JPS63105452A - 荷電ビ−ム照射系 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は荷電粒子ビームのエネルギー分離と中性粒子ビ
ーム除去が可能な荷電ビーム照射系に係り、特に超微細
加工及び微小領域分析に好適な電荷ビーム照射系に関す
る。

［従来の技術］ 従来の装置は、特公昭５７−５８０２３号公報に記載の
ようにイオン光学系の一部に複数組の静電偏向電極を装
着し、イオンビームを直線路（中心軸）からはずすこと
により中性粒子ビームを除去するようになっていた。し
かしイオンビームのエネルギー分析機能は有していなか
った。

本発明に関係した従来技術の典形例を第２図を用いて説
明する。ここではＥ　ＨＤ　（Ｅ　ｌｅｃｔｒｏ−ｈｙ
ｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ）イオン源を備えたイオンビーム
照射系について述べる。装置は溶融物質でぬらしたイオ
ンエミッタチップ１．制御電極２．引出電極３、静電レ
ンズ４および６．絞り５．ターゲット７より構成されて
いる。

［発明が解決しようとする問題点コ 上記の従来技術では、イオン源とレンズ系とが軸上に配
置されており、イオン源で発生した中性粒子ビーム９は
、イオンビーム８に混入してターゲット７をたたく。こ
の場合、絞り５の制限は受けるが、静電レンズによるレ
ンズ作用は受けないので、ターゲット上では、イオンビ
ーム径よりはるかに大きい領域をたたくことになる。ま
たイオン源１，２．３と静電レンズとの間にエネルギー
分離器を装着する例もあるが、中性粒子ビーム９の除去
とエネルギー分離を同時に行なった例はない。

本発明の目的は、中性粒子の混入のないエネルギーのそ
ろった荷電ビームを引き出すことが可能な荷電ビーム照
射系を提供するにある。

［間屈点を解決するための手段］ 上記の目的は、コンデンサレンズ（コリメーション用）
と対物レンズとの間に、相互に収束方向が直角になるよ
うに配置した２組の異形レンズと２組の絞りより構成さ
れるエネルギー分離器及び中性粒子除去装置を複合させ
装着することにより達成した。

スリット状電極を組合せた異形レンズの役割は。

レンズ中心からはずれて平行ビームとして入射した荷電
ビームがレンズを通過した後エネルギー分離され、その
結果エネルギーのそろった荷電粒子のみが短冊状断面の
平行ビームとして引出せることにある。すなわち異形レ
ンズに中心軸からはずれて入射したイオンビームは、軸
を異にしたエネルギーのそろった短冊状断面のビームと
して引出される。中性粒子は、下方に配置した絞りをイ
オンビームに合わせて配置することにより除去される。

異形レンズを２組設ける理由は、上述のエネルギーのそ
ろった短冊状断面のビームの長さ方向にひろがったビー
ムを収束させるため、一方を補助レンズとして利用する
。

［作用コ 技術的手段としての異形レンズ電極は、スリット状に加
工した３枚電極から構成されており、平行ビームが入射
すると一方向のみの収束が起り、線状に収束する作用を
有する。もしレンズスリットの長さ方向と直角な方向に
中心軸から幾分ずれた位置に平行ビームが入射すると、
レンズの色収差の作用により、レンズ通過後エネルギー
のそろった平行ビームとして取り出せる。

他の異形レンズは上述の異形レンズとスリット方向が垂
直になるように配置されており、上述のレンズ作用のな
い方向すなわち無収束方向に収束を行なわせ、断面が円
形に近いビームを引き出すことにある。

絞りの役割は、１つはエネルギー分離用異形レンズへの
ビームの入射位置を規制するためであり、他は、軸中心
に入射する中性粒子ビームを除去するためである。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。本実
施例では、装置は、主に溶融金属でぬらされたイオンエ
ミッタチップ１．制御電極２．引出電極３．静電レンズ
４及び６．絞り５．ターゲット７、−次イオンビーム８
．中性粒子ビーム９゜異形レンズ１０および１２．絞り
１１より構成されている。動作原理は以下の通りである
。チップ１と引出電極３との間に電圧を印加し、イオン
ビーム８を引き出し、静電レンズ４により平行ビームを
形成し異形レンズ１０に導びく。異形レンズ１０を出た
ビームは、絞り１１を通過し、光学軸をはずした異形レ
ンズ１２に入射し、異形レンズによりエネルギー分離さ
れ、絞り５に導びかれる。

この場合、２つの異形レンズはその斜視図をそれぞれ１
０’及び１２′に示すように互い直交する細長いスリッ
ト形状を有しており、それぞれ一方向のみの収束特性を
示す。すなわち第１図において異形レンズ１０を動作さ
せずに異形レンズ１２のみを動作させた場合には絞り５
上に紙面と垂直な線状収束特性を有する。すなわち異形
レンズ１２は紙面と垂直方向には収束特性を持たない。

異形レンズ１０の役割は、異形レンズ１２の無収束方向
に収束特性を持たせることにある。絞り５を通過したイ
オンビーム８は軸対称の静電レンズ６により、ターゲッ
ト７上に集束される。図に示したように絞り５より下方
の光学系は上部の光学系から軸がずらされていて、中性
粒子ビーム９は絞り５により遮断され、ターゲット７に
は到達しない。これにより、中性粒子ビームの除去が達
成される。

上述したように１本実施例によれば、−次イオンのエネ
ルギー分離と中性粒子ビーム除去が同時に可能で、ビー
ムの集束性が著るしく改善されるとともに、中性粒子の
混入のない質のよいビーム゛形成が可能となる。

なお本実施例ではイオンビーム照射系に本発明を適用し
た場合についてのみ述べたが、イオン源を電子源に変え
た場合にも同様に動作し且つ同様な効果を有する。

［発明の効果］ 本発明によれば、荷電粒子源より放出される荷電粒子の
゛エネルギーを分離し、特定エネルギーを有する荷電ビ
ームのみの引出しが可能になり、ビームの細束化に顕著
な効果がある。またビーム中に含まれる中性粒子が除去
できるので、本発明の荷電ビーム照射系を微細加工や材
料評価目的に利用する場合には次の効果が期待できる。

（１）ビームの細束化が可能になり、加工微細性および
加工精度が向上する。

（２）集束性のわるい中性粒子が除去できるので、局所
分析における精度が向上する。また走査像のａ察におい
ては像分解能及び像質が改善される。

【図面の簡単な説明】

第、１図は１本発明の一実施例を示す荷電ビーム照射系
の構成図、第２図は従来の一例を示す荷電ビーム照射系
の構成図である。 １・・・イオンエミッタチップ、２・・・制御電極、３
・・・引出電極、４．６・・・静電レンズ、５．１１・
・・絞り、７・・・ターゲット、８・・・イオンビーム
、９・・・中性粒子ビーム、１０．１２・・・異形レン
ズ。 第１図 葛２０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、荷電粒子源、該荷電粒子源から照射される荷電粒子
   の集束レンズ系、偏向系及び絞りなどから構成される荷
   電ビーム照射系において、集束レンズとして相互に垂直
   方向の集束性をもつ少なくとも２組の異形レンズを具備
   し、且つ少なくとも一方のレンズはビーム軸からはずれ
   た位置に配置したことを特徴とする荷電ビーム照射系。 ２、特許請求の範囲第１項記載の荷電ビーム照射系にお
   いて、荷電粒子源から見てビーム軸をはずした異形レン
   ズ下方にビーム制限用絞りを設け、ビーム源からターゲ
   ットが直視できないようにしたことを特徴とする荷電ビ
   ーム照射系。