビーム検出器からの
信号を取り込むイオンビーム投射装置。 - 【請求項24】請求項21において、上記信号処理装置
は上記マスクの微動手段を制御する信号を発信するイオ
ンビーム投射装置。 - 【請求項25】請求項24において、上記ビーム検出器
からの信号を表示する画像表示手段を有するイオンビー
ム投射装置。 - 【請求項26】請求項12において、上記イオンビーム
の照射を受ける部分は、上記照射するイオンビームに対
するスパッタリング収率が3以下である材料で構成され
ているイオンビーム投射装置。 - 【請求項27】請求項26において、上記イオンビーム
がアルゴンイオンビームであり、上記マスクのうち少な
くともイオンビーム照射を受ける部分が特に炭素,モリ
ブデン,ニオブのうちの少なくともいずれかから成るイ
オンビーム投射装置。 - 【請求項28】請求項12において、上記試料に向けて
ガスを導入できるガス供給手段を備えたイオンビーム投
射装置。 - 【請求項29】請求項28において、上記ガスが特に有
機金属ガスまたは反応性ガスのいずれかであるイオンビ
ーム投射装置。 - 【請求項30】イオン源と、上記イオン源から引出した
イオンビームが通過する開口パターンの面積が可変であ
るマスクと、上記マスクに上記イオンビームを照射する
照射光学系と、試料を保持する試料ステージと、上記マ
スクを通過した上記イオンビームを上記試料へ投射して
上記パターンの像を上記試料上に形成する投射光学系
と、さらに、上記試料に向けてガスを導入できるガス供
給手段を備えて、半導体素子上の配線を修復することを
特徴とする配線修復装置。 - 【請求項31】物体に認識マークを刻印するマーキング
装置において、イオン源と、マークすべきマークに対応
する開口パターンを有するマスクと、上記マスクを通過
したイオンビームを上記物体に投射すべき投射レンズと
から構成されたことを特徴とするマーキング装置。 - 【請求項32】請求項12,13,14,15,16,
17,18,19,20,21,22,23,24,2
5,26,27,28,29,30または31におい
て、上記イオン源が、特に、液体金属イオン源,電界電
離イオン源、または、微小放出点を持つプラズマイオン
源のうちのいずれかであるイオンビーム投射装置または
配線修復装置またはマーキング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1066496A JPH09205051A (ja) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | イオンビーム投射方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1066496A JPH09205051A (ja) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | イオンビーム投射方法およびその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09205051A true JPH09205051A (ja) | 1997-08-05 |
Family
ID=11756517
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1066496A Pending JPH09205051A (ja) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | イオンビーム投射方法およびその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09205051A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004038508A1 (ja) * | 2002-10-28 | 2004-05-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電子線露光方法及び電子線露光装置 |
CN103170736A (zh) * | 2011-12-20 | 2013-06-26 | Ap系统股份有限公司 | 激光退火装置 |
-
1996
- 1996-01-25 JP JP1066496A patent/JPH09205051A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004038508A1 (ja) * | 2002-10-28 | 2004-05-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電子線露光方法及び電子線露光装置 |
US7176471B2 (en) | 2002-10-28 | 2007-02-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electron beam exposure method and electron beam exposure apparatus |
CN103170736A (zh) * | 2011-12-20 | 2013-06-26 | Ap系统股份有限公司 | 激光退火装置 |
KR101288993B1 (ko) * | 2011-12-20 | 2013-08-16 | 삼성디스플레이 주식회사 | 레이저 어닐링 장치 |
TWI504466B (zh) * | 2011-12-20 | 2015-10-21 | Ap Systems Inc | 雷射退火裝置 |
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