JPH0448627Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は高精度イオンビームリソグラフイ等に
使用して有効な集束イオンビーム装置に関する。

［従来技術］ イオンビームリソグラフイに使用される集束イ
オンビーム装置では、一般に２段の集束レンズ系
が使用されている。これはイオンビームのクロス
オーバー像の位置に、ブランキング用の偏向電
極、又はＥ×Ｂマスフイルタを設置することが好
ましいからである。第５図は従来の集束イオンビ
ーム装置の光学図であり、１は例えば電界放射型
のイオン源である。このイオン源から放射された
イオンビームは静電型の集束レンズ２により集束
され、対物レンズ３との中間にイオン源１近傍に
形成されるクロスオーバー点の像COを結ぶ。こ
のクロスオーバー像COから発散するイオンビー
ムは次の対物レンズ３により縮小・結像され、試
料４上に微小なスポツトとして照射される。この
試料４上には任意方向にイオンを偏向できる偏向
電極５が配置されており、この偏向電極に図示外
のコンピユータからパターン信号を供給すれば、
試料上に所望のイオンビームによる描画ができ
る。この偏向電極はまたイオン光学系のチエツク
用にも使用され、図示のように２次元的な走査信
号発生回路６から面走査信号が供給される。前記
試料４の上方には２次電子の検出器７が配置さ
れ、試料にイオンビームを照射した際に該試料よ
り発生する２次電子を検出し、増幅器８を介して
陰極線管等の表示装置９に輝度信号として供給さ
れている。前記クロスオーバー像COの位置には
ブランキング用の偏向電極１０が配設され、ブラ
ンキング電源１１から所望の電圧信号が送られ
る。該ブランキング用偏向電極の直下には微小開
口を有するアパーチヤ板１２が置かれ、イオンビ
ームを遮断する。１３，１４は２段のアライメン
ト用の偏向電極であり、アライメント電源１５を
調整することによりイオンビームのアライメント
を行なうことができる。

このような構成において、一般の装置では集束
レンズ２の倍率は１程度、対物レンズの倍率は
0.3〜0.5程度であり、クロスオーバー径は計算上
では直径0.1μm以下である。従つて、レンズ２と
３の中間に生ずるクロスオーバー像COの大きさ
も同程度となり、これを対物レンズで1/2〜1/3に
縮小して試料上に投射することになり、対物レン
ズの収差も含めて理論的に0.1μmのスポツト径が
得られる。しかし、実際にはイオン源及び各レン
ズの軸の不一致等により上記クロスオーバー像
COのスポツト径は上記より大きくなり対物レン
ズの収差量をはるかに超えることもありうる。こ
れでは対物レンズで縮小しても0.1μmにはとても
絞れない。このスポツト径の確認のために前記偏
向電極５、走査電源６、２次電子検出器７及び陰
極線管９からなるモニタ装置が設けられ、２次電
子画像を表示し、その画像からスポツト径を知る
ようにしている。

［考案が解決しようとする問題点］ しかし、このような装置では最終のイオンビー
ムのスポツト径しか分らないので、アライメント
不良等で中間のクロスオーバー像が所定のスポツ
ト径より大きくなつていても判別できず、試料上
に投射されるビームのスポツト径を0.1μm以下に
するのは非常に難しかつた。

そこで、本考案の目的は上記点に鑑み、中間の
クロスオーバー像の大きさを簡単に確認でき、も
つて試料上における最終スポツトを所望の大きさ
に絞れるようになした集束イオンビーム装置を得
ることである。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、イオン源と、該イオン源からのイオ
ンビームを集束するための少なくとも２段の集束
レンズと、そのレンズ間に結像されたクロスオー
バー像の位置に配置された微小開口を有するアパ
ーチヤ板と、このアパーチヤ板の上方に置かれた
ブランキング用偏向電極又はＥ×Ｂマスフイルタ
と、同じくアパーチヤ板の上方に配置された２次
電子検出器と、前記アパーチヤ板上でのイオンビ
ームの照射位置を変えるため該イオンビームの走
査位置とアパーチヤ板とを相対的に移動させる手
段と、そのイオンビームでアパーチヤ板上の所望
領域を面走査する手段と、その面走査に伴つて前
記２次電子検出器より得られる検出信号に基づい
て走査像を表示する表示装置からなる集束イオン
ビーム装置に構造上の特徴がある。

［実施例］ 第１図本考案の一実施例の光学図であり、第５
図と同符号は同様な部材を示してある。１６は微
小開口を有するアパーチヤ板であり、クロスオー
バー像COの位置に置かれている。ブランキング
用の偏向電極はこのアパーチヤ板の上方に置か
れ、スイツチS₁を介してブランキング電極１１、
又はシフト用の直流電源１７に接続されている。
前記アパーチヤ板１６の下方には第２のブランキ
ング用偏向電極１８とアパーチヤ板１９が設置さ
れ、この電極１８には前記第１のブランキング用
電極１０と同期してブランキング信号が印加され
る。このようにクロスオーバー像COを挟んでブ
ランキング用偏向電極を２段設けると、該偏向電
極を丁度クロスオーバー像の位置に配置したと同
様な効果になり、ブランキング時の試料上でのイ
オンビームの位置ずれに起因するパターンの精度
劣化を防止できる。前記アパーチヤ板１６の上方
（ブランキング電極１０の下）には環状又はイオ
ン通路の回りに複数個の２次電子検出器２０を配
置してあり、イオン照射によりアパーチヤ板１６
の上から発生する２次電子を検出する。この検出
器としては例えば、マルチチヤンネルプレート
（MCP）が使用され、その出力は適宜信号処理さ
れ、増幅器２１スイツチS₂を介して陰極線管９に
輝度変調信号として供給される。このスイツチの
ａ端子には前記試料からの２次電子検出器７が接
続されており、両検出器からの信号を選択的に陰
極線管に供給できるように構成してある。２２は
加算器で、アライメント回路１５からのアライメ
ント信号とスイツチS₃を介して供給される走査信
号発生回路６からの面走査信号を加算して偏向電
極１３，１４に供給する。

このような構成で、各スイツチS₁〜S₃を全てａ
端子に接続すると丁度第５図と同じ状態になり、
検出器７により検出された試料４からの２次電子
の像を陰極線管上で観察することができる。次
に、スイツチS₁をｂ端子に切換ると、第２図に示
すようにブランキング用偏向電極に直流電源１７
から一定の電圧が印加され、イオンビームの走査
位置は、アパーチヤ板１６上の所定位置にシフト
される。この状態で、スイツチS₃をｂ端子に切換
ると走査電源６からの面走査信号が加算器２２を
介してアライメント用偏向電極に供給されるよう
になり、第３図に中心ビームのみで示すように第
２図で走査位置をシフトされたイオンビームがア
パーチヤ板１６上の一定領域を面走査する。この
イオンビームの走査によりアパーチヤ板上の各点
から放射した２次電子は検出器２０により検出さ
れ、増幅器２１で適宜増幅され、更に図示しない
が、適宜信号処理された後スイチS₂を介して陰極
線管に供給される。これにより、中間のクロスオ
ーバー像をアパーチヤ板上で走査した画像が得ら
れるので、その画像から該クロスオーバー像の状
態を確認でき、アライメント不良やその他の光学
系の不備を検知できる。そこで、このクロスオー
バー像が最小になるように各部の調整を行なえ
ば、最終的に微小なビームスポツト径（0.1μm以
下）を持つイオンビームを試料上に投射可能とな
る。

尚、上記においてスイツチS₁〜S₃の２つ以上を
連動する便利なことは論を待たない。又、上記ブ
ランキング電極に代えて、又はこれと併用してＥ
×Ｂマスフイルタを使用する装置にも同様に利用
できる。この場合Ｅ×Ｂマスフイルタもアパーチ
ヤ板１６を挟んで２段設けると効果が大きい。更
に、アパーチヤ板１６の所望位置にイオンビーム
の走査位置をシフトさせるために第１図では、ブ
ランキング用の偏向器に直流電源１７からのシフ
ト電圧を与えたが、この偏向電極でなく他の偏向
電極を使用しても良い。更に又、このような電気
的なシフトでなく、第４図に示すようにアパーチ
ヤ板の任意な位置に標準試料２３を取付け、この
アパーチヤ板をホルダ２４により矢印の様にイオ
ンビームに対し直角方向に機械的に移動させるこ
とにより、微小開口と標準試料とを選択的にイオ
ンビームの通路に配置できるようにしても良い。
更に又、上記実施例ではイオンビーム集束用のレ
ンズを２段使用した場合であるが、それ以上の段
数のレンズを使用する場合でも同様に使用でき
る。

［効果］ 以上説明したように、本考案では集束レンズの
中間に形成されるクロスオーバー像の位置に微小
開口を有するアパーチヤ板を置き、その上方に２
次電子検出器を配置すると同時に、前記アパーチ
ヤ板の所望領域上をイオンビームで面走査し、そ
れにより発生する各部からの２次電子を検出して
画像表示するように構成してあるので、その画像
から中間のクロスオーバー像の集束状態を簡単に
且つ正確に確認でき、従つてアライメントやその
他の調整が極めて的確に行なえるようになり、所
望とする微小スポツト径を有するイオンビームを
試料上に投射することが可能となり、高精度のイ
オンビーム描画の実現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す光学図、第２
図及び第３図はその説明図、第４図は本考案の他
の実施例を示す図、第５図は従来の装置を示す光
学図である。 １……イオン源、２……集束レンズ、３……対
物レンズ、４……試料、５……偏向電極、６……
走査信号発生信号、７……２次電子検出器、８…
…増幅器、９……陰極線管、１０……ブランキン
グ用偏向電極、１１……ブランキング電源、１２
……アパーチヤ板、１３，１４……アライメント
用偏向電極、１５……走査回路、１６……アパー
チヤ板、１７……直流電源、１８……第２のブラ
ンキング用偏向電極、１９……アパーチヤ板、２
０……２次電子検出器、２１……増幅器、２２…
…加算器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) イオン源と、該イオン源からのイオンビーム
   を集束するための少なくとも２段の集束レンズ
   と、そのレンズ間に結像されたクロスオーバー
   像の位置に配置された微小開口を有するアパー
   チヤ板と、このアパーチヤ板の上方に置かれた
   ブランキング用偏向電極又はＥ×Ｂマスフイル
   タと、同じくアパーチヤ板の上方に配置された
   ２次電子検出器と、前記アパーチヤ板上でのイ
   オンビームの照射位置を変えるため該イオンビ
   ームの走査位置とアパーチヤ板とを相対的に移
   動させる手段と、そのイオンビームでアパーチ
   ヤ板上の所望領域を面走査する手段と、その面
   走査に伴つて前記２次電子検出器より得られる
   検出信号に基づいて走査像を表示する表示装置
   からなる集束イオンビーム装置。 (2) 前記ブランキング用偏向電極又はＥ×Ｂマス
   フイルタはアパーチヤ板の後方にも設置されて
   いる実用新案登録請求の範囲第１項記載の集束
   イオンビーム装置。 (3) 前記面走査の走査信号をイオンビーム通路に
   配置したアライメント用の偏向電極に供給する
   実用新案登録請求の範囲第１項又は第２項に記
   載の集束イオンビーム装置。 (4) 前記イオンビームの走査位置をアパーチヤ板
   上の所望領域に移動させるために前記ブランキ
   ング用偏向電極に一定電圧を印加する実用新案
   登録請求の範囲第１項乃至第３項に記載の集束
   イオンビーム装置。 (5) 前記イオンビームの走査位置をアパーチヤ板
   の所望領域に移動させるため該アパーチヤ板を
   イオンビームに対し直角方向に機械的に移動さ
   せる実用新案登録請求の範囲第１項乃至第３項
   記載の集束イオンビーム装置。