JPH03182040A - 中性粒子ビーム照射装置 - Google Patents
中性粒子ビーム照射装置Info
- Publication number
- JPH03182040A JPH03182040A JP1319536A JP31953689A JPH03182040A JP H03182040 A JPH03182040 A JP H03182040A JP 1319536 A JP1319536 A JP 1319536A JP 31953689 A JP31953689 A JP 31953689A JP H03182040 A JPH03182040 A JP H03182040A
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- JP
- Japan
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- ion beam
- ion
- path
- neutral
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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〕
この発明は、試料表面に集束した中性粒子ビームを照射
するための中性粒子ビーム照射装置に関するものである
。
するための中性粒子ビーム照射装置に関するものである
。
半導体装置の高集積化により回路パターンの微細化が要
求されている。この回路パターンｆＥＪ 造工程に含ま
れるレジストパターンを形成する工程、不純物の注入の
工程、試料の表面を加工する工程などにおいては、回路
パターンの微細化を実現するため、集束されたイオンビ
ームを試料に照射する装置が用いられている。
求されている。この回路パターンｆＥＪ 造工程に含ま
れるレジストパターンを形成する工程、不純物の注入の
工程、試料の表面を加工する工程などにおいては、回路
パターンの微細化を実現するため、集束されたイオンビ
ームを試料に照射する装置が用いられている。
第４図は、集束されたイオンビームを試料に照射するた
めのイオンビーム照射装置の概略構成図である。
めのイオンビーム照射装置の概略構成図である。
１はイオンビーム鏡筒であり、以下の各構成部が収納さ
れている。イオン源２から発生された多種のイオンを含
むイオンビーム３は静電レンズ５により集束される。イ
オン源２には、ビーム集束に有利な高輝度イオン源であ
る液体金属イオン源が用いられている。質量分析器１３
は、磁場と電場が印加された領域を形成している。イオ
ンビーム３がこの領域を通過すると磁場及び電場の強度
に応じたイオンビームのみが直進し、その他のイオンビ
ームは軌道が曲げられる。このようにして、質量分析器
１３により所望のイオンビームが選択される。選択され
たイオンビーム３はブランキングコイル６により軌道が
修正され、ビーム形成スリット７を選択的に通過させら
れる。ビーム形成スリット７を通過したイオンビーム３
は静電レンズ８により集束され、静電式の偏向器９によ
り偏向を受けて可動ステージ１１上に設置された基板１
０の所望の場所に照射される。上述のようにイオン源２
に液体金属イオン源を用いれば、基板１０上で直径０．
１μｍ程度までイオンビーム３を集束することができ、
偏向器９に適切な偏向信号を加えることにより、イオン
ビーム３を基板１０の所望の場所に、高精度に照射する
ことができる。
れている。イオン源２から発生された多種のイオンを含
むイオンビーム３は静電レンズ５により集束される。イ
オン源２には、ビーム集束に有利な高輝度イオン源であ
る液体金属イオン源が用いられている。質量分析器１３
は、磁場と電場が印加された領域を形成している。イオ
ンビーム３がこの領域を通過すると磁場及び電場の強度
に応じたイオンビームのみが直進し、その他のイオンビ
ームは軌道が曲げられる。このようにして、質量分析器
１３により所望のイオンビームが選択される。選択され
たイオンビーム３はブランキングコイル６により軌道が
修正され、ビーム形成スリット７を選択的に通過させら
れる。ビーム形成スリット７を通過したイオンビーム３
は静電レンズ８により集束され、静電式の偏向器９によ
り偏向を受けて可動ステージ１１上に設置された基板１
０の所望の場所に照射される。上述のようにイオン源２
に液体金属イオン源を用いれば、基板１０上で直径０．
１μｍ程度までイオンビーム３を集束することができ、
偏向器９に適切な偏向信号を加えることにより、イオン
ビーム３を基板１０の所望の場所に、高精度に照射する
ことができる。
しかしながら、半導体製造工程の種類によっては、すで
に基板１０に照射されたイオンビームにより基板１０の
表面が帯電している場合がある。
に基板１０に照射されたイオンビームにより基板１０の
表面が帯電している場合がある。
この場合、基板表面上の電荷とイオンビーム３の電荷と
が互いに反発し、イオンビーム３の軌道が偏向を受け、
イオンビーム３を基板１０の所望の位置に正確に照射で
きず、帯電している電荷を取り除かなければならないと
いう問題点があった。
が互いに反発し、イオンビーム３の軌道が偏向を受け、
イオンビーム３を基板１０の所望の位置に正確に照射で
きず、帯電している電荷を取り除かなければならないと
いう問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ビームを照射しても基板表面が帯電せず、
また基板表面が帯電していてもビームの軌道が偏向を受
けることがない中性粒子ビーム照射装置を提供すること
を目的とする。
れたもので、ビームを照射しても基板表面が帯電せず、
また基板表面が帯電していてもビームの軌道が偏向を受
けることがない中性粒子ビーム照射装置を提供すること
を目的とする。
請求項１に係る中性粒子ビーム照射装置は、安定したイ
オンビームを発生するイオン源と、前記イオン源から発
生されたイオンビームの経路上に設けられ、前記イオン
ビームを集束させるためのレンズと、前記イオンビーム
の経路上に設けられ、前記イオンビームのうち所望のイ
オンビームのみを選択するイオンビーム選択手段と、前
記イオンビームの経路上に設けられ、前記イオンビーム
の向きを変える偏向手段と、前記イオンビームの経路出
口に設けられ、前記イオンビームを中性粒子化するため
の中性粒子化手段とを備えている。
オンビームを発生するイオン源と、前記イオン源から発
生されたイオンビームの経路上に設けられ、前記イオン
ビームを集束させるためのレンズと、前記イオンビーム
の経路上に設けられ、前記イオンビームのうち所望のイ
オンビームのみを選択するイオンビーム選択手段と、前
記イオンビームの経路上に設けられ、前記イオンビーム
の向きを変える偏向手段と、前記イオンビームの経路出
口に設けられ、前記イオンビームを中性粒子化するため
の中性粒子化手段とを備えている。
請求項２に係る中性粒子ビーム照射装置は、安定したイ
オンビームを発生するイオン源と、前記イオン源から発
生されたイオンビームの経路上に設けられ、前記イオン
ビームを集束させるためのレンズと、前記イオンビーム
の経路上に設けられ、前記イオンビームのうち所望のイ
オンビームのみを選択するイオンビーム選択手段と、前
記イオンビームの経路上に設けられ、前記イオンビーム
の向きを変える偏向手段と、前記イオンビームの経路上
に設けられ、前記ビームの荷電状態を逆にする荷電交換
手段と、前記イオンビームの経路出口に設けられ、前記
荷電交換手段により荷電状態を逆にされた前記イオンビ
ームを中性粒子化する中性粒子化手段とを備えている。
オンビームを発生するイオン源と、前記イオン源から発
生されたイオンビームの経路上に設けられ、前記イオン
ビームを集束させるためのレンズと、前記イオンビーム
の経路上に設けられ、前記イオンビームのうち所望のイ
オンビームのみを選択するイオンビーム選択手段と、前
記イオンビームの経路上に設けられ、前記イオンビーム
の向きを変える偏向手段と、前記イオンビームの経路上
に設けられ、前記ビームの荷電状態を逆にする荷電交換
手段と、前記イオンビームの経路出口に設けられ、前記
荷電交換手段により荷電状態を逆にされた前記イオンビ
ームを中性粒子化する中性粒子化手段とを備えている。
請求項３に係る中性粒子ビーム照射装置は、不安定なイ
オンビームを発生するイオン源と、前記イオン源から発
生されたイオンビームの経路上に設けられ、前記イオン
ビームを集束させるためのレンズと、前記イオンビーム
の経路上に設けられ、前記イオンビームのうち所望のイ
オンビームのみを選択するイオンビーム選択手段と、前
記イオンビームの経路上に設けられ、前記イオンビーム
の向きを変える偏向手段と、前記イオンビームの経路出
口に設けられ、前記イオンビームを中性粒子化するため
の中性粒子化手段とを備えている。
オンビームを発生するイオン源と、前記イオン源から発
生されたイオンビームの経路上に設けられ、前記イオン
ビームを集束させるためのレンズと、前記イオンビーム
の経路上に設けられ、前記イオンビームのうち所望のイ
オンビームのみを選択するイオンビーム選択手段と、前
記イオンビームの経路上に設けられ、前記イオンビーム
の向きを変える偏向手段と、前記イオンビームの経路出
口に設けられ、前記イオンビームを中性粒子化するため
の中性粒子化手段とを備えている。
この発明においては、イオンビームの経路出口にイオン
ビームを中性粒子化するための中性粒子化手段を設け、
試料に照射されるビームを中性粒子化するようにしてい
るので、試料が帯電することがなく、また資料が帯電し
ている場合でもビームの軌道が偏向を受けることがない
。
ビームを中性粒子化するための中性粒子化手段を設け、
試料に照射されるビームを中性粒子化するようにしてい
るので、試料が帯電することがなく、また資料が帯電し
ている場合でもビームの軌道が偏向を受けることがない
。
第１図は、この発明に係る中性粒子ビーム照射装置の第
１実施例を示す概略構成図である。液体金属イオン源、
プラズマイオン源などのイオン源２から出力された多種
のイオンを含むイオンビーム３は従来と同様の経路を通
り、質量分析器１３に与えられる。質量分析器１３は安
定な正イオン、例えばＨを選択する。この選択されたＩ
（ビーム３Ａは従来と同様の経過を通り、最終的に中性
粒子化手段たる中性ガス発生装置１００から発生される
ガス雰囲気、例えば水素Ｈ２ガス雰囲気中を通過し、下
記のような荷電交換反応が行われ、中性のビームＨが作
られる。
１実施例を示す概略構成図である。液体金属イオン源、
プラズマイオン源などのイオン源２から出力された多種
のイオンを含むイオンビーム３は従来と同様の経路を通
り、質量分析器１３に与えられる。質量分析器１３は安
定な正イオン、例えばＨを選択する。この選択されたＩ
（ビーム３Ａは従来と同様の経過を通り、最終的に中性
粒子化手段たる中性ガス発生装置１００から発生される
ガス雰囲気、例えば水素Ｈ２ガス雰囲気中を通過し、下
記のような荷電交換反応が行われ、中性のビームＨが作
られる。
Ｂ＋ （ビーム）＋Ｈ→ 旧ビーム） 十 Ｈ２＋この
中性粒子ビームＨが基板１０に照射される。
中性粒子ビームＨが基板１０に照射される。
従って、基板１０が帯電することはなく、また、仮に基
板があらかじめ帯電していても帯電した電荷によりビー
ムが偏向を受けることがなく、非常に微細にビームを基
板１０に照射することができる。
板があらかじめ帯電していても帯電した電荷によりビー
ムが偏向を受けることがなく、非常に微細にビームを基
板１０に照射することができる。
なお、上記実施例では、安定な正のイオノＨを用いて中
性粒子化を行ったが、安定な負のイオンを用いて上述と
同様に中性粒子化を行うことも可能である。
性粒子化を行ったが、安定な負のイオンを用いて上述と
同様に中性粒子化を行うことも可能である。
第２図はこの発明に係る中性粒子ビーム照射装置の第２
実施例を示す概略構成図である。イオン源２は従来から
用いられている液体金属イオン源を用いており、例えば
、３０ｋＶの加速電圧で、安定な正のイオンを含むイオ
ンビーム３ａを発生する。イオンビーム３ａに含まれる
正のイオンは、荷電交換器４を用いることにより負のイ
オンを含むイオンビーム３ｂに変換される。この荷電交
換器４は、例えばイオン源２から放出されるイオンビー
ム３ａに、安定なボロンイオン（Ｂ＋）が含まれている
時には、例えばマグネシウムを蒸発させることにより、
マグネシウム蒸気をイオンビーム軌道上に作るものであ
る。このマグネシウム蒸気中をボロンイオンＢ＋が通過
するとき、マグネシウムがボロンよりイオン化エネルギ
ーが低いため次式で表される荷電交換反応が起き、負の
ボロンイオンＢ が生成される。
実施例を示す概略構成図である。イオン源２は従来から
用いられている液体金属イオン源を用いており、例えば
、３０ｋＶの加速電圧で、安定な正のイオンを含むイオ
ンビーム３ａを発生する。イオンビーム３ａに含まれる
正のイオンは、荷電交換器４を用いることにより負のイ
オンを含むイオンビーム３ｂに変換される。この荷電交
換器４は、例えばイオン源２から放出されるイオンビー
ム３ａに、安定なボロンイオン（Ｂ＋）が含まれている
時には、例えばマグネシウムを蒸発させることにより、
マグネシウム蒸気をイオンビーム軌道上に作るものであ
る。このマグネシウム蒸気中をボロンイオンＢ＋が通過
するとき、マグネシウムがボロンよりイオン化エネルギ
ーが低いため次式で表される荷電交換反応が起き、負の
ボロンイオンＢ が生成される。
Ｂ ” ＋ Ｍ ｇ −Ｂ −＋ Ｍ ｇ ２”負のイ
オン（Ｂ−）を含むイオンビーム３ｂは、静電レンズ５
からなるレンズ系で集束された後、質量分析器１３に与
えられる。質量分析器１３はイオンビーム３ｂ中より負
のボロンイオンＢ のみを選択する。負のボロンイオン
Ｂ は、ブランキングコイル６により軌道が曲げられる
。例えば描画時には負のボロンイオンＢ がビーム形ス
リット７の開口部を通過するように、遮断時にはビーム
形成スリット７の開口部以外の場所に照射され遮断され
るようにブランキングコイル６により発生される電界を
調整する。ビーム形成スリット７を通過した負のボロン
イオンＢ は、静電レンズ８により集束された後、偏向
器９により偏向を受ける。
オン（Ｂ−）を含むイオンビーム３ｂは、静電レンズ５
からなるレンズ系で集束された後、質量分析器１３に与
えられる。質量分析器１３はイオンビーム３ｂ中より負
のボロンイオンＢ のみを選択する。負のボロンイオン
Ｂ は、ブランキングコイル６により軌道が曲げられる
。例えば描画時には負のボロンイオンＢ がビーム形ス
リット７の開口部を通過するように、遮断時にはビーム
形成スリット７の開口部以外の場所に照射され遮断され
るようにブランキングコイル６により発生される電界を
調整する。ビーム形成スリット７を通過した負のボロン
イオンＢ は、静電レンズ８により集束された後、偏向
器９により偏向を受ける。
ところで、荷電変換器４により変換された負のボロンイ
オンＢ は比較的弱い力で原子に電子が拘束されている
状態であるので、例えば、光を照射するなどしてエネル
ギーを与えると効率よく原子と電子が分離して、イオン
は中性粒子となることが知られている。このことより偏
光を受けたイオンビーム３ｂにレーザー装置２００より
例えば波長８０００人の光を照射すると、負のイオンビ
ーム３ｂは中性粒子化される。この中性粒子化されたイ
オンビーム３ｂが基板１０の所望の場所に照射される。
オンＢ は比較的弱い力で原子に電子が拘束されている
状態であるので、例えば、光を照射するなどしてエネル
ギーを与えると効率よく原子と電子が分離して、イオン
は中性粒子となることが知られている。このことより偏
光を受けたイオンビーム３ｂにレーザー装置２００より
例えば波長８０００人の光を照射すると、負のイオンビ
ーム３ｂは中性粒子化される。この中性粒子化されたイ
オンビーム３ｂが基板１０の所望の場所に照射される。
このため、上記実施例と同様の効果が得られる。
なお、荷電交換器４の設置場所はレーザー装置２００の
上流側ならいかなる位置でもよく、第２図に示した位置
に限定されない。
上流側ならいかなる位置でもよく、第２図に示した位置
に限定されない。
なお、上記実施例では荷電交換器４としてマグネシウム
蒸気をイオンビーム軌道上に作るものを示したが、表面
にセシウムＣｓをコーティングした（膜厚はμｍオーダ
ー）タングステンＷに斜めに正のボロンイオンＢ＋が入
射するような構成にしてもよい。このようにすると周知
のように正のボロンイオノＢ はタングステンの表面で
反射すると負のボロンイオンＢ となる。また、タング
ステンＷ以外の金属でもよい。
蒸気をイオンビーム軌道上に作るものを示したが、表面
にセシウムＣｓをコーティングした（膜厚はμｍオーダ
ー）タングステンＷに斜めに正のボロンイオンＢ＋が入
射するような構成にしてもよい。このようにすると周知
のように正のボロンイオノＢ はタングステンの表面で
反射すると負のボロンイオンＢ となる。また、タング
ステンＷ以外の金属でもよい。
第３図はこの発明に係る中性粒子ビーム照射装置の第３
実施例を示す概略構成図である。この実施例と第１図に
示した実施例との相違点は、正の安定なイオンビームを
発生するイオン源２の代わりに負の不安定なイオンビー
ムを発生するイオン源３００を設け、中性ガス発生装置
１００の代わりにレーザー装置２００を設けたことであ
る。その他の構成は第１図の実施例と同様である。
実施例を示す概略構成図である。この実施例と第１図に
示した実施例との相違点は、正の安定なイオンビームを
発生するイオン源２の代わりに負の不安定なイオンビー
ムを発生するイオン源３００を設け、中性ガス発生装置
１００の代わりにレーザー装置２００を設けたことであ
る。その他の構成は第１図の実施例と同様である。
イオン源３００は例えば周知のようにプラズマイオン源
を用いて水素Ｈ２を電離することにより不安定な負の水
素イオンＨを生成する。水素イオンＨはボロンイオンＢ
同様比較的弱い力で原子に電子が拘束されているので
、レーザー装置２００から照射される光により原子と電
子が分離して、水素イオンＨは中性粒子Ｈとなる。この
ような構成にしても上記実施例と同様の効果が得られる
。
を用いて水素Ｈ２を電離することにより不安定な負の水
素イオンＨを生成する。水素イオンＨはボロンイオンＢ
同様比較的弱い力で原子に電子が拘束されているので
、レーザー装置２００から照射される光により原子と電
子が分離して、水素イオンＨは中性粒子Ｈとなる。この
ような構成にしても上記実施例と同様の効果が得られる
。
なお、上記実施例ではプラズマイオン源を用いて水素イ
オンＨ−を生成する場合について説明したが、その他の
気体を電離して、負の不安定なイオンをよ生成すること
もできる。
オンＨ−を生成する場合について説明したが、その他の
気体を電離して、負の不安定なイオンをよ生成すること
もできる。
また、不安定な正のイオンを生成した場合、レーザー装
置を電子供給装置に置き換える必要がある。この場合、
不安定な正のイオンは電子を取り込みやすい状態になっ
ていると考えられるので、電子を供給すると容易に中性
化すると考えられるこのような構成にしても上記実施例
と同様の効果が得られる。
置を電子供給装置に置き換える必要がある。この場合、
不安定な正のイオンは電子を取り込みやすい状態になっ
ていると考えられるので、電子を供給すると容易に中性
化すると考えられるこのような構成にしても上記実施例
と同様の効果が得られる。
以上のようにこの発明によれば、イオンビームの経路出
口にイオンビームを中性粒子化する中性粒子化手段を設
け、試料に照射されるビームを中性粒子化するようにし
ているので、試料が帯電することがなく、また仮に試料
があらかじめ帯電していてもビームが偏向を受けること
がなく、正確かつ微細にビームを照射することができる
という効果がある。
口にイオンビームを中性粒子化する中性粒子化手段を設
け、試料に照射されるビームを中性粒子化するようにし
ているので、試料が帯電することがなく、また仮に試料
があらかじめ帯電していてもビームが偏向を受けること
がなく、正確かつ微細にビームを照射することができる
という効果がある。
第１図ないし第３図はこの発明に係る中性粒子ビーム照
射装置の一実施例を示す概略構成図、第４図は従来のイ
オンビーム照射装置の概略構成図である。 図において、２及び３００はイオン源、３及び３ａはイ
オンビーム、４は荷電交換器、５及び８は静電レンズ、
９は偏向器、１３は質量分析器、１００は中性ガス発生
装置、２００はレーザー装置である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
射装置の一実施例を示す概略構成図、第４図は従来のイ
オンビーム照射装置の概略構成図である。 図において、２及び３００はイオン源、３及び３ａはイ
オンビーム、４は荷電交換器、５及び８は静電レンズ、
９は偏向器、１３は質量分析器、１００は中性ガス発生
装置、２００はレーザー装置である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (3)
- （１）安定したイオンビームを発生するイオン源と、 前記イオン源から発生されたイオンビームの経路上に設
けられ、前記イオンビームを集束させるためのレンズと
、 前記イオンビームの経路上に設けられ、前記イオンビー
ムのうち所望のイオンビームのみを選択するイオンビー
ム選択手段と、 前記イオンビームの経路上に設けられ、前記イオンビー
ムの向きを変える偏向手段と、 前記イオンビームの経路出口に設けられ、前記イオンビ
ームを中性粒子化するための中性粒子化手段とを備えた
中性粒子ビーム照射装置。 - （２）安定したイオンビームを発生するイオン源と、 前記イオン源から発生されたイオンビームの経路上に設
けられ、前記イオンビームを集束させるためのレンズと
、 前記イオンビームの経路上に設けられ、前記イオンビー
ムのうち所望のイオンビームのみを選択するイオンビー
ム選択手段と、 前記イオンビームの経路上に設けられ、前記イオンビー
ムの向きを変える偏向手段と、 前記イオンビームの経路上に設けられ、前記イオンビー
ムの荷電状態を逆にする荷電交換手段と、前記イオンビ
ームの経路出口に設けられ、前記荷電交換手段により荷
電状態を逆にされた前記イオンビームを中性粒子化する
中性粒子化手段とを備えた中性粒子ビーム照射装置。 - （３）不安定なイオンビームを発生するイオン源と、 前記イオン源から発生されたイオンビームの経路上に設
けられ、前記イオンビームを集束させるためのレンズと
、 前記イオンビームの経路上に設けられ、前記イオンビー
ムのうち所望のイオンビームのみを選択するイオンビー
ム選択手段と、 前記イオンビームの経路上に設けられ、前記イオンビー
ムの向きを変える偏向手段と、 前記イオンビームの経路出口に設けられ、前記イオンビ
ームを中性粒子化するための中性粒子化手段とを備えた
中性粒子ビーム照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1319536A JPH03182040A (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 中性粒子ビーム照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1319536A JPH03182040A (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 中性粒子ビーム照射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03182040A true JPH03182040A (ja) | 1991-08-08 |
Family
ID=18111342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1319536A Pending JPH03182040A (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 中性粒子ビーム照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03182040A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021150096A (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-27 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 粒子ビーム装置及び複合ビーム装置 |
-
1989
- 1989-12-08 JP JP1319536A patent/JPH03182040A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021150096A (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-27 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 粒子ビーム装置及び複合ビーム装置 |
| KR20210117188A (ko) * | 2020-03-18 | 2021-09-28 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크 사이언스 | 입자 빔 장치 및 복합 빔 장치 |
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