JPS60230348A - 荷電粒子ビ−ムの軸ずれ検出方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）　発明の技術分野 本発明は荷電粒子ビームの軸ずれ検出方法に関し、収束
された荷電粒子ビームの基準軸からの偏りを骸ビームに
接触することなく検出する方法に関する。

伽）技術の背景 マイクロエレクトロニクスの急速な進歩ヲ支える生産技
術は、結晶成長、膜形成、不純物導入、リソグラフィ及
びビームアニールなどその全プロセスについて不断の開
発が進められている。特に半導体デバイスの性能と集積
度とを向上するための加工の微細化の推進が中心的なチ
ー１であって、その手段として電子ビームを用いたレジ
スト露光等が既に実施されており、更にイオンビームを
用するエツチング、不純物注入、露光或いはアニールな
ど、荷電粒子ビームを用いるプロセスが広範囲に開発さ
れつつある。

（ｃ）　従来技術と問題点 例えば半導体結晶内に不純物原子を選択的に導入する方
法のうちでイオン注入法紘微細加工に最も適した方法で
あるが、パターンの一層の高精度化などのために所要の
不純物導入領域をイオンビームによって描画するイオン
注入方法が開発されている。すなわちイオン注入領域の
選択のために従来用いられているマスクによる誤差を排
除するために１例えば直径０．１乃至１μｍ程度に収束
したイオンビームで所要の領域内を走査するものである
。

この収束イオンビーム注入方法において所要のドーズ量
を実現するためには、イオン電流すなわち収束イオンビ
ーム強度と走査回数とが選択されるが、走査回数は自然
に整数値であるために精密な制御には収束イオンビーム
強度の微細な制御が必要と々る。

収束イオンビーム強度を変化させる手段として社、イオ
ン源からの引き出し電流を変化させる方法と、ビームを
制限するスリットの径を変化させる方法とがある。しか
しながらイオン源引き出し電流を変化させるとイオン発
生点（Ｖｅｒｔｕａｌ　ｐｏｉｎｔ）の位置が変動して
収束条件が変動し、またスリット径を変化させｊｚはビ
ーム径が変動する。この結果、収束イオンビーム注入方
法を実施するに際しては、イオン電流、イオンビーム径
等を目的に合致させるために各制御系の調整６．特にア
ライメント調整を繰返すことを余儀なくされている。こ
の調整は所要のドーズ量が異なる領域に移る際にも必要
であって、収束イオンビーム注入方法の実用化に対する
大きい問題点である。上述の問題点はイオン注入方法に
限らず、収束された荷電粒子ビその基本的な技術となる
。

収束荷電粒子ビームのアライメント調整では、まずビー
ム源近傍の基準位置でビームの軸ずれを検出し調整する
ことが必要である。この検出調整は熱電子放射による電
子銃を用いかつ粒子の質量が小さい電子ビームではさし
たる困難はなく、従来種々の方法が行なわれているが、
例えばアパーチャを４枚の互に電気絶縁された板で構成
し、４枚の板に入射する電子ビームの量を計ることによ
ってビームの軸ずれを補正する構造が既に提供されてい
る。

しかしながら荷電粒子がイオンである場合にはその質量
も大きく、アパーチャ或いは電極等にこれを衡突させて
電流を測定する方法は適当ではなく、そのビームの軸ず
れをビームに接触するととなく検出する方法が必要であ
る。

（ｄ）　発明の目的 本発明は上述の状況に対処して、荷電粒子ビームの軸ず
れを該ビームに接触することなく検出する検出方法を提
供することを目的とする。

（ｅ）　発明の構成 本発明の前記目的は、荷電粒子ビームの経路を挾んで対
向する電極を設けて、該荷電粒子ビームによって該電極
に誘導される電荷を該対向する電極相互間で比較する荷
電粒子ビームの軸ずれ検出方法により達成される。

すなわち本発明は荷電粒子ビームが金属電極の近傍を通
過するときに、この電極に誘導される電荷がビーム電極
間の距離に依存することを利用して、荷電粒子ビームの
基準軸から等距離に対向する電極を例えば２対設けて、
誘導電荷を各対間で比較することによってビームの基準
軸からのずれを検出する。

前記誘導電荷の比較方法としては種々の手段があるが、
前記対向する電極相互間を接続する回路を通ずる電流に
よって行なうことが実用化に最も適している。

本検出方法では第１図に模式的に示す如く荷電粒子ビー
ムの基準軸（図中１点鎖線で示す）に関して対称Ｋ、２
枚の平行平板電極１，２を設けて両電極の外表面間を抵
抗器３を介して接続する。

正の電荷をも′つ粒子ビーム４が電極１，２間を通過す
れば、電極１，２の内表面には負の電荷が、外表面姉は
正の電荷が誘導される。も′し荷電粒子ビーム４が電極
１側に偏っているならば電極１に誘導きれる正及び負の
電荷が電極２の電荷より大きい。従って電極１の外表面
に誘導された正の電荷が抵抗器３を介して電極２の方に
移動する。

荷電粒子ビーム４が平行平板電極１，２間を時間１秒間
だけ通過するとする。加速されたイオンの速度は例えば
１０’　ｍ　／ｓｅｃ程度であって、時間Ｔは荷電粒子
が電極間を通過するために必要な時間より充分に大きい
とすることができる。この時間Ｔの間に抵抗器３を流れ
る電流■は第２図（ａ）又は（ｂ）の様に変化する。た
だし抵抗器３の抵抗値をＲ（ｏｈｍ）、　平行平板電極
１，２間のキャパシタンスをＣ（ｆａｒａｄ〕とし、電
流の符号は電流が電極ｌから電極２に向って流れるとき
を正、その逆を負として、第２図（ａ）はＣＲ＞Ｔ、同
図（ｂ）はＣＲ＜Ｔの場合を示す。

正の荷電粒子ビームが逆に電極２側に偏れば電流の方向
は逆となる。また粒子ビームの荷電が負であれば電流の
方向が前記説明とは逆となることは明らかでおる。

この電流の方向を知ることによって荷電粒子ビームの基
準軸からのずれの方向を知ることができ、更にビームの
電流値及び検出回路の時定数を前提として偏りの量を知
ることができる。

（ｆ）　発明の実施例 以下本発明を実施例により更に具体的に説明する０ 第３図は本発明の実施例を示す模式図である。

本実施例においては、平行平板電極１１と１２゜並びに
１３と１４とがそれぞれ１対となって荷電粒子ビーム１
５の基準軸に関して対称に、かつ両対の平行面が互いに
直交する様に、基準軸に沿って前接に配置されている。

各対の電極間にはその外表面を抵抗器１６ｘ又は１６ｙ
を介して接続する回路が設けられ、抵抗器１６ｘ及び１
６ｙの両端の電位差はそれぞれ増幅器１７ｘ又は１７ｙ
で増幅されて、瞬間波形記憶装置１８Ｘ又は１８ｙＫ入
力される。荷電粒子ビーム１５の放射開始と瞬間波形記
憶装置１８ｘ及びｔｓｙの記録開始とを同期させて抵抗
器１６ｘ及び１６ｙを流れる電流を測定することができ
る。

本実施例において、各電極１１乃至１４のビームに平行
々方向の長さを例えば５０柵、ビームに垂直方向の長さ
を例えば４０ｍｍとし、平行な電極間の距離を例えば１
０ｍｍとしている。また抵抗器１６Ｘ及び１６ｙを例え
ば抵抗値ＩＭΩとする。こノトキ平行平板電極間のキャ
パシタンスＣ卓１．７ｐＦであって、回路の時定数ＣＲ
中１．７μｓｅｃとなっている０ 荷電粒子ビームとして、アルゴンイオン（Ａｒ　）を５
０ＫＶで加速し、ビーム電流１０μＡとして１秒間放射
する。このとき故意にビームを基準軸よ軸側では電流を
認めない結果を得た。

億）　発明の詳細 な説明した如く本実Ｆ１８１によれば、収束荷電粒子ビ
ームに接触することなくその軸ずれを検出することが可
能となり、特にイオンビームのアライメント調整岬を迅
速に実施することが可能となって、半導体装置の製造プ
ロセスｉｌＫおける収束イオンビームの利用を推進する
ことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の検出方法の原理を示す模式図、第２図
（ａ）及び缶）は観測波形の例を示す図、第３図は本発
明の実施例を示す模式図である。 図において、１，２，１１，１２．１３及び１４＃′ｉ
電極、３，１６ｘ及びｉ６ｙは抵抗器、４及び１５紘荷
電粒子ビーム、１７ｘ及び１７Ｆは増幅器、！８ｘ及び
１８ｙは瞬間波形記憶装置を示す。 隼１図 ／ 集２ｇ （ρ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷電粒子ビームの経路を挾んで対向する電極を設
   けて、核荷電粒子ビームによって該電極に誘導される電
   荷を該対向する電極相互間で比較することを特徴とする
   荷電粒子ビームの軸ずれ検出方法。
2. （２）前記誘導電荷の比較を前記対向する電極相互間を
   接続する回路を通ずる電流によって行なうことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の荷電粒子ビームの軸ず
   れ検出方法。