JPH03112042A - パルスイオン銃 - Google Patents

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、イオン銃、特に、半導体製造、分析等に用い
ら九るパルスイオン銃に関する。

［従来技術］ パルスイオンビームの発生の方式には、イオン銃を直接
パルス変調する方式と、ビームを偏向あるいは集群する
方式の３つに大別することができる。このうち、ビーム
偏向方式を用いたイオン銃を第５図により説明すると、
引き出し電極８によりイオン発生部７から引き出された
イオンビームは偏向板１を通過してアパーチャ板２に到
達し、二枚の偏向板１に電位差をかけることにより、イ
オンビームが曲げられる。この電位差を変化させること
によりビームを振ることができ、チョッピングアパーチ
ャ３よりパルスイオンビームが試料に照射される。この
様子を第６図の偏向板とアパーチャ部の詳細図及び第７
図の波形図により説明する。偏向板１に第７図（ａ）の
ような正弦波電圧を印加すると、チョッピングアパーチ
ャ３より第７図（ｂ）のようなパルスイオンビームが試
料に照射される。イオンビームのビーム径をｄ、アパー
チャ径をＤとしたとき、イオンパルスビームのパルス幅
では、Ａ、　ｓ　ｉ　ｎ　（２πｆ　で／２）　＝ｄ＋
Ｄより求められる値となる。なお、Ａｏはアパーチャ面
での偏向振幅、ｆは偏向周波数である。したがって１、
偏向板１の偏向電圧の振＠Ａ。

を大きくすることにより、パルスビームのパルス幅を小
さくすることができる。このとき、イオンビームはアパ
ーチャを通過しているときのビームだけがパルスビーム
として取り出され、その他はアパーチャ板２にあたり電
荷はグランドにおちる。このビーム偏向方式によるパル
スビーム発生方式おいて、イオンビームの電流量を測定
する場合、従来、イオンビームを試料に照射していない
ときにファラデーカップ等を用いて行っている。また、
パルスビームのパルス幅の測定は、偏向板１の偏向電圧
から間接的に評価したり、あるいは直接的にパルスビー
ムの波形を観測する等種々の方法により行われている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のイオンビーム測定では、ファラデーカップをイオ
ン銃の外に置くが、そのために、例えば、イオンガンで
スパッタを行うときに、試料を一旦外さなければならな
いことがあった。

また、イオンビームを実際に試料に照射しているときに
、ビームの電流量あるいはパルス幅を同時に観測するの
は困難であるため、ビーム電流量あるいはパルス幅を変
えるには、試料照射前に測定したデータに基づいて、イ
オンビームの加速電圧、ガス圧、偏向器の偏向電圧等の
パラメータを変化させるという不安定な方法をとってい
る。

本発明は、上記のような従来技術の欠点を解消するため
に創案されたものであり、イオンビームを試料に照射し
ているのと同時にそのビームのパルス波形、電流値を測
定することができるパルスイオン銃を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明におけるパルスイオ
ン銃は、アパーチャ板の回りに設けられた導電部材と、
アパーチャ板に接続されたイオンビームモニタを有する
とともに、アパーチャ板の回りに磁場発生部材を有する
。

［作用コ 上記のように構成されたイオン銃は、イオンビームを偏
向板により偏向させ、アパーチャ板のチョッピングアパ
ーチャのから出射したイオンパルスビームを試料に照射
するとともに、アパーチャ板にあたるビーム電流量をモ
ニタにより検出する。このとき、イオンビームがアパー
チャ板にあたることによって放出される二次電子は、磁
場発生部材により発生される−様な磁場により、閉じ込
められ、アパーチャ板の回りの導電部材によりとらえら
れる。

［実施例］ 実施例について第１図、第２図（ａ）、（ｂ）を参照し
て説明すると、アパーチャ板２の回りがアパーチャ板２
と電気的につながった円筒４で囲まれ、これにイオンビ
ームモニタ６が接続されているので、結果的にアパーチ
ャ板２がイオンビームモニタ６に電気的に接続されてい
る。また、アパーチャ板２の回りには永久磁石５が設け
られている。なお、第２図（ａ）はアパーチャ部の拡大
図であり、第２図（ｂ）はアパーチャ部の断面図である
。

引き出し電極８によりイオン発生部７から引き出さ九た
イオンビームは二枚の偏向板１に電位差をかけることに
より曲げられる。この電位差を変化させることによりビ
ームが振られ、チョッピングアパーチャ３からでたイオ
ンパルスビームが試料に照射される。一方、パルスイオ
ンビームとして取り出されないビームはアパーチャ板２
にあたるので、このアパーチャ板２にあたったイオンビ
ーム電流をイオンビームモニタ６で測定することにより
、ビーム電流、パルス幅を測定することができる。

このとき、問題となるのは、正電荷のイオンビームがア
パーチャ板２にあたるとき、二次電子が放出され、この
二次電子放出による電流値の見掛は上の増大である。な
お、負電荷のイオンビームの場合は、電流値は見掛は上
減少する。これを抑えるため、永久磁石５により一様な
磁場を作り、アパーチャ板２から飛び出した二次電子を
曲げ、アパーチャ板２と電気的につながった円筒４に当
てることにより二次電子の影響を防いでいる。二次電子
を曲げるには磁場の強さは数十ガウスでよく、これによ
ってはイオンビームの軌道はほとんど影響を受けない。

このとき、イオンビームモニタ６によりモニタされるイ
オンビームの電流波形は第３図のようになる。第３図の
電流のピーク値がイオン発生部から引き出される電流量
となり、谷の部分がパルス化されたイオンビームの電流
波形となる。

したがって、イオンビームモニタ６で検出したイオンビ
ームの電流量、あるいはそのパルス波形のパルス幅を用
いてイオンビームの加速電圧、ガス圧、偏向器の偏向信
号の振幅値等を制御すれば、イオンビームを試料に照射
するのと同時にそのビームの電流値、パルス幅を所望の
値に制御することができる。

第４図は、イオンパルスビームのコントロールを自動化
する際のブロック図であり、アパーチャ板２がピーク電
流値モニタ９、パルス波形モニタ１０に接続されている
。このピーク電流値モニタ９、パルス波形モニタ１０ば
、偏向板パルス電圧発生器１２と同期して動作し、検出
したピーク電流値及びパルス幅がＣＰＵｌ１に入力され
る。そして、ＣＰＵＩＩは入力されたピーク電流値及び
パルス幅に基づいて、偏向板電圧発生器１２、イオン発
生量コントローラ１３、イオン加速電圧コントローラ１
４等を制御することにより、イオンパルスビームの電流
値、パルス幅を所望の値に制御する。

なお、第１図の実施例においては、磁場発生部材として
永久磁石を用いたが、コイルを用いて直流磁場を発生さ
せることもでき、また、導電部材としては円筒に限るこ
となく、二次電子が入射する部分だけに円弧状の導電部
材を設けてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、イオンビームがアパー
チャ板にあたるとき放出される二次電子をアパーチャ板
の回りの導電部材によりとらえることができるので、ビ
ームの電流値やパルス幅を正確に検出することができ、
また、イオンビームを試料に照射するのと同時にビーム
の電流値やパルス幅を検出できるので、容易にビーム電
流値、パルス幅を所望の値に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するパルスイオン銃を示す構成図
、第２図（、）、（ｂ）は第１図のパルスイオン銃のア
パーチャ部を詳細に示す図、第３図は第１図のパルスイ
す、詠銃により検出されるビーム電流を示す波形図、第
４図は本発明のパルス銃に使用する自動制御回路の一例
を示すブロック図、第５図は従来のパルスイオン銃を示
す構成図、第６図は第５図のパルスイオン銃の偏向板及
びアパーチャ部の詳細図、第７図（ａ）、（ｂ）は第５
図のパルスイオン銃の動作を示す波形図である。 １・・偏向板、２・・アパーチャ板、３・チョッピング
アパーチャ、４・・円筒、５・・永久磁石、６・・イオ
ンビーム検出器、７・・イオン発生部、８・・引き出し
電極、９・ピーク電流値モニタ、１０・・パルス波形モ
ニタ、１１・・ＣＰＵ、１２・・偏向板電圧発生器、１
３・・イオン発生量コントローラ、１４・・イオン加速
電圧コントローラ第 ３ 図 第 牛 図 第 図 寥 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンビーム発生部と、イオンビームを偏向する
   偏向板と、チョッピングアパーチャを設けたアパーチャ
   板とを有するパルスイオン銃において、上記アパーチャ
   板の回りに導電部材を設けるとともに、アパーチャ板に
   イオンビームモニタを接続し、更に、上記アパーチャ板
   の回りに磁場発生部材を設けたことを特徴とするパルス
   イオン銃。