JPH0737233Y2

JPH0737233Y2 - 集束イオンビーム装置

Info

Publication number: JPH0737233Y2
Application number: JP1989005053U
Authority: JP
Inventors: 守一小西; 正明滝沢
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1995-08-23
Anticipated expiration: 2004-01-20
Also published as: JPH0297744U

Description

【考案の詳細な説明】以下の順序に従って本考案を説明する。

A.産業上の利用分野 B.考案の概要 C.従来技術［第４図］ D.考案が解決しようとする問題点 E.問題点を解決するための手段 F.作用 G.実施例［第１図、第３図］ H.考案の効果（A.産業上の利用分野）本考案は集束イオンビーム、特にイオンビームのアライ
メントを容易に行うことができるようにした新規な集束
イオンビーム装置に関する。

（B.考案の概要）本考案は、集束イオンビーム装置において、イオンビームの正確なアライメントを容易に為し得るよ
うにするため、真空槽外部にてアパーチャの径を変化させることができ
るように、電極の中心孔に取り付け可能であって該中心
孔と中心軸が一致する、それより小径の中心孔を有する
サブ電極を設け、真空槽外部からの操作によりそのサブ
電極の上記電極の中心孔の上部への取り付けを為し得る
ようにしたものである。

（C.従来技術）［第４図］ IC、LSIの製造に不可欠な露光、半導体基板のイオンエ
ッチングによる加工、リペアのための半導体膜、導電
膜、絶縁膜の成長には集束イオンビーム装置が多く用い
られるようになっている。そして、集束イオンビーム装
置の性能の向上のための技術開発も盛んで、その成果の
一つが例えば特開昭63−43249号公報等により公表され
ている。

第４図は集束イオンビーム装置の一例を示す模式的な断
面図であり、１はイオンガンで、真空槽２の天井に垂設
されている。３は冷凍機、４は該冷凍機３の下端に取り
付けられた絶縁サファイア、５は該絶縁サファイア４に
形成されたガス導入孔、６は該ガス導入孔５に連結され
たパイプで、真空槽２の外部からガス導入孔５へイオン
源であるヘリウムHeガスを供給する。７はヘリウムHeガ
スを下方に噴出するノズルで、絶縁サファイア４の下端
面中央部に開口するガス導入孔５の下端部に形成されて
いる。８は該ノズル７内に取り付けられたエミッタで、
このエミッタ８の先端はノズル７の先端から稍突出せし
められている。９は冷凍機３、絶縁サファイア４、ノズ
ル及びエミッタ８を囲繞して外部から放射される熱を遮
ぎるラディエーションシールド、10はドーナツ状の引き
出し電極で、該電極10と上記エミッタ８との間に電圧を
印加することによりエミッッタ８の先端面からイオンビ
ームを引き出すことができる。以上がイオンガン１の構
造の説明である。次に、該イオンガン１から出射される
イオンビームを集束し、ブランキングし、偏向するレン
ズ系について説明する。

11はイオンビームを集束するコンデンサレンズ、11aは
該コンデンサレンズ11を構成する上部電極、12はアライ
メントレンズ、13はブランキング電極、14はアパーチャ
ー、15はアライメント電極、16は対物レンズ、17は偏光
レンズであり、これ等の部材によりレンズ系が構成され
ている。18はイオンビームが照射されるワークである半
導体ウエハである。

19は上記イオンガン１を各方向に移動してエミッタ８の
レンズ系に対する位置合せを行うためのマニュピレータ
である。この集束イオンビームを使用する場合にはマニ
ュピレータ19でイオンガン１をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向
及びθ方向に位置調整し、イオンビームの軸がレンズ系
の光軸に一致するようにすることが必要である。

（D.考案が解決しようとする問題点）ところで、イオンビームをレンズ系の光軸に一致させる
アライメントは従来において非常に面倒であった。この
点について詳しく説明すると次のとおりである。

即ち、上記マニュピレータ19の調整によってイオンビー
ムを動かし得る範囲は数十mm²と非常に広いのに対して
コンデンサレンズ11の上部電極11aの径は0.5mmと非常に
小さい。さもないと所望の集束性能を得ることができな
いからである。従って、調整によってイオンビームがそ
のアパーチャを通過する状態になるまでに非常に時間が
かかる。というのは、元来イオンビームのアライメント
は半導体ウエハ等のワーク18側にイオンビームが通る時
に流れるイオンビーム電流を測定しその電流の測定値が
ピークになるようにイオンガン１の位置調整をするよう
にすることにより行わなければならない。ところで、イ
オンビームの光軸がアパーチャーから僅かでも逸れると
イオンビーム電流が非常に小さくなり、逸れ量が大きい
とイオンビーム電流は略Ｏになる。つまり、イオンビー
ムの光軸がアパーチャを通る状態にしなければイオンビ
ーム電流を測定しながらの正確なアライメントが不可能
なのである。そして、アパーチャを通る状態にするまで
のアライメント、謂わば粗アライメントは、モニターな
しでのアライメントなのであてずっぽう的に行わなけれ
ばならない。そして、アパーチャの径は0.5mm程度と非
常に小さいのであてずっぽう的に調整してイオンビーム
がアパーチャを通るようにすることはとても面倒で非常
に時間がかかる。そのため、従来においてはイオンビー
ムのアライメントに要する時間が非常に長くかかり、稼
働率の低下の大きな要因となっていた。

本考案はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、イオンビームの正確なアライメントを容易に且つ
短時間で為し得るようにすることを目的とする。

（E.問題点を解決するための手段）本考案集束イオンビーム装置は上記問題点を解決するた
め、イオンガン直下のレンズ系を成す電極が、イオンビ
ームを通すアパーチャとして中心孔を有し、上記電極の
うち少なくとも一つの電極の中心孔に取り付け可能であ
って、該中心孔と中心軸が一致する中心孔を、上記アパ
ーチャより小径のアパーチャとして有するサブ電極が、
イオンガンを内蔵する真空槽の外部での操作により取り
付けが可能なるように設けられてなることを特徴とす
る。

（F.作用）本考案集束イオンビームによれば、先ず、上記一つの電
極の中心孔に上記サブ電極を取り付けずアパーチャを大
きめにしておくことによりイオンビームがアパーチャ内
を通りイオンビーム電流が測定可能な大きさになる状態
を簡単迅速につくり出すことができる。従って、粗アラ
イメントが簡単にできる。そして、粗アライメント終了
後は、上記一つの電極の中心孔に上記サブ電極を取り付
けることによってアパーチャを小さくして所望の集束特
性（集束性能）が得られるようにして再度調整すればイ
オンビームをレンズ系の光軸と完全に一致させることが
でき、しかもイオンビームを所望通りに集束することが
できる。従って、使用可能な状態を簡単且つ迅速につく
り出すことができる。

（G.実施例）［第１図、第２図］以下、本考案集束イオンビームを図示実施例に従って詳
細に説明する。

第１図及び第２図は本考案集束イオンビーム装置の一つ
の実施例を示すもので、第１図は集束イオンビーム装置
の断面図、第２図は要部を示す拡大斜視図である。

本集束イオンビーム装置はイオンガン直下におけるアパ
ーチャの径を真空槽２外部にて変化させることができる
点で第３図に示した集束イオンビーム装置と異なってい
るが、それ以外では共通しており、共通している点につ
いては既に説明済であるので説明を省略し、相違点につ
いてのみ説明する。

本集束イオンビーム装置において、コンデンサレンズ11
を構成する電極のうち最も上側の電極（例えばステンレ
スからなる）11aは中心孔20が上部を下部より大径にさ
れて上向きの段部を有する形状になっている。具体的に
は中心孔20の上部における直径は6mm、下部における直
径は4mmである。21は該中心孔20の上部内に納まるサブ
電極で、タンタルからなり、0.5mmという小径の中心孔2
2を有している。該サブ電極21は電極11aの中心孔20の上
部内に納まり上記の上向きの段部にて周縁部を支持され
た状態になると小径の中心孔22の中心軸が中心孔20の中
心軸に10〜20μｍの誤差範囲で略一致するようになって
いる。

23は上記電極11aの中心孔20からずれたところに置かれ
た上記サブ電極21を押して中心孔20内に納めるマニュピ
レータで、ベローズ24によりフレキシビリティ及び気密
性を保持した状態で真空槽２に取り付けられている。こ
れを操作するときは図面に現れない覗き窓を見ながら行
うようになっている。

本集束イオンビームを使用するにあたっては、上記サブ
電極21を電極11aの中心孔20からずれたところに置いて
真空槽の密閉、ベーキング、真空吸引を行う。そして、
それが終るとイオンガン１からイオンビームを出射さ
せ、イオンビームの電流を測定しながらマニュピレータ
19を動かして粗アライメントを行う。この段階では電極
11aによるアパーチャの径が大きいのでマニュピレータ1
9の操作でイオンビームがそのアパーチャを通りイオン
ビーム電流が測定可能な大きさになるようにすることは
容易に為し得る。そして、イオンビーム電流を測定する
ことが可能な状態になった後はイオンビーム電流の測定
値が大きくなるようにマニュピレータ19を操作し、概ね
ピークに達した状態になるとイオンビームはレンズ系の
光軸と非常に近接する。そこで、粗アライメントを終え
る。

次に、マニュピレータ23を操作して上記サブ電極21を電
極11aの中心孔20の上部内に納める。これにより電極11a
の実質的なアパーチャ径はサブ電極11aにより0.5mmに小
さくなる。このようにアパーチャが小径になってもイオ
ンビームは既に粗アライメントされているのでその光軸
がアパーチャを通り得る。そこで、イオンビーム電流を
測定しながら集束特性等の微調整により更にイオンビー
ム電流がピーク値に達するようにイオンビームをアライ
メントする。これが最終的アライメントであり、これに
よってイオンビームはレンズ系の光軸と完全に一致し所
望どおりに集束された状態になる。

このように本集束イオンビーム装置によれば、当初アパ
ーチャの径は大きいので、イオンビームをアパーチャを
通ってワーク側に行く状態にし易い。従って、イオンビ
ーム電流をモニターしながらのイオンビームの粗アライ
メントに要する時間を非常に短くすることができる。

そして、粗アライメントの終了後はアパーチャの径を小
径にして所望の集束性能を得ることができ、この状態で
集束特性等の微調整をすることによりアライメントを終
えることができる。

第３図はマニュピレータの別の例の先端部を示す斜視図
である。このマニュピレータ23aは先端の孔24にてサブ
電極21を動かすことができるようになっている。

尚、本考案集束イオンビームはイオンガン１から比較的
近い位置にてアパーチャの径を真空槽２の外部での操作
によって変化させることができれば必ずしも上記実施例
に限定されず、例えば、カメラの絞り（アイリス）と同
じ機構によりアパーチャの径を変化させる等種々の態様
で実施することができる。

（H.考案の効果）以上に述べたように、本考案集束イオンビームは、イオ
ンガン直下のレンズ系を成す電極が、イオンビームを通
すアパーチャとして中心孔を有し、上記電極のうち少な
くとも一つの電極の中心孔に取り付け可能であって、該
中心孔と中心軸が一致する中心孔を、上記アパーチャよ
り小径のアパーチャとして有するサブ電極が、イオンガ
ンを内蔵する真空槽の外部での操作により取り付けが可
能なるように設けられてなることを特徴とする。

従って、本考案集束イオンビームによれば、先ず、上記
一つの電極の中心孔に上記サブ電極を取り付けずアパー
チャを大きめにしておくことによりイオンビームがアパ
ーチャ内を通りイオンビーム電流が測定可能になる状態
を簡単迅速につくり出すことができる。従って、粗アラ
イメントが簡単にできる。そして、粗アライメント終了
後は、上記一つの電極の中心孔に上記サブ電極を取り付
けることによってアパーチャを小さくして所望の集束特
性（集束性能）が得られるようにして再度調整すればイ
オンビームをレンズ系の光軸と完全に一致させることが
でき、しかもイオンビームを所望通りに集束できる。従
って、使用可能な状態を簡単且つ迅速につくり出すこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明集束イオンビーム装置の一つ
の実施例を示すもので、第１図は集束イオンビーム装置
の断面図、第２図は要部を示す斜視図、第３図はマニュ
ピレータの別の例を示す斜視図、第４図は背景技術を示
す集束イオンビーム装置の断面図である。符号の説明１……イオンガン、８……エミッタ、10……引き出し電
極、11a……径を変化させることができるアパーチャの
ある電極。 20、22……アパーチャ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】イオンガンの直下のレンズ系を成す電極
が、イオンビームを通すアパーチャとして中心孔を有
し、上記電極のうち少なくとも一つの電極の中心孔に取り付
け可能であって、該中心孔と中心軸が一致する中心孔
を、上記アパーチャより小径のアパーチャとして有する
サブ電極が、イオンガンを内蔵する真空槽の外部での操
作により取り付けが可能なるように設けられてなることを特徴とする集束イオンビーム装置