JPS60200449A - イオンビ−ムによるプロセス方法と装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はマイクロプロセス、又はサブミクロン表面分析
等のプロセスをイオンビームによって行うイオンビーム
によるプロセス方法と装置に係υ、特に、プロセス部外
の部分に影響を与えることなく加工速度全率め得るイオ
ンビームによるプロセス方法と装置に関する。

〔発明の背景〕

イオンビームによるプロセスとしては、マイクロプロセ
スおよびサブミクロン表面分析などがある。イオンビー
ム全放出するイオン源としては各種のものがあるが液体
金属イオン源によるものが良く知られている。

第１図に、液体金属イオン沖ヲ採用した従来技術におけ
るプロセス装置が示されている。

ニードル型の液体金属イオン源はイオン放出電極たるイ
オン源チップ１と、これを囲んで配設されるイオン什物
質２および後記する加熱手段である加熱電源３等とから
形成され、イオン源チップ１の先端側に配置された引出
電極５とイオン源チップ１との間には引出電圧源４が介
設され、高電圧Ｖ１に印加する。又、イオン源チップ１
の両端間には電圧Ｖｏの上記加熱電源３が介設され、こ
れによシイオン化物質２は加熱され液状に保持される。

後に詳説するが、液体金属イオン源から放出されたイオ
ンビーム６は、試料９に照射され、マイクロプロセス等
を行う。

しかし、上記の方法では、プロセスに多大の時間を要す
る欠点が有る。そこで、第２図に示す如く、試料９を反
応性のガス雰囲気１２内に設置シ、イオンビーム６によ
るプロセスの速度を早めることが可能となるが、上記の
反応性ガスで試料９の基板等が汚染、腐蝕される欠点が
有った。

イオン什物質２が上記の如く加熱され、引出電圧源５に
印加されると、イオン源チップ１の先端からイオンビー
ム６が放出され、このイオンビーム６は引出電極の前方
に設置されたレンズ電極７により集束され、試料９に照
射される。

又、レンズ電極７と試料９間に介設される偏向電極８に
より、イオンビーム６は偏向され、試料９への照射位置
が変什される。又、試料９はテーブル１０上に載置され
、移動して位置決めされる。又、明示してないが、上記
構成によるプロセス装置は真空１１内に収納される。

上記構成によシ、約１μｍ以下のスポット径でイオンビ
ーム６が試料９上に照射されるので、上記マイクロプロ
セス、サブミクロン表面分析などのプロセスが可能とな
る。

しかしながら、マイクロプロセスの１つであるスパッタ
リング加工において、Ａｔからなる３μｍパターン配線
（厚さ０５μｍ）の試料２ａαイオンのイオンビームに
より１μｒｎ幅に切断するのに約１分間を必要とし、加
工速度が極めて遅い欠点が有った。そこで、従来技術に
おいても第２図に示す如きプロセス装置が採用されてい
た。すなわち、試料９はチャンバ１３内に収納され、チ
ャンバ１３内にはボンベ１５からチャンバ１３内の圧力
を調節するバルブ１４ヲ介し、反応性ガスが導入され、
反応性ガス雰囲気１２がチャンバ１３内に形成される。

この反応性ガス雰囲気１２内にイオンビーム６を照射す
るとスバ・ツタリング加工の加工速度が約１００倍近く
早くなること知られている。従って、上記欠点は解消さ
れるが、上記の如く反応性ガスにより、試料９の基板全
体が汚染、腐蝕される欠点が有った。

なお、マイクロプロセスとしては、上記のスパッタリン
グ加工の他、イオンビーム露光、マイクロデポジシ田ン
、マイクロドーピング等があり、又、液体金属イオン源
には、上記のニードル型の他、管を用いるキャピラリー
型、管にチップケ挿入するキャピラリー・ニードル型テ
ップケ変形した含浸型、電子線衝撃によシイオン化する
電子線衝撃型およびこれ等の併用型等があシ、又、イオ
ン化物質２全加熱する手段としては上記の加熱電源３に
よる他、ヒータ加熱、電子衝撃などＫよるものがあるが
、上記の欠点に関しては、大同小異で有る。

〔発明の目的〕

本発明は、上記欠点を解決するもので、その目的は、イ
オンビームによるプロセスの加工速度を早めると共に、
試料に汚染、腐蝕等の影響を与えないようにしたイオン
ビームによるプロセス方法と装置全提供することＫある
。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的全達成するために、試料上のマイク
ロプロセス等の行われるイオンビームプロセス部および
その近傍に、イオンビーム。

電子ビームおよびガスの如き物質全集中的に供給するよ
うにしたイオンビームによるプロセス方法と、上記試料
にプロセスを行う第１のイオン源と、該第１のイオン源
からのイオンビームによっテプロセスが行われたイオン
ビームプロセス部およびその近傍に、イオンビーム全照
射する第２のイオン源、又は上記イオンビームプロセス
部およびその近傍に、電子ビーム又は少くとも一種以上
のものからなるガスの如き物質を集中的に供給する供給
手段とを設けたイオンビームによるプロセス装置全特徴
としたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例全図面に基づき説明する。

まず、本実施例の概要を説明する。

第３図に示す如く、第１のイオン源としてはニードル型
と電子線衝撃型全併用した液体金属イオン源が採用され
、イオン源チップ１、イオン化物質２および電子線衝撃
を行う電子源１８とこのシールド１７が設けられている
。第１のイオ電源から放出されたイオンビーム６は第１
図で説明した如く、図示しない試料９に照射されプロセ
スケする。

第２のイオン源はガスイオン源と称呼される種類のもの
で、第１のイオン源全包囲して形成されるガス封入部１
６と、ガス封入部１６内にガス全供給するガス供給源２
５から形成される。

従来技術で説明した加熱電源３等によシイオン化物質２
およびガス封入部１６内のガスを加熱すると、第１およ
び第２のイオン源からイオンビームが放出される。この
場合、図示の如くガス封入部１６が第１のイオン源と同
心軸上に配置されている場合には、第１および第２のイ
オン源からのイオンビームはイオン源チップ１の先端か
ら同時に放出される。従って、第１のイオン源による試
料のイオンビームプロセス部に第２のイオン源からのイ
オンビームが同時に照射される。これによりプロセスの
加工速度を早めることかできる。又、第２のイオン源の
ガスは試料に作用せず、従って試料に汚染、腐蝕等の影
響を与えない。

以下、本実施例を更に詳細に説明する。

第２のイオン源のガス封入部１６は、」＝記の如くその
内部にガス雰囲気１９’（ｚ形成する空間ケ有し、第１
のイオン源と同心軸上にこれ全包囲して配設される。第
１のイオン源のイオン源チップ１の先端は、ガス封入部
１６に形成される開口部近傍に配置される。第２のイオ
ン湯のガス供給源２５はボンベ１５と、ガス量を調整し
、ガス雰囲気１９のガス圧を一定に保持するためのバル
ブ１４とから形成される。又、試料９がＡｔの場合には
ポンベ１５内のガスとしてＣｒｔ、、又はｎｃ　ｔ、が
使用される。

又、第１のイオン源としては上記の如くニードル型と電
子線衝撃型を併用した液体金属イオン源が設けられる。

なお、第３図におりて、第１図に示した引出電圧源４．
加熱電源３、レンズ電極７、電極８１試料９およびテー
ブル１０等が省略されている。

次に１本実施例の作用全説明する。

ガス封入部１６内には、上記のガスが導入される。引出
電圧源４および加熱電源３に印加し、電子源１Ｂで電子
線衝撃を与えることにより、イオン源チップ１の先端側
からイオン什物質２と上記ガスのイオンが同時に放出さ
れ、上記した如くレンズ電極７および電極８によシ集束
し、試料９のはけ同一場所に同時に照射される。これに
よシ、プロセスの加工速度が促進される。

又、イオンビームは試料のプロセス部のみ照射されるの
で、照射位置以外に影響を与えない。

従って、試料の基板等に汚染１ｇ蝕等の影響が生じない
。

本実施例で、試料としてＡｔ’ｌｉｚ用いたときに上記
ＣＣｔ４又はＢＣｔ、のガスを用いたが、勿論、試料に
見合ったその他のガスが適用される。又ガスは一種類に
限らず、Ｅｌ等の他のガスを混合してもよく、又、第２
のイオン源も単数でなくともよく、第１のイオン源から
のイオンビームの照射位置とほぼ同一の位置にイオンビ
ームを照射するものであればよい。

第４図に別の実施例を示す。

本実施例では、第１のイオン源としてキャピラリーニー
ドル型のものが採用され、第２のイオン源としてはＲＦ
型イオン源が採用される。

キャピラリーニードル型のイオン源は溜め部２３内にイ
オン什物５Ｍ２とイオン源チップ１を収納し、イオン什
物倶２を固定材２０で固定したものから形成される。父
、ＲＦ型イオン源は、溜め部２３をガス空間全弁して囲
繞するガス封入部２６と、この外型に包囲して配設され
るワークコイル２２と、ワークコイル２２に印加するＲ
Ｆ電源２１と、ガス封入部２６の上記空間内にガス雰囲
気１９？形成するガス供給源２５等とから構成される。

なお、ガス供給源２５は上記実施例と同様にボンベ１５
とバルブ１４とから形成される。

次に、作用を説明する。

ＲＦ電源２１によシワ−クコイル２２ヲ加熱し、ガスと
イオン什物質２をイオン化し、２つのイオンビーム６（
実線と点線で示す）全イオン源チップ１の先端側から同
時に放出せしめる。以下、１ 上記実施例と同様に、図示しない試料９に上記イオンビ
ームが照射され、同様の効果が上げられる。本実施例は
、ガス雰囲気１９のガスが積極的に加熱され、ガスイオ
ンビームの放出が活発化する効果がある。

第５図は更に別の実施例ケ示すもので、第１のイオン源
には溜め部２３内にイオン化物質２を入れたキャピラリ
型が採用され、イオン化物質２はヒータ２４によシ直接
加熱される。第２のイオン源はガスイオン源が採用され
、ガス雰囲気１９を形成するガス封入部１６′とボンベ
１５とバルブからなるガス供給源２５とから構成される
。

本実施例によるものも上記２つの実施例と同様の作用効
果が上げられる。

上記の実施例において、第１のイオン源として、ニード
ル型、キャピラリーニードル型、キャピラリ型等の液体
金属イオン源が採用されたが、その他の型式のものも同
様に採用される。

又、上記液体金属イオン源のみ力らず、デュオプラズマ
トロンイオン源の如きイオンビームを２ 集束してプロセスをし得る他のイオン源も採用される。

又、第２のイオン源としては上記のＲＦ型イオン源、ガ
スイオン源の他、ＰＬＧ型イオン源、ホロカリード型イ
オン源およびこれ等の組合せが採用される。

又、プロセスとしては上記したスパッタリング等の他、
例えば垂直磁化膜に局部的に水素、酸素ガスを上記手段
により添加し、任意箇所に実効垂直磁気異方性エネルギ
ーが大きい部分全形成するプロセスにも適用される。又
、ドーピングのプロセスにおいて、ドーピング２次電子
放出量およびドーピング量に見合った負イオン源等のイ
オンビーム全上記の如く照射することにより、他の部分
に影響を与えず、プロセス部のチャージアクブが防ＩＦ
できる効果が上げられる。

更に、第１のイオン源からのイオンビーム全試料９に照
射させる場合、試料９から放出される２次電子を検出し
、試料９を観察する必要があるが、この場合には、上記
実施例のバルブ１４を閉止し、ガスの封入を一時中止す
ることにより支障なく行われる。

又、第６図に示す如く上記各実施例のガス供給源２５ヲ
複数個（図は２個）のボンベ１５．１５’とバルブ１４
．１４’、　１４’とから形成せしめ、ガスを選択して
供給せしめることができる。又、例えば、１つのボンベ
１５（１５’）に不活性ガスを入れ、プロセスの前後に
不活性ガスのみ？試料９に照射し、試料の表面ケ清浄化
することにも利用され、これにより、プロセス品質の同
上が計れる。

次に、図示していないが、上記試料９に照射される第２
のイオン源からのイオンビームの替りに、電子ビーム又
は少くとも１種類以上のものからなるガスの如き物質を
供給手段により試料のプロセス部およびその近傍に集中
的に供給することにより、上記とほぼ同様の効果が上げ
られる。この実施例としては公知技術のノズル噴射によ
るもの等が上げられる。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかの如く、本発明によれば、試
料に汚染、腐蝕等の影響全与えることなく、イオンビー
ムによるプロセスの加工速度全早め、かつプロセス品質
を向上し得る効果が上げられる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来技術におけるイオンビームに
よるプロセス装置の構成図、第３図、第４図、第５図は
本発明の実施例の構成図、第６図は本発明実施例のガス
供給部の説明図である。 １・・・イオン源チップ　２・・・イオン化物質３・・
・加熱電源　４・・・引出電圧源５・・・引出電極　６
・・・イオンビーム７・・・レンズ電極　８・・・電極 ９・・・試料　１０・・・テーブル １１・・・真２　１２．１９・・・ガス雰囲気１４、１
４’、　１４’・・・パルプ　１５．１５’・・・ボン
ベ１６．１６′、２６・・・ガス封入部 １７・・・シールド　１８・・・電子源２０・・・固定
材　２１・・・ＲＦ電圧２２・・・ワークコイル　２３
・・・榴め部２４・・・ヒータ　２５・・・ガス供給源
６ １　１　記 条　７　菌 寛　３　図 １４ 尤　４　図 　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　イオンビームによシ試料にマイクロプロセス、又
   はサブミクロン表面分析の如きプロセスを行うイオンビ
   ームによるプロセス方法において、上記試料上の上記プ
   ロセスの行われるイオンビームプロセス部およびその近
   傍に、イオンビーム、電子ビームおよびガスの如き物質
   を集中的に併給するようにすること全特徴とするイオン
   ビームによるプロセス７［。 ２、　第１イオン源から放出されるイオンビームを集束
   し、試料にマイクロプロセス、又はサブミクロン表面分
   析の如きプロセスを行うイオンビームによるプロセス装
   置において、上記第１のイオン源の他に、上記プロセス
   の行われているイオンビームプロセス部およヒソの近傍
   に、イオンビーム全照射する第２のイオン源を設けたこ
   と全特徴とするイオンビームによるプロセス装置。 ３、　上記第２のイオン源からのイオンビームが、上記
   第１のイオン源からのイオンビームと同一の放出軸から
   放出べく形成されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のイオンビームによるプロセスｉｔ。 ４、　第１のイオン源が、イオン放出電極、これを囲ん
   で配設されるイオン化物費および該イオン化物質の加熱
   手段とを有する液体金属イオン源から形成され、上記第
   ２のイオン源が上記第１のイオン源を囲み、これと同軸
   上に配設されガス封入部と、該ガス封入部に少くとも一
   稚類以上のガスヶ送るガス供給源とから形成されるもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
   イオンビームによるプロセス装置。 ５、　上記ガスが、上記試料がＡｔの場合に、ＣＣ１゜
   又はＢＣｔ、であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項に記載のイオンビームによるプロセス装置。 ６、　イオン源から放出されるイオンビーム全集束し、
   試料にマイクロプロセス又はサブミクロン表面分析の如
   きプロセスを行うイオンビームによるプロセス装置にお
   いて、上記試料上の上記プロセスの行われるイオンビー
   ムプロセス部およびその近傍に、電子ビーム又は少くと
   も一種類以上のものからなるガスの如き物質全集中的に
   供給する供給手段を設けたことを特徴とするイオンビー
   ムによるプロセス装置。