JPH0547934B2 - - Google Patents

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JPH0547934B2
JPH0547934B2 JP2135524A JP13552490A JPH0547934B2 JP H0547934 B2 JPH0547934 B2 JP H0547934B2 JP 2135524 A JP2135524 A JP 2135524A JP 13552490 A JP13552490 A JP 13552490A JP H0547934 B2 JPH0547934 B2 JP H0547934B2
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electron
ion
focused
control
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Daburyuu Waado Birii
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばリペアリング（修理）装置と
して使用される集束イオンビーム処理装置に関す
る。
一般に、イオンビームを基板表面に収束させて
この表面をエツチングしたりマスクをリペアーし
たりする技術が半導体の分野で利用されている。
このような技術は、最近のように超高密度化のた
めに、イオンビームを高収束して精度良く基板表
面に入射させるのには問題がある。即ち、イオン
ビームを基板に入射させると、基板が絶縁体の場
合には、電荷がチヤージされるので、この電荷に
より入射ビームが偏向や発散され、入射ビームの
収束性ならびに入射位置に悪影響を与える。この
影響はイオンビームを微細化すればするほど大き
くなり、超高密度化の妨げとなつている。
従つて、この発明の目的は、基板にチヤージさ
れる電荷の影響をなくして、高収束で所望の位置
にイオンビームを入射させることの可能な集束イ
オンビーム処理装置を提供することである。
以下に図面を参照して本発明について詳細に説
明する。
第１図には、本発明による装置の組み合わされ
たブロツク図が示されている。この装置は、微細
に集束されたイオンビーム１４を形成するように
レンズ１２により集束されるイオンを与えるイオ
ン源１１を備えている。この集束されたイオンビ
ーム１４は基板１６の表面１５上に衝突するよう
に偏向板１３により偏向される。低エネルギ電子
銃１７は電子ビーム２１を形成するようにレンズ
１８により集束される電子源を備えている。電子
ビーム２１は、イオンビーム１４を表面１５上に
シヤープに集束されている点を囲んでいる表面１
５の一部分に注ぐ集束された電子スポツトを形成
するために制御要素２２を介して通る。制御要素
２２は充満した電子ビームを偏向するためにある
いはブランキングするためにマルチプレクサ制御
３４を介して信号を受信する。
イオン検出器２４は、表面１５からたたき出さ
れたイオンを検出し、システムコンピユータ１６
へ信号を与える。電子及びイオン検出器２６は、
グリツト２７がバイアスされているときに、グリ
ツド２７を通る表面１５からたたき出された電子
及びイオンを検出し、演算増幅器３０を介して信
号をシステムコンピユータ６に送る。システムコ
ンピユータ６はバイアス制御３１と腕３３に接続
されたリレー３２とを制御して、バイアス制御３
１の対応した指定の夫々の端子上に与えられたイ
オン選択電位あるいは電子選択電位に選択的にグ
リツド２７を接続する。代表的な電子選択電位及
びイオン選択電位は、それぞれ＋300から＋600ボ
ルト及び−300から2000ボルトの範囲内にある。
マルチプレクサ制御３４は電子銃１７の制御要素
２２に偏向信号を与える。システムコンピユータ
６は、偏向プレート１３を付勢するために増幅器
３５に偏向信号も与える。
イオン源１１は例えば、FEI社から市販されて
いるものである。低エネルギ電子銃１７は
Kimball Physics社から市販されているものであ
る。電子及びイオン検出器２６はGalileo社から
市販されている１チヤンネル電子増倍管から成つ
ている。
第１図の装置は、イメージング、イオン電荷中
和、及びスパツタリングプロセスの終了点の検出
に有用である。このために、イオンビーム１４は
液体金属イオン源１１から発生する。イオン源１
１は加速され、そして静電レンズ１２によつて集
束されるイオンを与える。偏向プレート１３は表
面１５上で典型的にはほぼ１平方ミリメートルの
領域の視野内にイオンビーム１４を正確に位置決
めする。イオンビーム１４が基板１６の表面１５
上に衝突した時に、沢山の現象が生じる。
(1) 低エネルギの２次電子が発生される。
(2) 正及び負の低エネルギの２次イオンが発生さ
れる。
(3) 原子が表面１５上からたたき出される。
(4) ビーム１４からの１次イオンが表面１５中に
注入される。
第２図には、これらのプロセスの図による表示
が示されている。このようにして発生された粒子
はイオンビーム１４の直下の領域からのみ出る。
そのために、ビーム１４径が小さく保たれ、かつ
このビームが表面１５に衝突するところに正確に
位置決めされることが重要である。基板１６が導
体でない場合には、半導体あるいは絶縁体表面を
エツチングする時に典型的に発生するものは、入
射したイオン電荷がビームの下にたまつて、非集
束電界を形成する。電界は表面におけるイオンビ
ームの成形を妨害するだけでなく、イオン及び電
子が表面を離れる時にそれらの軌道も妨害する。
たつた数ボルトの電位がこれらのプロセスを著し
く低下させる。第１図の装置においては、電子及
びイオンが共に、集束されたイオンビーム１４の
下の表面に関する正確な形状及び構造情報を提供
するために使用される。この情報は表面のイメー
ジングとスパツタリングの速度決定との両方に有
用である。
イオンビーム１４の衝突の点の周りの表面１５
を電子銃１７からの電子によつて覆うことによ
り、これらの電子は照射されたイオンの正電荷を
中和し、これにより望ましくない非集束電荷を低
減させる。電子銃からの低エネルギー電子は基板
表面から２次粒子を放出させないので、イオンビ
ームに由来する２次粒子の数はイオンビームの照
射量及びそれによる帯電量にのみ関係する。従つ
て、低エネルギー電子による中和が進めば、２次
粒子の量はイオンビームの照射量を直接反映す
る。よつて２次粒子を検出すれば中和に必要な低
エネルギー電子ビームの制御は容易にできる。
マルチプレクサ制御３４はシステムコンピユー
タ６からの信号に応答して、所望の中和を行なう
ために十分な低エネルギーの電子を維持するよう
に表面１５上の電子の数を効果的に制御する信号
を、電子銃制御電極２２に与える。
切り換え可能な負イオン及び電子検出器２６
は、グリツト２７がイオン及び電子を通過可能な
ようにバイアスされている時に、表面１５から出
た電子もしくはイオンの数を計測し、可変利得の
演算増幅器３０により増幅された電気信号をシス
テムコンピユータ６に供給する。システムコンピ
ユータ６はこれらの検出した信号をモニタして、
プロセスができるだけ乱されないようにしなが
ら、電子流及びタイミングを制御する。ビーム１
４からの正イオンの電荷を中和するように表面１
５上の電子流を調整することにより、このプロセ
スは帯電した表面によつて生じるような乱れがな
い。
本装置は既知の方法に従つて制御を行なうシス
テムコンピユータに関連して説明されたが、本発
明は所望の制御をマニユアルに行なうようにもで
きる。例えば、偏向信号は適当なポテンシヨメー
タを動作することにより、マニユアルにデフレク
タ１３に印加でき、またリレー３２は電子とイオ
ンとの検出を切り替えるようにマニユアルに動作
でき、またメータ等の可視インジケータが演算増
幅器３０の出力端に配置できる。制御要素２２に
印加される制御信号はマニユアルに制御できる。
更に、信号を偏向板１３に印加することによつ
てイオンビーム１４を偏向する代わりに、イオン
ビーム１４を静止させ、基板１６を偏位するよう
にできる。基板１６は機械的な台上に支持でき
る。この台は好適には検出イオン及び／あるいは
電子の流れの鋭い変化によつて典型的に示される
特徴が存在する位置を特定することを楽にするよ
うに容易に決定できる位置間で、相互に垂直な方
向に偏位させる正確な機械的偏位機構を備えてい
る。
好適には、偏向板１３に印加された偏向信号
は、検出した電子及び／あるいはイオンの流れの
変化が特定の偏向信号の振幅に関連するようにチ
ヤンネル電子増倍管２４から受信した信号によつ
て較正される。この特定の振幅は基板表面１５上
の特定の位置に対応している。
本発明はホトオプテカルマスク及び十字線
（reticles）を修理する際に特に有用である。マス
クあるいは十字線の大部分の領域は高い絶縁性の
ガラスであるために、これらの表面は正イオンに
より衝撃された時に電荷の蓄積の影響を受ける。
本発明はこの電荷の蓄積を中和する。
本発明は不透明な修理（光阻止粒子のエツチン
グ）、透明な修理（通過領域を不透明にするこ
と）、及びイメージング（不完全な領域がイオン
ビームに対して正確に位置決めでき、また基板の
他の特徴が修復されるように）に対して使用でき
る。これらの操作の全ては本発明を使用すること
によつて、電荷の蓄積を中和しかつプロセスを促
進するために強化される。次の例を説明する。
不透明な修理プロセスにおいて、イオンビーム
は欠陥をなしている材料をたたき出すために使用
される。電子の電荷の中和は、イオンイメージン
グ及び２次電子イオンイメージングの両方が欠陥
の位置を決定しまたスパツタリングをモニタする
ために使用されるように、実時間及びマルチプレ
クスモードの両方で使用される。例えば、２次電
子が所望のイメージを発生するために使用されて
いる時には、ビーム２１内の低エネルギ流の電子
が検出器２４に引き寄せられ、所望の信号を重畳
する。そのため、状態に応じて、電子銃１７は、
電荷の中和と２次電子のイメージングとを同時に
可能にするために１次イオンビーム１４と協働し
て時分割の多重化した方法でオン及びオフに切り
換えられる。（異なつた形式のコントラストを発
生するために使用される）正のイオンのイメージ
ングに対しては、電子中和器が１次イオンビーム
１４と同時に使用される。この方法は、リレー３
２が動作された時には、バイアス制御１３からグ
リツト２７へのバイアスが、２次的に放出された
正イオンを受け取りながら、中和ビーム２１の負
に帯電した低エネルギの電子を排除する。
不透明な欠陥の修理においては、SIMデテクタ
２４が基板１６を出るイオンの型式を定量的に決
定するために使用される。この情報はシステムコ
ンピユータ６により処理され、ビーム１４のエツ
チング位置を調整して、典型的にはガラスである
基板１６の望ましいエツチングを最小にする。電
子中和は前述した２次イオンイメージングの方法
と同様の方法で実時間でこのプロセスの間に使用
される。
透明な修理においては、ガラス内に不透明な領
域を発生する好適な方法は1983年５月にカリフオ
ルニア、ロサンゼルスでの第17回電子、イオン及
びホトビームシンポジウムで提示されたA.
Wagner.D.Barr，D.Atwood及びJ.H.Bruningに
よる論文に説明されているような各種の形式の光
学デイフユーザをエツチングすることである。こ
のプロセスは絶縁ガラス表面についての正確なか
つかなり長い時間のエツチングを必要とする。正
確な光学要素がエツチングされねばならないの
で、電子中和ビーム２１はイオンエツチングビー
ム１４の領域に集中される。
電荷中和を助けるためにイオンビーム誘導の導
電性を使用することが有利である。イオンビーム
１４が表面１５上を走査される時に、十分な結晶
の損傷及び不純物の注入が行なわれ、先の絶縁ガ
ラス基板１６の上側の10ナノメータの範囲内に薄
い導電層を形成させる。この導電層は、１次イオ
ンビームエツチングの領域に到達する電子流に対
して増加した表面導電領域を与えながらも、ガラ
スの望ましい光学特性を乱すことはない。このよ
うに、最終的に電子ビーム２１を収束させること
は必要ではなく、また中和ビームは１次イオンビ
ーム１４のものより小さい電流密度を有するもの
が使用できる。イオンビーム電流は典型的には
0.5×10-9アンペアであり、約1A／cm2の密度を有
している。電子ビームの電流は典型的には10-6ア
ンペアであり10-4Ａ／cm2の転流密度を有してい
る。電子ビーム電流は最終的に集束されたイオン
ビームの電流よりも非常に大きく、またその電流
密度は最終的に集束されたイオンビームの電流密
度よりも非常に小さい。
以上、表面上に鮮鋭に集束されたイオンビーム
を保持することを可能にしかつイメージング及び
制御を行なうように、イオンビーム衝撃に応答し
て基板上に発生された表面電荷を中和する新らし
い装置が説明された。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による装置の組合わされたブロ
ツク図、第２図は本発明によるエツチングプロセ
スを表示する図である。 ６……システムコンピユータ、１１……イオン
源、１２……レンズ、１３……偏向プレート、１
４……イオンビーム、１５……表面、１６……基
板、１７……電子銃、１８……レンズ、２１……
電子ビーム、２２……電子銃制御電極、２４……
イオン検出器、２６……電子及びイオン検出器、
２７……グリツト、３１……バイアス制御、３２
……リレー、３３……腕、３４……マルチプレク
サ制御。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 基板表面上に集束されたイオンビームを入射
    させる手段と、 低エネルギー電子ビームを射出する電子ビーム
    源と、 前記電子ビームを、前記基板表面の前記イオン
    ビームの入射点を囲む領域に入射させて、前記イ
    オンビームの入射により発生される表面電荷を中
    和する手段と、 前記表面電荷を中和して前記イオンビームの入
    射点の偏倚をサブミクロンのオーダ以内に維持す
    るように、イオンビームの入射により発生される
    ２次粒子を検出し、前記電子ビームを制御する手
    段と、 を具備することを特徴とする集束イオンビーム処
    理装置。 ２ 前記２次粒子の検出は所定エネルギーの荷電
    粒子の量の検出であり、前記電子ビームの制御は
    その強度の制御である特許請求の範囲第１項記載
    の集束イオンビーム処理装置。
JP2135524A 1985-04-24 1990-05-28 集束イオンビーム処理装置 Granted JPH03138846A (ja)

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