(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを照射するための荷電粒子ビーム鏡筒と、
試料の荷電粒子ビーム照射位置付近にガスを供給するガスノズルと、
ガス供給源と前記ガスノズルの間で前記ガスの流量を制御し、前記ガスを前記ガスノズル側に断続的に供給するガス供給量調節装置と、
前記ガスノズルと前記ガス供給量調節装置の間に配置され、前記ガス供給量調節装置に接続されるガス配管及び前記ガスノズルの径よりも大きい径を有するガス拡散機構と、を備える荷電粒子ビーム装置。
【請求項２】
前記荷電粒子ビーム鏡筒は、前記荷電粒子ビームを照射し、
前記ガスノズルは、前記試料の荷電粒子ビーム照射位置付近に前記ガスを供給し、前記ガスと前記荷電粒子ビームとの反応による化学的変化により、前記試料の前記荷電粒子ビームの照射面の構造を変化させる請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】
前記荷電粒子ビーム鏡筒は、前記荷電粒子ビームを照射し、
前記ガスノズルは、前記試料の荷電粒子ビーム照射位置付近に前記ガスを供給し、前記ガスにより前記荷電粒子ビームの照射面の帯電を中和する請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項４】
前記荷電粒子ビームがイオンビームである請求項１から３のいずれか一つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項５】
前記荷電粒子ビームが電子ビームである請求項１から３のいずれか一つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡や走査イオン顕微鏡などの荷電粒子ビーム装置に関し、特にエッチングガスなどのアシストガスを用いる荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡や走査イオン顕微鏡などの走査荷電粒子顕微鏡装置において、試料に薄膜を付けたり、エッチング速度を制御するためにアシストガスが使用されることがある。また、ガスの作用により試料の表面の帯電が中和される場合があることが知られている。アシストガスの試料面への供給量は、その作用に影響を与えるために様々な方法で制御されている。
【０００３】
特許文献１に記載の発明は、ガス供給をガスノズルの前面に設けられたバルブを断続的に制御する方法を採用したものである。この発明では、試料面においてガス濃度を断続的に変化させることにより過剰なガスによる走査荷電粒子顕微鏡の分解能低下を防ぐことを目的としている。
【特許文献１】特許第３９２１３４７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
走査電子顕微鏡や走査イオン顕微鏡などの荷電粒子ビーム装置において、アシストガスを試料面に供給する際は、例えばマスフローコントローラなどのガス供給量調節装置を使用してその供給量を調整する。そのとき、ガスの作用が強い場合や、微量のガスによる作用を期待する場合は、その供給量を少なくする必要がある。
【０００５】
しかし、入手可能なマスフローコントローラは供給量を調整するのに調節できる最低量の制限がある。例えば、ある市販のマスフローコントローラでは最大10ml/minの流量のガスを調節する装置であるが、その最低量が0.2ml/min以下の値を設定することができない。これ以下の供給量を指定すると供給が停止する。
【０００６】
又、上記特許文献１に記載の発明においては、ガスを希薄にすることはできるが、ガスノズルの前面に設けられたバルブを制御しているので、均一な濃度のガスを供給することはできない。
【０００７】
そこで、本願発明による荷電粒子ビーム装置は、上記問題を解決し、マスフローコントローラなどのガス供給量調節装置の最低量以下の微量なガスを荷電粒子ビームの照射位置付近に供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本願発明による荷電粒子ビーム装置においては、
第1に、マスフローコントローラなどのガス供給量調節装置の流量設定を断続的に制御して、ガス供給量調節装置の最低供給量以下の平均ガス供給量を実現する。
第2に、前記断続的に制御されたガス流を拡散機構に導入し、ガス濃度の変動を少なくしてより均一な濃度のガスを供給する。
【発明の効果】
【０００９】
流量設定を断続的に制御されたマスフローコントローラなどのガス供給量調節装置から供給された断続したガス流を、拡散機構で拡散により均一化することにより、流量の変動のない微量のガスを試料面の荷電粒子ビームの照射位置付近に供給することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明による荷電粒子ビーム装置の１実施例である。
【００１２】
ガスリザーバ１に蓄えられたガスは、ガス供給量調節装置であるマスフローコントローラ２で流量を調整され、ガス拡散機構３で均一化されてガスノズル４から供給ガス５が試料８に供給される。ここで供給されるガスは、ガスと荷電粒子ビームの反応により照射面に化学的変化を起こしその場所の構造変化を起こすことを目的とするガスであるエッチング用のアシストガス、デポジション用のガス、あるいは試料の表面の帯電を中和することを目的とするガスである。
【００１３】
FIB（集束イオンビーム）鏡筒６から照射されたイオンビーム７は、供給ガス５と共に試料８に到達し、試料表面に作用する。本実施例では、ガス拡散機構３はガス流路を形成する管の一部を他より太くすることで実現した。すなわち、ガス拡散機構３は、ガス拡散機構３とマスフローコントローラ２との間でガス流路を形成するガス配管９並びにガスノズル４の径より太い管で形成される。また、ガス流の断続制御は、マスフローコントローラ２の流量調節制御信号の電圧を断続することで実現した。マスフローコントローラ２の制御はアナログ電圧で行なった。このアナログ電圧をゼロと指定値の間で切り替える。具体的には制御用ＤＡＣのデータを周期的に替える。
【００１４】
本ガス供給装置では、例えばマスフローコントローラ２の最低供給量である0.2ml/minのガス流を０．１秒供給し０．９秒停止する断続制御を繰り返して行うと0.02ml/minのガス供給量を実現することができる。
【００１５】
図２は、本発明によるガス供給装置のガスが拡散機構を通過する間に均一化していく様子を示した概念図である。図２の縦軸はある瞬間のガス濃度を示す。横軸は拡散機構の位置を示し、左側がガスの入力、右側がガスの出力である。左側から断続的に供給されたガスは、拡散機構を流れて右側から出力される。ガスは濃度勾配が有れば拡散するため、図２でわかるように流れて行くに従いその濃度を低下させながら左右に拡散していく。ガスは断続的に供給されるので、最初はガスの固まりとして拡散機構内を流れていくが、次第に前後のガスの固まりと混ざり合い、最終的に一定の濃度のガス流として出力される。
【００１６】
拡散機構の長さはガスの流速とガス供給の断続の周期によって決まるが、図２の例ではガス断続周期の１０倍程度の時間にガスが流れる距離以上とすれば、ほぼ均一なガス流が得られた。
【００１７】
また、拡散機構を他のガス流路よりも太い径にすると、拡散機構の出入口でガス流に膨張と圧縮が起こり、ガス濃度がより均一になる。
【００１８】
なお、ガス流の濃度を断続制御で実現できるよりも濃くするときは、断続制御をやめてマスフローコントローラ２の制御電圧を所望の濃度が得られる一定値にすればよい。
【００１９】
本実施例においては、荷電粒子ビーム装置として、集束イオンビーム装置の例をあげたが、走査型電子顕微鏡においても本発明は適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明により、マスフローコントローラなどのガス供給量調節装置の最低量以下の微量なガス供給量が得られる荷電粒子ビーム装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本願発明による荷電粒子ビーム装置の１実施例である。
【図２】本願発明によるガス拡散機構のガス拡散概念図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  ガスリザーバ
２  マスフローコントローラ
３  ガス拡散機構
４  ガスノズル
５  供給ガス
６  FIB鏡筒
７  イオンビーム
８  試料
９  ガス配管
【図１】
0005074226.tif 000002
【図２】
0005074226.tif 000003