JPH0328774B2 - - Google Patents
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- JPH0328774B2 JPH0328774B2 JP58209678A JP20967883A JPH0328774B2 JP H0328774 B2 JPH0328774 B2 JP H0328774B2 JP 58209678 A JP58209678 A JP 58209678A JP 20967883 A JP20967883 A JP 20967883A JP H0328774 B2 JPH0328774 B2 JP H0328774B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/302—Controlling tubes by external information, e.g. programme control
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超LSIの製造等に用いられるイオン
ビーム装置の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in ion beam devices used for manufacturing VLSIs and the like.
第1図は、ガリウム(Ga)のイオンビームを
発生するEHD(Electro Hydro Dynamics)型電
界イオン源の特性を表わすグラフで、横軸はイオ
ン源におけるエミツターと制御電極(引出し電
極)に印加する電圧Ve(KV)を、縦軸はイオン
ビーム電流値Ii(μA)を示している。このEHD型
のイオン源においてはエミツターの表面を流れる
液体金属の流れ抵抗の経時変化や温度変化に伴な
つて曲線よのものが変化してしまうため、イオン
ビームの電流値を長時間に亘つて一定に保つこと
は他の型のイオン源に比べて難しい。一方、半導
体素子製造用のイオンビーム装置においては、第
1に長時間に亘つて安定なイオンビーム電流の得
られることと、第2にイオンビームの照射位置が
長時間に亘つて安定していることが要求されるた
め、EHD型のイオン源に限らず従来型のイオン
源を使用する場合には、イオンビームを安定化す
るための何等かの対策が不可欠となる。 Figure 1 is a graph showing the characteristics of an EHD (Electro Hydro Dynamics) electric field ion source that generates a gallium (Ga) ion beam. The horizontal axis represents the voltage applied to the emitter and control electrode (extraction electrode) in the ion source. Ve (KV) is shown, and the vertical axis shows the ion beam current value Ii (μA). In this EHD type ion source, the curve changes as the flow resistance of the liquid metal flowing on the surface of the emitter changes over time and as the temperature changes. Keeping it constant is more difficult than with other types of ion sources. On the other hand, in ion beam equipment for semiconductor device manufacturing, firstly, a stable ion beam current can be obtained over a long period of time, and secondly, the ion beam irradiation position is stable over a long period of time. Therefore, when using not only an EHD type ion source but also a conventional type ion source, some kind of measure to stabilize the ion beam is essential.
第2図は、イオン源としてEHD型の電界イオ
ン源を採用し、イオンビーム電流安定化のための
負帰還ループが形成されるようにした装置の一例
を示すものである。図中、真空鏡筒1の上部に設
けられたイオン源2から取出されるイオンビーム
3は集束レンズ4を介して加工材料又は観察試料
等の対象物5を照射し、その照射位置は偏向手段
(図示せず)によつて所望の領域に移動され、加
工材料の露光、エツチング、イオンの打込み或る
いは走査像の観察が行われる。イオン源2はエミ
ツタ6、制御(引出し)電極7、接地電極8から
なり、エミツタ6には直流高圧電源9から+
30KV程度までの電圧が印加される。エミツタ6
と制御電極7の間には抵抗やコンデンサを介して
整流回路10から+3KV〜+10KV程度の制御信
号(電圧)Veが印加される。イオン源から取出
されたイオンビーム3は絞り11によつて周辺の
ビームがカツトされ、このカツトされたイオンビ
ームの電流値が試料を照射するイオンビームの電
流値モニター信号として用いられる。絞り11へ
入射したイオンビーム電流は電流電圧変換回路1
2により電圧値に変換され、差動増幅回路13に
おいて基準回路14の出力との差電圧が求められ
る。この差電圧によつて可変電源16の出力電圧
が設定され、高周波発振回路15の出力電圧、更
には絶縁トランス17を介して整流回路10の出
力電圧Veが設定される。このようにしてイオン
ビーム電流値の増減に応じてエミツター6と制御
電極7との間に印加される電圧Veの値を増減さ
せ、前記基準回路14の出力に応じた一定のイオ
ンビーム電流が得られるような負帰還ループを構
成することができる。 FIG. 2 shows an example of an apparatus that employs an EHD type electric field ion source as the ion source and forms a negative feedback loop for stabilizing the ion beam current. In the figure, an ion beam 3 taken out from an ion source 2 installed at the top of a vacuum lens barrel 1 irradiates an object 5 such as a processing material or an observation sample through a focusing lens 4, and the irradiation position is determined by a deflection means. (not shown) to a desired area, and exposure, etching, ion implantation, or scanning image observation of the processed material is performed. The ion source 2 consists of an emitter 6, a control (extraction) electrode 7, and a ground electrode 8. The emitter 6 is connected to a DC high voltage power source 9.
A voltage of up to about 30KV is applied. Emitsuta 6
A control signal (voltage) Ve of approximately +3KV to +10KV is applied between the control electrode 7 and the control electrode 7 from the rectifier circuit 10 via a resistor and a capacitor. The ion beam 3 taken out from the ion source has peripheral beams cut off by an aperture 11, and the current value of this cut ion beam is used as a current value monitor signal for the ion beam irradiating the sample. The ion beam current incident on the aperture 11 is transferred to the current-voltage conversion circuit 1.
2 is converted into a voltage value, and the differential voltage between the output of the reference circuit 14 and the output of the reference circuit 14 is determined in the differential amplifier circuit 13. This differential voltage sets the output voltage of the variable power supply 16, the output voltage of the high frequency oscillation circuit 15, and further the output voltage Ve of the rectifier circuit 10 via the isolation transformer 17. In this way, the value of the voltage Ve applied between the emitter 6 and the control electrode 7 is increased or decreased in accordance with the increase or decrease in the ion beam current value, and a constant ion beam current according to the output of the reference circuit 14 is obtained. A negative feedback loop can be constructed.
所で、イオン源を構成するエミツター、制御電
極及び接地電極は静電レンズを形成しており、こ
れらの電極の機械的な軸がずれていると、制御電
極7の電圧がずれることによりイオン源から発生
したイオンビームの中心軸はイオンビームを集束
する集束レンズ4の軸とは制御電極Veのある一
点でのみしか一致しなくなる。このような状態の
まま、第2図に示す装置のようにエミツターと制
御電極間の電圧Veを変化させると、対象物を照
射するイオンビームの照射位置が変動してしま
い、前述した材料加工装置に要求される第2の条
件が満されなくなる。 By the way, the emitter, control electrode, and ground electrode that make up the ion source form an electrostatic lens, and if the mechanical axes of these electrodes are misaligned, the voltage of the control electrode 7 will be misaligned, causing the ion source to The central axis of the ion beam generated from the ion beam coincides with the axis of the focusing lens 4 that focuses the ion beam only at one point on the control electrode Ve. If the voltage Ve between the emitter and the control electrode is changed in this state as in the device shown in Figure 2, the irradiation position of the ion beam that irradiates the object will change, and the material processing device described above will change. The second condition required for this will no longer be met.
本発明は、このような問題を解決してイオンビ
ームを対象物上の所定位置に正確に照射すること
を目的とするもので、エミツターと引出電極間に
引出電圧を印加してイオン源からイオンビームを
取り出し対象物に照射する装置において、前記取
り出されるイオンビームの電流値を可変するため
前記引出電圧を可変するための電源と、前記イオ
ン源からのイオンビームを偏向するための偏向器
と、前記引出電圧の変化に伴つて前記イオンビー
ムの対象物への照射点が変動するのを抑えるた
め、前記引出電圧に応じた偏向信号を前記偏向器
に供給するための手段を備えることを特徴とする
ものである。 The purpose of the present invention is to solve these problems and accurately irradiate an ion beam to a predetermined position on a target object.The purpose of the present invention is to apply an extraction voltage between an emitter and an extraction electrode to extract ions from an ion source. A device for extracting a beam and irradiating a target object, comprising: a power source for varying the extraction voltage to vary the current value of the extracted ion beam; and a deflector for deflecting the ion beam from the ion source; In order to suppress fluctuations in the irradiation point of the ion beam on the target object due to changes in the extraction voltage, the device is characterized by comprising means for supplying a deflection signal according to the extraction voltage to the deflector. It is something to do.
第3図は、本発明の一実施例装置を示すもの
で、第2図と同一符号を付したものは同一構成要
素を表わしている。第3図において、エミツター
6と制御電極7の間に印加される電圧VeはAD変
換回路17によつてデイジタル信号に変換されフ
オトカプラーを用いたインターフエイス18及び
19によつて接地側に設けたられたデータ読出し
回路20及び21に入力される。データ読出し回
路20及び21は夫々記憶回路(PROM)を備
えており、入力された信号に応じたデイジタル信
号をPROMから読出し、その値をDA変換回路2
2及び23によつてアナログ信号に変換した後、
X方向とY方向の偏向を行なう偏向電極26及び
27に繋がれた2つの偏向信号アンプ24に供給
する。 FIG. 3 shows an apparatus according to an embodiment of the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 2 represent the same components. In FIG. 3, the voltage Ve applied between the emitter 6 and the control electrode 7 is converted into a digital signal by an AD conversion circuit 17, and is connected to the ground side by interfaces 18 and 19 using photocouplers. The data is input to readout circuits 20 and 21. The data reading circuits 20 and 21 are each equipped with a memory circuit (PROM), read out a digital signal corresponding to the input signal from the PROM, and transfer the value to the DA conversion circuit 2.
After converting into an analog signal by 2 and 23,
The signal is supplied to two deflection signal amplifiers 24 connected to deflection electrodes 26 and 27 that perform deflection in the X and Y directions.
このように構成された装置を、本発明の目的に
沿つて作動させるには、先ず偏向電極26及び2
7へ偏向信号を供給しない状態にして、イオン源
に印加する電圧Veの値の基準値Ve0に±△Veの
変動を与え、対象物5上におけるイオンビームの
位置変動を測定する。この測定は対象物表面の走
査像を観察する等の方法によつて行われ、第4図
はこの測定結果を示す一例である。第4図におい
て座標X,Yの原点0は電圧Ve0の基準状態にお
いて偏向手段による偏向が零のときにおける対象
物上のイオンビーム照射位置を表しており、座標
XとYの方向は夫々試料上でのイオンビームスポ
ツトの移動方向を表している。直線28は電圧
Veの変化に対するイオンビームの働きを示すも
ので、実測値は厳密な直線とならず直線で近似で
きる程度の曲線となる。このような測定結果に基
づき、前述したデータ読出し回路20のPROM
に電圧値Veに対応させて直線28のX座標の極
性を反転させた値を記憶させ、データ回路21の
PROMには電圧値Veに対応させて直線28のY
座標の極性を反転させた値を記憶させる。 In order to operate the device constructed in this manner in accordance with the purpose of the present invention, first, the deflection electrodes 26 and 2 are
7, the reference value Ve0 of the voltage Ve applied to the ion source is varied by ±ΔVe, and the positional variation of the ion beam on the object 5 is measured. This measurement is performed by a method such as observing a scanned image of the surface of the object, and FIG. 4 shows an example of the measurement results. In Fig. 4, the origin 0 of coordinates This shows the direction of movement of the ion beam spot above. Straight line 28 is voltage
This shows the behavior of the ion beam with respect to changes in Ve, and the actual measured values are not exact straight lines, but curves that can be approximated by straight lines. Based on such measurement results, the PROM of the data readout circuit 20 described above is
A value obtained by inverting the polarity of the X coordinate of the straight line 28 in correspondence with the voltage value Ve is stored in the data circuit 21.
PROM has a straight line 28 Y corresponding to the voltage value Ve.
Store the value with the polarity of the coordinates reversed.
このような前準備の後、偏向電極26及び27
へ補正信号を供給する状態にして前述したような
負帰還ループを作動させると、前述したようにイ
オンビーム電流値が一定に保たれるだけでなくイ
オンビームの対象物照射位置も一定に保つことが
可能となる。即ち、負帰還ループによつて電圧
Veの値が変動してイオン源からのイオンビーム
出射方向がずれても、それを打消すような補正信
号がデータ読出し回路20及び21において読出
され、該読出された信号による偏向作用が偏向電
極26及び27においてイオンビームに対して行
われるので、対象物を照射するイオンビームの照
射位置は一定に保たれる。尚、図示していないが
本来のイオンビームの走査は偏向電極26,27
と兼用してもよいし、他に設けてもよい。 After such preparation, the deflection electrodes 26 and 27
When a negative feedback loop as described above is activated by supplying a correction signal to becomes possible. In other words, the negative feedback loop
Even if the value of Ve fluctuates and the direction of ion beam emission from the ion source shifts, a correction signal that cancels it is read out in the data readout circuits 20 and 21, and the deflection effect due to the readout signal is applied to the deflection electrodes. Since the steps 26 and 27 are performed for the ion beam, the irradiation position of the ion beam that irradiates the object is kept constant. Although not shown, the original scanning of the ion beam is performed using the deflection electrodes 26 and 27.
It may also be used for the same purpose, or it may be provided elsewhere.
第5図は、本発明の更に他の実施例装置の要部
を示すもので、第3図の装置がイオンビームに対
する偏向補正をデイジタル的に行うものに対して
アナログ的に行うことを特徴とするものである。
この装置においては、インターフエイス19から
DA変換回路30を介して伝えられる電圧信号Ve
に相当する電圧信号と可変電源31において設定
された基準電圧Ve0に相当する電圧信号との差信
号がX方向の可変アンプ32とY方向の可変増軸
アンプ33によつて増幅される。可変増幅アンプ
32及び33の出力の一部は夫々極性反転回路3
4及び35を経ることなく、連動した2つの極性
切換えスイツチ36,37及び偏向信号アンプ2
4を経て一対のX方向用偏向電極の一方の電極2
6aとY方向用偏向電極の一方の電極27aに印
加される。他方、極性反転回路34及び35を経
たアンプ32及び33の出力は、更に極性切換え
スイツチ36及び37と偏向信号アンプ24を経
て一対のX方向用偏向電極の他方の電極26bと
Y方向用偏向電極の他方の電極27b(図示せず)
に印加される。又、極性切換えスイツチ36及び
37を操作することにより偏向電極26a,26
b,27a,27bに供給される偏向信号の極性
を反転させることができる。 FIG. 5 shows the main parts of yet another embodiment of the device of the present invention, and is characterized in that the device in FIG. 3 performs deflection correction for the ion beam in an analog manner, as opposed to digitally. It is something to do.
In this device, from interface 19
Voltage signal Ve transmitted via the DA conversion circuit 30
A difference signal between the voltage signal corresponding to V and the voltage signal corresponding to the reference voltage Ve 0 set in the variable power supply 31 is amplified by the variable amplifier 32 in the X direction and the variable axis amplifier 33 in the Y direction. Part of the output of the variable amplifiers 32 and 33 is supplied to the polarity inverting circuit 3, respectively.
4 and 35, the two interlocked polarity changeover switches 36 and 37 and the deflection signal amplifier 2
4, one electrode 2 of a pair of X-direction deflection electrodes
6a and one of the Y-direction deflection electrodes 27a. On the other hand, the outputs of the amplifiers 32 and 33, which have passed through the polarity reversing circuits 34 and 35, are further passed through the polarity changeover switches 36 and 37 and the deflection signal amplifier 24, and are then connected to the other electrode 26b of the pair of X-direction deflection electrodes and the Y-direction deflection electrode. The other electrode 27b (not shown)
is applied to Also, by operating the polarity changeover switches 36 and 37, the deflection electrodes 26a and 26
The polarity of the deflection signals supplied to b, 27a, 27b can be reversed.
このような装置を正しく動作させるためには、
第4図に示されるイオンビームの位置変動測定の
結果を表す直線の傾きの極性によつて切換えスイ
ツチ36及び37の切換え状態を決定し、直線の
傾きに応じて前記可変増幅度アンプ32及び33
における増幅率を調整する。このような調整を正
しく行つた後に装置を動作させれば、第3図の装
置と同様の効果が得られる。但し、イオンビーム
の位置変動を測定した結果が第4図に示されるよ
うな直線でない場合にも直線で近似しなければな
らないので、きめの細かい補正は望めない。 In order for such equipment to work properly,
The switching states of the changeover switches 36 and 37 are determined according to the polarity of the slope of the straight line representing the result of measuring the positional fluctuation of the ion beam shown in FIG.
Adjust the amplification factor in . If the device is operated after properly performing such adjustments, the same effect as the device shown in FIG. 3 can be obtained. However, even if the result of measuring the positional fluctuation of the ion beam is not a straight line as shown in FIG. 4, it must be approximated by a straight line, so detailed correction cannot be expected.
尚、本発明は前述した実施例装置に限定される
ものではなく、例えばEHD型の電界イオン源以
外の他のイオン源を用いた装置においてもイオン
源への制御信号によつてイオンビーム電流を可変
できる装置であれば本発明を適用することは容易
である。又、イオンビームを安定化するための負
帰還ループを組込んでいない装置であつてもイオ
ンビームの電流値を変えるために制御信号を変化
させたときに、イオンビームによる対象物照射位
置を一定に保とうとする場合には本発明を適用し
て大きな効果が得られる。 It should be noted that the present invention is not limited to the apparatus of the embodiment described above, and can also be applied to an apparatus using an ion source other than an EHD type electric field ion source, for example, by controlling the ion beam current by a control signal to the ion source. The present invention can be easily applied to any variable device. Furthermore, even if the device does not incorporate a negative feedback loop for stabilizing the ion beam, it is possible to keep the irradiation position of the object by the ion beam constant when changing the control signal to change the ion beam current value. The present invention can be applied with great effect when trying to maintain the same.
以上に詳説した如く本発明に基づくイオンビー
ム装置は、前記取り出されるイオンビームの電流
値を可変するため前記引出電圧を可変するための
電源と、前記イオン源からのイオンビームを偏向
するための偏向器と、前記引出電圧の変化に伴つ
て前記イオンビームの対象物への照射点が変動す
るのを抑えるため、前記引出電圧に応じた偏向信
号を前記偏向器に供給するための手段を備えてい
るため、イオン源から取り出すイオンビームの電
流値を任意に変更した場合にも、それに起因して
対象物へのイオンビームの照射位置が変動するこ
とはなく、計画した所定の位置にイオンビームを
正確に照射できる。従つて、本発明に基づくイオ
ンビーム装置を半導体素子の製造に用いれば、任
意にビーム電流を変えながら高精度の描画が可能
になる。 As explained in detail above, the ion beam apparatus based on the present invention includes a power source for varying the extraction voltage in order to vary the current value of the extracted ion beam, and a deflector for deflecting the ion beam from the ion source. and means for supplying a deflection signal according to the extraction voltage to the deflector in order to suppress fluctuations in the irradiation point of the ion beam on the target object due to changes in the extraction voltage. Therefore, even if the current value of the ion beam taken out from the ion source is arbitrarily changed, the ion beam irradiation position on the target object will not change due to it, and the ion beam can be irradiated at the planned predetermined position. Can be irradiated accurately. Therefore, if the ion beam apparatus according to the present invention is used to manufacture semiconductor devices, highly accurate drawing can be performed while arbitrarily changing the beam current.
第1図はイオンビーム源の特性を表わすグラ
フ、第2図は従来のイオンビーム装置を示す略
図、第3図は本発明の一実施例装置を示す略図、
第4図は第3図に示す装置の動作を説明するため
の略図、第5図は本発明の他の実施例装置の要部
を示す略図である。
1:鏡筒、2:イオン源、3:イオンビーム、
4:集束レンズ、5対象物、6:エミツタ、7:
制御電極、8:接地電極、9:直流高電圧電源、
10:11:絞り、12:電流電圧変換回路、1
3:差動増幅回路、14:基準回路、15:高周
波発振回路、16:可変電源、17:ステツピン
グトランス、18,19:インターフエイス、2
0,21:データ読出し回路、22,23,3
0:DA変換回路、24:偏向信号アンプ、2
6,27:偏向電極、31:可変電源、32,3
3:可変増幅度アンプ、34,35:極性反転回
路、36,37:極性切換えスイツチ。
FIG. 1 is a graph showing the characteristics of an ion beam source, FIG. 2 is a schematic diagram showing a conventional ion beam device, and FIG. 3 is a schematic diagram showing an embodiment of the device of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the device shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a schematic diagram showing the main parts of another embodiment of the device of the present invention. 1: lens barrel, 2: ion source, 3: ion beam,
4: Focusing lens, 5 object, 6: emitter, 7:
Control electrode, 8: Ground electrode, 9: DC high voltage power supply,
10:11: Aperture, 12: Current-voltage conversion circuit, 1
3: Differential amplifier circuit, 14: Reference circuit, 15: High frequency oscillation circuit, 16: Variable power supply, 17: Stepping transformer, 18, 19: Interface, 2
0, 21: data read circuit, 22, 23, 3
0: DA conversion circuit, 24: Deflection signal amplifier, 2
6, 27: Deflection electrode, 31: Variable power supply, 32, 3
3: Variable amplification amplifier, 34, 35: Polarity inversion circuit, 36, 37: Polarity changeover switch.
Claims (1)
てイオン源からイオンビームを取り出し対象物に
照射する装置において、前記取り出されるイオン
ビームの電流値を可変するため前記引出電圧を可
変するための電源と、前記イオン源からのイオン
ビームを偏向するための偏向器と、前記引出電圧
の変化に伴つて前記イオンビームの対象物への照
射点が変動するのを抑えるため、前記引出電圧に
応じた偏向信号を前記偏向器に供給するための手
段を備えるイオンビーム装置。1 In an apparatus for extracting an ion beam from an ion source and irradiating a target object by applying an extraction voltage between an emitter and an extraction electrode, a power supply for varying the extraction voltage in order to vary the current value of the extracted ion beam; , a deflector for deflecting the ion beam from the ion source, and a deflector according to the extraction voltage to suppress fluctuations in the irradiation point of the ion beam on the object due to changes in the extraction voltage. An ion beam device comprising means for providing a signal to the deflector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20967883A JPS60101849A (en) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | Ion beam device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20967883A JPS60101849A (en) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | Ion beam device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60101849A JPS60101849A (en) | 1985-06-05 |
JPH0328774B2 true JPH0328774B2 (en) | 1991-04-22 |
Family
ID=16576798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20967883A Granted JPS60101849A (en) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | Ion beam device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60101849A (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3319854B2 (en) * | 1994-02-04 | 2002-09-03 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | Scanning electron microscope |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54147771A (en) * | 1978-05-12 | 1979-11-19 | Philips Nv | Device for directing charged particles to target |
-
1983
- 1983-11-08 JP JP20967883A patent/JPS60101849A/en active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54147771A (en) * | 1978-05-12 | 1979-11-19 | Philips Nv | Device for directing charged particles to target |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60101849A (en) | 1985-06-05 |
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