JPS60101849A - イオンビ−ム装置 - Google Patents
イオンビ−ム装置Info
- Publication number
- JPS60101849A JPS60101849A JP20967883A JP20967883A JPS60101849A JP S60101849 A JPS60101849 A JP S60101849A JP 20967883 A JP20967883 A JP 20967883A JP 20967883 A JP20967883 A JP 20967883A JP S60101849 A JPS60101849 A JP S60101849A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion beam
- deflection
- voltage
- circuits
- ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- 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
- H01J37/302—Controlling tubes by external information, e.g. programme control
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (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。
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、超ＬＳＩの製造等に用いられるイオンビーム
装置の改良に関する。
装置の改良に関する。
第１図は、ガリウム＜Ｇ、］ ）のイオンビームを発生
するＥＨＤ （Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｈｙｄｒｏ ｌ）ｙｎ
ａｍｉｃｓ ）型電界イオン源の特性を表わすグラフで
、横軸はイオン源におけるエミッターと制御電極（引出
し電極）に印加する電圧Ｖｅ （ＫＶ）を、縦軸はイオ
ンビーム電流値１ｉ （μＡ）を示している。このＥＨ
Ｄ型のイオン源においてはエミッターの表面を流れる液
体金属の流れ抵抗の経時変化や温度変化に伴なって曲線
そのものが変化してしまうため、イオンビームの電流値
を長時間に亘って一定に保つことは伯の型のイオン源に
比べて難しい。
するＥＨＤ （Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｈｙｄｒｏ ｌ）ｙｎ
ａｍｉｃｓ ）型電界イオン源の特性を表わすグラフで
、横軸はイオン源におけるエミッターと制御電極（引出
し電極）に印加する電圧Ｖｅ （ＫＶ）を、縦軸はイオ
ンビーム電流値１ｉ （μＡ）を示している。このＥＨ
Ｄ型のイオン源においてはエミッターの表面を流れる液
体金属の流れ抵抗の経時変化や温度変化に伴なって曲線
そのものが変化してしまうため、イオンビームの電流値
を長時間に亘って一定に保つことは伯の型のイオン源に
比べて難しい。
一方、半導体素子製造用のイオンビーム装置においては
、第１に長時間に亘って安定なイオンビーム電流の得ら
れることと、第２にイオンビームの照射位置が長時間に
亘って安定していることが要求されるため、ＥＨＤ型の
イオン源に限らず従来型のイオン源を使用する場合には
、イオンビームを安定化するための何等かの対策が不可
欠となる。
、第１に長時間に亘って安定なイオンビーム電流の得ら
れることと、第２にイオンビームの照射位置が長時間に
亘って安定していることが要求されるため、ＥＨＤ型の
イオン源に限らず従来型のイオン源を使用する場合には
、イオンビームを安定化するための何等かの対策が不可
欠となる。
第２図は、イオン源としてＥＨＤ型の電界イオン源を採
用し、イオンビーム電流安定化のための負帰還ループが
形成されるようにした装置の一例を示すものである。図
中、真空鏡筒１の上部に設けられたイオン源２から取出
されるイオンビーム３は集束レンズ４を介して加工材料
又は観察試料等の対象物５を照射し、その照射位置は偏
向手段（図示せず）によって所望の領域に移動され、加
工材料の露光、■ツヂング、イオンの打込み成るいは走
査像の観察が行われる。イオン源２はエミッタ６、制御
（引出し）電極７．接地電極８からなり、エミッタ６に
は直流高圧電源９から＋３０ＫＶ程度までの電圧が印加
される。エミッタ６と制御電極７の間には抵抗やコンデ
ンサを介して整流回路１０から＋３ＫＶ〜＋１０ＫＶ程
度の制御信号（電圧）Ｖｅが印加される。イオン源から
取出されたイオンビーム３は絞り１１により周辺のビー
ムがカッ１へされ、このカットされたイオンビームの電
流値が試料を照射するイオンビームの電流値モニター信
号として用いられる。絞り１１へ人へ・１シたイオンビ
ーム電流は電流電圧変換回路１２により電圧値に変換さ
れ、差動増幅回路１３において基準回路１４の出力との
差電圧がめられる。この差電圧によって可変電源１６の
出力電圧が設定され、高周波発振回路１５の出力電圧、
更には絶縁トランス１７を介して整流回路１０の出力電
圧ＶＯが設定される。このようにしてイオンビーム電流
値の増減に応じてエミッター６と制御電極７との間に印
加される電圧Ｖｅの値を増減さけ、前記基準回路１４の
出力に応じた一定のイオンビーム電流が得られるような
負帰還ループを構成覆ることができる。
用し、イオンビーム電流安定化のための負帰還ループが
形成されるようにした装置の一例を示すものである。図
中、真空鏡筒１の上部に設けられたイオン源２から取出
されるイオンビーム３は集束レンズ４を介して加工材料
又は観察試料等の対象物５を照射し、その照射位置は偏
向手段（図示せず）によって所望の領域に移動され、加
工材料の露光、■ツヂング、イオンの打込み成るいは走
査像の観察が行われる。イオン源２はエミッタ６、制御
（引出し）電極７．接地電極８からなり、エミッタ６に
は直流高圧電源９から＋３０ＫＶ程度までの電圧が印加
される。エミッタ６と制御電極７の間には抵抗やコンデ
ンサを介して整流回路１０から＋３ＫＶ〜＋１０ＫＶ程
度の制御信号（電圧）Ｖｅが印加される。イオン源から
取出されたイオンビーム３は絞り１１により周辺のビー
ムがカッ１へされ、このカットされたイオンビームの電
流値が試料を照射するイオンビームの電流値モニター信
号として用いられる。絞り１１へ人へ・１シたイオンビ
ーム電流は電流電圧変換回路１２により電圧値に変換さ
れ、差動増幅回路１３において基準回路１４の出力との
差電圧がめられる。この差電圧によって可変電源１６の
出力電圧が設定され、高周波発振回路１５の出力電圧、
更には絶縁トランス１７を介して整流回路１０の出力電
圧ＶＯが設定される。このようにしてイオンビーム電流
値の増減に応じてエミッター６と制御電極７との間に印
加される電圧Ｖｅの値を増減さけ、前記基準回路１４の
出力に応じた一定のイオンビーム電流が得られるような
負帰還ループを構成覆ることができる。
所で、イオン源を構成するエミッター、制御電極及び接
地電極は静電レンズを形成しており、これらの電極の機
械的な軸がずれ、ていると、制御電極７の電圧がずれる
ことによりイオン源から発生したイオンビームの中心軸
はイオンビームを集束する集束レンズ４の軸とは制御電
極■ｅのある一点でのみしか一致しなくなる。このよう
な状態のまま、第２図に示す装置のようにエミッターと
制御電極間の電圧Ｖｅを変化させると、対象物を照射す
るイオンビームの照射位置が変動してしまい、前）ホし
た材料加工装置に要求される第２の条件が満されなくな
る。
地電極は静電レンズを形成しており、これらの電極の機
械的な軸がずれ、ていると、制御電極７の電圧がずれる
ことによりイオン源から発生したイオンビームの中心軸
はイオンビームを集束する集束レンズ４の軸とは制御電
極■ｅのある一点でのみしか一致しなくなる。このよう
な状態のまま、第２図に示す装置のようにエミッターと
制御電極間の電圧Ｖｅを変化させると、対象物を照射す
るイオンビームの照射位置が変動してしまい、前）ホし
た材料加工装置に要求される第２の条件が満されなくな
る。
本発明は、このような問題を解決してイオンビームを対
象物上の所定位置に正確に照射することを目的とするも
ので、イオン源から取出されるイオンビームの電流値を
可変するためイオン源に制御信号を供給する制御電源と
、該制御電飾からの制御信ｇに対応した方向と角度の偏
向作用を前記イオンビームに対して与える手段を設ける
ことを特徴どするものである。
象物上の所定位置に正確に照射することを目的とするも
ので、イオン源から取出されるイオンビームの電流値を
可変するためイオン源に制御信号を供給する制御電源と
、該制御電飾からの制御信ｇに対応した方向と角度の偏
向作用を前記イオンビームに対して与える手段を設ける
ことを特徴どするものである。
第３図は、本発明の一実施例装置を示すもので、第２図
と同一符号を付したものは同一構成要素を表わしている
。第３図において、エミッター６と制御電極７の間に印
加される電圧ＶｅはＡＤ変換回路１７によってディジタ
ル信号に変換されフォトカプラーを用いたインターフェ
イス１８及び１９によって接地側に設けられたデータ読
出し回路２０及び２１に入力される。データ読出し回路
２０及び２１は夫々記憶回路（ＰＲ，ＯＭ）を備えてお
り、入力された信号に応じたディジタル信号をＰＲＯＭ
から読出し、その値をＤ△変換回路２２及び２３によっ
てアナログ信号に変換した後、Ｘ方向とＹ方向の偏向を
行なう偏向電極２６及び２７に繋がれた２つの偏向信号
アンプ２４に供給する。
と同一符号を付したものは同一構成要素を表わしている
。第３図において、エミッター６と制御電極７の間に印
加される電圧ＶｅはＡＤ変換回路１７によってディジタ
ル信号に変換されフォトカプラーを用いたインターフェ
イス１８及び１９によって接地側に設けられたデータ読
出し回路２０及び２１に入力される。データ読出し回路
２０及び２１は夫々記憶回路（ＰＲ，ＯＭ）を備えてお
り、入力された信号に応じたディジタル信号をＰＲＯＭ
から読出し、その値をＤ△変換回路２２及び２３によっ
てアナログ信号に変換した後、Ｘ方向とＹ方向の偏向を
行なう偏向電極２６及び２７に繋がれた２つの偏向信号
アンプ２４に供給する。
このように構成された装置を、本発明の目的に沿って作
動させるには、先ず偏向電極２６及び２７へ偏向信号を
供給しない状態にして、イオン源に印加する電圧Ｖｅの
値の基準値Ｖｅｏに±へＶｅの変動を与え、対象物５上
におけるイオンビームの位置変動を測定する。この測定
は対象物表面の走査像を観察する等の方法によって行わ
れ、第４図はこの測定結果を示す一例である。第４図に
おいて座標Ｘ、Ｙの原点０は電圧Ｖｅｏの基準状態にお
いて偏向手段による偏向が零のときにおける対象物上の
イオンビーム照射位置を表しており、座標ＸとＹの方向
は夫々試料上でのイオンビームスポットの移動方向を表
している。直線２８は電圧Ｖｅの変化に対するイオンビ
ームの動きを示すもので、実測値は厳密な直線とはなら
ず直線で近似できる程度の曲線となる。このような測定
結果に基づき、前述したデータ読出し回路２０のＰＲＯ
Ｍに電圧値■ｅに対応させて直線２ＢのＸ座標の極性を
反転させた値を記憶させ、データ回路２１のＰＲＯＭに
は電圧値■ｅに対応させて直線２８のＹ座標の極性を反
転させた値を記憶させる。
動させるには、先ず偏向電極２６及び２７へ偏向信号を
供給しない状態にして、イオン源に印加する電圧Ｖｅの
値の基準値Ｖｅｏに±へＶｅの変動を与え、対象物５上
におけるイオンビームの位置変動を測定する。この測定
は対象物表面の走査像を観察する等の方法によって行わ
れ、第４図はこの測定結果を示す一例である。第４図に
おいて座標Ｘ、Ｙの原点０は電圧Ｖｅｏの基準状態にお
いて偏向手段による偏向が零のときにおける対象物上の
イオンビーム照射位置を表しており、座標ＸとＹの方向
は夫々試料上でのイオンビームスポットの移動方向を表
している。直線２８は電圧Ｖｅの変化に対するイオンビ
ームの動きを示すもので、実測値は厳密な直線とはなら
ず直線で近似できる程度の曲線となる。このような測定
結果に基づき、前述したデータ読出し回路２０のＰＲＯ
Ｍに電圧値■ｅに対応させて直線２ＢのＸ座標の極性を
反転させた値を記憶させ、データ回路２１のＰＲＯＭに
は電圧値■ｅに対応させて直線２８のＹ座標の極性を反
転させた値を記憶させる。
このような前準備の後、偏向電極２６及び２７へ補正信
号を供給する状態にして前述したような負帰還ループを
作動させると、前述したようにイオンビーム電流値が一
定に保たれるだ（プでなくイオンビームの対象物照射位
置も一定に保つことが可能となる。即ち、負帰還ループ
によって電圧■ｅの値が変動してイオン源からのイオン
ビーム出用方向がずれても、それを打消すような補正信
号がデータ読出し回路２０及び２１において読出され、
該読出された信号による偏向作用が偏向電極２６及び２
７においてイオンビームに対して行われるので、対象物
を照射するイオンビームの照射位置は一定に保たれる。
号を供給する状態にして前述したような負帰還ループを
作動させると、前述したようにイオンビーム電流値が一
定に保たれるだ（プでなくイオンビームの対象物照射位
置も一定に保つことが可能となる。即ち、負帰還ループ
によって電圧■ｅの値が変動してイオン源からのイオン
ビーム出用方向がずれても、それを打消すような補正信
号がデータ読出し回路２０及び２１において読出され、
該読出された信号による偏向作用が偏向電極２６及び２
７においてイオンビームに対して行われるので、対象物
を照射するイオンビームの照射位置は一定に保たれる。
尚、図示していないが本来のイオンビームの走査は偏向
電極２６．２７と兼用してもよいし、他に設けてもよい
。
電極２６．２７と兼用してもよいし、他に設けてもよい
。
第５図は、本発明の更に他の実施例装置の要部を示すも
ので、第３図の装置がイオンビームに対する偏向補正を
ディジタル的に行うのに対してアナログ的に行うことを
特徴とするものである。この装置においては、インター
フェイス１９からＤＡ変換回路３０を介して伝えられる
電圧信号■ｅに相当する電圧信号と可変電源３１におい
て設定された基準電圧Ｖｅｏに相当する電圧信号との差
信号がＸ方向の可変アンプ３２とＹ方向の可変増幅アン
プ３３によって増幅される。可変増幅アンプ３２及び３
３の出力の一部は夫々極性反転回路３４及び３５を経る
ことなく、連動した２つの極性切換えスイッチ３６．３
７及び偏向信号アンプ２４を経て一対のＸ方向用偏向電
極の一方の電極２６ａとＹ方向用偏向電極の一方の電［
！ ２７ ａに印加される。他方、極性反転回路３４及
び３５を経たアンプ３２及び３３の出力は、更に極性切
換えスイッチ３６及び３７と偏向信号アンプ２４を経て
一対のＸ方向用偏向電極の他方の電極２６ｂとＹ方向用
偏向電極の他方の電極２７ｂ （図示せず）に印加され
る。又、極性切換えスイッチ３６及び３７を操作するこ
とにより偏向電極２６ａ。
ので、第３図の装置がイオンビームに対する偏向補正を
ディジタル的に行うのに対してアナログ的に行うことを
特徴とするものである。この装置においては、インター
フェイス１９からＤＡ変換回路３０を介して伝えられる
電圧信号■ｅに相当する電圧信号と可変電源３１におい
て設定された基準電圧Ｖｅｏに相当する電圧信号との差
信号がＸ方向の可変アンプ３２とＹ方向の可変増幅アン
プ３３によって増幅される。可変増幅アンプ３２及び３
３の出力の一部は夫々極性反転回路３４及び３５を経る
ことなく、連動した２つの極性切換えスイッチ３６．３
７及び偏向信号アンプ２４を経て一対のＸ方向用偏向電
極の一方の電極２６ａとＹ方向用偏向電極の一方の電［
！ ２７ ａに印加される。他方、極性反転回路３４及
び３５を経たアンプ３２及び３３の出力は、更に極性切
換えスイッチ３６及び３７と偏向信号アンプ２４を経て
一対のＸ方向用偏向電極の他方の電極２６ｂとＹ方向用
偏向電極の他方の電極２７ｂ （図示せず）に印加され
る。又、極性切換えスイッチ３６及び３７を操作するこ
とにより偏向電極２６ａ。
２６ｂ 、２７ａ 、２７ｂに供給される偏向信号の極
性を反転させることができる。
性を反転させることができる。
このような装置を正しく動作させるためには、第４図に
示されるイオンビームの位置変動測定の結果を表す直線
の傾きの極性によって切換えスイッチ３６及び３７の切
換え状態を決定し、直線の傾きに応じて前記可変増幅度
アンプ３２及び３３にお（プる増幅率を調整する。この
ような調整を正しく行った後に装置を動作させれば、第
３図の装置と同様の効果が得られる。但し、イオンビー
ムの位置変動を測定した結果が第４図に示されるような
直線でない場合にも直線で近似しなければならないので
、きめの細かい補正は望めない。
示されるイオンビームの位置変動測定の結果を表す直線
の傾きの極性によって切換えスイッチ３６及び３７の切
換え状態を決定し、直線の傾きに応じて前記可変増幅度
アンプ３２及び３３にお（プる増幅率を調整する。この
ような調整を正しく行った後に装置を動作させれば、第
３図の装置と同様の効果が得られる。但し、イオンビー
ムの位置変動を測定した結果が第４図に示されるような
直線でない場合にも直線で近似しなければならないので
、きめの細かい補正は望めない。
尚、本発明は前述した実施例装置に限定されるものでは
なく、例えばＥ ｌ−Ｉ Ｄ型の電界イオン源以外の他
のイオン源を用いた装置においてもイオン源への制御信
号によってイオンビーム電流を可変できる装置であれば
本発明を適用することは容易である。又、イオンビーム
を安定化するための負帰還ループを組込んでいない装置
であってもイオンビームの電流値を変えるために制御信
号を変化させたときに、イオンビームによる対象物照射
位置を一定に保とうとする場合には本発明を適用して大
ぎな効果が得られる。
なく、例えばＥ ｌ−Ｉ Ｄ型の電界イオン源以外の他
のイオン源を用いた装置においてもイオン源への制御信
号によってイオンビーム電流を可変できる装置であれば
本発明を適用することは容易である。又、イオンビーム
を安定化するための負帰還ループを組込んでいない装置
であってもイオンビームの電流値を変えるために制御信
号を変化させたときに、イオンビームによる対象物照射
位置を一定に保とうとする場合には本発明を適用して大
ぎな効果が得られる。
以上に詳説した如く本発明によれば、電流値の安定した
イオンビームを対象物の所定の位置に正確に照射するこ
とが可能となり、半導体素子製造用のイオンビーム装置
として用いて大きな効果が得られる。
イオンビームを対象物の所定の位置に正確に照射するこ
とが可能となり、半導体素子製造用のイオンビーム装置
として用いて大きな効果が得られる。
第１図はイオンビーム源の特性を表わすグラフ、第２図
は従来のイオンビーム装置を示す略図、第３図は本発明
の一実施例装置を示す略図、第４図は第３図に示す装置
の動作を説明するための略図、第５図は本発明の他の実
施例装置の要部を示す略図である。 １：鏡筒、２：イオン源、３：イオンビーム、４：集束
レンズ、５：対象物、６：エミッタ、７：制御電極、８
：接地電極、９：直流高電圧電源、１０：１１：絞り、
１２：電流電圧変換回路、１３：差動増幅回路、１４：
基準回路、１５：高周波発振回路、１６：可変電源、１
７：ステッピングトランス、１８．１９：インターフェ
イス、２０．２１：データ読出し回路、２２，２３．３
０：ＤＡ変換回路、２４：偏向信号アンプ、２６．２７
：偏向電極、３１：可変電源、３２．３３：可変増幅麿
アンプ、３４．３５：極性反転回路、３６．３７：極性
切換えスイッチ。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 伊藤 −夫 １１− Ｉλ（、ｔｔＡ）
は従来のイオンビーム装置を示す略図、第３図は本発明
の一実施例装置を示す略図、第４図は第３図に示す装置
の動作を説明するための略図、第５図は本発明の他の実
施例装置の要部を示す略図である。 １：鏡筒、２：イオン源、３：イオンビーム、４：集束
レンズ、５：対象物、６：エミッタ、７：制御電極、８
：接地電極、９：直流高電圧電源、１０：１１：絞り、
１２：電流電圧変換回路、１３：差動増幅回路、１４：
基準回路、１５：高周波発振回路、１６：可変電源、１
７：ステッピングトランス、１８．１９：インターフェ
イス、２０．２１：データ読出し回路、２２，２３．３
０：ＤＡ変換回路、２４：偏向信号アンプ、２６．２７
：偏向電極、３１：可変電源、３２．３３：可変増幅麿
アンプ、３４．３５：極性反転回路、３６．３７：極性
切換えスイッチ。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 伊藤 −夫 １１− Ｉλ（、ｔｔＡ）
Claims (1)
- イオン源からのイオンビームを対象物に照射する装置に
おいて、イオン源から取出されるイオンビームの電流値
を可変するためイオン源に制御信号を供給する制御電源
と、該制御電源からの制御信号に対応した方向と角度を
有する偏向作用を前記イオンビームに対して与える手段
を設けたイオンビーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20967883A JPS60101849A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | イオンビ−ム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20967883A JPS60101849A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | イオンビ−ム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60101849A true JPS60101849A (ja) | 1985-06-05 |
| JPH0328774B2 JPH0328774B2 (ja) | 1991-04-22 |
Family
ID=16576798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20967883A Granted JPS60101849A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | イオンビ−ム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60101849A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07220668A (ja) * | 1994-02-04 | 1995-08-18 | Seiko Instr Inc | 走査型電子顕微鏡 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54147771A (en) * | 1978-05-12 | 1979-11-19 | Philips Nv | Device for directing charged particles to target |
-
1983
- 1983-11-08 JP JP20967883A patent/JPS60101849A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54147771A (en) * | 1978-05-12 | 1979-11-19 | Philips Nv | Device for directing charged particles to target |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07220668A (ja) * | 1994-02-04 | 1995-08-18 | Seiko Instr Inc | 走査型電子顕微鏡 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0328774B2 (ja) | 1991-04-22 |
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