JPS6062045A - イオンマイクロビ−ム打込み装置 - Google Patents

イオンマイクロビ−ム打込み装置

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JPS6062045A
JPS6062045A JP58168137A JP16813783A JPS6062045A JP S6062045 A JPS6062045 A JP S6062045A JP 58168137 A JP58168137 A JP 58168137A JP 16813783 A JP16813783 A JP 16813783A JP S6062045 A JPS6062045 A JP S6062045A
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ion
ion source
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diaphragm
axis
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Toru Ishitani
亨 石谷
Hifumi Tamura
田村　一二三
Kaoru Umemura
馨 梅村
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Hitachi Ltd
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    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/05—Electron or ion-optical arrangements for separating electrons or ions according to their energy or mass
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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】 〔発明の利用分野〕 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関するものである。
〔発明の背景〕
従来の代表的なイオンマイクロ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電レンズ２゜２′によシ加速、集束
され、試料３上に集束される。ＢＸＢ　（ウィーン）フ
ィルター４は両レンズ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り、絞り６ｔ−通過する
。集束ビーム７はビーム偏向器Ｂによ多試料３上で走査
される。この装置において、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単金属、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ｌ内で融点以上に加熱
、溶融される。この時、イオン・エミッタの先端から、
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。
今、溶融金属の温度をＴ　Ｃ’Ｋ　）　、その温度での
蒸気圧をＰＣＴＯｒｒ〕、放出中性粒子の原子量をＭ　
（ａｍｕ　］　、イオン・エミッタ先端の蒸発領域の面
積’ｒ：ｓｃｃｍ２）、そのエミッタ先端から試料３ま
での距離ｆ　Ｌ　Ｃｃｍ　：］とすると、試料３上での
蒸発粒子の汚染量Ｎ　（ａｔｏｍｓ／ｃｎｒ２−ｓｅｃ
　：）は、Ｎ＝３．５１　Ｘ　１　ｏ”ＣＰ／（ＭＴ）
ｌ／２）（Ｓ／ｇＬ２：］・ａ・・・・・・・・・（１
） 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、はぼ１である。
例えば、金をイオン材料として用いた液体金縞イオン源
の場合、融点Ｔｍは１３３６’にであり、温度Ｔ＝１４
１３′にの蒸気圧Ｐは１０−’Ｔｏｒｒとなる。
金はＭ　＝　１９７　ａｍｕであシ、Ｓ　＝　Ｉ　Ｘ　
１０−”ｃｍ２、Ｌ＝４０ｏｎとすると、Ｎは式ｔｌ）
により１．３Ｘ１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｒｎ２　・頁と
なる。この値は電流密度に換算すると、２．　Ｉ　Ｘ　
１０−’　Ａ／　ｃｍ２に対応する。
たたし、上記の概算値は、中性我子としてイオン源１か
らの蒸発原子のみ金考えており、放出イオンの走行中に
おける荷電変換による中性粒子の発生は考慮されていな
い。
このような試料汚染は、打込みイオン濃度の高い場合、
つ′ｉミリビーム射時間が長いため、又イオン源１のイ
オン材料に蒸気圧の向い材料が使用されていたり、あ仝
いは、不純物として混入している場合には、特にその汚
染量は多かった。
〔発明の目的〕
したがって不発明の目的は、イオンマイクロビーム打込
み装置において、イ゛オン源からの放出中性粒子の試料
汚染全防止し得るイオンマイクロビーム打込み装置全提
供することに必る。
〔発明の概狭〕
上記目的全連成するために本発明においては、イオン源
からの引出しビーム軸と試料へのイオン打込みビーム軸
とが交差するように折９曲げて、試料からイオン源のイ
オン放出部が直接、見込めないようにイオンマイクロビ
ーム打込み装置を構成したことを特徴としている。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第２図によシ説明する。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ＥＸＢ（ウィー
ン）フィルター４内の光路長の中心に設定した。第３図
にこの部分のより詳細な構成図を示し、イオン＃ｊ１か
らの放出中性粒子の除去手段について説明する。
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の穴径ｄ５の影で決まる。イオ
ン源１から絞シ５，６までの距離をそれぞれＳｓ’、Ｓ
ｓとする。角度θは本実施例では１．７５Ｘ１０−”ｒ
ａｄ［＝１度〕であり、θユＳｌ［ｌθさｔａｎθの近
似式が成立するので、径ｄ′とｄ５との間には ｄ′ユ（８６／８５）ｄｓ　・・・・・・・・・＋１）
の関係式がある。父、点Ｐから絞ｖ６までの距離ｋｔと
すると、絞シロの中心から中性粒子の到達点までの距離
ΔＸは ΔＸユｔ−θ　・・・・・・・・・（２）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ｄ６の穴がおいている。中性粒子
ビーム９がこの穴を通過しないためには、 Δｘ）　（ｄ’十ｄａ）　／　２　・・・・・・・・・
（３）の条件式が成立する必要がある。本実施例では、
ｄｓ　＝ｄａ　＝０．５１１１１％　Ｓｓ　＝１００ｒ
ｔｍ−＋　Ｓｓ　＝２６０ｒｔｒｍ、　Ｌ＝　１７０ｍ
、θ＝　３．５　Ｘ　１０−２ｒａｄで６Ｄ、Δ−Ｘ　
＝　２．９７　ｒｒｒｍ、ｄ’−１，３ｍｍとなシ、条
件式（３）全満足していることがわかる。
２光軸の交点Ｐ　”、　Ｅ　Ｘ　Ｂフィルターの中心に
持ってきた理由は、第１，２図に示したようにレンズ２
のビーム集束点ｆｔＥＸＢ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、マイクロと一ム
形成の上で都合が良く、本実施例では、この好都合な点
も失なわないようにしたことによる。
ＥＸＢフィルター４内でのＥとＢ（つま夛、電場と磁場
）の作用によるビーム軌道の曲がシ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ＥＸ
Ｂフィルター４内であれば、どこでもよいことになる。
もし、この点Ｐｉ−ＥＸＢフィルター４外に持ってきて
、電場Ｅでこの光軸折れ、あるいは光軸ずれ全作ろうと
すれば、それぞれ第４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。
本発明は、第４図（ａ）、　（ｂ）のようなビーム偏向
板ケ別個に設けることなく、同じ効果を、質量分離用の
ＥＸＢフィルター４のＥＸＢ＝ｉ利用したものである。
本発明のＥＸＢ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θだけず
れているが、θ＝数１０　ｍ　ｒａｄと非常に小さく、
光軸ずれによるＥＸＢフィルターの性能の劣下は無視で
きる。
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、１０１３〜１０１４ａ　ｔｏｍｓ
／ｃｍ２の汚染があったが、本発明の装置では、その汚
染量が検知できず、多くとも１０１０１Ｏａｔｏ　／ｃ
ｒｎ２以下に改善されていることがわかった。
〔発明の効果〕
以上述べた如く本発明によれば、イオンマイクロビーム
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造が
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。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のイオンマイクロビーム打込み装置の基本
構成図、第２図は本発明によるイオンマイクロビーム打
込み装置の基本構成図、第３図は第２図の光軸曲げ部分
および中性粒子ビーム除去に関する説明図、第４図（ａ
）、　（１：＋）はビーム偏向板を用いての光軸曲げお
よび光軸ずれを形成する手段の説明図である。 ｌ・・・イオン源、２．２’・・・静電レンズ、３・・
・打込み試料、４・・・ＥＸＥ　（ウィーン）フィルタ
ー、５゜６・・・絞り、７・・・イオンビーム、Ｂ・・
・ビーム・偏向器、め１図　第２図 信　３　腸 耀４　図 （（Ｌ）　Ｃｂノ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、イオン源と、上記イオン源からの放出イオンの加速
    、集束、質量分離、偏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ロ
    ビーム打込み装置において、上記ビーム集束系の質量分
    離にＢＸＢ（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ＥＸＢフィルターの中で折９
    曲げたことを特徴とするイオンマイクロビーム打込み装
    置。 ２、上記光学軸の折り曲げ点を上記ＥＸＢ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。
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