JP2939906B1 - イオンビーム加工装置 - Google Patents
イオンビーム加工装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/006—Details of gas supplies, e.g. in an ion source, to a beam line, to a specimen or to a workpiece
Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】 ガス銃の加熱により発生する温度勾配による
試料のドリフトの発生やガス銃の摺動部から発生する発
塵を低減する。被加工物に雰囲気中の残留ガスが混入す
るのを防ぐ。 【解決手段】 試料と原料ガスリザーバの間にガス銃先
端のみが通るようなシールド板を設けて、ガス銃の熱を
シールド板で吸収して試料に伝わらないようにすること
でドリフトを低減する。同時にシールド板が物理的な障
害となるため、ガス銃摺動部から発生した発塵が試料に
直接落下するのも防止する。上記シールド板を冷却する
ことにより、雰囲気中の残留ガスがトラップされ、加工
中に残留ガスが混入するのを防止する。
試料のドリフトの発生やガス銃の摺動部から発生する発
塵を低減する。被加工物に雰囲気中の残留ガスが混入す
るのを防ぐ。 【解決手段】 試料と原料ガスリザーバの間にガス銃先
端のみが通るようなシールド板を設けて、ガス銃の熱を
シールド板で吸収して試料に伝わらないようにすること
でドリフトを低減する。同時にシールド板が物理的な障
害となるため、ガス銃摺動部から発生した発塵が試料に
直接落下するのも防止する。上記シールド板を冷却する
ことにより、雰囲気中の残留ガスがトラップされ、加工
中に残留ガスが混入するのを防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路製造などにおけ
る、集束イオンビームを用いた加工装置に関するもので
ある。
る、集束イオンビームを用いた加工装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】集束イオンビームを用いた加工装置は、
ミリング機能やガス雰囲気中での薄膜堆積機能の微細加
工能力と高い位置決め精度を利用して、集積回路の故障
診断や修正、フォトマスクの欠陥修正、半導体デバイス
断面等の透過型電子顕微鏡(TEM)用の試料作成や磁気抵
抗(MR)効果を利用した磁気ヘッドの加工等に用いられて
いる。
ミリング機能やガス雰囲気中での薄膜堆積機能の微細加
工能力と高い位置決め精度を利用して、集積回路の故障
診断や修正、フォトマスクの欠陥修正、半導体デバイス
断面等の透過型電子顕微鏡(TEM)用の試料作成や磁気抵
抗(MR)効果を利用した磁気ヘッドの加工等に用いられて
いる。
【０００３】上記のイオンビーム加工装置では、イオン
ビームアシストエッチングやイオンビームデポジション
に様々な物質が利用されている。例えば、イオンビーム
アシストエッチングにはXeF2等のハロゲン含有ガスが使
用されている。フォトマスク修正時の遮光膜用カーボン
薄膜を堆積するときには原料としてピレン、スチレン等
が用いられ、集積回路の配線修正用のタングステン薄膜
を堆積するときにはW(CO)6等が用いられている。
ビームアシストエッチングやイオンビームデポジション
に様々な物質が利用されている。例えば、イオンビーム
アシストエッチングにはXeF2等のハロゲン含有ガスが使
用されている。フォトマスク修正時の遮光膜用カーボン
薄膜を堆積するときには原料としてピレン、スチレン等
が用いられ、集積回路の配線修正用のタングステン薄膜
を堆積するときにはW(CO)6等が用いられている。
【０００４】上記のフォトマスク修正時の遮光膜用カー
ボン薄膜原料の例からわかるように、使用される物質は
ガスとは限らず、常温で固体または液体のものも使用さ
れる。原料がガスの場合には、減圧下で試料近傍の設置
されたノズル状のガス銃からそのまま供給される。原料
が常温で固体または液体の場合、原料を保持しているリ
ザーバを加熱して気化させてから、試料の近傍に設けら
れたガス銃のノズル先端まで導いて試料上に供給するこ
とが行われている。このとき、ガス銃内の流路も途中で
ミリングを加速するガスや薄膜の堆積に使用されるガス
が結露または凝固しないように加熱され、供給ガスの流
量はマスフローコントローラで一定になるように制御さ
れている。
ボン薄膜原料の例からわかるように、使用される物質は
ガスとは限らず、常温で固体または液体のものも使用さ
れる。原料がガスの場合には、減圧下で試料近傍の設置
されたノズル状のガス銃からそのまま供給される。原料
が常温で固体または液体の場合、原料を保持しているリ
ザーバを加熱して気化させてから、試料の近傍に設けら
れたガス銃のノズル先端まで導いて試料上に供給するこ
とが行われている。このとき、ガス銃内の流路も途中で
ミリングを加速するガスや薄膜の堆積に使用されるガス
が結露または凝固しないように加熱され、供給ガスの流
量はマスフローコントローラで一定になるように制御さ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、原料と
して固体または液体を用いる場合、室温の試料の近傍に
加熱されたガス銃が存在することになるため、その温度
勾配により試料は熱平衡状態に達するまで膨張を続けド
リフトが発生する。試料のドリフトのため加工の位置精
度が低下してしまうという問題があった。また、熱平衡
に達する温度が高くなる時には、室温から熱平衡状態に
達するまで試料の温度が上昇する。薄膜の堆積速度は温
度に依存するため、熱平衡状態に達するまで膜厚が経時
変化してしまって膜厚を精度良く制御できないという問
題があった。
して固体または液体を用いる場合、室温の試料の近傍に
加熱されたガス銃が存在することになるため、その温度
勾配により試料は熱平衡状態に達するまで膨張を続けド
リフトが発生する。試料のドリフトのため加工の位置精
度が低下してしまうという問題があった。また、熱平衡
に達する温度が高くなる時には、室温から熱平衡状態に
達するまで試料の温度が上昇する。薄膜の堆積速度は温
度に依存するため、熱平衡状態に達するまで膜厚が経時
変化してしまって膜厚を精度良く制御できないという問
題があった。
【０００６】また、従来の装置では複数のガスを使用す
るときには、ガス切替え時にそれぞれのガス銃のノズル
のアップ・ダウンさせて使用している。そのため摺動部
からの発塵により試料が汚染される可能性があるが、発
塵防止の具体的な対策はなされていなかった。上記に加
え、二種類以上のガスを使用する時には、作業チャンバ
中を高真空にしていてもどうしても雰囲気中には前に使
ったガス成分が長時間残留する。
るときには、ガス切替え時にそれぞれのガス銃のノズル
のアップ・ダウンさせて使用している。そのため摺動部
からの発塵により試料が汚染される可能性があるが、発
塵防止の具体的な対策はなされていなかった。上記に加
え、二種類以上のガスを使用する時には、作業チャンバ
中を高真空にしていてもどうしても雰囲気中には前に使
ったガス成分が長時間残留する。
【０００７】特に排気速度が低いものを用いた後では雰
囲気中に大量のコンタミネーションが残っており、被加
工物にコンタミネーションとして取り込まれてしまう。
囲気中に大量のコンタミネーションが残っており、被加
工物にコンタミネーションとして取り込まれてしまう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】試料とガス供給系の間に
ガス銃のノズル先端だけが通るようなシールド板を設け
る。更にこのシールド板を冷却できるようにする。熱源
であるリザーバやガス流路の大半がシールド板で遮ら
れ、熱が直接試料に伝わりにくくなるので、加工精度に
悪影響を及ぼす温度勾配による試料のドリフトの発生や
堆積する薄膜の膜厚の変動は低減される。また、試料と
ガス供給系の間の物理的な障害物を設けることになるの
で、ガス銃摺動部からの発塵も試料に直接落下すること
が妨げられる。更にシールド板の冷却すると、雰囲気中
のコンタミネーションがトラップされ試料を清浄な雰囲
気に保つことができる。
ガス銃のノズル先端だけが通るようなシールド板を設け
る。更にこのシールド板を冷却できるようにする。熱源
であるリザーバやガス流路の大半がシールド板で遮ら
れ、熱が直接試料に伝わりにくくなるので、加工精度に
悪影響を及ぼす温度勾配による試料のドリフトの発生や
堆積する薄膜の膜厚の変動は低減される。また、試料と
ガス供給系の間の物理的な障害物を設けることになるの
で、ガス銃摺動部からの発塵も試料に直接落下すること
が妨げられる。更にシールド板の冷却すると、雰囲気中
のコンタミネーションがトラップされ試料を清浄な雰囲
気に保つことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、イオンビーム加工装置と
してフォトマスクリペア装置を例にとり本発明の一実施
例について説明する。図1に本発明を取り入れたフォト
マスクリペア装置を示す。従来装置に試料とガス供給系
の間にガス銃のノズル先端だけが通るようなシールド板
が追加されて構成になっている。液体金属イオン源1よ
り引き出されたイオンビーム2を20kV程度まで加速した
のちコンデンサレンズ3aや対物レンズ3bにより集束し、
偏向電極4によりフォトマスクまたはレチクル5上を走査
する。フォトマスクまたはレチクル5は絶縁物であるガ
ラス基板の上にCr等の金属膜を蒸着したものなので、チ
ャージアップが生じないように、チャージニュートライ
ザー11の数100Vの電子ビーム12を照射して電荷中和を行
っている。0.2μm以下に集束されたイオンビーム2の照
射によって発生した二次イオン7は、トランスファー光
学系8の電界により集められ、集束された後に、セクタ
ー磁場9で質量分離されそれぞれ二次イオン検出器10に
導かれる。各検出器の信号強度をCRT上の1ピクセルの色
合いに対応させ、偏向電極4の走査と同期させて表示す
ることにより二次イオン像を形成する。
してフォトマスクリペア装置を例にとり本発明の一実施
例について説明する。図1に本発明を取り入れたフォト
マスクリペア装置を示す。従来装置に試料とガス供給系
の間にガス銃のノズル先端だけが通るようなシールド板
が追加されて構成になっている。液体金属イオン源1よ
り引き出されたイオンビーム2を20kV程度まで加速した
のちコンデンサレンズ3aや対物レンズ3bにより集束し、
偏向電極4によりフォトマスクまたはレチクル5上を走査
する。フォトマスクまたはレチクル5は絶縁物であるガ
ラス基板の上にCr等の金属膜を蒸着したものなので、チ
ャージアップが生じないように、チャージニュートライ
ザー11の数100Vの電子ビーム12を照射して電荷中和を行
っている。0.2μm以下に集束されたイオンビーム2の照
射によって発生した二次イオン7は、トランスファー光
学系8の電界により集められ、集束された後に、セクタ
ー磁場9で質量分離されそれぞれ二次イオン検出器10に
導かれる。各検出器の信号強度をCRT上の1ピクセルの色
合いに対応させ、偏向電極4の走査と同期させて表示す
ることにより二次イオン像を形成する。
【００１０】欠陥の形状、種類、位置の確認時には、図
2に示すようにエッチング用のガス銃13aも遮光膜堆積用
のガス銃13bも電磁弁24が閉じられたまま熱シールド板1
5の上方に引き上げられた状態で使用する。エッチング
や遮光膜の堆積に使用されるガスは、常温で固体または
液体であるため、リザーバは温度コントローラ14で気化
するような温度に保たれ、リザーバ20とガス銃先端22を
結ぶ流路23も結露または凝固しないような温度に温度コ
ントローラ14で設定されている。このとき、熱源となる
ものは全て熱シールド板15上にあるため、熱源の熱が直
接フォトマスクまたはレチクル5の近傍の熱膨張率の大
きい部分6に伝わらないようになるので、温度勾配によ
るフォトマスクまたはレチクル5のドリフトの発生を大
幅に低減することができる。
2に示すようにエッチング用のガス銃13aも遮光膜堆積用
のガス銃13bも電磁弁24が閉じられたまま熱シールド板1
5の上方に引き上げられた状態で使用する。エッチング
や遮光膜の堆積に使用されるガスは、常温で固体または
液体であるため、リザーバは温度コントローラ14で気化
するような温度に保たれ、リザーバ20とガス銃先端22を
結ぶ流路23も結露または凝固しないような温度に温度コ
ントローラ14で設定されている。このとき、熱源となる
ものは全て熱シールド板15上にあるため、熱源の熱が直
接フォトマスクまたはレチクル5の近傍の熱膨張率の大
きい部分6に伝わらないようになるので、温度勾配によ
るフォトマスクまたはレチクル5のドリフトの発生を大
幅に低減することができる。
【００１１】上記二次イオン像から修正すべき欠陥箇所
を特定し、黒欠陥修正時にはエッチングガス用のガス銃
13a先端を、白欠陥修正時には堆積用のガス銃13b先端
を、図3に示すように熱シールド板15の穴を通してフォ
トマスクまたはレチクル5まで約100μmぐらいの距離ま
で近づけ、電磁弁24を開けてガスを供給する。吹き付け
るガス流量はマスフローコントローラ16で所望の流量に
なるように制御されている。このとき、熱源の大部分は
熱シールド板15で遮蔽されており、熱発生源は小面積の
ガス銃先端22のみなので、フォトマスクまたはレチクル
5の近傍の熱膨張率の大きい部分6の温度勾配によるドリ
フトの発生を従来よりも低減することができる。黒欠陥
を修正するときにはイオンビーム2照射下でのガス支援
エッチング効果を利用して余分な遮光膜を取り除く。終
点検出は質量分離された二次イオンの強度をモニターす
ることで行う。
を特定し、黒欠陥修正時にはエッチングガス用のガス銃
13a先端を、白欠陥修正時には堆積用のガス銃13b先端
を、図3に示すように熱シールド板15の穴を通してフォ
トマスクまたはレチクル5まで約100μmぐらいの距離ま
で近づけ、電磁弁24を開けてガスを供給する。吹き付け
るガス流量はマスフローコントローラ16で所望の流量に
なるように制御されている。このとき、熱源の大部分は
熱シールド板15で遮蔽されており、熱発生源は小面積の
ガス銃先端22のみなので、フォトマスクまたはレチクル
5の近傍の熱膨張率の大きい部分6の温度勾配によるドリ
フトの発生を従来よりも低減することができる。黒欠陥
を修正するときにはイオンビーム2照射下でのガス支援
エッチング効果を利用して余分な遮光膜を取り除く。終
点検出は質量分離された二次イオンの強度をモニターす
ることで行う。
【００１２】白欠陥を修正するときにはカーボン等の遮
光性の物質を含んだ原料ガスをイオンビーム2のエネル
ギーにより分解・堆積し、透過光を遮るのに充分な厚さ
まで堆積して修正を行う。リザーバ20やガス流路23から
発生される熱は熱シールド板15に吸収されてしまうた
め、フォトマスクまたはレチクル5の温度上昇は小さ
く、白欠陥修正時に堆積する遮光膜の膜厚の変動は起こ
らない。
光性の物質を含んだ原料ガスをイオンビーム2のエネル
ギーにより分解・堆積し、透過光を遮るのに充分な厚さ
まで堆積して修正を行う。リザーバ20やガス流路23から
発生される熱は熱シールド板15に吸収されてしまうた
め、フォトマスクまたはレチクル5の温度上昇は小さ
く、白欠陥修正時に堆積する遮光膜の膜厚の変動は起こ
らない。
【００１３】もちろん、上記の熱シールド板15は、フォ
トマスクまたはレチクル5の熱ドリフトを低減するばか
りでなく、ガス銃13a、13bのアップ・ダウンに伴って摺
動部から発生する発塵に対して物理的な障害物となるた
め、試料への発塵物の落下を防止する効果も持ち合わせ
ている。本発明の他の実施例として、図4に上記熱シー
ルド板15を液体窒素溜または冷凍機17に接続した例を示
す。熱シールド板15を冷却することにより、雰囲気中の
炭素含有物をトラップし、チャージニュートライザー11
の電子ビーム12により発生する炭素含有コンタミネーシ
ョンのフォトマスクまたはレチクル5上への付着を低減
することができる。
トマスクまたはレチクル5の熱ドリフトを低減するばか
りでなく、ガス銃13a、13bのアップ・ダウンに伴って摺
動部から発生する発塵に対して物理的な障害物となるた
め、試料への発塵物の落下を防止する効果も持ち合わせ
ている。本発明の他の実施例として、図4に上記熱シー
ルド板15を液体窒素溜または冷凍機17に接続した例を示
す。熱シールド板15を冷却することにより、雰囲気中の
炭素含有物をトラップし、チャージニュートライザー11
の電子ビーム12により発生する炭素含有コンタミネーシ
ョンのフォトマスクまたはレチクル5上への付着を低減
することができる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ガス銃の加熱により発生する熱ドリフトや試料の温
度上昇を低減できるので、高い位置精度で均質な膜厚の
微細加工が可能となる。また、発塵防止効果と雰囲気中
のコンタミネーショントラップ効果により加工領域のコ
ンタミネーションの低減が図れる。もちろん、本発明は
フォトマスクリペア装置だけではなく、他のイオンビー
ム加工装置にも適用できる。
ば、ガス銃の加熱により発生する熱ドリフトや試料の温
度上昇を低減できるので、高い位置精度で均質な膜厚の
微細加工が可能となる。また、発塵防止効果と雰囲気中
のコンタミネーショントラップ効果により加工領域のコ
ンタミネーションの低減が図れる。もちろん、本発明は
フォトマスクリペア装置だけではなく、他のイオンビー
ム加工装置にも適用できる。
【図１】図１は、本発明の一実施例の説明図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例においてガス銃をア
ップした時の説明図である。
ップした時の説明図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例においてガス銃をダ
ウンした時の説明図である。
ウンした時の説明図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施例の説明図である。
１ イオン源 ２ イオンビーム ３ａ コンデンサレンズ ３ｂ 対物レンズ ４ 偏向電極 ５ フォトマスクまたはレチクル ６ フォトマスクまたはレチクル近傍の熱膨張率の大
きい部分 ７ 二次イオン ８ トランスファー光学系 ９ セクター磁石 １０ 二次イオン検出器 １１ チャージニュートライザー １２ 電子ビーム １３ａ エッチング用のガス銃 １３ｂ 遮光膜堆積用のガス銃 １４ 温度コントローラ １５ 熱シールド板 １６ マスフローコントローラ １７ 液体窒素溜または冷凍機 ２０ ガス銃のリザーバ ２１ ヒーター ２２ ガス銃先端のノズル ２３ ガスの流路 ２４ 電磁弁
きい部分 ７ 二次イオン ８ トランスファー光学系 ９ セクター磁石 １０ 二次イオン検出器 １１ チャージニュートライザー １２ 電子ビーム １３ａ エッチング用のガス銃 １３ｂ 遮光膜堆積用のガス銃 １４ 温度コントローラ １５ 熱シールド板 １６ マスフローコントローラ １７ 液体窒素溜または冷凍機 ２０ ガス銃のリザーバ ２１ ヒーター ２２ ガス銃先端のノズル ２３ ガスの流路 ２４ 電磁弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−149788（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−115907（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−1849（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−310078（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−42256（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 37/30 - 37/317 H01L 21/027 H01L 21/3065
Claims (3)
- 【請求項１】 イオンを放出するイオン源と、前記イオ
ンを集束するためのイオン光学系と、前記集束イオンビ
ームを試料上の所望の位置に照射するための偏向電極
と、試料の表面から放出される二次粒子を検出するため
の検出器と、二次粒子の平面強度分布に基づいて前記試
料表面の画像を表示する画像表示装置と、前記試料表面
の画像情報に基づいて加工領域を指定し、指定した領域
のみ選択的に集束イオンビームを繰り返し走査しながら
照射する機能と、前記指定部分を化学増幅作用で除去す
るときのガス導入系と、前記指定位置に薄膜を堆積する
ときの原料ガス導入系を有するイオンビーム加工装置に
おいて、前記試料と前記ガス導入系の間に熱ドリフト防
止のシールド板を設けたことを特徴とするイオンビーム
加工装置。 - 【請求項２】 前記シールド板の温度をコントロールで
きることを特徴とする請求項１記載のイオンビーム加工
装置。 - 【請求項３】 前記シールド板を前記試料の上部にある
部材から発生するコンタミネーションの前記試料への混
入防止に用いることを特徴とする請求項１又は２記載の
イオンビーム加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15771898A JP2939906B1 (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | イオンビーム加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15771898A JP2939906B1 (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | イオンビーム加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2939906B1 true JP2939906B1 (ja) | 1999-08-25 |
| JPH11354062A JPH11354062A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=15655866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15771898A Expired - Lifetime JP2939906B1 (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | イオンビーム加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2939906B1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2003223855A (ja) | 2001-11-22 | 2003-08-08 | Hitachi Ltd | 偏向ヨークおよび陰極線管装置 |
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-
1998
- 1998-06-05 JP JP15771898A patent/JP2939906B1/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JPH11354062A (ja) | 1999-12-24 |
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