JPH10199460A - 集束イオンビーム装置 - Google Patents
集束イオンビーム装置Info
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- JPH10199460A JPH10199460A JP9001825A JP182597A JPH10199460A JP H10199460 A JPH10199460 A JP H10199460A JP 9001825 A JP9001825 A JP 9001825A JP 182597 A JP182597 A JP 182597A JP H10199460 A JPH10199460 A JP H10199460A
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- deflectors
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- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
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- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い倍率であってもノイズの影響を著しく少
なくし、高分解能の像を得ることができる集束イオンビ
ーム装置を実現する。 【解決手段】 走査信号発生回路７からの走査信号はス
イッチ回路２２に供給されるが、低倍率の観察時、例え
ば、１００倍〜１万倍の範囲では、制御回路２１からの
制御により、スイッチ回路２２は端子ａに切換えられ
る。この結果、従来装置と同様に、イオンビームは静電
型偏向器６ａ，６ｂによって偏向され、試料の２次元領
域を走査する。倍率が１万倍以上の場合、制御回路２１
からの制御により、スイッチ回路２２は端子ｂに切換え
られる。この結果、電磁型偏向器２０ａ，２０ｂにはイ
オンビームを２次元的に走査するための偏向電流が供給
される。
なくし、高分解能の像を得ることができる集束イオンビ
ーム装置を実現する。 【解決手段】 走査信号発生回路７からの走査信号はス
イッチ回路２２に供給されるが、低倍率の観察時、例え
ば、１００倍〜１万倍の範囲では、制御回路２１からの
制御により、スイッチ回路２２は端子ａに切換えられ
る。この結果、従来装置と同様に、イオンビームは静電
型偏向器６ａ，６ｂによって偏向され、試料の２次元領
域を走査する。倍率が１万倍以上の場合、制御回路２１
からの制御により、スイッチ回路２２は端子ｂに切換え
られる。この結果、電磁型偏向器２０ａ，２０ｂにはイ
オンビームを２次元的に走査するための偏向電流が供給
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン源からのイ
オンビームを集束レンズによって試料上に細く集束する
と共に、偏向器によってイオンビームを２次元的に走査
するようにした集束イオンビーム装置に関する。
オンビームを集束レンズによって試料上に細く集束する
と共に、偏向器によってイオンビームを２次元的に走査
するようにした集束イオンビーム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、集束イオンビーム装置では、イオ
ンビームを集束するためのレンズや、イオンビームをア
ライメントしたり走査するための偏向器等のイオン光学
要素は、すべて静電型のものが使用されている。これ
は、荷電粒子に磁界を作用させた時、受ける力は質量の
平方根に反比例する為、質量の大きなイオンビームを屈
折させるためには、電子ビームに比して４３倍以上大き
な磁界を作用させねばならず、装置が大型化してしまう
が、電界は、質量に無関係に作用するため、イオンビー
ムに対しても光学要素が小型になるという理由からきて
いる。
ンビームを集束するためのレンズや、イオンビームをア
ライメントしたり走査するための偏向器等のイオン光学
要素は、すべて静電型のものが使用されている。これ
は、荷電粒子に磁界を作用させた時、受ける力は質量の
平方根に反比例する為、質量の大きなイオンビームを屈
折させるためには、電子ビームに比して４３倍以上大き
な磁界を作用させねばならず、装置が大型化してしまう
が、電界は、質量に無関係に作用するため、イオンビー
ムに対しても光学要素が小型になるという理由からきて
いる。
【０００３】図１に従来の集束イオンビーム装置を示
す。イオン銃１から発生し加速されたイオンビームＩＢ
は、静電型のコンデンサレンズ２、対物レンズ３により
集束されて試料４上にフォーカスされる。コンデンサレ
ンズ２の下には、大きさの異なるビーム制限絞り５が複
数個設けられており、絞り５の径を選択することによ
り、試料４に照射されるイオンビームのビーム電流の量
が変えられるようになっている。
す。イオン銃１から発生し加速されたイオンビームＩＢ
は、静電型のコンデンサレンズ２、対物レンズ３により
集束されて試料４上にフォーカスされる。コンデンサレ
ンズ２の下には、大きさの異なるビーム制限絞り５が複
数個設けられており、絞り５の径を選択することによ
り、試料４に照射されるイオンビームのビーム電流の量
が変えられるようになっている。
【０００４】ビーム制限絞り５の下には、２段の静電型
偏向器６ａ，６ｂが設けられており、光軸上を進んでき
たイオンビームＩＢは、上段の偏向器６ａで一旦軸外に
向けられ、下段の偏向器６ｂで軸方向に振り戻されて対
物レンズ３の主面で光軸と交差するように偏向される。
偏向器６ａ，６ｂが設けられており、光軸上を進んでき
たイオンビームＩＢは、上段の偏向器６ａで一旦軸外に
向けられ、下段の偏向器６ｂで軸方向に振り戻されて対
物レンズ３の主面で光軸と交差するように偏向される。
【０００５】この偏向の制御は、走査信号発生回路７か
らの鋸歯状の走査信号を、連動比設定抵抗８，９を通し
て上段及び下段の偏向器用のプリアンプ１０，１１に導
き、更に、偏向電圧出力アンプ１２，１３で増幅した
後、偏向器６ａ，６ｂに供給することによって達成され
る。
らの鋸歯状の走査信号を、連動比設定抵抗８，９を通し
て上段及び下段の偏向器用のプリアンプ１０，１１に導
き、更に、偏向電圧出力アンプ１２，１３で増幅した
後、偏向器６ａ，６ｂに供給することによって達成され
る。
【０００６】イオンビームの走査は、Ｘ，Ｙ方向にラス
ター状に行われ、イオンビームＩＢが試料４上に衝突し
た際発生する２次電子または２次イオンは、検出器１４
によって検出される。検出信号はアンプ１５を介して、
イオンビームの走査と同期した陰極線管１６に輝度信号
として入力されることから、陰極線管１６上には試料４
の表面の走査像が表示される。なお、図１において、偏
向器６ａ，６ｂはそれぞれ一組しか図示されていない
が、これらに直交してもう一組の偏向器がそれぞれ設け
られている。
ター状に行われ、イオンビームＩＢが試料４上に衝突し
た際発生する２次電子または２次イオンは、検出器１４
によって検出される。検出信号はアンプ１５を介して、
イオンビームの走査と同期した陰極線管１６に輝度信号
として入力されることから、陰極線管１６上には試料４
の表面の走査像が表示される。なお、図１において、偏
向器６ａ，６ｂはそれぞれ一組しか図示されていない
が、これらに直交してもう一組の偏向器がそれぞれ設け
られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】さて、静電偏向器によ
るビームの偏向量ｙe は、次式で表される。なお、ｌ，
ｄは偏向器の電極の寸法、Ｖa はイオンビームの加速電
圧、Ｖは偏向器の電極に印加される電圧である。
るビームの偏向量ｙe は、次式で表される。なお、ｌ，
ｄは偏向器の電極の寸法、Ｖa はイオンビームの加速電
圧、Ｖは偏向器の電極に印加される電圧である。
【０００８】ｙe ＝（Ｖ・ｌ2 ）／（４ｄ・Ｖa ） 上式から明らかなように、偏向量は偏向器の電極の寸
法、イオンビームの加速電圧、および、偏向器電極への
印加電圧により定まり、イオンビームでも電子ビームで
も偏向量は同じである。一方、電磁型偏向によるビーム
の偏向量ｙm は、Ｂを偏向器が作る磁界の磁束密度とす
ると、次の式によって与えられる。
法、イオンビームの加速電圧、および、偏向器電極への
印加電圧により定まり、イオンビームでも電子ビームで
も偏向量は同じである。一方、電磁型偏向によるビーム
の偏向量ｙm は、Ｂを偏向器が作る磁界の磁束密度とす
ると、次の式によって与えられる。
【０００９】 ｙm ＝｛ｅ／（８ｍ・Ｖa ）｝1/2 ・Ｂ・ｌ2 上式から明らかなように、電磁型偏向器の偏向量は、ビ
ーム粒子の質量ｍに依存する。イオンの質量は、一番軽
いプロトンでも電子の１８３６倍以上あり、そのため、
偏向コイルでイオンビームを偏向するには、電子の場合
の４３倍以上の電流とコイル巻数の積を必要とし、偏向
器が非常に大きくなるため、従来の集束イオンビーム装
置では、電磁型偏向器は使用されなかった。
ーム粒子の質量ｍに依存する。イオンの質量は、一番軽
いプロトンでも電子の１８３６倍以上あり、そのため、
偏向コイルでイオンビームを偏向するには、電子の場合
の４３倍以上の電流とコイル巻数の積を必要とし、偏向
器が非常に大きくなるため、従来の集束イオンビーム装
置では、電磁型偏向器は使用されなかった。
【００１０】しかしながら、集束イオンビーム装置の像
分解能が飛躍的に向上した今日、静電偏向器はノイズに
弱いという性質が、分解能の向上を阻害する要因となっ
てきた。例えば、直流電源から発生するスパイク状のノ
イズや、高速でスイッチングを繰り返すデジタル素子か
ら発生するスパイク状のノイズは、容量結合により装置
内を走り回り、静電偏向電極にも容易に侵入してくる。
分解能が飛躍的に向上した今日、静電偏向器はノイズに
弱いという性質が、分解能の向上を阻害する要因となっ
てきた。例えば、直流電源から発生するスパイク状のノ
イズや、高速でスイッチングを繰り返すデジタル素子か
ら発生するスパイク状のノイズは、容量結合により装置
内を走り回り、静電偏向電極にも容易に侵入してくる。
【００１１】偏向電極に印加されている偏向電圧は、高
倍率の時は１Ｖ以下で、かつこの値の０．１％以下の安
定度が求められるのに対し、スパイクノイズは数百ｍＶ
から数Ｖの大きさを有するため、このノイズは結果的に
像を歪ませたり、分解能を劣化させる要因となる。
倍率の時は１Ｖ以下で、かつこの値の０．１％以下の安
定度が求められるのに対し、スパイクノイズは数百ｍＶ
から数Ｖの大きさを有するため、このノイズは結果的に
像を歪ませたり、分解能を劣化させる要因となる。
【００１２】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、高い倍率であってもノイズの影響
を著しく少なくし、高分解能の像を得ることができる集
束イオンビーム装置を実現するにある。
もので、その目的は、高い倍率であってもノイズの影響
を著しく少なくし、高分解能の像を得ることができる集
束イオンビーム装置を実現するにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく集束イオ
ンビーム装置は、イオンビームを集束レンズによって試
料上に細く集束すると共に、偏向器によってイオンビー
ムを２次元的に走査し、試料へのイオンビームの照射に
よって発生した信号を検出し、検出信号をイオンビーム
の走査に同期した陰極線管に供給して試料像を表示する
ようにした集束イオンビーム装置において、偏向器とし
て静電型偏向器と電磁型偏向器を設け、像の倍率に応じ
て２種の偏向器を切換えて使用するようにしたことを特
徴としている。
ンビーム装置は、イオンビームを集束レンズによって試
料上に細く集束すると共に、偏向器によってイオンビー
ムを２次元的に走査し、試料へのイオンビームの照射に
よって発生した信号を検出し、検出信号をイオンビーム
の走査に同期した陰極線管に供給して試料像を表示する
ようにした集束イオンビーム装置において、偏向器とし
て静電型偏向器と電磁型偏向器を設け、像の倍率に応じ
て２種の偏向器を切換えて使用するようにしたことを特
徴としている。
【００１４】偏向コイルを使用する電磁型偏向器の場合
は、コイルに適度なリアクタンスを持たせることによ
り、容易にスパイクノイズの影響を避けることができ
る。これは、スパイクノイズは大きな電圧を有している
が、電力が極めて小さいため、偏向コイルのリアクタン
スに拒まれて偏向コイル電流の電流ノイズにはなりにく
いことによる。
は、コイルに適度なリアクタンスを持たせることによ
り、容易にスパイクノイズの影響を避けることができ
る。これは、スパイクノイズは大きな電圧を有している
が、電力が極めて小さいため、偏向コイルのリアクタン
スに拒まれて偏向コイル電流の電流ノイズにはなりにく
いことによる。
【００１５】また、走査電子顕微鏡の原理で像を形成す
る集束イオンビーム装置にあっては、例えば、１００倍
のとき１ｍｍ四方を走査する装置で、１万倍の像を表示
する際は、イオンビームの走査幅は１０μｍ四方で良い
ことになるため、小型の電磁型偏向器でも十分対応でき
る。
る集束イオンビーム装置にあっては、例えば、１００倍
のとき１ｍｍ四方を走査する装置で、１万倍の像を表示
する際は、イオンビームの走査幅は１０μｍ四方で良い
ことになるため、小型の電磁型偏向器でも十分対応でき
る。
【００１６】したがって、本発明では、偏向器として静
電型偏向器と電磁型偏向器を設け、像の倍率に応じて２
種の偏向器を切換えて使用する。
電型偏向器と電磁型偏向器を設け、像の倍率に応じて２
種の偏向器を切換えて使用する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図２は本発明を実施するた
めの構成の要部の一例を示しており、図１の従来装置と
同一ないしは類似の構成要素には同一番号を付し、その
詳細な説明は省略する。
施の形態を詳細に説明する。図２は本発明を実施するた
めの構成の要部の一例を示しており、図１の従来装置と
同一ないしは類似の構成要素には同一番号を付し、その
詳細な説明は省略する。
【００１８】図２において、静電型偏向器６ａ，６ｂと
は光軸方向にずらして２段の電磁型偏向器２０ａ，２０
ｂが配置されている。走査信号発生回路７からの走査信
号は、制御回路２１によって切換えられるスイッチ回路
２２に供給される。スイッチ回路２２のａ端子は、連動
比設定抵抗８，９を介してプリアンプ１０，１１に接続
され、プリフンプ１０，１１によって増幅された信号
は、偏向電圧出力アンプ１２，１３を介して静電型偏向
器６ａ，６ｂに供給される。
は光軸方向にずらして２段の電磁型偏向器２０ａ，２０
ｂが配置されている。走査信号発生回路７からの走査信
号は、制御回路２１によって切換えられるスイッチ回路
２２に供給される。スイッチ回路２２のａ端子は、連動
比設定抵抗８，９を介してプリアンプ１０，１１に接続
され、プリフンプ１０，１１によって増幅された信号
は、偏向電圧出力アンプ１２，１３を介して静電型偏向
器６ａ，６ｂに供給される。
【００１９】スイッチ回路２２のｂ端子は、連動比設定
抵抗２３，２４を介してプリアンプ２５，２６に接続さ
れ、プリフンプ２５，２６によって増幅された信号は、
偏向電流出力アンプ２７，２８を介して電磁型偏向器２
０ａ，２０ｂに供給される。このような構成の動作を次
に説明する。
抵抗２３，２４を介してプリアンプ２５，２６に接続さ
れ、プリフンプ２５，２６によって増幅された信号は、
偏向電流出力アンプ２７，２８を介して電磁型偏向器２
０ａ，２０ｂに供給される。このような構成の動作を次
に説明する。
【００２０】走査信号発生回路７からの走査信号はスイ
ッチ回路２２に供給されるが、低倍率の観察時、例え
ば、１００倍〜１万倍の範囲では、制御回路２１からの
制御により、スイッチ回路２２は端子ａに切換えられ
る。この結果、従来装置と同様に、イオンビームは静電
型偏向器６ａ，６ｂによって偏向され、試料の２次元領
域を走査する。
ッチ回路２２に供給されるが、低倍率の観察時、例え
ば、１００倍〜１万倍の範囲では、制御回路２１からの
制御により、スイッチ回路２２は端子ａに切換えられ
る。この結果、従来装置と同様に、イオンビームは静電
型偏向器６ａ，６ｂによって偏向され、試料の２次元領
域を走査する。
【００２１】倍率が１万倍以上の場合、制御回路２１か
らの制御により、スイッチ回路２２は端子ｂに切換えら
れる。この結果、走査信号は連動比設定抵抗２３，２４
により２種の信号となり、それぞれの信号はプリアンプ
２５，２６によって増幅された後、偏向電流出力アンプ
２７，２８に供給される。したがって、電磁型偏向器２
０ａ，２０ｂにはイオンビームＩＢを２次元的に走査す
るための偏向電流が供給される。なお、この場合、高倍
率であるため、偏向電流の値は小さく、電磁偏向器２０
ａ，２０ｂは小型のものを使用することができる。
らの制御により、スイッチ回路２２は端子ｂに切換えら
れる。この結果、走査信号は連動比設定抵抗２３，２４
により２種の信号となり、それぞれの信号はプリアンプ
２５，２６によって増幅された後、偏向電流出力アンプ
２７，２８に供給される。したがって、電磁型偏向器２
０ａ，２０ｂにはイオンビームＩＢを２次元的に走査す
るための偏向電流が供給される。なお、この場合、高倍
率であるため、偏向電流の値は小さく、電磁偏向器２０
ａ，２０ｂは小型のものを使用することができる。
【００２２】このように、倍率の高い場合には、イオン
ビームの走査を電磁型偏向器で行うようにしたので、ス
パイク状ノイズの影響なくイオンビームの走査を行うこ
とができ、高分解能の像を得ることかできる。また、低
倍率では、静電型偏向器を用いてイオンビームの走査を
行うように構成したので、小型の静電偏向器で所定のイ
オンビームの走査を行うことができる。
ビームの走査を電磁型偏向器で行うようにしたので、ス
パイク状ノイズの影響なくイオンビームの走査を行うこ
とができ、高分解能の像を得ることかできる。また、低
倍率では、静電型偏向器を用いてイオンビームの走査を
行うように構成したので、小型の静電偏向器で所定のイ
オンビームの走査を行うことができる。
【００２３】図３は本発明の他の実施の形態を示してお
り、図２の構成と同一ないしは類似の構成要素には同一
番号が付されている。図３では、電磁型偏向器２０ａ，
２０ｂは、静電型偏向器６ａ，６ｂの外側に配置されて
いる。また、走査信号は、連動比設定抵抗８，９を介し
てプリアンプ１０，１１に供給される。プリアンプ１
０，１１の出力信号はスイッチ回路３０に供給される。
スイッチ回路３０は２種の信号をａ端子とｂ端子に切換
える。スイッチ回路３０のａ端子は静電型偏向器６ａ，
６ｂの偏向電圧出力アンプ１２，１３に接続され、ｂ端
子は電磁型偏向器２０ａ，２０ｂの偏向電流出力アンプ
２７，２８に接続される。
り、図２の構成と同一ないしは類似の構成要素には同一
番号が付されている。図３では、電磁型偏向器２０ａ，
２０ｂは、静電型偏向器６ａ，６ｂの外側に配置されて
いる。また、走査信号は、連動比設定抵抗８，９を介し
てプリアンプ１０，１１に供給される。プリアンプ１
０，１１の出力信号はスイッチ回路３０に供給される。
スイッチ回路３０は２種の信号をａ端子とｂ端子に切換
える。スイッチ回路３０のａ端子は静電型偏向器６ａ，
６ｂの偏向電圧出力アンプ１２，１３に接続され、ｂ端
子は電磁型偏向器２０ａ，２０ｂの偏向電流出力アンプ
２７，２８に接続される。
【００２４】
【発明の効果】本発明では、集束イオンビーム装置にお
いて、偏向器として静電型偏向器と電磁型偏向器を設
け、像の倍率に応じて２種の偏向器を切換えて使用する
ように構成した。その結果、比較的高い倍率では、イオ
ンビームの走査を電磁型偏向器で行うようにしたので、
スパイク状ノイズの影響なくイオンビームの走査を行う
ことができ、高分解能の像を得ることかできる。また、
低倍率では、静電型偏向器を用いてイオンビームの走査
を行うように構成したので、小型の静電偏向器で所定の
イオンビームの走査を行うことができる。
いて、偏向器として静電型偏向器と電磁型偏向器を設
け、像の倍率に応じて２種の偏向器を切換えて使用する
ように構成した。その結果、比較的高い倍率では、イオ
ンビームの走査を電磁型偏向器で行うようにしたので、
スパイク状ノイズの影響なくイオンビームの走査を行う
ことができ、高分解能の像を得ることかできる。また、
低倍率では、静電型偏向器を用いてイオンビームの走査
を行うように構成したので、小型の静電偏向器で所定の
イオンビームの走査を行うことができる。
【図１】従来の集束イオンビーム装置を示す図である。
【図２】本発明に基づく集束イオンビーム装置の要部を
示す図である。
示す図である。
【図３】本発明に基づく集束イオンビーム装置の要部を
示す図である。
示す図である。
６ａ，６ｂ 静電型偏向器 ７ 走査信号発生回路 ８，９，２３，２４ 連動比設定抵抗 １１，１２，２５，２６ プリアンプ １２，１３ 偏向電圧出力アンプ ２０ａ，２０ｂ 電磁型偏向器 ２１ 制御回路 ２２ スイッチ回路 ２８，２９ 偏向電流出力アンプ
Claims (1)
- 【請求項１】 イオンビームを集束レンズによって試料
上に細く集束すると共に、偏向器によってイオンビーム
を２次元的に走査し、試料へのイオンビームの照射によ
って発生した信号を検出し、検出信号をイオンビームの
走査に同期した陰極線管に供給して試料像を表示するよ
うにした集束イオンビーム装置において、偏向器として
静電型偏向器と電磁型偏向器を設け、像の倍率に応じて
２種の偏向器を切換えて使用するようにした集束イオン
ビーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9001825A JPH10199460A (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | 集束イオンビーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9001825A JPH10199460A (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | 集束イオンビーム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10199460A true JPH10199460A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11512350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9001825A Withdrawn JPH10199460A (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | 集束イオンビーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10199460A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007080790A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Hitachi High-Technologies Corp | 電子線計測装置の静電偏向制御回路および静電偏向制御方法 |
| JP2009117393A (ja) * | 2003-06-13 | 2009-05-28 | Axcelis Technologies Inc | イオン注入システムのための磁気／静電式ハイブリッド偏向器およびイオンビームの偏向方法 |
-
1997
- 1997-01-09 JP JP9001825A patent/JPH10199460A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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