JPH0817385A - 集束ビーム装置 - Google Patents
集束ビーム装置Info
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- JPH0817385A JPH0817385A JP6146006A JP14600694A JPH0817385A JP H0817385 A JPH0817385 A JP H0817385A JP 6146006 A JP6146006 A JP 6146006A JP 14600694 A JP14600694 A JP 14600694A JP H0817385 A JPH0817385 A JP H0817385A
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- focused beam
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、半導体製造工程で使用されるマスク
の修正や配線修正などに用いられる集束イオンビーム装
置に関し、その目的は、真空中でパターン膜形成位置、
またはガスアシストエッチングする位置にガスを効率的
に供給し、加工や堆積を効率的に行うことにある。 【構成】全体の構成は、イオン源（イオン源１，シール
ド電極２，ガンアハーチャ３),イオン集束系（集束レン
ズ４，アパーチャ５，走査電極６，対物レンズ７），ガ
ス供給系（ノズル８，ヒータ９，容器１０，ガス源１
１，バルブ１２，微動装置１３，バルブつまみ１４），
試料微動装置１６，試料１８，検出器１５等から構成さ
れている。
の修正や配線修正などに用いられる集束イオンビーム装
置に関し、その目的は、真空中でパターン膜形成位置、
またはガスアシストエッチングする位置にガスを効率的
に供給し、加工や堆積を効率的に行うことにある。 【構成】全体の構成は、イオン源（イオン源１，シール
ド電極２，ガンアハーチャ３),イオン集束系（集束レン
ズ４，アパーチャ５，走査電極６，対物レンズ７），ガ
ス供給系（ノズル８，ヒータ９，容器１０，ガス源１
１，バルブ１２，微動装置１３，バルブつまみ１４），
試料微動装置１６，試料１８，検出器１５等から構成さ
れている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程で使用
されるマスクの修正や配線修正などに用いられる集束イ
オンビーム装置に関する。
されるマスクの修正や配線修正などに用いられる集束イ
オンビーム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来例えば、イオンビーム支援堆積装置
には特公平2−25425号公報「化合物蒸気吹付け装置」が
ある。この方法は比較的蒸気圧の低い化合物蒸気をノズ
ルを用いてビーム状に噴出させることを特長としてい
る。ノズルを円周上に複数個配置してガスビームが均一
に噴出するように工夫されているものもある。また加工
物の蒸気圧が高い場合には、理化学研究所第１５回シン
ポジウム「イオン注入とサブミクロン加工」(１９８４)
１２１−１２４にのべられている様に試料全体をガスで
覆いイオンビームの入り口のみ小孔を設ける方式が用い
られている。
には特公平2−25425号公報「化合物蒸気吹付け装置」が
ある。この方法は比較的蒸気圧の低い化合物蒸気をノズ
ルを用いてビーム状に噴出させることを特長としてい
る。ノズルを円周上に複数個配置してガスビームが均一
に噴出するように工夫されているものもある。また加工
物の蒸気圧が高い場合には、理化学研究所第１５回シン
ポジウム「イオン注入とサブミクロン加工」(１９８４)
１２１−１２４にのべられている様に試料全体をガスで
覆いイオンビームの入り口のみ小孔を設ける方式が用い
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】噴出ガスがビーム状の
場合は、イオンビームと同軸にはならないため、図３に
示したごとく、ビーム１７が試料１８に当る位置が確認
出来ない。またノズル８と試料１８の距離が離れている
とガスビームの広がりが大きくなってガス吹き付け効率
が悪くなる場合がある。吹き付け効率を良くするために
ノズル８と試料１８間の距離は極力短くする必要がある
が、この距離を計測するのが難しい技術である。また上
記距離を近付け過ぎると試料１８とノズル８が接触して
貴重な試料に傷をつけてしまうこともあった。この構造
の場合ガスの圧力分布を測定すると、最大圧力になる点
がノズル下端部になることが多いが、この点はノズルの
上端の影になりイオンビームが照射出来ない。また、図
３のビーム方式は試料面に突起部２１がある場合、また
は試料に穴２２を加工する場合など影になる部分にビー
ム１７が到達しないことがあった。
場合は、イオンビームと同軸にはならないため、図３に
示したごとく、ビーム１７が試料１８に当る位置が確認
出来ない。またノズル８と試料１８の距離が離れている
とガスビームの広がりが大きくなってガス吹き付け効率
が悪くなる場合がある。吹き付け効率を良くするために
ノズル８と試料１８間の距離は極力短くする必要がある
が、この距離を計測するのが難しい技術である。また上
記距離を近付け過ぎると試料１８とノズル８が接触して
貴重な試料に傷をつけてしまうこともあった。この構造
の場合ガスの圧力分布を測定すると、最大圧力になる点
がノズル下端部になることが多いが、この点はノズルの
上端の影になりイオンビームが照射出来ない。また、図
３のビーム方式は試料面に突起部２１がある場合、また
は試料に穴２２を加工する場合など影になる部分にビー
ム１７が到達しないことがあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】２個の出口小孔２０を有
するノズル８，ノズルをＸ，Ｙ，Ｚの３次元に移動可能
にする微動装置１３，小孔２０部にガスを供給するため
の手段，試料１８の加工部が小孔の中心になるように試
料を移動する手段，試料の加工部にビームを照射する手
段などから構成されている。
するノズル８，ノズルをＸ，Ｙ，Ｚの３次元に移動可能
にする微動装置１３，小孔２０部にガスを供給するため
の手段，試料１８の加工部が小孔の中心になるように試
料を移動する手段，試料の加工部にビームを照射する手
段などから構成されている。
【０００５】
【作用】図２に示すごとく、従来と基本的に異なる点は
ガスがビーム状で試料に照射されるのではなく、上下２
つの小孔２０から、この孔を中心にしてランダムにガス
が噴出することである。ガスの分布は、分子運動論に従
う。下の小孔から出たガスは試料１８に衝突し、表面物
理によって説明される条件により一部吸着される。ここ
に高エネルギービーム１７（イオン）が衝突すると、こ
の粒子と試料１８、またその部分に吸着されているガス
の相互作用により、試料面に金属を堆積させたり、スパ
ッターや化学反応によるエッチングなどを生じる。
ガスがビーム状で試料に照射されるのではなく、上下２
つの小孔２０から、この孔を中心にしてランダムにガス
が噴出することである。ガスの分布は、分子運動論に従
う。下の小孔から出たガスは試料１８に衝突し、表面物
理によって説明される条件により一部吸着される。ここ
に高エネルギービーム１７（イオン）が衝突すると、こ
の粒子と試料１８、またその部分に吸着されているガス
の相互作用により、試料面に金属を堆積させたり、スパ
ッターや化学反応によるエッチングなどを生じる。
【０００６】ここで重要なことは、いかに効率良く加工
部にガスを供給するかであり、これを達成するために
は、ノズル８の位置を正しく設定することである。ここ
では小孔の位置（Ｘ，Ｙ）は走査イオン像（ＳＩＭ）に
て、Ｚ位置は予め計算されている対物レンズの条件でＳ
ＩＭ像の焦点をノズルの上部に合わせることによって達
成される。この場合は予めノズル８の厚みとレンズ特性
を把握しておく必要がある。また、ノズル８の上面が上
記位置合わせに必要な程度で平坦であることも重要であ
る。
部にガスを供給するかであり、これを達成するために
は、ノズル８の位置を正しく設定することである。ここ
では小孔の位置（Ｘ，Ｙ）は走査イオン像（ＳＩＭ）に
て、Ｚ位置は予め計算されている対物レンズの条件でＳ
ＩＭ像の焦点をノズルの上部に合わせることによって達
成される。この場合は予めノズル８の厚みとレンズ特性
を把握しておく必要がある。また、ノズル８の上面が上
記位置合わせに必要な程度で平坦であることも重要であ
る。
【０００７】
【実施例】以下図面に従って実施例を説明する。図１は
集束イオンビーム装置に於けるタングステン堆積に適用
した場合の実施例を示す。全体の構成はイオン源（イオ
ン源１，シールド電極２，ガンアハーチャ３），イオン
集束系（集束レンズ４，アパーチャ５，走査電極６，対
物レンズ７），ガス供給系（ノズル８，ヒータ９，容器
１０，ガス源１１，バルブ１２，微動装置１３，バルブ
つまみ１４），試料微動装置１６，試料１８，検出器１
５等から構成されている。
集束イオンビーム装置に於けるタングステン堆積に適用
した場合の実施例を示す。全体の構成はイオン源（イオ
ン源１，シールド電極２，ガンアハーチャ３），イオン
集束系（集束レンズ４，アパーチャ５，走査電極６，対
物レンズ７），ガス供給系（ノズル８，ヒータ９，容器
１０，ガス源１１，バルブ１２，微動装置１３，バルブ
つまみ１４），試料微動装置１６，試料１８，検出器１
５等から構成されている。
【０００８】次に動作について説明する。イオン源から
放出されたＧａイオンは３０ｋＶに加速され集束レンズ
４，対物レンズ７で試料１８上に集束される。このビー
ムは走査電極６に印加された走査電圧により走査され、
このとき試料１８から放出される二次電子は検出器１５
で検出され、この信号は像として記録される（走査イオ
ン像：ＳＩＭ像）。一方容器１０中のガス源１１はこの
場合ヘキサカルボニルタングステン(Ｗ(ＣＯ)6）を用い
ており、ヒータ９により約５０度に加熱されている。こ
の状態で固体のＷ(ＣＯ)6 は昇華して約５０Ｐａの蒸気
圧を保持している。この状態でバルブつまみ１４を回し
てバルブ１２を開けるとＷ(ＣＯ)6 ガスはノズル８の中
を通って小孔２０から噴出される。下側の小孔から噴出
したガスは試料１８に吸着され、ここでＧａと衝突しＷ
とＣＯ2 に分解され、Ｗのみその場所に堆積される。効
率的に堆積させるためには効率的にＷ(ＣＯ)6 ガスを供
給することが重要であり、この場合小孔２０はビーム１
７の中心にあり、ノズル８と試料１８間の距離は試料を
傷付けない範囲でなるべく近い方が良い。この条件の決
定方法について図４を用いて説明する。第一にＳＩＭ像
の走査範囲を約１mmにして加工する部分が像の中心にな
るように試料微動装置を用いて調整する。例えば図４
（ａ）のように十字穴にＷを埋め込む場合はこの穴の中
心を像の中心に移動する。次にこの穴の中心と小孔２０
の中心が一致するようにガス系の微動装置１３のＸ，Ｙ
を調整する。次に対物レンズ７の電圧を予め計算されて
いる値まで強くしてこの点でノズル８の上面が鮮明に見
えることを確認する(図４(ｂ))。鮮明でない場合は微動
装置１３のＺを調整する。以上の調整でノズル８の位置
調整が確認された。このような調整は図３に示すような
従来のノズルでは不可能である。またＺ位置の調整時に
ノズル８の上下が平行であるため次の２つの利点があ
る。すなわちノズルの上面が平坦であると焦点を合わせ
やすいこと、下面が平坦であるとこの部分が試料１８に
触れても試料を傷つけることは少ない。ノズルの下面が
平坦であると表面積が大きくなるので、試料との間の容
量を測定することも比較的容易となり、この原理を用い
て試料ノズル間の距離を計測することも可能である。ま
た本ノズルの他の利点は試料の加工部とガス噴出小孔２
０は同心であるためガスビームの影も出来ずに均一に堆
積することが可能であることである。深い穴をＷで埋め
る場合などこの構造が非常に重要である。
放出されたＧａイオンは３０ｋＶに加速され集束レンズ
４，対物レンズ７で試料１８上に集束される。このビー
ムは走査電極６に印加された走査電圧により走査され、
このとき試料１８から放出される二次電子は検出器１５
で検出され、この信号は像として記録される（走査イオ
ン像：ＳＩＭ像）。一方容器１０中のガス源１１はこの
場合ヘキサカルボニルタングステン(Ｗ(ＣＯ)6）を用い
ており、ヒータ９により約５０度に加熱されている。こ
の状態で固体のＷ(ＣＯ)6 は昇華して約５０Ｐａの蒸気
圧を保持している。この状態でバルブつまみ１４を回し
てバルブ１２を開けるとＷ(ＣＯ)6 ガスはノズル８の中
を通って小孔２０から噴出される。下側の小孔から噴出
したガスは試料１８に吸着され、ここでＧａと衝突しＷ
とＣＯ2 に分解され、Ｗのみその場所に堆積される。効
率的に堆積させるためには効率的にＷ(ＣＯ)6 ガスを供
給することが重要であり、この場合小孔２０はビーム１
７の中心にあり、ノズル８と試料１８間の距離は試料を
傷付けない範囲でなるべく近い方が良い。この条件の決
定方法について図４を用いて説明する。第一にＳＩＭ像
の走査範囲を約１mmにして加工する部分が像の中心にな
るように試料微動装置を用いて調整する。例えば図４
（ａ）のように十字穴にＷを埋め込む場合はこの穴の中
心を像の中心に移動する。次にこの穴の中心と小孔２０
の中心が一致するようにガス系の微動装置１３のＸ，Ｙ
を調整する。次に対物レンズ７の電圧を予め計算されて
いる値まで強くしてこの点でノズル８の上面が鮮明に見
えることを確認する(図４(ｂ))。鮮明でない場合は微動
装置１３のＺを調整する。以上の調整でノズル８の位置
調整が確認された。このような調整は図３に示すような
従来のノズルでは不可能である。またＺ位置の調整時に
ノズル８の上下が平行であるため次の２つの利点があ
る。すなわちノズルの上面が平坦であると焦点を合わせ
やすいこと、下面が平坦であるとこの部分が試料１８に
触れても試料を傷つけることは少ない。ノズルの下面が
平坦であると表面積が大きくなるので、試料との間の容
量を測定することも比較的容易となり、この原理を用い
て試料ノズル間の距離を計測することも可能である。ま
た本ノズルの他の利点は試料の加工部とガス噴出小孔２
０は同心であるためガスビームの影も出来ずに均一に堆
積することが可能であることである。深い穴をＷで埋め
る場合などこの構造が非常に重要である。
【０００９】また図２に示すような小孔が試料の近くに
あると試料が絶縁物の場合でも比較的チャージアップし
ないことが確かめられている。小孔にガスが充満してい
ると一層チャージアップは起こりにくく、この構造のノ
ズルの副次的効果も確かめられた。
あると試料が絶縁物の場合でも比較的チャージアップし
ないことが確かめられている。小孔にガスが充満してい
ると一層チャージアップは起こりにくく、この構造のノ
ズルの副次的効果も確かめられた。
【００１０】図５はノズル８の実施例を示す。この場合
は細いパイプの一端を押しつぶして平坦にし、平坦部の
端面を押し付けて封止し、平坦部の中心に小孔２０を開
けたものである。小孔の加工は変形の少ない放電加工で
実施している。この場合の小孔の径は１mmである。小孔
の径を１mmにした理由は最大加工範囲以上でかつ極力小
さいこと、位置決めのために最大走査範囲より小さいこ
との条件より決定した。小孔の径は小さいほど効率的に
ガスを噴出出来るが、試料から放出される二次粒子をこ
の小孔を通して検出する場合ノズルの厚さに比較してな
るべく大きい方が有利である。これらのことを考慮して
小孔の径は決定した。
は細いパイプの一端を押しつぶして平坦にし、平坦部の
端面を押し付けて封止し、平坦部の中心に小孔２０を開
けたものである。小孔の加工は変形の少ない放電加工で
実施している。この場合の小孔の径は１mmである。小孔
の径を１mmにした理由は最大加工範囲以上でかつ極力小
さいこと、位置決めのために最大走査範囲より小さいこ
との条件より決定した。小孔の径は小さいほど効率的に
ガスを噴出出来るが、試料から放出される二次粒子をこ
の小孔を通して検出する場合ノズルの厚さに比較してな
るべく大きい方が有利である。これらのことを考慮して
小孔の径は決定した。
【００１１】小孔により二次粒子が試料面から検出器に
引き出されにくくなることを考慮して、小孔部に正また
は負の電圧を印加出来るようになっている。二次電子を
引き出す場合は正電圧を、正イオンの場合は負電圧を印
加する。電圧は条件によって違うが１００Ｖ程度で十分
である。
引き出されにくくなることを考慮して、小孔部に正また
は負の電圧を印加出来るようになっている。二次電子を
引き出す場合は正電圧を、正イオンの場合は負電圧を印
加する。電圧は条件によって違うが１００Ｖ程度で十分
である。
【００１２】以上の実施例ではイオンビームによるＷの
堆積について説明したが、本発明はイオンビームアシス
トエッチング技術についても適用出来る。すなわち容器
１０内にＷ(ＣＯ)6 の替わりにＸｅＦ2 を導入して同様
の操作をするとイオンビームによりＸｅとＦ2 が解離さ
れこのうちのＦ2 が例えばＳｉを局所的にエッチングす
る。この場合イオンによるスパッターリングとＦ2 によ
るエッチングの効果が重なり合って加工速度はイオンの
みの場合より１０倍程速くなることが知られている。こ
のような加工を実施する場合もＷの堆積の場合とまった
く同様の効果が得られる。
堆積について説明したが、本発明はイオンビームアシス
トエッチング技術についても適用出来る。すなわち容器
１０内にＷ(ＣＯ)6 の替わりにＸｅＦ2 を導入して同様
の操作をするとイオンビームによりＸｅとＦ2 が解離さ
れこのうちのＦ2 が例えばＳｉを局所的にエッチングす
る。この場合イオンによるスパッターリングとＦ2 によ
るエッチングの効果が重なり合って加工速度はイオンの
みの場合より１０倍程速くなることが知られている。こ
のような加工を実施する場合もＷの堆積の場合とまった
く同様の効果が得られる。
【００１３】更に一次ビームとしてレーザーを用いて堆
積や加工を行う場合にも本ガス導入系は有用である。
積や加工を行う場合にも本ガス導入系は有用である。
【００１４】
【発明の効果】本発明により次のような効果が得られ
た。
た。
【００１５】（１）ガスノズルの位置調整が正確に出来
るため、加工の条件が正確に決められる。
るため、加工の条件が正確に決められる。
【００１６】（２）ガス噴出による影が出来にくいた
め、均一に加工出来、深い穴にも対応出来る。
め、均一に加工出来、深い穴にも対応出来る。
【００１７】（３）ノズルと試料は平行であるため調整
中に試料を傷付けることが少なくなった。
中に試料を傷付けることが少なくなった。
【図１】本発明の実施例を説明するための図である。
【図２】本発明の小孔部の拡大図である。
【図３】従来技術のノズル部を説明するための図であ
る。
る。
【図４】ノズル位置の調整方法を説明するための図であ
る。
る。
【図５】ノズル部の実施例を示す図である。
１…イオン源、２…シールド電極、３…ガンアハーチ
ャ、４…集束レンズ、５…アパーチャ、６…走査電極、
７…対物レンズ、８…ノズル、９…ヒータ、１０…容
器、１１…ガス源、１２…バルブ、１３…微動装置、１
４…バルブつまみ、１５…検出器、１６…試料微動装
置、１７…一次ビーム、１８…試料、１９…ガス、２０
…小孔、２１…突起部、２２…穴。
ャ、４…集束レンズ、５…アパーチャ、６…走査電極、
７…対物レンズ、８…ノズル、９…ヒータ、１０…容
器、１１…ガス源、１２…バルブ、１３…微動装置、１
４…バルブつまみ、１５…検出器、１６…試料微動装
置、１７…一次ビーム、１８…試料、１９…ガス、２０
…小孔、２１…突起部、２２…穴。
Claims (6)
- 【請求項１】集束ビーム装置を用いてビーム支援エッチ
ングまたはビーム支援堆積を行うことが可能な装置にお
いて、ビームの中心に配置した小孔の両端からガスを流
出させ、上記小孔の一端に加工物を配置し、小孔を貫通
するビームにより処理を行うことを特徴とする集束ビー
ム装置。 - 【請求項２】小孔の内径がビーム走査範囲以下であるこ
とを特徴とする請求項１記載の集束ビーム装置。 - 【請求項３】小孔の位置が真空外から移動可能なことを
特徴とする請求項１記載の集束ビーム装置。 - 【請求項４】小孔の位置と試料の間の距離を計測する機
能を備えていることを特徴とする請求項１記載の集束ビ
ーム装置。 - 【請求項５】小孔はパイプ状の一部を押しつぶして平坦
にし、平坦部と直角に小孔を設けた構造であることを特
徴とする請求項１記載の集束ビーム装置。 - 【請求項６】小孔部に電圧を印加出来ることを特徴とす
る請求項１記載の集束ビーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6146006A JPH0817385A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 集束ビーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6146006A JPH0817385A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 集束ビーム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0817385A true JPH0817385A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15397970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6146006A Pending JPH0817385A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 集束ビーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817385A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005251737A (ja) * | 2004-02-04 | 2005-09-15 | Sii Nanotechnology Inc | 荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズル及び荷電粒子ビーム装置並びに加工方法 |
-
1994
- 1994-06-28 JP JP6146006A patent/JPH0817385A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005251737A (ja) * | 2004-02-04 | 2005-09-15 | Sii Nanotechnology Inc | 荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズル及び荷電粒子ビーム装置並びに加工方法 |
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