(57)【要約】【課題】コストを上昇させることがなく，且つ高速の振動にも追従することが可能な制振機能に優れたビーム照射装置を提供すること。【解決手段】加速器より射出されるイオンビーム若しくは電子ビームを，電界及び／若しくは磁界による質量分離装置及びビーム収束装置を備えたビームラインを経てチャンバ中の試料に入射するビーム照射装置に関する発明であり，前記ビームライン中を通過するビームの前記試料に対する振れを直接または間接的に検出し，検出されたビームの試料に対する振れに基づいて振れを消去するように質量分離装置及び／若しくはビーム収束装置を制御するビーム照射装置。【選択図】図１
2010135208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速器より射出されるイオンビーム若しくは電子ビームを，電界及び／若しくは磁界による質量分離装置及びビーム収束装置を備えたビームラインを経てチャンバ中の試料に入射するビーム照射装置において，
前記ビームライン中を通過するビームの前記試料に対する振れを直接または間接的に検出するビーム振れ検知手段と，
前記ビーム振れ検知手段によって検出されたビームの前記試料に対する振れに基づいて該振れを消去するように前記質量分離装置及び／若しくはビーム収束装置を制御するビーム振れ制御手段と，
を備えてなることを特徴とするビーム照射装置。
【請求項２】
前記ビームの前記試料に対する振れを間接的に検出するビーム振れ検知手段が，前記試料若しくは該試料が収容された前記チャンバ，試料テーブルあるいは試料の振動を検出するものである請求項１記載のビーム照射装置。
【請求項３】
前記ビームの前記試料に対する振れを間接的に検出するビーム振れ検知手段が，前記ビームの入射により試料から射出されるビームを検出するものである請求項１記載のビーム照射装置。
【請求項４】
前記ビームの前記試料に対する振れを間接的に検出するビーム振れ検知手段が，前記加速器におけるビームの加速エネルギの変動を検出するものである請求項１記載のビーム照射装置。
【請求項５】
前記ビームの前記試料に対する振れを直接的に検出するビーム振れ検知手段が，前記ビームライン中のビームの振れを検出するものである請求項１記載のビーム照射装置。
【請求項６】
前記ビーム振れ制御手段が，前記質量分離装置に設けられた電極に与えられる電圧をビームの前記試料に対する振れに基づいて制御するものである請求項１〜５のいずれかに記載のビーム照射装置。
【請求項７】
前記ビーム振れ制御手段が，前記ビーム収束装置に設けられたコイルに与えられる電流をビームの前記試料に対する振れに基づいて制御するものである請求項１〜５のいずれかに記載のビーム照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，加速器より射出されるイオンビーム若しくは電子ビームを，電界及び／若しくは磁界による質量分離装置及びビーム収束装置を備えたビームラインを経て試料チャンバ中の試料に入射するビーム照射装置に係り，特に，ビームの試料への入射位置精度を向上させることのできるビーム照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな試料にイオンビームや電子ビームを照射して，試料の欠陥や各種の構造を検査する方法や，試料を加工する方法が知られている。そのようなビーム照射装置の一例として，加速器より射出されるイオンビーム若しくは電子ビームを，電界及び／若しくは磁界による質量分離装置及びビーム収束装置を備えたビームラインを経て試料チャンバ中の試料に入射するビーム照射装置が知られている。
特許文献１はその一例である。
記載の従来技術では，質量分離装置として偏向電磁石とコリメータが用いられている。また，特許文献１に記載の実施形態としては，質量分離装置としてコリメータと収束装置との間にウイーン（Ｅ×Ｂ）型質量分析器が用いられている。
また特許文献１には，ビーム収束装置として四重極電磁石レンズが開示されている。
上記したようなビーム照射装置においても，高精度化が進み，イオン若しくは電子ビームは，数ミクロン〜ミクロン以下のサイズまで微小な直径に収束され，微細加工，微細検査に用いられている。
このような微細化が進んだ場合，試料に対するビームの振れは，試料に対するビームの入射位置を変動させ，高精度のビーム照射装置として致命的な欠陥となる場合がある。
上記試料に対するビームの振れの原因としては，大きく分けて，装置の振動とビームの出射エネルギの変動による振れが考えられる。
装置の振動としては，試料自身，試料を載置したテーブルの振動，テーブルを設けた試料チャンバの振動，前記質量分離装置及びビーム収束装置自身あるいはそれらを備えたビームライン自体の振動などが考えられる。
また，前記ビームの出射エネルギの変動としては，加速器におけるビームの加速エネルギの変動が１つの要因である。
上述のような振動を抑制するためには，発生した振動を検知し，検知された振動が相殺されるような方向に試料を移動させる，アクティブ振動制御装置が知られている。
しかしながら，上記アクティブ振動制御装置は，試料を高速で振動させるものであるために制御が複雑であり，装置が高価となる問題がある。
また，質量の大きい試料チャンバやテーブルを直接振動させるものであるために，高速の振動に追随するには限界があり，実用的でない。
【特許文献１】特公平６−４０４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，コストを上昇させることがなく，且つ高速の振動にも追従することが可能な制振機能に優れたビーム照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明は，
加速器より射出されるイオンビーム若しくは電子ビームを，電界及び／若しくは磁界による質量分離装置及びビーム収束装置を備えたビームラインを経て試料チャンバ中の試料に入射するビーム照射装置において，
前記ビームライン中を通過するビームの前記試料に対する振れを直接または間接的に検出するビーム振れ検知手段と，
前記ビーム振れ検知手段によって検出されたビームの前記試料に対する振れに基づいて該振れを消去するように前記質量分離装置及び／若しくはビーム収束装置を制御するビーム振れ制御手段と，
を備えてなることを特徴とするビーム照射装置として構成されている。
前記ビームの前記試料に対する振れを間接的に検出するビーム振れ検知手段の一例として，前記試料若しくは該試料が収容された前記試料チャンバ，試料テーブルあるいは試料の振動を検出するものが考えられる。
また，前記ビームの前記試料に対する振れを間接的に検出するビーム振れ検知手段の一例としては，前記ビームの入射により試料から射出されるビームを検出するものが挙げられる。
更に，前記ビームの前記試料に対する振れを間接的に検出するビーム振れ検知手段が，前記加速器におけるビームの加速エネルギの変動を検出するものが考えられる。
前記ビームの前記試料に対する振れを直接的に検出するビーム振れ検知手段としては，更に前記ビームライン中のビームの振れを検出するものであっても良い。
前記ビーム振れ制御手段の具体例としては，前記質量分離装置に設けられた電極に与えられる電圧をビームの前記試料に対する振れに基づいて制御するものが考えられる。
前記ビーム振れ制御手段としては，前記ビーム収束装置に設けられたコイルに与えられる電流をビームの前記試料に対する振れに基づいて制御するものであってもよい。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば，コストを上昇させることがなく，且つ高速の振動にも追従することが可能な制振機能に優れたビーム照射装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の第１実施形態に係るビーム照射装置の概念図，図２は図１に示したビーム照射装置の部分的概念図，図３は本発明の第２実施形態に係るビーム照射装置の部分的概念図，図４は本発明の第３実施形態に係るビーム照射装置の部分的概念図，図５は本発明の第４実施形態に係るビーム照射装置の部分的概念図，図６は試料チャンバの振動に基づく金属格子（メッシュ）画像のひずみを示す写真，図７は，加速エネルギの変動に基づく金属格子（メッシュ）画像のひずみを示す写真である。
【０００７】
図１を参照して，本発明の第１実施形態に係るビーム照射装置の全体を説明する。
図１に示すように，ビーム照射装置Ｘは，加速器１と，該加速器１より射出されるイオンビーム若しくは電子ビーム（以下，ビーム３と記す）の飛行経路をなすビームライン５と，上記ビームライン５に設けられた質量分離装置７と，同じくビームライン５に設けられ，ビームライン５の上記質量分離装置７の下流側に設けられたビーム収束装置９と，ビームライン５内を飛行してきたビーム３が衝突する試料１１を保持する試料テーブル１３と，試料テーブルを収容する試料チャンバ１５をと備えている。
さらにこの実施形態に係るビーム照射装置Ｘには，前記試料チャンバ１５の振動を検出し，電気的信号として出力する圧電素子などからなる振動検出手段１７と，前記質量分離装置７に設けられ，内部をビームが通過する一対の電極１９と，該電極１９に電圧を供給する定電圧電源２１と，該電極１９に電流を供給する定電流電源２３と，前記振動検出手段１７からの振動に応じた信号に対応する電圧を演算し出力する演算手段２５と，前記定電圧電源から前記電極１９への電圧供給電路中に設けられ，前記定電圧電源２１から供給される電圧に前記演算手段２５から出力される試料チャンバ１５の振動量に対応する電圧を加算する加算器２７とを備えて構成されている。
なお，前記加速器１，ビームライン５及び試料チャンバ１５内のビーム３が通過する空間は真空ポンプ３１によって真空となっている。
【０００８】
前記試料チャンバ１５が振動すると，内部の試料１１がビーム３に対して振動するため，ビーム３の照射位置の精度が低下する。これに対してこの実施形態に係るビーム照射装置Ｘは，前記ビームライン５中を通過するビームの前記試料１１に対する振れを直接または間接的に検出するビーム振れ検知手段と，前記ビーム振れ検知手段によって検出されたビームの前記試料１１に対する振れに基づいて該振れを消去するように前記質量分離装置７及び／若しくはビーム収束装置９を制御するビーム振れ制御手段と，を備えて構成されている。
【０００９】
具体的には，図２に示すように，振動検出手段１７によって試料チャンバ１５の振動が検出されるとその信号が電気信号に変換され，演算手段２５に出力される。演算手段２５では，入力された信号を電圧信号に変換して加算器２７に出力する。従って，前記のように質量分離装置７に設けられ，内部をビームが通過する一対の電極１９に与えられる定電圧電源２１からの電圧が上記試料チャンバ１５の振動量に応じて補正されて電極１９に印加されるので，電極１９を通過するビーム３の軌道が試料チャンバ１５の振動量に応じて修正される。そのため，試料チャンバ１５の振動にかかわらず，ビーム３の試料への照射位置が目標通りに修正される。
このように，この実施形態に係るビーム照射装置Ｘでは，既存の質量分離装置７に入力する電圧を制御するだけであるので，試料チャンバ１５や試料テーブル１３を振動させる従来装置のような複雑な装置を必要としないので，コスト高となる可能性がなく，また試料チャンバ１５の振動に対応して質量の小さいビーム３自体の軌道を修正するようにしたものであるので，高速の振動に対しても追従性がよい装置を提供することができる。
【００１０】
上記第１の実施形態では，試料チャンバ１５の振動を検出して定電圧電源２１からの電圧を補正しているが，当然のことながら検出するのは試料テーブル１３の振動であっても，あるいは試料１１自身の振動であってもよい。
【００１１】
また上記第１の実施形態では，試料チャンバ１５の振動を検出して定電圧電源２１からの電圧を補正しているが，試料チャンバ１５などの振動で表される試料１１の振動を検出して，ビーム収束装置９を構成する電磁コイル３３に与える電流を補正してもよい。図３はそのような第２実施形態に係るビーム照射装置Ｘの部分的概念図である。図３に示すように，ビーム収束装置９を構成する電磁コイル３３に与える電流に演算手段２５からの出力信号を加算しても，そこを通過するビーム３の軌道を修正して，ビーム３と試料１１との相対的位置の相違，即ち振動量を相殺することができる。
この場合も，既存の設備を使うことと質量の小さいビーム自体の軌道を制御するものであるので，コスト的に有利で且つ高速制御に適した装置が提供される。
【００１２】
前記第１及び第２実施形態では，いずれも試料１１や試料テーブル１３，あるいは試料チャンバ１５の振動を検出してそれをビーム３の軌跡制御にフィードバックするものであるが，以下に述べる第３の実施形態では，前記ビーム３の試料１１に対する振動量を検出する手段が，前記ビーム３の入射により試料１１から射出されるビームを検出する。
具体的には，試料１１が金属である場合に，ビーム３の入射により試料１１から射出されたビーム３を２次元センサによって検出すると，試料の金属結晶構造に基づく所定の形状の画像が得られる。例えば，CuやＮｉにイオンビームを照射すると，これらの金属格子に対応した格子状の画像が検出される。図６は試料チャンバ１５の振動に基づく金属格子（メッシュ）画像のひずみを示す写真であり，この画像から試料チャンバ１５の振れを検出することができる。例えば振動のない状態の画像と試料チャンバ１５の振動がある図６のような状態の画像との差分が，試料チャンバ１５の振動に基づく画像のひずみであり，これを検出することで試料チャンバ１５の振れを検出することができる。
そして上記試料チャンバ１５の振れによるデータの変動が相殺されるように，前記質量分離装置７あるいはビーム収束装置９への入力を変化させることで試料チャンバ１５の振動がない状態における測定データが得られる。
【００１３】
ビームの前記試料１１に対する振れは，ビームの加速エネルギの変動によっても生じる。従って，次に述べる第３の実施形態のように，ビームの前記試料１１に対する振れを間接的に検出する手段が，加速器１におけるビームの加速エネルギの変動を検出するものであってもよい。
図７は，加速エネルギの変動に基づく金属格子（メッシュ）画像のひずみを示す写真であり，この画像から加速エネルギの変動を検出することができる。例えば加速エネルギの変動がない状態の画像と，加速エネルギの変動がある図７のような状態の画像との差分が，加速エネルギの変動に基づく画像のひずみであり，これを検出することで加速エネルギの変動を検出することができ，それが相殺されるように，前記質量分離装置７あるいはビーム収束装置９への入力を変化させることで加速エネルギの変動のない状態における測定データが得られる。
【００１４】
前記ビームの前記試料に対する振れは直接的に検出してもよい。例えば，ビームラインの一部に，ビームの幅を検出する手段を設けて，それによって基準となるビーム幅との差異を求め，その差異がなくなるように，前記質量分離装置７あるいはビーム収束装置９への入力を変化させるようなことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は，イオン加速器，高電圧電源応用装置，イオンビーム分析装置，イオンビームによる加工装置などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るビーム照射装置の概念図。
【図２】図１に示したビーム照射装置の部分的概念図。
【図３】本発明の第２実施形態に係るビーム照射装置の部分的概念図。
【図４】本発明の第３実施形態に係るビーム照射装置の部分的概念図。
【図５】本発明の第４実施形態に係るビーム照射装置の部分的概念図。
【図６】試料チャンバの振動に基づく金属格子（メッシュ）画像のひずみを示す写真。
【図７】加速エネルギの変動に基づく金属格子（メッシュ）画像のひずみを示す写真。
【符号の説明】
【００１７】
Ｘ…ビーム照射装置
１…加速器
３…ビーム
５…ビームライン
７…質量分離装置
９…ビーム収束装置
１１…試料
１３…試料テーブル
１５…試料チャンバ
１７…振動検出手段
１９…電極
２１…定電圧電源
２３…定電流電源
２５：演算手段
２７：加算器
３３…電磁コイル
【図１】
2010135208.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2010135208.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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