JPH0973870A - 荷電粒子装置 - Google Patents
荷電粒子装置Info
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- JPH0973870A JPH0973870A JP7225098A JP22509895A JPH0973870A JP H0973870 A JPH0973870 A JP H0973870A JP 7225098 A JP7225098 A JP 7225098A JP 22509895 A JP22509895 A JP 22509895A JP H0973870 A JPH0973870 A JP H0973870A
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Abstract
径の測定,調整を容易とする。 【解決手段】 荷電粒子を照射する荷電粒子装置におい
て、荷電粒子ビームのビーム電流を測定するビーム電流
測定手段8と、ビーム電流測定手段に対する荷電粒子ビ
ームの照射位置を走査するビームデフレクター5と、ビ
ーム電流の測定値に基づいて荷電粒子ビームのビーム径
dを求める演算手段9とを備え、ビーム電流測定手段8
は、ビームデフレクタ5によって荷電粒子ビームの照射
位置を走査させながら、荷電粒子ビームのビーム電流を
測定する。演算手段9は、この走査に対応して変化する
測定ビーム電流値に基づいてフォーカスポイントにおけ
るビーム径および輝度を求める。また、演算手段9はこ
のビーム径dおよび輝度を用いて、クロスオーバポイン
トでのビーム径dcや試料上でのビーム径dsを求め
る。
Description
析装置や、半導体分野等においてイオンビームを使用し
た加工装置などの荷電粒子を試料に照射する荷電粒子装
置に関する。
用いた分析装置においては、電子源からの電子ビームを
試料に照射することによって試料の表面分析等を行い、
また、イオンビームを使用した加工装置においては、イ
オン源からのイオンビームを被加工物に照射することに
よって配線等の加工を行っている。このような電子ビー
ムやイオンビーム等の荷電粒子のビームを用いた荷電粒
子装置において、分析精度や加工精度は試料に照射され
るビーム径に対する依存度が高く、ビーム径が小さいほ
ど分析精度や加工精度は向上する。
るビーム径についての測定は行われておらず、荷電粒子
源から照射される荷電粒子の輝度によって、経験則に基
づいてビーム径を推定したり、あるいは、試料の荷電粒
子ビームを照射した後に荷電粒子ビームによって変化し
た痕跡によって、ビーム径の観察を行っている。
は、高い精度でのビーム径の測定,調整が困難であると
いう問題点がある。荷電粒子の輝度によって経験則に基
づいて推定する場合には、荷電粒子装置の駆動条件や使
用環境によってビーム径が変化するため高い精度での推
定は困難であり、また、試料に形成された痕跡によって
ビーム径を求める場合には、分析中あるいは加工中にお
けるビーム径の測定や調整を行うことができない。その
ため、分析精度や加工精度を向上させることも困難であ
る。そこで、本発明は前記した従来の荷電粒子装置の問
題点を解決し、高い精度でのビーム径の測定,調整が容
易な荷電粒子装置を提供することを目的とする。
射する荷電粒子装置において、荷電粒子ビームのビーム
電流を測定するビーム電流測定手段と、ビーム電流測定
手段に対する荷電粒子ビームの照射位置を走査するビー
ムデフレクターと、ビーム電流の測定値に基づいて荷電
粒子ビームのビーム径を求める演算手段とを備えること
によって、前記目的を達成するものである。
いた分析装置やイオンビームを使用した加工装置等の荷
電粒子ビームを用いる装置に適用することができるもの
である。ビーム電流測定手段は、荷電粒子源から照射さ
れる荷電粒子ビームのビーム電流を測定する。このと
き、ビームデフレクタはビーム電流測定手段に対する荷
電粒ビームの照射位置を走査させる。この走査に対応し
て変化する測定ビーム電流値により、ビーム電流測定手
段の位置のフォーカスポイントにおけるビーム径を求め
ることができ、また、荷電粒子ビームの輝度を求めるこ
とができる。
ーム電流測定手段の位置におけるビーム径から荷電粒子
源のクロスオーバポイントにおけるビーム径あるいは試
料上におけるビーム径を求めることができる。また、荷
電粒子装置のレンズ形状を基にして、荷電粒子ビームの
輝度から試料上におけるビーム径を求めることができ
る。
のフィラメント電流やセルフバイアスを調節することに
より、ビーム径の調整を行うことができる。本発明の実
施態様は、ビーム電流測定手段をビーム絞り用のアパー
チャと下流側に設けたファラデーカップとを含むもので
あり、これによって、荷電粒子ビームのビーム電流を測
定することができる。
参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の荷電粒子
装置の実施の形態を説明するための概略図である。図1
において、符号1はフィラメント電流やセルフバイアス
を調整する電圧源や抵抗を含む荷電粒子源であり、荷電
粒子ビームを試料側に照射する。この荷電粒子源1のク
ロスオーバポイント11におけるビーム径をdcとす
る。第1電磁コイル2,第2電磁コイル3、およびビー
ム絞り4は、荷電粒子装置の荷電粒子ビームの軌道を定
める一レンズ系である。
下流側にビームデフレクタ5とビーム電流測定手段8を
備えている。ビーム電流測定手段8は、ビーム絞りアパ
ーチャ6とファラデーカップ7とを備え、ファラデーカ
ップ7はビーム絞りアパーチャ6に対して移動可能であ
る。また、ビームデフレクタ5は荷電粒子ビームを偏向
させ、ビーム絞りアパーチャ6に対する荷電粒子ビーム
の照射位置を変えながら走査を行う。ビーム絞りアパー
チャ6における荷電粒子ビームはビーム径dを有してい
るため、ファラデーカップ7が検出するビーム電流値は
荷電粒子ビームの走査に応じて変化する。
定したビーム電流に基づいて、ビーム電流測定手段8に
おけるビーム径d、クロスオーバポイント11における
ビーム径をdc、試料上におけるビーム径dsを求め
る。
によるビーム径の測定手順について説明する。はじめに
荷電粒子源1の電圧源や抵抗等の制御によりフィラメン
ト電流やセルフバイアスを調整して荷電粒子ビームの照
射を行い、ビーム絞りアパーチャ6に焦点を結ばせる。
このとき、荷電粒子源1のクロスオーバポイント11で
のビーム径をdc、ビーム絞りアパーチャ6の焦点位置
(以下、フォーカスポイント12と呼ぶ)でのビーム径
をdとする(ステップS1)。
ーム軸上に移動させ、第1電磁コイル2,第2電磁コイ
ル3、ビーム絞り4等のレンズ系、およびビーム径絞り
アパーチャ6を通過した荷電粒子ビームをファラデーカ
ップ7で受けてビーム電流測定を行う。このビーム電流
測定において、ビームデフレクタ5による荷電粒子ビー
ムの走査を行う。
電流Iaとの関係を説明するための図である。図3にお
いて、フォーカスポイント12におけるビーム径dによ
り、測定ビーム電流Iaの立ち上がりあるいは立ち下が
りの状態は変化する。図3(a)〜(e)はフォーカス
ポイント12におけるビーム径dが小さい場合を示し、
図3(f)〜(j)は大きい場合を示している。ビーム
デフレクタ5によって荷電粒子ビームが走査されると、
フォーカスポイント12における荷電粒子ビームの位置
は図3(a)〜(d),および図3(f)〜(i)に示
すように順に移動し、この移動に応じてファラデーカッ
プ7が測定する測定ビーム電流Iaも変化する。ビーム
径dが小さい場合には図3(e)に示すように測定ビー
ム電流Iaの変化は急峻となり、ビーム径dが大きい場
合には、図3(j)に示すように測定ビーム電流Iaの
変化は緩やかとなる。そこで、本発明は、以下のステッ
プS4において、測定ビーム電流Iaの変化からビーム
径dを求める(ステップS2)。
平坦な部分は、ファラデーカップ7が全荷電粒子ビーム
を受けた場合であり、この測定ビーム電流Iaの電流値
から荷電粒子ビームの輝度を測定することができる。
径dを求める。図4は図3(j)と同様に、ビーム走査
による測定ビーム電流Ia変化を示している。前記図3
に示したように、測定ビーム電流Iaの立ち上がりある
いは立ち下がり部分のx軸方向の長さは、フォーカスポ
イント12におけるビーム径dを表している。そこで、
本発明では、測定ビーム電流Iaの最大値の20%と8
0%におけるx軸方向の走査位置を求め、その差をフォ
ーカスポイント12におけるビーム径dとする。
%と80%の値を用いるのは、図5に示すビーム絞りア
パーチャと荷電粒子ビームとの位置関係図に示すよう
に、境界部分においては、それらの形状によって測定ビ
ーム電流Iaの値と位置との間の直線性が不十分である
ためである。また、図5に示すように、x方向の走査に
おいてビーム絞りアパーチャと荷電粒子ビームとの位置
がビーム径測定に適した位置関係と必ずしもならないた
め、ビームデフレクタ5はx,y方向の2次元の走査を
行うことによりビーム径dの正確な測定を行う(ステッ
プS3)。
スポイント12におけるビーム径dを用いてクロスオー
バポイントにおけるビーム径dcを求める。クロスオー
バポイント11とフォーカスポイント12との間には、
図1に示すようなレンズ系が設けられ、第1電磁コイル
2とビーム絞り4との距離をL1,第2電磁コイル3と
ビーム絞り4との距離をL2とすると、クロスオーバポ
イント11でのビーム径dcは以下の式(1)により表
すことができる。
荷電法や有限要素法等の数値解析を適用して行う電磁場
解析によって得ることができる(ステップS4)。
Ωとビームの面積Sとの間には、以下の式(2)で示さ
れる関係がある。 I=β・Ω・S …(2) なお、図6はビームの広がりを示す概略図であり、αは
ビーム軸とビームの外縁部となすビーム角度、βは輝
度、Ωは立体角、Sはビーム径dにおけるビーム面積で
ある。
表される。 β=I/{(π・α12 )・(π・d2 /4)} …(5) なお、α1は図1に示すようにフォーカスポイント12
におけるビーム角度である(ステップS5)。
dc,あるいはステップS6で求めた輝度βを用いて試
料上におけるビーム径dsを求める。以下、図7の3段
のレンズを用いた場合のビームの概略図の場合を例とし
て説明する。荷電粒子装置のレンズ系中の第1段,第2
段,および第3段に、図7に示すようなL1〜L6の関
係があり、第3段中にファラデーカップを設けた場合に
は、ステップS5で求めたビーム径dcを用いて以下の
式(6)によって試料上におけるビーム径dsを求める
ことができる。
S5で求めた輝度βを用いて以下の式(7)によって試
料上におけるビーム径dsを求めることができる。
に表面荷電法や有限要素法等の数値解析を適用して行う
電磁場解析によって得ることができる(ステップS
6)。
径dsを評価し、測定や加工に適していない場合には、
荷電粒子源のフィラメント電流やセルフバイアスを調整
して最適な条件を求め、良好なビーム径dsに調整する
ことができる(ステップS7)。この試料上でのビーム
径dsの正確な測定および調整を行うことによって、分
析精度および加工精度を向上させることができる。
高い精度でのビーム径の測定,調整が容易な荷電粒子装
置を提供することができる。
ための概略図である。
順について説明するための図である。
の関係を説明するための図である。
示す図である。
置関係図である。
ある。
イル、4…ビーム絞り、5…ビームデフレクタ、6…ビ
ーム絞りアパーチャ、7…ファラデーカップ、8…ビー
ム電流測定手段、9…演算手段、11…クロスオーバポ
イント、12…フォーカスポイント、d,dc,ds…
ビーム径。
Claims (1)
- 【請求項1】 荷電粒子を照射する荷電粒子装置におい
て、荷電粒子ビームのビーム電流を測定するビーム電流
測定手段と、前記ビーム電流測定手段に対する荷電粒子
ビームの照射位置を走査するビームデフレクターと、前
記ビーム電流の測定値に基づいて荷電粒子ビームのビー
ム径を求める演算手段とを備えたことを特徴とする荷電
粒子装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22509895A JP3758214B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 荷電粒子装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22509895A JP3758214B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 荷電粒子装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0973870A true JPH0973870A (ja) | 1997-03-18 |
JP3758214B2 JP3758214B2 (ja) | 2006-03-22 |
Family
ID=16823961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22509895A Expired - Fee Related JP3758214B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 荷電粒子装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3758214B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004105077A1 (ja) * | 1999-02-24 | 2004-12-02 | Katsuto Goto | 高密度記録走査顕微鏡 |
JP2006302724A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Hitachi High-Technologies Corp | 電子線分光器を備えた透過型電子顕微鏡 |
-
1995
- 1995-09-01 JP JP22509895A patent/JP3758214B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004105077A1 (ja) * | 1999-02-24 | 2004-12-02 | Katsuto Goto | 高密度記録走査顕微鏡 |
JP2006302724A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Hitachi High-Technologies Corp | 電子線分光器を備えた透過型電子顕微鏡 |
JP4512514B2 (ja) * | 2005-04-22 | 2010-07-28 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電子線分光器を備えた透過型電子顕微鏡 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3758214B2 (ja) | 2006-03-22 |
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JPH0291507A (ja) | 微細パターンの測定装置 |
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