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    公开号:WO1985001389A1
    申请号:PCT/JP1984/000372
    申请日:1984-07-20
    公开日:1985-03-28
    发明作者:Tohru Ishitani；Hifumi Tamura；Kaoru Umemura
    申请人:Hitachi, Ltd.；
    IPC主号:H01J37-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 発明の名称 イオンマイクロビーム打込み装置 . - 技 術 分 野
    [0003] 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する イオン打込み装置の改良に閧するものである。
    [0004] 背 景 技 術
    [0005] 従来の代表的なイオンマイク口ビーム装置の概略構成を第 1図 に示す。 同図において、 イオン源 1から引出されたイオンは一対 の静鼋レンズ 2 , 2 ' により加速， 集束され、 試料 3上に集束さ れる。 E X B (ウィーン） フィルター 4は雨レンズ 2， 2 ' 間に おかれ所望のイオン種のみがその中で直線路をとリ、 絞り 6を通 過する。 ウィーンフィルター 4の詳細を第 2図に示す。 上記フィ ルター 4において、 均一電場 Eは、 平行電極 1 0， 1 1により形 成され均一磁場 Bは、 磁極 1 2， 1 3により形成されている。 質 量 Mの一価イオンが加速電圧 V。 で加速され、 フィルター 4内を 直進するイオンビーム 1 4となる場合の質量 M、 加速電圧 V。 、 均一電場 Eおよび均一磁場 Bの関係は、
    [0006] ( 2 e Vo / M ) 12 = E / B (1) である。 ここで、 eは単位電荷である。
    [0007] つまり、 上記 （1 ) 式を満足する質量のイオンのみがウィーン フィルターを通過することができる。 直進路をとるイオンよリ軽 いイオンは光路 1 5を移動し、 重いイオンは光路 1 6を移動し、 いずれのイオンも絞り 6を通過することができない。 集束ビーム 7はビーム偏向器 8により試料 3上で走査される。 第 1図に示す 装置において、 イオン光学軸は直線であるため、 イオン源 1から 放出される中性粒子は、 ビーム集束系の電磁場の力を受けずに、 試料 3まで破線で示した発散ビーム 9となって到達し、 試料 3の 汚染を起す欠点がある。 その試料汚染量は、 次のようにして、 概 算できる。 イオンマイクロビーム装置では、 そのイオン源 1とし て液体金属イオン源が通常、 使用される。 この時， 所望のイオン 種を含む单金属、 あるいは合金がイオン材料として採用され、 こ れがイオン源 1内で融点以上に加熱、 溶融される。 この時、 ィォ ン · ェミッタの先端から、 その溶融金属の蒸気圧に対応した中性 粒子が放出され、 これが試料 3まで到達するのである。
    [0008] 今、 溶融金属の温度を Τ 〔ϊ〕 、 その温度での蒸気圧を P
    [0009] 〔ΤΟΓΓ〕、 放出中性粒子の原子量を M 〔anu〕、 イオン ' ェミッタ 先端の蒸発領域の面積を S 〔df〕 、 そのェミッタ先端から試料 3 までの距雜を L (cm) とすると、 試料 3上での蒸発粒子の汚染量 N [atoms/ cii · secj は、
    [0010] N= 3.5 1 X 1 022〔PZ (MT) 1/2〕〔S八 L2〕 - a
    [0011] ……… （2) で表わされる。 ここで、 aは蒸発粒子の試料表面における付着確 率で、 ほぼ 1である。 - 例えば、 金をイオン材料として用いた液体金属イオン源の場合、 融点 Τβは 1336 TC であり、 温度 T-1413 T の蒸気庄 Ρは 1 0_4 Torr となる。 金は M- 19 7 amu であり、 S = 1 X 1 0 "2 crf. L -40 cmとすると， Nは式 （1) により 1.3 X 1010atoms/ α4 - sec となる。 この値は電流密度に換算すると、 2.1 X 1 0-3 AZofに対応する。
    [0012] ただし、 上記の概算値は、 中性粒子としてイオン源 1からの蒸 発原子のみを考えておリ、 放出イオンの走行中における荷電変換
    [0013] による中性粒子の発生は考慮されていない。
    [0014] このような試料汚染は、 打込みイオン濃度の高い場合、 つまり ビーム照射時間が長いため、 又イオン源 1のイオン材料に蒸気圧
    [0015] の高い材料が使用されていたり、 あるいは、 不鈍物として混入し
    [0016] ている場合には、 特にその汚染量は多かった。
    [0017] 発 明 の 開 示
    [0018] 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、
    [0019] イオン源からの放出中性粒子の試料汚染を防止し得るイオンマイ
    [0020] クロビーム打込み装置を提供することにある。
    [0021] 本発明は、 上記の目的を達成するために、 ィヰン源と、 上記ィ
    [0022] オン源からの放出イオンの加速、 集束、 質量分離、 傭向などを行
    [0023] うビーム集束系と、 試料の微動を行う試料台とから構成されるィ
    [0024] オンマイクロビーム打込み装置において、 上記ビーム集束系の質
    [0025] 量分離に均一な電場と磁場を直交させたウィーンフィルターを用
    [0026] いたビーム集束系の直線状の光学軸を上記ウィーンフィルタ一の
    [0027] 中で折り曲げたことを特徵とする。
    [0028] 図面の簡単な説明
    [0029] 第 1図は、 従来のイオンマイク Πビーム打込み装置の基本構成
    [0030] 図である。
    [0031] 第 2図は、 ウイーンフィルターの具体的構成を示す図である。
    [0032] 第 3図は、 本発明の一実施例によるイオンマイク口ビーム打込
    [0033] み装置の基本構成図である。
    [0034] 第 4図は、 第 3図の光軸曲げ部分および中性粒子ビーム除去に
    [0035] 関する説明図である
    [0036] Ο ΡΙ WIPO 第 5図 （a》 （b ) は、 ビーム偏向板を用いて光軸曲げおよび 光軸ずれを形成する手段の説明画である。
    [0037] 発明を実施するための最良の状態 以下、 本発明の一実施例を第 3図により説明する。 イオン源 1 からのイオン引出し軸と試料 3への打込み軸とは角度 Θで交差し ており、 その交差点 Pを E XB (ウィーン） フィルター 4内の光 路長の中心に設定した。 第 4図にこの部分のよリ詳細な構成図を 示し、 イオン源 1からの放出中性粒子の除去手段について説明す る。
    [0038] 中性粒子ビーム 9は点 Pでも折れずに直進し、 絞り 6上での直 径 d ' は、 絞り 5の六径 ds の影で決まる。 イオン源 1から絞り 5 , Sまでの距雜をそれぞれ Ss, Ssとする。 角度 0は本実施钶 では 1.7 5 X 1 0'2rad 〔二 1度〕 であり、 8二 sin 0二 tan Θの 近似式が成立するので、 径 d ' と d sとの間には
    [0039] d ' 二 （S s Z Ss) d s …… （3) の関係式がある。 又、 点 Pから絞 6までの距離を βとすると、 絞り 6の中心から中性粒子の到達点までの距雜 Xは
    [0040] A X二 J8 · Θ ··« (4) で表わされる。 絞り 6には、 所望のイオン種のビームを通過させる ために、 その中心に直径 d sの穴があいている。 中性粒子ビーム 9 がこの穴を通過しないためには、
    [0041] Zl x> (d ' + d6) / 2 …… (5) の条件式が成立する必要がある。 本実施例では、 ds = d s = 0.5 雌、 S s = 1 0 0 am, Ss - 2 6 0腿、 β = 1 7 0腿、 Θ = 3.5 X 1 0_2radであリ、 X = 2.9 7 ran, d ' = 1.3皿となリ、 条件 式 （3) を満足していることがわかる。
    [0042] 2光軸の交点 Pを E XBフィルターの中心に持ってきた理由は、 第 1 , 3図に示したようにレンズ 2のビーム集束点を E XBフィ ルター 4の中心に持ってくれば、 フィルターの収差の義論から、 マイクロビーム形成の上で都合.が良く、 本実施例では、 この好都 合な点も失なわれないようにしたこ による。
    [0043] E X Bフィルター 4内での電場 Eと磁場 Bの作用によるビーム 軌道の曲がリを単に光軸ずらしに利用するだけであれば、 その光 軸の折点 Pは、 この E XBフィルター 4内であれば、 どこでもよ いことになる。
    [0044] もし、 この点 Pを E XBフィルター 4外に持ってきて、 電場 E でこの光軸折れ、 あるいは光軸ずれを作ろうとすれば、 それぞれ 第 5図 （a ) あるいは （b) のように、 一対あるいは二対のビー ム偏向板を用意する必要がある。
    [0045] 本発明は、 第 5図 （a) ， (b ) のようなビーム偏向板を刖偭 に設けることなく、 同じ効果を、 質量分離用の E XBフィルタ一 4の E XBを利用したものである。
    [0046] 本発明の E XBフィルター 4では、 ビームのフィルターにおけ る入口， 出口の両側における光軸が角度 9だけずれているが、 Θ =数 l O mrad と非常に小さく、 光軸ずれによる E X Bフィルタ 一の性能の劣下は無視できる。
    [0047] 金をイオン材料とした液体金属イオン源を採用した従来装置で は 1時間当り、 1 013〜： L 014atomsZoi の汚染があつたが、 本 発明の装置では、 その汚染量が検知できず、 多くとも 1 01DatomS /α!以下に改善されていることがわかった。 以上述べた如く本発明によれば、 イオンマイク口ビーム打込み において、 イオン源からの放出中性粒子による試料汚染が防止で きるので、 高精能半導体装置等の製遣が可能になる。 また、 本発 明はレジストのイオンビーム露光などにも応用できる。
    权利要求:
    Claims

    請求の範囲
    . イオン源と、 上記イオン源からの放出イオンの加速、 集束、 質量分雜、 儸向などを行うビーム集束系と、 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口ビーム打込み装置にお いて、 上記ビーム集束系の質量分雜に均一な磁場と電場を直交 させたウィーンフィルターを用いたビーム集束系の直線状の光 学軸を上記ウィーンフィルターの中で折リ曲げたことを特徽と するイオンマイクロビーム打込み装置。
    . 上記光学軸の折リ曲げ点を上記ウィーンフィルターの中心近 傍にとった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。
    OMPI
    类似技术:
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    引用文献:
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