JPH0266845A

JPH0266845A - 集束イオンビーム装置

Info

Publication number: JPH0266845A
Application number: JP63219124A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sawaragi; 宏澤良木
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1988-08-31
Publication date: 1990-03-06

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】（産業上の利用分野）本発明は、ターゲラ１〜に細く集束したイオンビムを照
射するようにした集束イオンビーム装置に関し、特に、
マスクレスイオン注入に使用して好適な集束イオンビー
ム装置に関する。

（従来の技術）液体金属イオン源によって、ホウ素（Ｂ）、ベリリウム
（Ｂｅ）、シリコン＜Ｓ　ｉ　＞　、リン（Ｐ）亜鉛（
７ｎ）等のイオンが得られる。これらのイオンをシリコ
ンウェハーやＩｆｆ−Ｖ族の元素から成るウェハーに注
入り−ることにより、これらのつエバーに対して、Ｐ型
あるいはＮ型上−パン１〜となる不純物が得られる。従
って、このイオン源を用いた集束イオンビーム装置は、
マスクレスの不純物の注入が可能となることから注目を
浴びている。この液体金属イオン源では、融点が高い、
あるいは、蒸気圧が高い物質はイオンを得にくいことか
ら、共晶合金とし、融点を下げて用いられる。

例えば、Ｓ　ｉ　ｆｙ　Ｂ　ｅのイオンを得たい場合に
は、金（Ａｕ　）とＳｌとＢｅの３元合金が用いられる
。

この合金の融点は約３５０°とかなり低くなり、従って
、各物質のイオンを得ることが可能となる。

この合金をイオン化した場合、この合金を構成する複数
の元素のイオンが得られるが、その内、必要な特定のイ
オンを得るためにＦＸＢフィルタが用いられる。

このイオンビームによる描画においては、タゲットへの
イオンビームの照射をオン・オフしながら行うようにし
ており、イのため、ブランキングユニットが用いられる
。第５図は従来のプランキングユニツ１〜を示しており
、図中１．２はブランキング電極である。このブランキ
ング電極１゜２にはブランキング電圧が印加され、それ
によってイオンビームＴＢは図中の点線のように偏向さ
れ、ブランキングアパーチャ板３に衝突してイオンビー
ムＩＢのターゲラ１〜４への照射が−１０−される。こ
のブランキング電極１．２は、通常イオンビームＴＢの
クロスオーバ位ｗＣに置かれる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、」：記したブランキングにおいては、イ
オンビームはある速度で電極位価に入射する７ｊめ、ブ
ランキング電極１．２に電圧が印加された直後では、第
５図の拡大図である第６図に示す８点とｂ点を通過して
いるイオンビームでは、静電力を受ける距離が異なるた
め、夫々△とＢの軌道を進行する。このＡとＢの軌道を
通過したイオンビームは、ターゲット」二では、尾をひ
いたような軌跡を描くことになる（この現象は、ティリ
ング（ｔａｉｌｉｎｑ　）と呼ばれている）。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、ティリング現象をほとんど生じないでイオ
ンビームのブランキングを行うことがてさる集束イオン
ビーム装置を実現することにある。

（課題を解決でるだめの手段）本発明に基づく請求項１の集束イオンビーム装置は、イ
オン源と、イオン源から発生し加速されたイオンビーム
をターゲット十に集束する集束レンズと、イオンど一ム
のターゲラ１−への照射を阻止するためのブランキング
手段とを備えた集束イオンビーム装置において、ブラン
キング手段を上段と下段の２段の偏向電極から構成し、
下段の偏向電極へのブランキング電圧の印加を上段の偏
向電極へのブランキング電圧の印加から遅延させること
を特徴としている。

本発明に基づく請求項２の集束イオンビーム装置は、複
数のイオン種のイオンビームを発生するイオン源と、タ
ーゲラ１〜へ照射されるイオンビムのイオン種を選択す
るフィルターと、イオン源から発生し加速されたイオン
ビームをターゲット」二に集束する集束レンズと、イオ
ンビームのタゲットへの照射を閉止するためのブランキ
ング手段とを備えた集束イオンビーム装置において、ブ
ランキング手段を上段と下段の２段の偏向電極から構成
し、下段の偏向電極へのブランキング電圧の印加を上段
の偏向電極へのブランキング電圧の印加から遅延させる
と共に、この遅延時間を選択されるイオン種に応じて変
え得るように構成したことを特徴としている。

（作用）請求項１の発明では、ブランキング電極を２段構成とし
、上段と下段の電極への電圧印加のタイミングをずらし
てティリング現象を特徴する請求項２の発明では、ブラ
ンキング電極を２段構成とし、上段と下段の電極への電
圧印加のタイミングをずらすと共に、フィルターによっ
て選別されたイオン種に応じて電圧印加のタイミングを
調整してティリング現象を防止するう（実施例）以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第１図は本発明に基づくイオンビーム装置を示してお
り、１１はイオンビームのイオン種を選別するためのＦ
ＸＢフィルターであり、この［ＸＳフィルター１１の上
段と下段に夫々一対のブランキング電ｔ１２．１３が配
置されている。

ＥＸＢフィルター１１には、磁場発生用電源１４゜電場
発生用電源１５から所定の電流や電圧がＦ×Ｂフィルタ
ーの励磁コイルや電極に供給される。

ブランキング電極１２には、ブランキング信号発生器１
６からブランキング信号が増幅器１γを介して印加され
、ブランキング電極１３にはブランキング信号発生器１
６からブランキング信号が遅延回路１８．増幅器１９を
介して印加される。

このＪ：うな構成の動作は次の通りである。イオンビー
ムをブランキングする場合、ブランキング（ｉ号発生器
１Ｇからブランキング信号が発生される。ブランキング
信号が発生すると、この信号は増幅されて上段のブラン
キング電極１２に印加され、その結果、イオンビームは
ブランキング電極部分を拡大した第２図に点線で示すよ
うに偏向され、イオンビームはブランキングされる。こ
の時、ブランキング電極１３には、ブランキング信号は
遅延回路１８を介して一定時間遅延されて供給されるこ
とから、ブランキング電極１２に信号が供給された時に
は、まだブランキング電極１３には信号が供給されてい
ない。従って、ブランキング電極１２部分を、この電極
に信号が供給される直前に通過したイオンビームは、ブ
ランキング電極１３によっては偏向を受けず、直進する
。そして、ブランキング電極１２によって偏向されたイ
オンビームがブランキング電極１３位置に到達した時に
、ブランキング電極１３にもブランキング信号が供給さ
れ、図中点線で示すようにイオンビームは更に偏向され
る。この場合、イオンビームの偏向中心は、仮想的に−
」二段のブランキング電極１２と下段のブランキング電
Ｉｆ！１３との中間のイオンビームのクロスオーバー点
Ｃとなる。この結果、本発明に基づくイオンビームのブ
ランキングにおいて、ターゲラ１〜上でのイオンビーム
のティリング現象は生じないことになる。

上記第１図の実施例では、イオン種が固定の場一＝８＝合を示したが、ＥＸＢフィルター１１でイオン種を変化
させる場合、イオン種によってイオンビムの速度が異な
り、単一の遅延時間を設定したのでは、イオン種を変え
た際に、イオンビームのティリング現象が生じることに
なる。

第３図はこの点を考慮した本発明の他の実施例を示して
ａ３す、第１図と同一部分には同一番号を付している。

、遅延回路１８は制御回路２０によって制御され、制御
回路２０には、ＥＸＢフィルター１１の磁場用電源１４
．電場用電源１５からＥ×Ｂフィルターの磁場強度と電
場強度に応じた信号が供給され、更に、イオンビームの
加速電源２１から、加速電圧に応じた信号が供給されて
いる。

制御回路２０は、ＥＸＢフィルターの磁場の強さと、電
場の強さおよびイオンビームの加速電圧に応じて遅延回
路１８における信号の遅延時間を制御する。

ここで、イオンビームの速度Ｖは、相対論補正を無視し
、加速電圧をＶ１イオンの質量をｍとするとと、次のよ
うに表わされる。

ｖ＝ｆ］「百菖ｒ７Ｅπ 例えば、３ｉとＢｅのイオンビームの速度ＶＳ。

ｖｂは、イオンビームの加速電圧が１００ｋＶのとき、
次のようになる。なお、ｍｓは３ｉの質量、ｍｂは３ｅ
の質量である。

Ｔ１ｍ５＝２８Ｘ１．６７ｘｌｏ　　　（ｋｑ）２りｍｂ　＝ｓｘｉ、６７ｘｌＯ（ｋ（Ｊ）ｅ＝１．６ｘ１
０”　　　　　　　　（ｃ）ＶＳ　＝８．３Ｘ１０５ｍ
／ｓｅｃｂ　＝１．５ｘ１０６　ｍ／ｓｅｃいま、ブランキング電極のデイメンジョンを第４図に示
すように、電極の光軸に沿った長さを１Ｑｍｍ、対向す
る電極間隔を１　ｍｍ、上段の電極１２と下段の電極１
３の両者の中心間の距＊１を（３６ｍｍとする。電極１
２にブランキング電圧を印加した瞬間、電極１２を通過
したイオンビームについては電極１３によってブランキ
ングを加えない。従って、＄１のイオンビームに対して
は、遅延回路１８における信号の遅延時間τＳは電極１
２を通過しているイオンビームが電極１３を完全に通過
するまでの時間であり、次のようになる。

τＳ　＝　１　ｏｏｘ　１０−３／８．３ｘ　１０５−
１．２Ｘ１０−７ｓｅｃ＝１２０ｎｓｅｃ又、Ｂｅのイオンビームに対しては、遅延時間τｂは、
６７ｎｓｅｃとなる。

イオン種の選択がＥＸＢフィルターで行われているとす
ると、イオンビームの選択条件（電場と磁場との関係）
は、次のローレンツの方程式により一意的に決まる。

Ｌ式において、ｑは選択したイオンの筒数であ十する。例えば、加速電圧２００ｋＶの８１　のイオンに対
して、電場と磁場との関係は次のようになる。

Ｅｎ　　（ｋＶ／ｃｍ）　　−１，１７ＸＢｎ（ｋ　（
３ａｕｓｓ＞このことは、逆に言えば、ＥｏとＢｏが得られれば、（
ｑ／　ｍ　）が逆算できることであり、従って、イオン
種を認識することができる。この結采、加速電圧に基づ
いてイオンの速度を得、そして、この速度と選択したイ
オン種とに応じた理想的な遅延時間を得ることができる
。第３図における制御回路２０は、このような原理に基
づき、ＥＸＢフィルター１１の磁場用電源１４．電場用
電源１５からの信号と、加速電圧に応じた信号とによっ
て、選択されるイオン種のイオンビームに応じた遅延時
間を演算する。制御回路２０は、演算した遅延時間で下
段のブランキング電極１３にブランキング信号が供給さ
れるよう、遅延回路１８を制御する。この遅延回路１８
の制御は、例えば、遅延回路を構成する複数のＴＴＬバ
ッファーアンプの接続段数をリレー等によって切換える
ことによって行うことができる。

このように、ＥＸＢフィルター１１によってターゲット
に照射するイオンビームのイオン種を変える場合には、
自動的に制御回路２０によって遅延回路１８における信
号の遅延時間が制御され、＝１１− そのイオン種に応じた遅延時間となるので、どのような
イオン種でも、ブランキング時にティリング現象が生じ
ない。なお、この遅延時間は、加速電圧を変化させた場
合でも変えられる。

（発明の効果）以ヒ説明したように、請求項１と２の発明では、上段と
下段のブランキング電極に印加するブランキング信号の
タイミングを変えるようにしているので、イオンビーム
のティリングをほとんどなくすることができる。

又、請求項２の発明では、上段と下段のブランキング電
極に印加するブランキング信号のタイミングをＥＸＢフ
ィルターによって選択されたイオン種に応じて変えるよ
うに構成したので、どのようなイオン種を用いても、イ
オンビームのティリングをなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるイオンど一ム装置の
要部を示す図、第２図は、第１図の装置におけるブラン
キングの状況を示す図、第３図は、本発明の仙の実施例
であるイオンビーム装置の要部を示す図、第４図は、第
３図の実施例の各構成要素のデイメンジョンを示す図、
第５図は、従来のブランキングユニットを示す図、第６
図は、第５図の拡大図である′０１．２・・・ブランキング電極３・・・ブランキングアパーチャ１１・・・ＥＸＢフィルター１２．１３・・・ブランキング電極１４・・・磁場発生用電源　１５電場発生用電源１６・
・・ブランキング信号発生器１７・・・増幅器　　　　　１８・・・遅延回路１９・
・・増幅器　　　　　２０・・・制御回路２１・・・加
速電源特許出願人　　日　　本　　電　　子　　株　　式　　
会　　礼式　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　井
　　島　　藤　　治外１名

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イオン源と、イオン源から発生し加速されたイオ
ンビームをターゲット上に集束する集束レンズと、イオ
ンビームのターゲットへの照射を阻止するためのブラン
キング手段とを備えた集束イオンビーム装置において、
ブランキング手段を上段と下段の２段の偏向電極から構
成し、下段の偏向電極へのブランキング電圧の印加を上
段の偏向電極へのブランキング電圧の印加から遅延させ
ることを特徴とする集束イオンビーム装置。
（２）複数のイオン種のイオンビームを発生するイオン
源と、ターゲットへ照射されるイオンビームのイオン種
を選択するフィルターと、イオン源から発生し加速され
たイオンビームをターゲット上に集束する集束レンズと
、イオンビームのターゲットへの照射を阻止するための
ブランキング手段とを備えた集束イオンビーム装置にお
いて、ブランキング手段を上段と下段の２段の偏向電極
から構成し、下段の偏向電極へのブランキング電圧の印
加を上段の偏向電極へのブランキング電圧の印加から遅
延させると共に、この遅延時間を選択されるイオン種に
応じて変え得るように構成したことを特徴とする集束イ
オンビーム装置。