【発明の詳細な説明】
この発明は収束イオンビームによりリソグラフ
イーを行なう半導体素子製造装置に関する。
イオンビームリソグラフイーはパターン描画機
能、不純物導入機能、パターン加工機能等、半導
体プロセスで必要なほとんどの機能を持つてお
り、特にサブミクロンのリソグラフイーを行なえ
る点から近年着目を集めている。第１図はこの様
なイオンビーム装置、特に走査形収束イオンビー
ム装置の一例を示す。第１図においてイオン源１
からのイオンは、引出電極２で引き出されてイオ
ンビームＢとされ、ターゲツト３に照射される。
イオンビームＢの系路には順次開口絞り４、加速
レンズ電極５及び偏向電極６が配されている。イ
オンビームＢはターゲツト３の座標上の任意の位
置に照射される。
この様な収束イオンビーム装置のイオン源とし
てはＢ，As，Ｐ，Si，Ar，H2等が考えられてい
る。Ｂ，As，Ｐ等のイオン種は不純物導入用と
して用いられ、Si，Ar等のイオン種はパターン
加工用として用いられ、Ｈ（H+，H2 +），Ar等の
イオン種はレジスト露光用としてい用いられる。
ところでレジスト露光用のイオン源としては、
上述の通りH2，Arが用いられる。しかし、これ
らのイオン源を実用的に使用できる様にするため
には、解決すべき問題が残されている。H2の場
合には、例えば、イオン電流の安定性が得られな
いこと、Arイオン源の場合にはH2に比べ、レジ
ストの感度が低かつたり、レジスト中の浸入深さ
が浅い等の欠点がある。この場合には、スループ
ツトが低く効率が極めて悪い。そしてArを用い
た場合ではH2と違い75KVでは感光が充分でな
く、100KVでしかもドーズ量を1013（イオン／cm2）
にしないと充分な感光が行なえない。
この発明はこの様な事情を考慮してなされたも
のであり、収束イオンビームリソグラフイーによ
りレジストの露光を行なう際に、レジストの感度
に充分適合しうるエネルギ、電流密度を持つたイ
オン種を用いて安定なイオン電流を持つイオンビ
ームを得ることができる様にすることを目的とし
ている。
以下この発明を説明する。
この発明は、Heをイオン源として用いること
を特徴としている。具体的には第２図に示す様
に、エミツタブロツク７をコールドフインガ（冷
凍機）８の端部に結合させて真空室９に配してい
る。エミツタブロツク７では針状エミツタ７ａが
絶縁部材７ｂに支持され、この針状エミツタ７ａ
及び周囲電極７ｃの間にHeガスが供給されHeイ
オンが放出される。Heガスは絶縁部材７ｂ等を
案内される際に冷却凝縮される。これによつてイ
オン化効率が向上する。第２図の下方には、第１
図と同様に加速レンズ電極５や偏向電極６が配さ
れることは勿論である。尚図中１０は電圧源であ
る。
この発明によればイオン電流が安定すると共に
レジスト感度の点でも極めて向上が見られた。本
発明はサブミクロンパターンのレジスト露光を行
なう際に極めて有益である。
以下実施例を挙げてこの発明を更に説明する。
実施例
この例では装置としてイオン注入装置を用い
た。所定の基体に遠紫外用レジスト（ODUR−
1010）を塗布しサンプルとした。このサンプルに
上述装置でHe+ビームを注入した。比較のため
H2 +，Ar+ビームの露光も測定した。これらの結
果を表に示す。この表では75KV、100KVの夫々
イオンエネルギのもとでレジストが感光した時の
イオンのドーズ量を示した。He+が極めて少ない
ドーズ量で感光を行なわせることが理解できる。
又、He+の場合にはイオン電流が安定しているこ
とも確かめられらた。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus that performs lithography using a focused ion beam. Ion beam lithography has most of the functions necessary for semiconductor processing, such as pattern drawing, impurity introduction, and pattern processing, and has attracted attention in recent years because it can perform submicron lithography. FIG. 1 shows an example of such an ion beam device, particularly a scanning type focused ion beam device. In Figure 1, ion source 1
The ions are extracted by an extraction electrode 2 to form an ion beam B, which is irradiated onto a target 3.
An aperture stop 4, an accelerating lens electrode 5, and a deflection electrode 6 are arranged in this order in the path of the ion beam B. The ion beam B is irradiated onto an arbitrary position on the coordinates of the target 3. B, As, P, Si, Ar, H2, etc. are considered as ion sources for such focused ion beam devices. Ion species such as B, As, and P are used for impurity introduction, Si and Ar ion species are used for pattern processing, and ion species such as H (H + , H 2 + ) and Ar are used for resist exposure. used for purposes. By the way, as an ion source for resist exposure,
As mentioned above, H 2 and Ar are used. However, problems remain to be solved in order to make these ion sources practical. In the case of H2 , for example, the stability of the ion current cannot be obtained, and in the case of an Ar ion source, the sensitivity of the resist is lower than that of H2 , and the penetration depth in the resist is shallow. There are drawbacks. In this case, the throughput is low and the efficiency is extremely poor. When using Ar, unlike H 2 , 75KV does not provide sufficient exposure, and at 100KV, the dose is 10 13 (ions/cm 2 ).
If you do not do this, sufficient exposure will not be possible. This invention was made in consideration of these circumstances, and uses ion species with energy and current density that are sufficiently compatible with the sensitivity of the resist when exposing the resist using focused ion beam lithography. The aim is to make it possible to obtain an ion beam with a stable ion current. This invention will be explained below. This invention is characterized by using He as an ion source. Specifically, as shown in FIG. 2, an emitter block 7 is connected to an end of a cold finger (refrigerator) 8 and placed in a vacuum chamber 9. In the emitter block 7, a needle emitter 7a is supported by an insulating member 7b.
He gas is supplied between the electrode 7c and the surrounding electrode 7c, and He ions are released. The He gas is cooled and condensed as it is guided through the insulating member 7b and the like. This improves ionization efficiency. At the bottom of Figure 2, the first
Of course, the accelerating lens electrode 5 and the deflection electrode 6 are arranged as in the figure. Note that 10 in the figure is a voltage source. According to this invention, the ion current was stabilized and the resist sensitivity was also significantly improved. The present invention is extremely useful when performing resist exposure of submicron patterns. This invention will be further explained below with reference to Examples. Example In this example, an ion implantation device was used as the device. A deep ultraviolet resist (ODUR-
1010) was applied and used as a sample. This sample was injected with a He + beam using the device described above. for comparison
Exposure to H 2 + and Ar + beams was also measured. These results are shown in the table. This table shows the ion dose when the resist is exposed to ion energies of 75 KV and 100 KV, respectively. It can be seen that He + allows exposure to occur with an extremely small dose.
It was also confirmed that the ionic current was stable in the case of He + . 【table】
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は収束形イオンビーム装置の一例を示す
模式図、第２図はこの発明を説明するための模式
図である。
１はイオン源、３はターゲツト、５は加速レン
ズ電極、７はエミツタブロツク、７ａは針状エミ
ツタである。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a focused ion beam device, and FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the present invention. 1 is an ion source, 3 is a target, 5 is an accelerating lens electrode, 7 is an emitter block, and 7a is a needle emitter.