JPS58169856A - 荷電粒子線装置 - Google Patents

荷電粒子線装置

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JPS58169856A
JPS58169856A JP57052551A JP5255182A JPS58169856A JP S58169856 A JPS58169856 A JP S58169856A JP 57052551 A JP57052551 A JP 57052551A JP 5255182 A JP5255182 A JP 5255182A JP S58169856 A JPS58169856 A JP S58169856A
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JP
Japan
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charged particle
magnetic field
ion
intensity
filter
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JP57052551A
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JPH0232746B2 (ja
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Etsuo Ban
伴 悦夫
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
Nihon Denshi KK
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/05Electron or ion-optical arrangements for separating electrons or ions according to their energy or mass

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は荷電粒子線装置に関し、特に複数のイオンから
特定のイオンを選別して使用するようにした伺電粒子1
ii+装置に関する。
金属イオン源によるイオンビーム露光はフォトレジスト
内ぐのイオーンの拡散が電子ビームによる露光と比較し
て小さいことから、微細パターンの露光を行うことがで
きる。又金属イオンγiを細く較って半導体つ■ハ上の
所望微細領域(こ照QJ iJれば、マスクレスのイオ
ン注入が可能である3、従つでイオンによる微細加Tは
超り、SI製造の将来技術として注目をされており、そ
れに適しlこ金属イオン源の研究が各方面で盛んに行わ
れている。この種イオン源は通常イオン化すべき物質を
リザーバに入れ、該リザーバを直接あるいは間接的に加
熱することによって該物質を加熱して液状とし、諜液状
物質を先端の径が1μm程度に鋭くされに11状部材の
先端部に導き、該先端部近傍に形成された強電界によっ
てイオン化覆るようにしている。
このようなイオン源は物質を加熱して液状としな(ブれ
ばならず、従って融点の高い物質を単体の状態ではイオ
ン化物質として使用することができない。その結果、一
般に合金の融点はその合金を構成する物質単体の融点よ
りも低いことから高融点の物質のイオンを得るためには
その物質を含む合金を上述したリザーバに入れ、加熱し
て液状としている。例えば、融点が2,000℃Lスト
の硼木(n)のイオンを得たい揚台には、白金(PI 
)との合金Pt −B (融出795℃)を用い、該P
t−8を加熱して液状どし、強電界によってPtイイオ
とBイオンとを発生させ、更に両イオンの混合したイオ
ンビームを直交する電界と磁界からなるウィーン型の荷
電粒子フィルタに導き、Bイオンのみを得るようにして
いる。
!−述した直交する電場と磁場を使って所定のエネルギ
ー及び質量の荷電粒子を選択的に通過させる荷電粒子フ
ィルタの一例を第1図に示す。図中1は荷電粒子線であ
り、該荷電粒子線1は開口を有した入射絞り板2によっ
て一定の線東径に絞られ、磁極3,4及び電極5,6に
よって形成される磁場及び電場の中を進行する。この場
の中に入射する荷電粒子線の内、所定のエネルギー及び
質量を有する荷電粒子のみが場の下方に設けられたスリ
ット板7の開118を通過するように該電場及び磁場が
設定される。それ以外のエネルギーもしくは質量の粒子
は開[−]8を通過できずにスリット板7に衝突する。
このフィルタは基本的には該荷電粒子線が進行する範囲
内で電場と磁場状(こ一様nつその方向が直交(るよう
に構成される。、3下の市場の強さをE(ベクトル)、
磁束密度をBりl゛\\クトルすると、 −E−外 x (73−−−(1) と設定できる。ここで抹は荷電粒子の3!痘Cある。
このような場の中で電荷Q、質MM、速庶F(7)荷電
粒子の受ける力を考えると、電場による力b(t Fe = o E 磁場によるカフF6は 7F6=avX13 となり、荷電粒子が受ける力fは F=F=−F+ どなるか第(1)式を考慮すると、 F=QE十〇?xl13 =Q (lfi+ (究+Δt)Xβ)=QXΔυ×の となる。但しン=碗+Δpである。従つC,1Gのとき
P−0であって荷電粒子は力を受4J /NいのC゛直
進る。スリット板の間口8をこの方向に配首しておけば
、r−Hの荷電粒子のみをフィルタ外に取出寸ことがC
・きる。一方速jηrt、L荷電粒子の運動エネルギー
Uを使って とよくことができる。l u 1−VQとtノcとする
と、一般的にはM#MoあるいはU≠UOである荷電粒
子はv−:: vOとなり、フ、Cルタを通過できない
本発明は上述した如き荷電粒子フィルタを使った荷電粒
子線装置において、所望とする特定イオンのみを面倒な
調整作業なしに得ることができ、操作性を内子させた荷
電粒子線装置を提供することを・目的とする。
本発明に基づく荷電粒子線装置は一対の電極と、該一対
の電極間の電場に直交する方向に磁場を形成りるための
磁極どを備え、該n交する電場と磁場によつC所定の1
ネルギーと質量を右づる荷電粒子を選別りる伺宙ネ1“
−了フィルタを備えた伺電粒子I!装置において、該電
場あるいは′44i場の強さ4周期的(こ変動させるた
めの手段を設け、該周明的l、−変動に伴っC実質的に
該フィルタによって選別された荷電粒子の強度を検出す
るための1段を置端している。
以下本発明の一実施例を添付図面に基1さ詳述づる。
第2図は本発明に基づくイオノビーム装尼を示しており
、11はイオン源であり、該イオン源11によって例え
ば、共晶合金pt−8がイオン化され、+JII速され
る。該加速されたptイイオとBイオンどから成るイオ
ンビームは大剣スリッh U212、一対の磁極13A
及び13B、一対の電極+4A及び14F3(14Aの
み図示)、出則ス;jット板15より成る荷電粒子フィ
ルタに入III ツる1゜16A及び16Bは該磁l1
13Δ、 1313間じ磁場を発生させるための励磁二
]イルCあり、該励磁」イルには励磁電源17から励磁
電流が供給(きれる。18は該磁極13A、  13s
の間に記動され!=ホール素子であり、該素子18には
加鋒器19から電流が供給され、該素子におい(該電流
値と該磁極間の磁場の強さに応じて発生した電圧伝号は
増幅器20によっ(増幅された後、差動増幅器21の一
方の端子に供給される。該差動増幅器21の他方の端子
には可変電源22からの基準電圧が供給されてJ3す、
該差動増幅器は2種の差電圧を発生する。該差電)1は
前記励磁電源′17に供給されるが該電源17は該差電
圧によって制御されCおり、該差電圧が0となるように
コイル16A。
16Bに供給するfli11磁電流を制御°する。その
結果所望の磁場の強さに応じた電圧を可変電源22にお
いて設定すれば、所望の磁場を該磁極間において得るこ
とがぐきる1、該ホール素子18に電流を供給する加算
器19は可変電源23からの電流と鋸歯状波発生回路2
71からの鋸歯状波電流とを加のしCいる。
該電極14A、14Bには図示しない電源から所定の電
圧が印加されてお6、該磁極13A、13Bとの間に9
じた磁場に直交する電場が形成され、践電揚と磁場の強
さに応じて入射ビームは選別され、特定の質量とエネル
V−のイオンの・7表か出射スリット板15の開口を通
過りる。誤出身・lJ。
リット板15の開口を通過したイオンの一部はリング状
のイオン検出器25にJ、・)で検出される。
該検出化号は増幅器26によつC増幅され、fjIi分
回路27によって微分された後にパルス発/1回路28
に供給される。該パルス発生回路28にJ:、 −)で
発生したパルスは比較回路29に供給されるが、該比較
(ロ)路29は回路28からのパルスと鋸歯状波発9−
回路24からの鋸歯状波電流に応じCパルスを発′1す
るパルス発生回路30からのパルスとを比較する。該比
較回路29の出力信号は前記目安電源23に供給され、
′焦電823からの電流1「1を制御する。尚、荷電粒
子フィルタの出射スリツ1〜板15に入射したイオンビ
ームの電流値は増幅器31を介して表示装fW32に供
給されている3、上述した如き構成においC、イオン源
11から発生したP1イオンとBイオンの内、1うイオ
ンのみを荷電粒子フィルタによって選別する揚台、該フ
ィルタは該Bイオンの質量とTネルギーに応11、−電
場ど磁場の強さく、:設定される。この設定&、、−J
、す、略Bイオンが出1=1スリット15の開口を通過
4るが、最適な状態CBイオンを取り出寸Iこめ、gl
調整が行われる。この微調整の為、鋸歯状波発(1:回
路24からは第3図へに示す如き−rから−IIにまで
変化する鋸歯状波電流が発生され、この変動する電流は
電i23からの一定電流と加qされてホール素子18に
供給される。その結果ホール素子18の出力電[「は入
力電流に応じて鋸歯状に変化Jるため、差動増幅器21
の出力電圧、 tiJ+罎電源17からの出力電流、更
には磁極13△。
13F3間の磁場の強さも鋸歯状に変化3メる。この磁
場の強さの変動に伴ない、向電粒子−フイルタの選別条
例も変動し、出射スリット15の開[]を通過づるイオ
ンは磁場の強さに応じて変動JるJとになる。第2四B
はイオン検出器25の出力信号を示しているが、この信
号は出射スリット15の開1]を通過したイオンど−ム
量の変動に対応したもの【・ある。該検出器25の出力
信号は増幅器26によって増幅された後、微分回路27
において微分され、第3図Cの微分伝号が得られる1、
該微カイ8号はパルス発生回路2ε3に供給されてiA
’i :1図りに示すパルスが得られるが、該パルスは
第3四Bに示した信号のピークW/ 首に対応してR’
lL、/、:ものである。該パルスは比較回路29に供
給さ−れるが、該比較回路29にはパルス発生回路3o
がらのパルスも供給されている。該回路30は鋸南状波
発住回路24がらの鋸歯状波の中心、4なゎら鋸歯状波
がOレベルとなった時に第3図Fに示すパルスを介′1
する。該社較回路2つはlJ給される2種のパルスの間
の時間差を求め、それに応した1m1Jを発生してホー
ル素子の電流電源23に供給する。該電源23は該比較
回路29がらの(A ;:;が0になるように制御され
、第3図に示した波形の状態においては、電流電源23
がらの電流値が2種のパルスの時間差に応じて減少させ
られる。1Jれに伴ってホール素子の出カ電デは減じら
れるが、差動増幅器21と電源17どによって1イル1
6A、16Bに供給される励磁電流が増加さUられ、R
終的に2種のパルスが同111刻に介)1づるJ、−)
に制御される。(JイCわち、変動づる鋸歯状波がOレ
ヘルとなったH)に第3図Bに示市波形のピークが1!
Jられるように/、する。このような制御の後、スイッ
チ33を切り、鋸歯状波発生回路24から力11紳器1
9への鋸歯状波電流の供給を停止すれば、選別すべき所
望の単一イオンを最大強磨で出射スリット15の開口か
ら継続して取り出すことができる。
尚、この実施例においては、出射スリット15によって
遮蔽したイオンも検出するようにしておt〕、該スリン
1−15に入射したイオンωに対応した電流は増幅器3
1によって増幅された後、表示駅「り32に供給される
1、該表示装置32には鋸歯状波発生回路24から鋸歯
状波が参照信号として供給されており、該表示装置には
第3図Fに示づ波形が表示される。この表示装置32に
よって表示された波形を観察しなが、、ら、電源23を
手動に【制御づることら可能て・あり、又、増幅器26
からの出カイ^シ〕を表示装置32に供給し−C第3図
Bの波形を表示させ、該波形を観察しながら電源23を
手動にて制御しても良い。更に、第3図[の信号を処理
して自動的に電源23からの電流舶を制御する」、うに
しても良い。1 以り本発明を詳述したが、本発明は/I:1電$1°f
了ノイルタにおt′Jる同型粒子選別の条件を自動的に
変化さゼ、実質的に該フィルタによつ”C選別された荷
電粒子の強磨を検出しており、所望とづるイオンを正確
に取り出すための調整を筒中に行うことかできる。尚、
本発明は」−述した実施例に限定さiすること無く幾多
の変形が可能である。例えば、it’j交する電場と磁
場の内、磁場の強さを周期的(こ疫化させたが、電場の
強さを変動さぜるJ、うに(。
でも良い。又、磁場の強さを鋸歯状に変化さぜlこが、
他の波形、例えば、正弦波状に変化Uてb良い。
【図面の簡単な説明】
第1図は直交した電場と磁場を用いたイI:1電粒子フ
ィルタを示す藺、第2図は本発明の一実施例を示すブロ
ック図、第3図は第2図の実施例にお(ノろ各信号波形
を示す図である。 11:イオン源 12:大剣スリソI−板 13△、13F”3:磁極 14A、14B:電極 15:出射スリット板 16A、16B:励磁コイル 17:励磁電源 18:小−ル県了 19:加綽器 20.26.、”’)1 :増幅器 21:差動増幅器 22.23:nJ変電源 24:鋸歯状波発生回路 25:イオン検出器 27:微分回路 28.30:パルス発生回路 29:比較回路 32:表示装冒

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一対の電極と、該一対の電極間の電場に直交する方向に
    磁場を形成するための磁極とを備え、該直交する電場と
    磁場によって所定のエネルギーと質量を有する荷電粒子
    を選別する荷電粒子フィルタを備えた荷電粒子線装置に
    おいて、該電場あるいは磁場の強さを周期的に変動させ
    るための手段を設け、該周期的な変動に伴って実質的に
    該フィルタによって選別された荷電粒子の強度を検出す
    るための手段を具備した荷電粒子線装置。
JP57052551A 1982-03-31 1982-03-31 荷電粒子線装置 Granted JPS58169856A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62237654A (ja) * 1986-04-09 1987-10-17 Jeol Ltd 集束イオンビ−ム装置
JP2006526881A (ja) * 2003-06-03 2006-11-24 モニター インスツルメンツ カンパニー,エルエルシー マススペクトロメータと、それに関係するイオナイザ及び方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4853664A (ja) * 1971-11-08 1973-07-27
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