JPH11260296A - 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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- JPH11260296A JPH11260296A JP10055270A JP5527098A JPH11260296A JP H11260296 A JPH11260296 A JP H11260296A JP 10055270 A JP10055270 A JP 10055270A JP 5527098 A JP5527098 A JP 5527098A JP H11260296 A JPH11260296 A JP H11260296A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ハロゲン系ガスを使用した場合の装置の劣化
および破壊を防ぐ。 【解決手段】 イオン源から発するイオンビームを集束
する集束レンズ系と、前記集束されたイオンビームを試
料表面の所定領域にて操作させ照射するための走査電極
と、前記イオンビーム照射により発生する二次荷電粒子
を検出する二次荷電粒子検出器と、前記二次荷電粒子検
出器の信号に基づいて前記試料表面の画像を表示するた
めのディスプレイと、前記試料表面にガスを吹き付ける
ためのガス銃よりなる荷電ビーム装置において前記レン
ズ系をハロゲン系ガスに耐腐食性をもつ材質で構成した
こと。
および破壊を防ぐ。 【解決手段】 イオン源から発するイオンビームを集束
する集束レンズ系と、前記集束されたイオンビームを試
料表面の所定領域にて操作させ照射するための走査電極
と、前記イオンビーム照射により発生する二次荷電粒子
を検出する二次荷電粒子検出器と、前記二次荷電粒子検
出器の信号に基づいて前記試料表面の画像を表示するた
めのディスプレイと、前記試料表面にガスを吹き付ける
ためのガス銃よりなる荷電ビーム装置において前記レン
ズ系をハロゲン系ガスに耐腐食性をもつ材質で構成した
こと。
Description
【産業上の利用分野】本発明はガスを吹き付けながら集
束イオンビームを走査して照射し、試料表面の微細加工
を行う集束イオンビーム装置に関する。
束イオンビームを走査して照射し、試料表面の微細加工
を行う集束イオンビーム装置に関する。
【従来の技術】従来、エッチング加工の選択性や増速性
を持たせるために、集束イオンビーム照射位置に局所的
なガス（アシストガス）の吹き付けを行いながらエッチ
ング加工が行われている。このアシストガスとしては、
試料材料と反応性を持たせるため主にハロゲン系ガス
（例えば、塩素ガス）が用いられる。また、集束イオン
ビームを集束させるために、コンデンサレンズ、及び対
物レンズよりなる集束レンズ（静電レンズ）が設けられ
ている。コンデンサレンズ、及び対物レンズの電極に
は、真空内に設置することや加工のしやすさなどから通
常ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼材料が使われてい
る。
を持たせるために、集束イオンビーム照射位置に局所的
なガス（アシストガス）の吹き付けを行いながらエッチ
ング加工が行われている。このアシストガスとしては、
試料材料と反応性を持たせるため主にハロゲン系ガス
（例えば、塩素ガス）が用いられる。また、集束イオン
ビームを集束させるために、コンデンサレンズ、及び対
物レンズよりなる集束レンズ（静電レンズ）が設けられ
ている。コンデンサレンズ、及び対物レンズの電極に
は、真空内に設置することや加工のしやすさなどから通
常ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼材料が使われてい
る。
【発明が解決しようとする課題】前記集束イオンビーム
装置においてアシストエッチングガスが試料だけでなく
ステンレス鋼材料よりなる集束レンズなどとも反応（化
学的エッチング）を起こし、集束レンズの表面が荒れ
る。また、集束レンズ表面にその反応物が析出し、集束
レンズ表面の凹凸が大きくなる。このとき、集束レンズ
に高電圧（数十ｋＶ程度）を印加した場合、集束レンズ
とアース部との間で放電が起こりやすくなっている。 加工を行っている最中に放電が起こると、所定の照射領
域以外にもビームが当たることになり。所望の加工や観
察が行えない、また放電が起こることにより制御電源１
３に大量の電流が流れ、制御電源１３を破壊するなどの
問題がある。
装置においてアシストエッチングガスが試料だけでなく
ステンレス鋼材料よりなる集束レンズなどとも反応（化
学的エッチング）を起こし、集束レンズの表面が荒れ
る。また、集束レンズ表面にその反応物が析出し、集束
レンズ表面の凹凸が大きくなる。このとき、集束レンズ
に高電圧（数十ｋＶ程度）を印加した場合、集束レンズ
とアース部との間で放電が起こりやすくなっている。 加工を行っている最中に放電が起こると、所定の照射領
域以外にもビームが当たることになり。所望の加工や観
察が行えない、また放電が起こることにより制御電源１
３に大量の電流が流れ、制御電源１３を破壊するなどの
問題がある。
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めには、放電が起こりにくい状況にするためレンズのハ
ロゲンガスに対する耐腐食性を向上させる材料を用い
る。その例として、ハステロイ合金や、ステライト合金
が適している。アシストエッチングガスは、高電圧を印
加される各レンズに対して、腐食性がないため、各レン
ズを凸凹にしない。従って、各レンズに鋭利な突端が形
成されず、放電が起こりにくい。
めには、放電が起こりにくい状況にするためレンズのハ
ロゲンガスに対する耐腐食性を向上させる材料を用い
る。その例として、ハステロイ合金や、ステライト合金
が適している。アシストエッチングガスは、高電圧を印
加される各レンズに対して、腐食性がないため、各レン
ズを凸凹にしない。従って、各レンズに鋭利な突端が形
成されず、放電が起こりにくい。
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は、本発明にかかるイオンビーム加工装置を示
す。真空容器３０内の上部には、下方向にイオンビーム
を発生するためのイオン源１が備えられている。イオン
源１には、ガリウム等の液体金属イオン源が用いられ
る。イオン源１より発生したイオンビームの軸にコンデ
ンサレンズ２、及び対物レンズ５が備えられている。コ
ンデンサレンズ２、及び対物レンズ５は、集束レンズを
構成し、イオンビームを集束させ、集束イオンビーム６
とするものである。コンデンサレンズ２、及び対物レン
ズ５に印加される電圧は、制御電源１３により制御され
て供給される。コンデンサレンズ２、及び対物レンズ５
に供給される電圧は、数十ｋＶの高電圧である。集束イ
オンレンズを構成するコンデンサレンズ２、及び対物レ
ンズ５は、ニッケル及びモリブデンを主成分とした耐熱
耐食性合金（商品名としては、ハステロイ）、またはコ
バルト、クロム及びタングステンを主成分とした耐熱耐
食性合金（ステライト）にて製作されている。また、こ
れらの耐熱耐食性合金の代わりに、ステンレス鋼の表面
にチタンカーバイド、チタンナイトライド、シリコンカ
ーバイド又は、金等の貴金属の膜が形成されたものでも
可能ある。レンズ２、５の材質又をその表面処理材質
は、後に述べるエッチングガスに対して、安定性のある
材質である。また、集束イオンビーム６をステージ１０
上の試料９に照射するために、集束イオンビーム６の照
射軸上に、試料９を載置するためのステージ１０が設け
られている。また、試料９より発生する２次荷電粒子７
（２次電子、２次イオン等）を検出する２次荷電粒子検
出器８は、試料９の近傍に検出窓を試料９上面に向けて
配置されている。２次荷電粒子検出器８で検出された２
次荷電粒子７の信号は、Ａ／Ｄ変換器１２を通して、表
示装置１４に入力される。そして、表示装置１４は試料
９の表面のイメージ（画像）を表示する。つまり、集束
イオンビーム装置は、試料９の観察と加工とを行うこと
ができる。試料９の画像に基づいて、試料９の加工領域
を決め、集束イオンビーム６をその加工領域にて繰り返
し走査・照射して試料９を加工する。加工領域である集
束イオンビーム６の走査領域は、集束イオンビーム６の
光軸周りに備えられた２対の走査電極４に印加される電
圧を制御することにより、設定される。２対の走査電極
４に印加される電圧は、制御電源１３から供給される。
更に、集束イオンビーム６の光軸周りに備えられたブラ
ンキング電極３により、集束イオンビーム６の試料９等
への照射はオン・オフ制御される。更に、試料９表面の
集束イオンビーム９に照射されている領域に、エッチン
グ用アシストガスを吹き付けるためのガス銃１１を備え
ている。アシストガスはリザーバー１５に詰められてい
る。リザーバー１５は、温度センサー、例えば熱電対に
よって温度が測定され、測定された温度をアシストガス
の蒸気圧が所望の圧力になる温度になるよう設定され
る。測定されたリザーバー１５の温度に基づいて、温度
コントローラーにて、ヒーターをコントロールして、リ
ザーバー１５の温度は、所望の温度にコントロールされ
る。リザーバー１５内のアシストガスを流す時には、バ
ルブ２１を開け、ガス銃１１を通して、試料９上にアシ
ストガスを吹き付ける。そして、試料９はイオンビーム
アシストエッチング加工される。また、アシストガス
は、リザーバーだけでなく、ガスを供給するガスユニッ
トからも導入することができる。 ガスユニットは、ガス
を貯蔵するボンベ１９、所定圧力のガスを貯蔵するバッ
ファー１６、バッファ１６内の圧力を測定する真空ゲー
ジの値に基づいてバッファーに貯蔵されたガスの圧力を
調整するコントロールバルブ１７よりなる。このガスユ
ニットは、アシストガスの蒸気圧が常温(室温)でも高
く、リザーバーの温度制御だけでは所望の圧力にならな
い場合使用される。 ガスを供給するユニットは、バッファー１６の圧力を真
空ゲージ１８で測定し、バッファー１６の圧力が一定に
なるようにコントロールバルブ１７で制御してガスを供
給する。この場合も、圧力コントロールにより制御され
たガスは、バルブ２１を介して、ガス銃１１から試料９
の上に吹き付けらる。更に、イオン光学系制御電源１３
とコンデンサレンズ２、及び対物レンズ５との間の配線
に、ぞれぞれ高抵抗２０が挿入されている。高抵抗２０
は、６００Ｍ〜１０ＧΩであり、この抵抗により、放電
はグロー放電となる。また万が一、コンデンサレンズ
２、又は対物レンズ５とアースとの間に放電が起きたと
き、イオン光学系制御電源１３に流れる流れる電流は、
５０μＡ以下に押さえられる。高抵抗２０の抵抗値が６
００ＭΩ以下であると、放電が火花放電により起こり、
各レンズ２、５やイオン光学系制御電源にダメージが発
生する。また、高抵抗２０が、１０ＧΩであると、各レ
ンズ２、５に印加される印加電圧の応答性（フォーカス
応答性）が遅くなり、使用できない。更に、制御電源１
３とコンデンサレンズ２、及び対物レンズ５との間の配
線に、ぞれぞれ高抵抗２０が挿入されている。高抵抗２
０は、６００Ｍ〜１０ＧΩであり、この抵抗により、放
電はグロー放電となる。また万が一、コンデンサレンズ
２、又は対物レンズ５とアースとの間に放電が起きたと
き、制御電源１３に流れる流れる電流は、５０μＡ以下
に押さえられる。高抵抗２０の抵抗値が６００ＭΩ以下
であると、放電が火花放電により起こり、各レンズ２、
５やイオン光学系制御電源にダメージが発生する。ま
た、高抵抗２０が、１０ＧΩであると、各レンズ２、５
に印加される印加電圧の応答性（フォーカス応答性）が
遅くなり、使用できない。
る。図１は、本発明にかかるイオンビーム加工装置を示
す。真空容器３０内の上部には、下方向にイオンビーム
を発生するためのイオン源１が備えられている。イオン
源１には、ガリウム等の液体金属イオン源が用いられ
る。イオン源１より発生したイオンビームの軸にコンデ
ンサレンズ２、及び対物レンズ５が備えられている。コ
ンデンサレンズ２、及び対物レンズ５は、集束レンズを
構成し、イオンビームを集束させ、集束イオンビーム６
とするものである。コンデンサレンズ２、及び対物レン
ズ５に印加される電圧は、制御電源１３により制御され
て供給される。コンデンサレンズ２、及び対物レンズ５
に供給される電圧は、数十ｋＶの高電圧である。集束イ
オンレンズを構成するコンデンサレンズ２、及び対物レ
ンズ５は、ニッケル及びモリブデンを主成分とした耐熱
耐食性合金（商品名としては、ハステロイ）、またはコ
バルト、クロム及びタングステンを主成分とした耐熱耐
食性合金（ステライト）にて製作されている。また、こ
れらの耐熱耐食性合金の代わりに、ステンレス鋼の表面
にチタンカーバイド、チタンナイトライド、シリコンカ
ーバイド又は、金等の貴金属の膜が形成されたものでも
可能ある。レンズ２、５の材質又をその表面処理材質
は、後に述べるエッチングガスに対して、安定性のある
材質である。また、集束イオンビーム６をステージ１０
上の試料９に照射するために、集束イオンビーム６の照
射軸上に、試料９を載置するためのステージ１０が設け
られている。また、試料９より発生する２次荷電粒子７
（２次電子、２次イオン等）を検出する２次荷電粒子検
出器８は、試料９の近傍に検出窓を試料９上面に向けて
配置されている。２次荷電粒子検出器８で検出された２
次荷電粒子７の信号は、Ａ／Ｄ変換器１２を通して、表
示装置１４に入力される。そして、表示装置１４は試料
９の表面のイメージ（画像）を表示する。つまり、集束
イオンビーム装置は、試料９の観察と加工とを行うこと
ができる。試料９の画像に基づいて、試料９の加工領域
を決め、集束イオンビーム６をその加工領域にて繰り返
し走査・照射して試料９を加工する。加工領域である集
束イオンビーム６の走査領域は、集束イオンビーム６の
光軸周りに備えられた２対の走査電極４に印加される電
圧を制御することにより、設定される。２対の走査電極
４に印加される電圧は、制御電源１３から供給される。
更に、集束イオンビーム６の光軸周りに備えられたブラ
ンキング電極３により、集束イオンビーム６の試料９等
への照射はオン・オフ制御される。更に、試料９表面の
集束イオンビーム９に照射されている領域に、エッチン
グ用アシストガスを吹き付けるためのガス銃１１を備え
ている。アシストガスはリザーバー１５に詰められてい
る。リザーバー１５は、温度センサー、例えば熱電対に
よって温度が測定され、測定された温度をアシストガス
の蒸気圧が所望の圧力になる温度になるよう設定され
る。測定されたリザーバー１５の温度に基づいて、温度
コントローラーにて、ヒーターをコントロールして、リ
ザーバー１５の温度は、所望の温度にコントロールされ
る。リザーバー１５内のアシストガスを流す時には、バ
ルブ２１を開け、ガス銃１１を通して、試料９上にアシ
ストガスを吹き付ける。そして、試料９はイオンビーム
アシストエッチング加工される。また、アシストガス
は、リザーバーだけでなく、ガスを供給するガスユニッ
トからも導入することができる。 ガスユニットは、ガス
を貯蔵するボンベ１９、所定圧力のガスを貯蔵するバッ
ファー１６、バッファ１６内の圧力を測定する真空ゲー
ジの値に基づいてバッファーに貯蔵されたガスの圧力を
調整するコントロールバルブ１７よりなる。このガスユ
ニットは、アシストガスの蒸気圧が常温(室温)でも高
く、リザーバーの温度制御だけでは所望の圧力にならな
い場合使用される。 ガスを供給するユニットは、バッファー１６の圧力を真
空ゲージ１８で測定し、バッファー１６の圧力が一定に
なるようにコントロールバルブ１７で制御してガスを供
給する。この場合も、圧力コントロールにより制御され
たガスは、バルブ２１を介して、ガス銃１１から試料９
の上に吹き付けらる。更に、イオン光学系制御電源１３
とコンデンサレンズ２、及び対物レンズ５との間の配線
に、ぞれぞれ高抵抗２０が挿入されている。高抵抗２０
は、６００Ｍ〜１０ＧΩであり、この抵抗により、放電
はグロー放電となる。また万が一、コンデンサレンズ
２、又は対物レンズ５とアースとの間に放電が起きたと
き、イオン光学系制御電源１３に流れる流れる電流は、
５０μＡ以下に押さえられる。高抵抗２０の抵抗値が６
００ＭΩ以下であると、放電が火花放電により起こり、
各レンズ２、５やイオン光学系制御電源にダメージが発
生する。また、高抵抗２０が、１０ＧΩであると、各レ
ンズ２、５に印加される印加電圧の応答性（フォーカス
応答性）が遅くなり、使用できない。更に、制御電源１
３とコンデンサレンズ２、及び対物レンズ５との間の配
線に、ぞれぞれ高抵抗２０が挿入されている。高抵抗２
０は、６００Ｍ〜１０ＧΩであり、この抵抗により、放
電はグロー放電となる。また万が一、コンデンサレンズ
２、又は対物レンズ５とアースとの間に放電が起きたと
き、制御電源１３に流れる流れる電流は、５０μＡ以下
に押さえられる。高抵抗２０の抵抗値が６００ＭΩ以下
であると、放電が火花放電により起こり、各レンズ２、
５やイオン光学系制御電源にダメージが発生する。ま
た、高抵抗２０が、１０ＧΩであると、各レンズ２、５
に印加される印加電圧の応答性（フォーカス応答性）が
遅くなり、使用できない。
【発明の効果】上記の装置において各イオンレンズ2、5
を、対称性の良い材質（ハステロイや表面処理により、
アシストガスに対する耐腐食性を向上させ放電が起こり
にくくなった。通常の材質では、１〜２週間程度で、腐食
が始まり放電が起こるところを年単位で腐食が押さえら
れる。また、レンズケーブルに抵抗２０を挿入し、放電が
起こったときに流れる電流を規制した。レンズ印加電圧
が３０ｋＶの場合、数ＧΩの抵抗２０を挿入することに
より暗電流を数十μA程度に押さえることが可能にな
り、制御ユニットの破壊が起こりにくくなった。
を、対称性の良い材質（ハステロイや表面処理により、
アシストガスに対する耐腐食性を向上させ放電が起こり
にくくなった。通常の材質では、１〜２週間程度で、腐食
が始まり放電が起こるところを年単位で腐食が押さえら
れる。また、レンズケーブルに抵抗２０を挿入し、放電が
起こったときに流れる電流を規制した。レンズ印加電圧
が３０ｋＶの場合、数ＧΩの抵抗２０を挿入することに
より暗電流を数十μA程度に押さえることが可能にな
り、制御ユニットの破壊が起こりにくくなった。
【図１】本発明の一実施例の概略断面図である。
１・・・イオン源 ２・・・コンデンサレンズ ３・・・ブランキング電極 ４・・・走査電極 ５・・・対物レンズ ６・・・集束イオンビーム ７・・・２次荷電粒子 ８・・・２次荷電粒子検出器 ９・・・試料 １０・・試料ステージ １１・・ガス銃 １３・・制御電源 ２０・・高抵抗
Claims (3)
- 【請求項１】 イオン源から発するイオンビームを集束
する集束レンズと、前記集束されたイオンビームを試料
表面の所定領域にて走査させ照射するための走査電極
と、前記イオンビーム照射により前記試料表面から発生
する二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出器と、前
記二次荷電粒子検出器の信号に基づいて前記試料表面の
画像を表示するためのディスプレイと、前記試料表面に
ガスを吹き付けるためのガス銃よりなる集束イオンビー
ム装置において前記集束レンズをハロゲン系ガスに耐腐
食性をもつ材質で構成したこと特徴とした集束イオンビ
ーム装置。 - 【請求項２】 前記集束レンズの材質は、ハステロイ合
金である請求項１記載の集束イオン装置。 - 【請求項３】 前記集束レンズの材質は、ステライト合
金である請求項１記載の集束イオン装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10055270A JPH11260296A (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 集束イオンビーム装置 |
| US09/264,142 US6225627B1 (en) | 1998-03-06 | 1999-03-05 | Focused ion beam system |
| TW088103415A TW521294B (en) | 1998-03-06 | 1999-03-05 | Focused ion beam system |
| KR1019990007439A KR100700408B1 (ko) | 1998-03-06 | 1999-03-06 | 집속 이온 빔 시스템 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10055270A JPH11260296A (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 集束イオンビーム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11260296A true JPH11260296A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=12993923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10055270A Pending JPH11260296A (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 集束イオンビーム装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11260296A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200123749A (ko) * | 2019-04-22 | 2020-10-30 | 에프이아이 컴파니 | 할로겐 발생 장치 |
-
1998
- 1998-03-06 JP JP10055270A patent/JPH11260296A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200123749A (ko) * | 2019-04-22 | 2020-10-30 | 에프이아이 컴파니 | 할로겐 발생 장치 |
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