JPH01243354A - 集束イオンビーム装置およびパターン膜の形成方法 - Google Patents
集束イオンビーム装置およびパターン膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH01243354A JPH01243354A JP63069377A JP6937788A JPH01243354A JP H01243354 A JPH01243354 A JP H01243354A JP 63069377 A JP63069377 A JP 63069377A JP 6937788 A JP6937788 A JP 6937788A JP H01243354 A JPH01243354 A JP H01243354A
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- JP
- Japan
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- ion beam
- ion
- ions
- sample
- cluster
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置の製造や不良解析の工程の中で必
要とされるパターン膜の形成方法およびパターン形成に
好適な装置に関し、特に集束イオンビームを用いたパタ
ーン膜の形成方法および装置に関する。
要とされるパターン膜の形成方法およびパターン形成に
好適な装置に関し、特に集束イオンビームを用いたパタ
ーン膜の形成方法および装置に関する。
従来の集束イオンビームを用いたパターン形成方法は、
特開昭６１−２４５５５３号に記載のように、基板やデ
バイス表面の所定の個所に、化合物蒸気の存在する雰囲
気内で集束イオンビームを照射して、前記化合物を分解
または化合させることにより固体化してパターン膜を形
成するパターン膜の形成方法において、集束イオンビー
ムとしては、液体金属イオン源からのＧａイオンを質量
分離選択せずに、直接、利用していた。この場合、イオ
ン源からの放出イオンの大部分（９５％以上）がＧａ÷
である。
特開昭６１−２４５５５３号に記載のように、基板やデ
バイス表面の所定の個所に、化合物蒸気の存在する雰囲
気内で集束イオンビームを照射して、前記化合物を分解
または化合させることにより固体化してパターン膜を形
成するパターン膜の形成方法において、集束イオンビー
ムとしては、液体金属イオン源からのＧａイオンを質量
分離選択せずに、直接、利用していた。この場合、イオ
ン源からの放出イオンの大部分（９５％以上）がＧａ÷
である。
このような装置においては、パターン形成と同様にパタ
ーン加工（基板やデバイス表面でのイオンビーム・スパ
ッタリング現像を利用した溝や開口部の形成）も同一装
置内で時系列に行うことが多く、パターン形成をパター
ン加工と同じビーム。
ーン加工（基板やデバイス表面でのイオンビーム・スパ
ッタリング現像を利用した溝や開口部の形成）も同一装
置内で時系列に行うことが多く、パターン形成をパター
ン加工と同じビーム。
つまり１０〜５０ｋｅＶのＧａ＋ビームを用いて行なっ
ていた。
ていた。
上記従来技術は、照射ビームの単一原子当りの入射エネ
ルギーの最適化という点で配慮がされておらず、パター
ン膜形成の効率（入射原子当りの形成膜の原子数）の点
で問題があった。
ルギーの最適化という点で配慮がされておらず、パター
ン膜形成の効率（入射原子当りの形成膜の原子数）の点
で問題があった。
本発明の目的は、上記パターン膜形成効率を高め、パタ
ーン形成速度を速めることにある。
ーン形成速度を速めることにある。
上記目的は、液体イオン源のイオン材料および動作条件
を最適に選ぶことにより、ＩＨ子イオンと比べて、非較
的に多量のグラスターイオン（２原子以上から構成され
る多原子イオンや、分子イオン）を生成し、これを照射
ビームとすることで達成することができる。
を最適に選ぶことにより、ＩＨ子イオンと比べて、非較
的に多量のグラスターイオン（２原子以上から構成され
る多原子イオンや、分子イオン）を生成し、これを照射
ビームとすることで達成することができる。
今、クラスターイオンの原子数をｎ（ｎ＞２）、イオン
価数をｐ （ｐ＞１）とし、クラスターイオンを代表的
にＭ ｎ ’十と表す。この場合、加速電圧がＶｏｋＶ
の時、１原子イオンとクラスターイオンにおける１［子
当りのエネルギーＥｏはそれぞれＶｏおよびｐＶｏ／ｎ
ｋｅＶとなり、ｐ／ｎ＜１の時、後者の方が小さく
なる。
価数をｐ （ｐ＞１）とし、クラスターイオンを代表的
にＭ ｎ ’十と表す。この場合、加速電圧がＶｏｋＶ
の時、１原子イオンとクラスターイオンにおける１［子
当りのエネルギーＥｏはそれぞれＶｏおよびｐＶｏ／ｎ
ｋｅＶとなり、ｐ／ｎ＜１の時、後者の方が小さく
なる。
従来、Ｅｏは１０〜５０ｋｅＶであったが、この領域は
スパッタリング効率が高く、これを下げることにより、
スパッタリング効率を下げ、かつ、入射イオンと化合物
との衝突断面積を大きくすることにより、化合物の分解
または化合の効率を高めることができる。
スパッタリング効率が高く、これを下げることにより、
スパッタリング効率を下げ、かつ、入射イオンと化合物
との衝突断面積を大きくすることにより、化合物の分解
または化合の効率を高めることができる。
ここで、原子イオンのＶｏを下げてＥｏを低くすること
も考えられるが、Ｖｏの低下は集束ビームの集束特性を
悪くする。
も考えられるが、Ｖｏの低下は集束ビームの集束特性を
悪くする。
パターン膜の形成効率は、１原子エネルギーのエネルギ
ーばかりでなく、集束イオンビームの電流密度、走査速
度、あるいは化合物蒸気のガス圧力などにも依存してい
る。
ーばかりでなく、集束イオンビームの電流密度、走査速
度、あるいは化合物蒸気のガス圧力などにも依存してい
る。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。１は
クラスターや１原子のイオンビーム２を生成するイオン
ビーム発生源、３は化合物蒸気供給源、４は基板でパタ
ーン膜はこの上に形成される。５は基板４を支持する支
持台である。イオンビーム発生源１はイオン材料にスズ
（Ｓ ｎ）を用いた液体金属イオン源からの放出イオン
種の内、クラスターイオンを質量分離して、加速集束し
たものであるｅｓｎのクラスターイオンＳ ｎ ｎ÷（
ｎ≧２）の量は全放出イオン量の約１５％である。
クラスターや１原子のイオンビーム２を生成するイオン
ビーム発生源、３は化合物蒸気供給源、４は基板でパタ
ーン膜はこの上に形成される。５は基板４を支持する支
持台である。イオンビーム発生源１はイオン材料にスズ
（Ｓ ｎ）を用いた液体金属イオン源からの放出イオン
種の内、クラスターイオンを質量分離して、加速集束し
たものであるｅｓｎのクラスターイオンＳ ｎ ｎ÷（
ｎ≧２）の量は全放出イオン量の約１５％である。
本実施例では、質量分離器の分離能を低くし、ｎ≧２の
イオンを用いた、一方、パターン膜形成と対照プロセス
である基板のスパッタリングを用いた溝や孔加工には、
Ｓｎｚ＋イオンビーム（Ｖｏ＝１５ｋｅＶ、Ｅｏ ＝３
０ｋｅＶ）を用いた。この時の液体金属イオン源の動作
全放出イオン電流は、イオンエネルギー幅を大きくしな
いという観点から数μＡである６本実施例では化合物蒸
気として、ヘキサカルボニル・タングステン［Ｗ（Ｇｏ
）ｅｌを用い、イオンビーム種をＳｎ”十からＳｎｒ＋
＋（ｎ≧２）に変えることにより、パターン生成効率を
数倍高く改善することができた。
イオンを用いた、一方、パターン膜形成と対照プロセス
である基板のスパッタリングを用いた溝や孔加工には、
Ｓｎｚ＋イオンビーム（Ｖｏ＝１５ｋｅＶ、Ｅｏ ＝３
０ｋｅＶ）を用いた。この時の液体金属イオン源の動作
全放出イオン電流は、イオンエネルギー幅を大きくしな
いという観点から数μＡである６本実施例では化合物蒸
気として、ヘキサカルボニル・タングステン［Ｗ（Ｇｏ
）ｅｌを用い、イオンビーム種をＳｎ”十からＳｎｒ＋
＋（ｎ≧２）に変えることにより、パターン生成効率を
数倍高く改善することができた。
第２図に本実施例の集束イオンビーム装置を示す。イオ
ン源部６と該イオンを加速、集束、質量選択して所望の
イオン種の集束イオンビームにし、かつ該ビーム２が試
料４上で走査することが、イオン光学系７で行なわれる
。試料４は試料台５に乗せられ保持されている。又、該
試料台はビーム照射位置を制御するために、真空外から
ＸＹ面内で移動制御することが可能となっている。又、
ビーム２を試料面上で走査することによって試料から放
出される二次電子や二次イオンを検出する荷電粒子検出
器８からの信号、あるいは試料４に吸収される荷電粒子
に関する信号を用いて走査イオン像（ＳＩＭ像）を表示
する表示装置１０を用もＸで、パターン加工や形成位置
の選択が容易にできるようになっている。パターン加工
およびパターン膜形成においては、イオン源部６の放出
イオン電流をそれぞれ、５および４０μＡに設定し、又
、これと同期して、集体イオンビーム２のイオン種がそ
れぞれＳｎｚ＋イオンおよびクラスターイオンとなるよ
うにイオン光学系７の質量選択機能を設定した。さらに
、このパターン膜形成時には、膜形成のための化合物蒸
気が、ノズル３から試料４にふきつけられるようにガス
吹き付け装置１１が備わっている。パターン加工と、パ
ターン膜形成は、時系列でいずれかが選択でき、この選
択に対応した上記の設定が行なわれるようになっている
。
ン源部６と該イオンを加速、集束、質量選択して所望の
イオン種の集束イオンビームにし、かつ該ビーム２が試
料４上で走査することが、イオン光学系７で行なわれる
。試料４は試料台５に乗せられ保持されている。又、該
試料台はビーム照射位置を制御するために、真空外から
ＸＹ面内で移動制御することが可能となっている。又、
ビーム２を試料面上で走査することによって試料から放
出される二次電子や二次イオンを検出する荷電粒子検出
器８からの信号、あるいは試料４に吸収される荷電粒子
に関する信号を用いて走査イオン像（ＳＩＭ像）を表示
する表示装置１０を用もＸで、パターン加工や形成位置
の選択が容易にできるようになっている。パターン加工
およびパターン膜形成においては、イオン源部６の放出
イオン電流をそれぞれ、５および４０μＡに設定し、又
、これと同期して、集体イオンビーム２のイオン種がそ
れぞれＳｎｚ＋イオンおよびクラスターイオンとなるよ
うにイオン光学系７の質量選択機能を設定した。さらに
、このパターン膜形成時には、膜形成のための化合物蒸
気が、ノズル３から試料４にふきつけられるようにガス
吹き付け装置１１が備わっている。パターン加工と、パ
ターン膜形成は、時系列でいずれかが選択でき、この選
択に対応した上記の設定が行なわれるようになっている
。
イオン源部６のパターン加工および膜形成時における最
適設定イオン放出イオン電流値はイオン材料によって異
なるが、通常、それぞれ、数μＡおよび数１０μＡであ
る。
適設定イオン放出イオン電流値はイオン材料によって異
なるが、通常、それぞれ、数μＡおよび数１０μＡであ
る。
一方、イオン種に関してはどんな元素もクラスター・イ
オンを必らずしも出しやすいわけではなく、一般に原子
間の結合エネルギーの大きいもの程出しやすい傾向があ
る。いくつかの元素については、サーフェス・サイエン
ス１５６巻（１９８５年）第１７３から第１８２ページ
（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉ、１５６（１９８５）ＰＰ、
１７３〜１８２）において論じられている。
オンを必らずしも出しやすいわけではなく、一般に原子
間の結合エネルギーの大きいもの程出しやすい傾向があ
る。いくつかの元素については、サーフェス・サイエン
ス１５６巻（１９８５年）第１７３から第１８２ページ
（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉ、１５６（１９８５）ＰＰ、
１７３〜１８２）において論じられている。
例えば結合エネルギーＥｂは、Ｇａでは１．４０ｅＶ、
Ｉｎでは１．０４ｅＶ、Ｓｎは１，９３ｅＶ、Ｂｉは２
．０４ｅＶ、Ｓｂは３，０４ｅＶ、Ｎｉは２．３９ｅＶ
、Ｃｕは１．９７ｅＶ、Ａｇは１．６５ｅＶ、Ａｕは２
．３０ｓＶ、Ｓｉは３．２１ ｅＶである。Ｅｂが１．
５ｅＶ以上の元素、つまりＳｎ。
Ｉｎでは１．０４ｅＶ、Ｓｎは１，９３ｅＶ、Ｂｉは２
．０４ｅＶ、Ｓｂは３，０４ｅＶ、Ｎｉは２．３９ｅＶ
、Ｃｕは１．９７ｅＶ、Ａｇは１．６５ｅＶ、Ａｕは２
．３０ｓＶ、Ｓｉは３．２１ ｅＶである。Ｅｂが１．
５ｅＶ以上の元素、つまりＳｎ。
Ｂ ｉＨＳ ｂ ＨＮ ｘ ｇ Ｃｕ ｙ Ａ ｇ ｐ
Ａ ｕなどは液体金属イオン源からの全放出イオンに
対するクラスターイオン量の割合が多いことが、実験的
にも確かめられた。また、この割合は、全放出イオン電
流にも依存し、一般に数１０μＡの大電流モードの動作
の方が、この割合が大きいことがわかった。
Ａ ｕなどは液体金属イオン源からの全放出イオンに
対するクラスターイオン量の割合が多いことが、実験的
にも確かめられた。また、この割合は、全放出イオン電
流にも依存し、一般に数１０μＡの大電流モードの動作
の方が、この割合が大きいことがわかった。
これらのクラスターイオンを用いてもパターン生成効率
を数倍高く改善することができた。
を数倍高く改善することができた。
また、前記ヘキサカルボニル・タングステンの化合物ガ
スの代わりに、モリブデン化合物ガス、クロム化合物ガ
ス、あるいはアルミニウム化合物ガスを用いることによ
り、夫々の導電物質に対応した導電性パターンを生成す
ることが可能になる。
スの代わりに、モリブデン化合物ガス、クロム化合物ガ
ス、あるいはアルミニウム化合物ガスを用いることによ
り、夫々の導電物質に対応した導電性パターンを生成す
ることが可能になる。
本発明に・よれば、化合物蒸気の雰囲気内で集束イオン
ビームを照射して、化合物を分解または化合させること
により固体化してパターン膜を形成する方法において、
イオンビームにクラスターイオンビームを採用している
ため、化合物の分解あるいは化合の効率を高めること、
つまり、パターン膜の形成効率を高めることに多大の効
果が得られる。
ビームを照射して、化合物を分解または化合させること
により固体化してパターン膜を形成する方法において、
イオンビームにクラスターイオンビームを採用している
ため、化合物の分解あるいは化合の効率を高めること、
つまり、パターン膜の形成効率を高めることに多大の効
果が得られる。
第１図は、本発明の一実施例のパターン形成方法の概略
説明図、第２図は本発明の一実施例の集束イオンビーム
装置の構成を示す模式図である。
説明図、第２図は本発明の一実施例の集束イオンビーム
装置の構成を示す模式図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板やデバイス表面の所定の個所に、化合物蒸気の
存在ある雰囲気内で集束イオンビームを照射して、前記
化合物を分解または化合させることにより固体化してパ
ターン膜を形成するパターン膜の形成方法において、前
記集束イオンビームの構成原子数が２個以上からなるク
ラスターのイオンビームであることを特徴とするパター
ン膜の形成方法。 ２、前記クラスターイオンビームが、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｇｅ
など、純元素の結合エネルギーが１．５ｅＶ以上である
元素のイオンからなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のパターン膜の形成方法。 ３、液体金属イオン源と、該イオン源から引出されたイ
オンを加速、集束、質量選択して所望のイオン種の集束
イオンビームとし、かつ該ビームを走査するためのイオ
ン光学系と、該ビームが照射される試料を支持し、かつ
ビーム照射位置決めするための試料台と、ビームを試料
面上で走査することによつて当該試料から放出あるいは
当該試料に吸収される荷電粒子に関する情報を検出する
荷電粒子検出器と、該荷電粒子検出器を用いて検出され
た荷電粒子によつて生成された像を表示する表示装置と
、該ビームによつて照射されている試料面に対してノズ
ルから所望のガスを吹きつけるように構成したガス吹き
付け装置からなる集束イオンビーム装置において、該液
体金属イオン源の動作放出イオン電流を試料面のパター
ン加工およびパターン膜形成において、それぞれ数μＡ
、および数１０μＡと設定し、かつ、該設定と同期して
該イオンビーム光学系の質量選択をそれぞれ１価（ある
いは２価）イオンおよびクラスターイオンに設定する機
能を持たせたことを特徴とする集束イオンビーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63069377A JPH01243354A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 集束イオンビーム装置およびパターン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63069377A JPH01243354A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 集束イオンビーム装置およびパターン膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01243354A true JPH01243354A (ja) | 1989-09-28 |
Family
ID=13400814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63069377A Pending JPH01243354A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 集束イオンビーム装置およびパターン膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01243354A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05314945A (ja) * | 1992-05-13 | 1993-11-26 | Nissin High Voltage Co Ltd | 負イオン注入方法 |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63069377A patent/JPH01243354A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05314945A (ja) * | 1992-05-13 | 1993-11-26 | Nissin High Voltage Co Ltd | 負イオン注入方法 |
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