JPS5932124A - イオンマイクロビ−ム打込み装置 - Google Patents

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、イオンマイクロビームで試料基板上に直接描
画し、イオン打込みをする装置の改良に関するものであ
る。

牛導体素子製造プロセスにおいて、試料基板は普通、低
指数の結晶面が表面になるように単結晶素材から切シ出
されている。イオン打込みでは低指数の結晶面に垂直に
イオン打込みをした場合に生じるチャンネリング効果を
さけるため、イオンの照射方向を試料表面の垂直方向か
ら約７度傾けられている。イオン源としてプラズマイオ
ン源を使用している従来のイオン打込み装置は、一般に
大型であるため、イオンビームの光軸は水平面内、ある
いは、これに近い方向に合わされている。従って、試料
ステージの移動方向は垂直方向に置か） れることか多い、。そのため、試料の垂線方向とイオン
ビームの入射方向との間を約７度傾けるために、従来で
は次の２つの構成がよく使われている。

まず、第一の構成では試料台の垂線方向をイオンビーム
の入射方向から約７度傾け、板状の試料は試料台上にそ
のままは９つける構成である。もう１つの構成は試料台
の垂線方向とイオンビームの入射方向とを一致させ、試
料を試料台にはりつけるときにスペーサを梗状にケまさ
み、約７度傾ける構成である。そして、試料全面へのイ
オン打込みか はいずれの構成においても主として試料台を艷して行っ
ている。

このようなイオンマイクロビーム打込み装置では上述の
構成による装置部品配置には以下のような問題がある。

すなわち、この装置ではイオンビームを細く絞るために
収束レンズから試料表面までのワーキング距離が数個し
かとれず、これは従来の一般の打込み装置の数１Ｏｃｒ
ｒＩと比べて非常に短かい。又、イオンマイクロビーム
打込み装置ではイオンビーム径の細束性を保つために試
料の移動やビーム走査を行なってもワーキング距離が余
シ変化しないことが望ましい。つまり、従来の第二の構
成では試料台の移動によりワーキング距離が変化する。

又、第１．第２の構成にかかわらず、試料あるいは試料
台を水平面内に置かない従来構成では試料を高精度かつ
高速移動する制御が難しく、結果的にワーキング距離が
一定・という条件が満足しきれなくなる。ワーキング距
離の変化は単にイオンビームの細束性を悪くするだけで
なく、試料上のビーム位置精度も悪くする。

したがって、本発明の目的はイオンマイクロビーム打込
み装置において試料台を高精度かつ高速に移動してもイ
オンビームの細束性と試料上のビーム位＋ｔ、ｎ度が悪
くならないようなイオンマイクロビーム打込み装置を提
供することにある。

上記目的を達成するために本発明においては、試料台の
表面を水平に置き、かつ試料台の移動方向を水平面内に
する一方で、イオンビーム収束系はその照射方向が垂直
方向から約７度傾くように配置してイオンマイクロビー
ム打込み装置を構成したことを特徴としている。

以下、本発明の一実施例を第１図によシ説明する。大き
さ３インチ径のシリコン基板１は試料台（図示せず）上
に乗っておシ、この基板１の表面は水平面内にある。今
、直角座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のＸＹ面を基板１面上にとり
、Ｚ軸を基板１の表面の垂線方向にとる。液体金属イオ
ン源４からのイオンマイクロビーム２はＺ軸から０度（
中７度）傾斜したＸ３面内のＡＯ力方向ら入射している
。

イオンマイクロビーム２の種類はＧａ”イオンでビーム
径は０．５μｍ１加速エネルギーは５０ＫｅＶである。

イオンビーム２は試料基板１上でＸ軸およびＹ軸方向に
イオンの加速、収束、偏向をするビーム収束系によって
走査され、４００μｍ×４００μｍの正方形の領域３に
イオン打込みができる。この１つの領域３のイオン打込
みを終えると試料台をＸ軸およびＹ軸方向にステップ移
動し、再びイオンビーム２を走査してイオン打込みを行
う。・つまり、ステップ・アンド・リピート方式を採用
している。いま、ビーム走査しているビーム収束系にお
ける走査偏向板の中心から点０−１での距離をｔ１試料
基板ｌ上でのビーム走査距離を８とすると、ＹＡおよび
ＸＡ面内でのイオンビーム２の試料基板１への入射角は
それぞれおおよそ一８／２１〜Ｓ／２ｔおよびα−８／
２ｔ〜α＋８／２ｔである。本実施例では５＝４００μ
ｍ１Ｌ＝２０ｔｔｘ−，（１＝７°＝　０．１２　ｒａ
ｄ、である。そして、ＹＡおよびＸＡ面内でのイオンビ
ーム２の走査において、ビーム偏向板から試料基板１上
でのビーム照射点までの距離の最大変化量はそれぞれ（
Ｓ　／　２　）　ｓｉｎ　（Ｓ　／　２　Ｌ　）および
８ｓｉ口（α−８／２ｔ）である。つまり、この変化量
はＸＡ面内の方が大きい。

そのため、実施例２ではイオンビーム２の走査はＹＡ面
内のみで行い、試料台をＸ方向に連続移動した。ビーム
照射が基板１のＸ方向の端までくると試料台をＹ方向に
ステップ移動させ、再び、ＹＡ面内のビーム照射と試料
台のＸ方向の連続移動とを繰り返した。

実施例２のビーム細束性の効果を第２図を用いて示す。

イオンビーム２は５０Ｋｅ’Ｖ、Ｇａ”イオンでビーム
径は点Ｏで最小になり、その値は０．５μｍφである。

ビーム′電流は０．８ｎＡである。

点Ｏでビーム径が最小になり、領域３における点Ｐｌと
Ｐ２では約８％増、点Ｐ３とＰ４では約３％増、点Ｐｓ
　、　Ｐｓ　、　Ｐｙ　、　Ｐｓでは約９％増であった
。すなわち、実施例２ではビーム径の変化量が実施例１
の９％から３％に低減できた。

以上述べた如く、試料台の移動方向を水平面内にとシ、
ビーム照射角が垂直方向から目的とする角度（Ｑ）だけ
傾斜するように構成した本発明のイオンマイクロビーム
打込み装置によシ、イオンビームの細束性および試料微
動の制御性において高性能化が達成できるようになった
。

さらに、特に、試料台の水平面とこれに直交しかつビー
ム照射光軸を含む平面との交線方向に試料の連続移動方
向を取り、かつ、試料台の水平面内で試料移動方向と直
交する方向にビームの走査方向をとったことを特徴とす
る本発明のイオンマイクロビーム打込み装置により、ビ
ームの細束性および試料微動の制御性において、よシ高
性能化が達成できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるイオンマイクロビーム打込み装置
の基本構成および試料移動方向とビーム照射方向との関
係説明図、第２図は第１図におけるビーム走査領域とビ
ーム位置との関係図である。 １・・・試料基板、２・・・イオンビーム、３・・・打
込み領カ　１　ト □□悸を 図 〆　４ 乞。 と １１９−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イオン源と、上記イオン源からの放出イオンの加速
   、収束、偏向を行うビーム収束系と、試料の微動を行う
   試料台とから構成されるイオンマイクロビーム打込み装
   置において、上記試料台の移動を水平面内で行ない、か
   つ、上記ビーム収束系のビーム照射光軸を垂直方向から
   数度傾斜させてなることを特徴とするイオンマイクロビ
   ーム打込み装置。 ２、上記試料台の水平面とこれに直交し、かつ上記ビー
   ム照射光軸を含む平面との交線の方向に・上記試料の移
   動方向をとり、かつ、上記試料台の水平面面内で上記試
   料の移動方向と直交する方向に上記ビームの走査方向を
   とってなることを特徴とする第１項のイオンマイクロビ
   ーム打込み装置。