JPH11320123A - 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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- JPH11320123A JPH11320123A JP10133356A JP13335698A JPH11320123A JP H11320123 A JPH11320123 A JP H11320123A JP 10133356 A JP10133356 A JP 10133356A JP 13335698 A JP13335698 A JP 13335698A JP H11320123 A JPH11320123 A JP H11320123A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/3002—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/3174—Etching microareas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 荷電ビーム（加工）装置においてガスを使用
した際、ガスがレンズなどへの吸着や析出するのを防
ぎ、放電などによる装置の劣化および破壊を防く。 【解決手段】 イオン源1から発するイオンビーム18を
集束するイオン光学系２、７と、前記集束されたイオン
ビーム18を試料表面14の所定領域にて操作させ照射する
ための走査電極8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13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
14の画像を表示するためのディスプレイと、前記試料表
面14にガスを吹き付けるためのガスガス供給装置1nより
なる荷電ビーム装置においてイオン光学系2、７および
高圧コネクター16を加熱可能にしたことを特徴とした荷
電ビーム装置。
した際、ガスがレンズなどへの吸着や析出するのを防
ぎ、放電などによる装置の劣化および破壊を防く。 【解決手段】 イオン源1から発するイオンビーム18を
集束するイオン光学系２、７と、前記集束されたイオン
ビーム18を試料表面14の所定領域にて操作させ照射する
ための走査電極8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13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
14の画像を表示するためのディスプレイと、前記試料表
面14にガスを吹き付けるためのガスガス供給装置1nより
なる荷電ビーム装置においてイオン光学系2、７および
高圧コネクター16を加熱可能にしたことを特徴とした荷
電ビーム装置。
Description
【０００１】
【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加工装置に関する。
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加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】集束イオンビーム装置を用いての加工に
おいて選択エッチング、増速エッチングやデポジション
を行うために、集束イオンビーム照射位置に局所的なガ
スの吹き付けを行いながら加工が行われている。このエ
ッチングを行うガス（エッチングガス）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が、デ
ポジションを行うガス（デポジションガス）にはカルボ
ニル系の化合物が使われている。以下エッチングガスお
よびデポジションガスの両方を総称して原料ガスとい
う。
おいて選択エッチング、増速エッチングやデポジション
を行うために、集束イオンビーム照射位置に局所的なガ
スの吹き付けを行いながら加工が行われている。このエ
ッチングを行うガス（エッチングガス）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が、デ
ポジションを行うガス（デポジションガス）にはカルボ
ニル系の化合物が使われている。以下エッチングガスお
よびデポジションガスの両方を総称して原料ガスとい
う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記荷電粒子ビーム装
置において、試料にガスを吹き付ける際、試料室内にも
ガスが充満し、ガスがイオン光学系表面に付着・析出
し、イオン光学系に高圧を印加した場合放電が起こりや
すくなる。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
イオン光学系制御ユニットに大量の電流が流れ、制御ユ
ニットを破壊するなどの問題がある。
置において、試料にガスを吹き付ける際、試料室内にも
ガスが充満し、ガスがイオン光学系表面に付着・析出
し、イオン光学系に高圧を印加した場合放電が起こりや
すくなる。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
イオン光学系制御ユニットに大量の電流が流れ、制御ユ
ニットを破壊するなどの問題がある。
【０００４】
【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、イオン光学系表面にガスが吸着しにくくし、析
出を防いで高圧の放電を起こす様な凹凸を形成しないよ
うにする。ガスがイオン光学系表面に吸着する平均吸着
時間tは、離脱の活性化エネルギーをEdとすれば、次式
のように表すことができる。
めには、イオン光学系表面にガスが吸着しにくくし、析
出を防いで高圧の放電を起こす様な凹凸を形成しないよ
うにする。ガスがイオン光学系表面に吸着する平均吸着
時間tは、離脱の活性化エネルギーをEdとすれば、次式
のように表すことができる。
【０００５】t＝t0EXP（Ed／RT） ここでt0は定数、Rは気体定数、Tは絶対温度である。上
式においてtが限りなく0に近づいたとき、イオン光学系
表面にガスかほとんど吸着しないことになる。そのた
め、イオン光学系表面の温度を平均吸着時間tが小さく
なるように加熱を行うことにより、ガスの吸着を防くこ
とができる。
式においてtが限りなく0に近づいたとき、イオン光学系
表面にガスかほとんど吸着しないことになる。そのた
め、イオン光学系表面の温度を平均吸着時間tが小さく
なるように加熱を行うことにより、ガスの吸着を防くこ
とができる。
【０００６】また、イオンビーム加工に使われる原料ガ
スとしては、一般に、蒸気圧の高い物が使用される。常
温において気化していない物は常温で固体もしくは液体
であり、加熱により気化を行い試料表面に吹き付けを行
っている。そのため、気化させるための温度もしくはガ
ス雰囲気の圧力において析出しない温度よりも表面温度
が低い部品にガスが接触すると、固化もしくは液化する
可能性がある。この場合でも気化させるための温度もし
くはガス雰囲気の圧力において析出しない温度と同程度
以上に部品加熱を行うことにより吸着を短くしたり、析
出を防くことができる。
スとしては、一般に、蒸気圧の高い物が使用される。常
温において気化していない物は常温で固体もしくは液体
であり、加熱により気化を行い試料表面に吹き付けを行
っている。そのため、気化させるための温度もしくはガ
ス雰囲気の圧力において析出しない温度よりも表面温度
が低い部品にガスが接触すると、固化もしくは液化する
可能性がある。この場合でも気化させるための温度もし
くはガス雰囲気の圧力において析出しない温度と同程度
以上に部品加熱を行うことにより吸着を短くしたり、析
出を防くことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】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
工装置の実施例を示す。イオン源1より発生したイオン
はイオン光学系２、７により集束させられ、集束イオン
ビーム１８となる。集束イオンビーム１８の軸上に各サ
イズの穴を有する可動絞り５が配置されている。集束イ
オンビーム１８の軸上に対応する可動絞り５の穴径を選
択することにより、試料１４表面に照射される集束イオ
ンビーム１８の電流を可変することができる。なお、試
料１４は、ＸＹＺ方向に移動可能できるステージ１５に
載置されている。集束イオンビーム１８の試料１４の照
射位置近傍に、集束イオンビーム１８照射により試料１
４から発生する二次荷電量子を検出する2次荷電粒子検
出器１３が備えられている。
いて説明する。図1は、本発明にかかるイオンビーム加
工装置の実施例を示す。イオン源1より発生したイオン
はイオン光学系２、７により集束させられ、集束イオン
ビーム１８となる。集束イオンビーム１８の軸上に各サ
イズの穴を有する可動絞り５が配置されている。集束イ
オンビーム１８の軸上に対応する可動絞り５の穴径を選
択することにより、試料１４表面に照射される集束イオ
ンビーム１８の電流を可変することができる。なお、試
料１４は、ＸＹＺ方向に移動可能できるステージ１５に
載置されている。集束イオンビーム１８の試料１４の照
射位置近傍に、集束イオンビーム１８照射により試料１
４から発生する二次荷電量子を検出する2次荷電粒子検
出器１３が備えられている。
【０００８】また、試料１４が絶縁物の場合、集束イオ
ンビーム１８の照射により、試料１４が帯電（＋）する
のを、防止（中和）するたに、電子ビームを試料１４に
照射する荷電中和用電子銃９が備えられている。また、
集束イオンビーム１８の軸には、集束イオンビーム１８
をラスラースキャンさせるための走査電極８と、集束イ
オンビーム１８が、試料１４表面を照射するのを中断す
るビームブランカー３が備えられている。走査電極８と
ビームブランカー３とを制御することにより、集束イオ
ンビーム１８を試料１４表面の所定領域のみ照射するこ
とができる。
ンビーム１８の照射により、試料１４が帯電（＋）する
のを、防止（中和）するたに、電子ビームを試料１４に
照射する荷電中和用電子銃９が備えられている。また、
集束イオンビーム１８の軸には、集束イオンビーム１８
をラスラースキャンさせるための走査電極８と、集束イ
オンビーム１８が、試料１４表面を照射するのを中断す
るビームブランカー３が備えられている。走査電極８と
ビームブランカー３とを制御することにより、集束イオ
ンビーム１８を試料１４表面の所定領域のみ照射するこ
とができる。
【０００９】ガス供給装置１０は、試料１４の集束イオ
ンビーム１８照射位置に、局所的にガスを吹き付けるた
めに備えられている。ガスは、集束イオンビーム１８に
より、試料１４表面に膜を形成するガス（例えば、金属
カルボニル化合物や、ピレン）又は試料１４表面をエッ
チング除去するガス（例えば、ハロゲンガスや、ハロゲ
ン化合物ガス）を用いる。そのガスは、ガス供給装置１
０に備えられたリザーバ１２に貯蔵されている。リザー
バ１２にはガスを加熱するためのヒータ１１が備えられ
ている。
ンビーム１８照射位置に、局所的にガスを吹き付けるた
めに備えられている。ガスは、集束イオンビーム１８に
より、試料１４表面に膜を形成するガス（例えば、金属
カルボニル化合物や、ピレン）又は試料１４表面をエッ
チング除去するガス（例えば、ハロゲンガスや、ハロゲ
ン化合物ガス）を用いる。そのガスは、ガス供給装置１
０に備えられたリザーバ１２に貯蔵されている。リザー
バ１２にはガスを加熱するためのヒータ１１が備えられ
ている。
【００１０】更に、イオン源１等を真空状態に収納する
筐体４には、イオン光学系２、７に高電圧を供給するた
めの高圧コネクタ１６が取り付けられている。またさら
に、筐体４には、イオン光学系２、７を加熱するための
加熱装置１７が備えられている。加熱装置１７は、イオ
ン光学系２、７を所定の温度まで、加熱するものであれ
ばよく、特に特定する必要はない。
筐体４には、イオン光学系２、７に高電圧を供給するた
めの高圧コネクタ１６が取り付けられている。またさら
に、筐体４には、イオン光学系２、７を加熱するための
加熱装置１７が備えられている。加熱装置１７は、イオ
ン光学系２、７を所定の温度まで、加熱するものであれ
ばよく、特に特定する必要はない。
【００１１】次に、本装置の使用例について説明する。
集束イオンビーム１８をステージ１５上の試料１４に照
射し、試料１４より発生する2次荷電粒子を2次荷電粒子
検出器１３で検出する。2次荷電粒子検出器１３からの
信号は図示しないＡ／Ｄ変換器を通して、図示しない表
示装置で試料１４の表面を画像表示する。画像表示され
た試料表面の画像に基づいて、試料１４の加工領域を決
め、集束イオンビーム１８にて試料１４を加工する。原
料ガスは、ガス供給装置10より吹き付けられる。
集束イオンビーム１８をステージ１５上の試料１４に照
射し、試料１４より発生する2次荷電粒子を2次荷電粒子
検出器１３で検出する。2次荷電粒子検出器１３からの
信号は図示しないＡ／Ｄ変換器を通して、図示しない表
示装置で試料１４の表面を画像表示する。画像表示され
た試料表面の画像に基づいて、試料１４の加工領域を決
め、集束イオンビーム１８にて試料１４を加工する。原
料ガスは、ガス供給装置10より吹き付けられる。
【００１２】原料ガスはリザーバ１２に詰められ、リザ
ーバ１２は、温度センサ、例えば熱伝対によって温度が
測定される。原料ガスの蒸気圧が所望の圧力になる温度
になるように、温度は設定、制御される。リザーバ１２
内の原料ガスを、図示しないバルブを開け、このバルブ
を介して、ガス供給装置１０のノズル部から試料１４上
に吹き付けられる。ガス吹き付けと同時に、試料１４表
面に集束イオンビームが繰り返し走査・照射している。
原料ガスによるイオンビーム加工（パターン膜の形成、
又は試料表面のパターン状のエッチング除去）が行われ
る。
ーバ１２は、温度センサ、例えば熱伝対によって温度が
測定される。原料ガスの蒸気圧が所望の圧力になる温度
になるように、温度は設定、制御される。リザーバ１２
内の原料ガスを、図示しないバルブを開け、このバルブ
を介して、ガス供給装置１０のノズル部から試料１４上
に吹き付けられる。ガス吹き付けと同時に、試料１４表
面に集束イオンビームが繰り返し走査・照射している。
原料ガスによるイオンビーム加工（パターン膜の形成、
又は試料表面のパターン状のエッチング除去）が行われ
る。
【００１３】また図1には示さないが、原料ガスはリザ
ーバだけでなく、ガスを供給するユニットからも導入す
ることができる。これは、原料ガスの蒸気圧が常温（室
温）でも高く、リザーバ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ことがある。ガスを供給するユ
ニットは、バッファの圧力を真空ゲージで測定し、圧力
コントローラでバッファの圧力が一定になるようにコン
トロールバルブで制御して原料ガスを供給する。この場
合も、圧力コントロールにより制御された原料ガスは、
ガス供給装置１０から試料１４の上に吹き付けらる。
ーバだけでなく、ガスを供給するユニットからも導入す
ることができる。これは、原料ガスの蒸気圧が常温（室
温）でも高く、リザーバ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ことがある。ガスを供給するユ
ニットは、バッファの圧力を真空ゲージで測定し、圧力
コントローラでバッファの圧力が一定になるようにコン
トロールバルブで制御して原料ガスを供給する。この場
合も、圧力コントロールにより制御された原料ガスは、
ガス供給装置１０から試料１４の上に吹き付けらる。
【００１４】上記の装置において、加熱装置１７によ
り、イオン光学系２、７を加熱する。加熱装置１７は、
筐体４外部からの熱伝導および真空内にヒータなどのイ
オン光学系２、７部品を直接加熱可能なユニットであ
る。そして、イオン光学系系２、７部品をを加熱し、そ
の表面にガスの吸着を防く構造にした。図1には、外部
から熱伝導によりイオン光学系２、７の一部を加熱する
場合を図示した。イオン光学系２、７の加熱は電極の一
部だけでなくグランドと接地されている部分ならば可能
である。
り、イオン光学系２、７を加熱する。加熱装置１７は、
筐体４外部からの熱伝導および真空内にヒータなどのイ
オン光学系２、７部品を直接加熱可能なユニットであ
る。そして、イオン光学系系２、７部品をを加熱し、そ
の表面にガスの吸着を防く構造にした。図1には、外部
から熱伝導によりイオン光学系２、７の一部を加熱する
場合を図示した。イオン光学系２、７の加熱は電極の一
部だけでなくグランドと接地されている部分ならば可能
である。
【００１５】また、イオン光学系２、７本体だけでなく
真空内に高電圧を導入する高圧コネクタ１６（フイード
スルー）においても、高電圧が印加される部分がグラン
ド（設置された部分）と対崎する箇所（高電圧部分）が
あり、この部分でも放電を起こす可能性がある。そのた
め上記イオン光学系２、７と同じような方法によって加
熱し、ガスの吸着を防く構造にした。
真空内に高電圧を導入する高圧コネクタ１６（フイード
スルー）においても、高電圧が印加される部分がグラン
ド（設置された部分）と対崎する箇所（高電圧部分）が
あり、この部分でも放電を起こす可能性がある。そのた
め上記イオン光学系２、７と同じような方法によって加
熱し、ガスの吸着を防く構造にした。
【００１６】
【発明の効果】この構造にすることによりガスの吸着が
起こりにくくなり放電が起こりにくくなった。たとえば
原料ガスにヘキサカルポニルタングステンを用いた場
合、リザーバを６０数度に加熱を行いガス化を行ってい
るためフイードスルーおよびイオン光学系２、７表面を
６０℃程度に加熱することによりイオン光学系２、７表
面に固化することを防くことができた。
起こりにくくなり放電が起こりにくくなった。たとえば
原料ガスにヘキサカルポニルタングステンを用いた場
合、リザーバを６０数度に加熱を行いガス化を行ってい
るためフイードスルーおよびイオン光学系２、７表面を
６０℃程度に加熱することによりイオン光学系２、７表
面に固化することを防くことができた。
【図１】図１は、本願発明の実施例の断面図である。
２、６ イオン光学系 １０ ガス供給装置 １１ ヒータ １２ リザーバ １４ 試料 １６ 高圧コネクタ １７ 加熱装置 １８ 集束イオンビーム
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年５月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
Claims (7)
- 【請求項１】 イオン源から発するイオンビームを集束
するイオン光学系と、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粒子ビーム装置において前記
イオン光学系を加熱可能な加熱装置を備えたこと特徴と
した集束イオンビーム装置。 - 【請求項２】 前記加熱装置は、前記イオン光学系を直
接加熱するヒータである請求項１記載の集束イオンビー
ム装置。 - 【請求項３】 前記ガスは、前記集束イオンビームの照
射により、膜を形成するガスである請求項１記載の集束
イオンビーム装置。 - 【請求項４】 前記ガスは、前記集束イオンビームの照
射により、試料をエッチング除去するガスである請求項
１記載の集束イオンビーム装置。 - 【請求項５】 前記加熱装置は、イオン源を収納する筐
体を介して前記イオン光学系を熱伝導で加熱する装置あ
る請求項１記載の集束イオンビーム装置。 - 【請求項６】 前記加熱装置は、イオン源を収納する筐
体の外側から前記イオン光学系に高電圧を供給するため
の高圧コネクタをも加熱する請求項１記載の集束イオン
ビーム装置。 - 【請求項７】 前記ガスは、タングステンカルボニルで
ある請求項３記載の集束イオンビーム装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10133356A JPH11320123A (ja) | 1998-05-15 | 1998-05-15 | 集束イオンビーム装置 |
| US09/310,767 US6348689B1 (en) | 1998-05-15 | 1999-05-13 | Focused ion beam apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10133356A JPH11320123A (ja) | 1998-05-15 | 1998-05-15 | 集束イオンビーム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11320123A true JPH11320123A (ja) | 1999-11-24 |
Family
ID=15102815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10133356A Pending JPH11320123A (ja) | 1998-05-15 | 1998-05-15 | 集束イオンビーム装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6348689B1 (ja) |
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Family Cites Families (6)
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-
1999
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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