TWI713671B - 帶電粒子束裝置及電漿點火方法 - Google Patents

帶電粒子束裝置及電漿點火方法 Download PDF

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Abstract

本發明之課題在於將電漿點火所需之電壓抑制地較低。

本發明之解決手段如下：實施形態之帶電粒子束裝置，具備：導入原料氣體之氣體導入室；及連接於氣體導入室之電漿生成室；及沿著電漿生成室的外周捲繞，並施加有高頻電力之線圈；及配置在氣體導入室及電漿生成室的交界，並設置有複數個貫通孔之電極；及與電極開離而設置之電漿電極；及檢測於電漿生成室中電漿是否已點火之檢測部；以及根據檢測部所檢測之結果，使供給至電漿電極之電壓與供給原料氣體之既定壓力相對應而控制之控制部。

Description

帶電粒子束裝置及電漿點火方法
本發明係關於帶電粒子束裝置及電漿點火方法。
以往，係有人提出一種於感應耦合電漿離子源內，使用脈衝電壓波形，用以在電漿中點火之點火裝置(例如參考專利文獻1)。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2011-204672號公報
於以往之感應耦合電漿離子源用的電漿點火裝置中，係使用脈衝電壓波形將電漿點火(例如參考專利文獻1)。
藉由使用脈衝電壓波形，即使振動波形的初期電壓為 極高的電壓，每個脈衝的全電力亦小。然而，必須施加高電壓來作為脈衝之振動波形的初期電壓。
本發明係鑑於上述情形而創作出，該目的在於將電漿點火所需之電壓抑制地較低。
本發明之一樣態為一種帶電粒子束裝置，係具備：導入原料氣體之氣體導入室；及連接於前述氣體導入室之電漿生成室；及沿著前述電漿生成室的外周捲繞，並施加有高頻電力之線圈；及配置在前述氣體導入室及前述電漿生成室的交界，並設置有複數個貫通孔之電極；及與前述電極開離而設置之電漿電極；及檢測於前述電漿生成室中電漿是否已點火之檢測部；以及根據前述檢測部所檢測之結果，在電漿點火前，把供給到前述電漿電極的電壓控制在點火電壓，而且把前述原料氣體控制在點火壓力，在電漿點火後，把供給到前述電漿電極的電壓控制在既定的加速電壓，而且把前述原料氣體控制在比前述點火壓力還低的運轉壓力之控制部。
此外，於本發明之一樣態的帶電粒子束裝置中，前述既定壓力中，包含：前述檢測部檢測出電漿已點火時之第1壓力、以及壓力較前述第1壓力低之第2壓力；前述控制部，當前述檢測部檢測出電漿已點火時，將壓力從前述第1壓力改變至前述第2壓力而控制。
此外，於本發明之一樣態的帶電粒子束裝置中，前述第2壓力，係當前述電漿點火時供給至前述電漿電極之電壓，從前述電漿電極施加於點火前的前述原料氣體時，為前述原料氣體的點火條件不成立之範圍的壓力。
此外，於本發明之一樣態的帶電粒子束裝置中，前述控制部，係將前述電壓設為帕森定律中之火花放電電壓的下限值以上至下限值的2倍值以下之範圍，並使前述電壓與前述既定壓力相對應而控制。
此外，於本發明之一樣態的帶電粒子束裝置中，該帶電粒子束裝置更具備：設置在前述電漿生成室與前述線圈之間之屏蔽；前述電極為浮動電極。
尚且，於本發明之一樣態的帶電粒子束裝致中，前述檢測部是利用檢測前述線圈的阻抗的變化，來檢測在前述電漿生成室電漿已點火。
此外，本發明之一樣態為一種使用帶電粒子束裝置之電漿點火方法，該帶電粒子束裝置，具備：導入原料氣體之氣體導入室；及連接於前述氣體導入室之電漿生成室；及沿著前述電漿生成室的外周捲繞，並施加有高頻電力之線圈；及配置在前述氣體導入室及前述電漿生成室的交界，並設置有複數個貫通孔之電極；以及與前述電極開離而設置之電漿電極；其中，具有：檢測於前述電漿生成室中電漿是否已點火之檢測步驟；以及根據前述檢測步驟所檢測之結果，在電漿點火前，把供給到前述電漿電極的電壓控制在點火電壓，而且把前述原料氣體控制在點火壓力，在電漿點火後，把供給到前述電漿電極的電壓控制在既定的加速電壓，而且把前述原料氣體控制在比前述點火壓力還低的運轉壓力之控制步驟。
根據本發明，可將電漿點火所需之電壓抑制地較低。
10‧‧‧帶電粒子束裝置
11‧‧‧試樣室
12‧‧‧載台
13‧‧‧驅動機構
14‧‧‧聚焦離子束鏡筒
14a‧‧‧電漿離子源
15‧‧‧電子束鏡筒
16‧‧‧檢測器
17‧‧‧氣體供給部
20‧‧‧顯示裝置
21‧‧‧控制部
22‧‧‧輸入裝置
30‧‧‧噴燈
31‧‧‧第1接地電位凸緣
32‧‧‧第2接地電位凸緣
33‧‧‧氣體導入室
34‧‧‧電漿生成室
35‧‧‧氣體導入室材料
36‧‧‧末端電極
37‧‧‧電漿電極
38‧‧‧絕緣構件
39‧‧‧線圈
40‧‧‧法拉第屏蔽
第1圖係示意性顯示本發明的實施形態之帶電粒子束裝置的構成之剖面圖。
第2圖係示意性顯示本發明的實施形態之電漿離子源的構成之剖面圖。
第3圖係從電漿生成室側觀看本發明的實施形態之電漿離子源的絕緣構件之俯視圖。
第4圖係包含第3圖所示之IV-IV剖面之絕緣構件及末端電極之剖面圖。
第5圖係示意性顯示本發明的實施形態之點火控制部的構成之方塊圖。
第6圖係顯示第5圖所示之記憶部所記憶之電漿點火前後之氣壓的一例之圖。
第7圖係顯示本發明的實施形態之因應帕森定律(Paschen’s Law)之火花放電電壓與(壓力×電極間距離)之關係之圖。
第8圖係顯示本發明的實施形態之點火控制部之處理的一例之流程圖。
第9圖係顯示本發明的實施形態之壓力控制部所控制之壓力的範圍之圖。
以下係一面參考附加圖面一面說明本發明的實施形態之帶電粒子束裝置及電漿點火方法。
實施形態之帶電粒子束裝置10，如第1圖所 示，具備：可將內部維持在真空狀態之試樣室11；及可於試樣室11的內部固定試樣S之載台12；以及驅動載台12之驅動機構13。帶電粒子束裝置10，具備：將聚焦離子束(FIB)照射在試樣室11的內部之既定照射區域(亦即掃描範圍)內的照射對象之聚焦離子束鏡筒14。帶電粒子束裝置10，具備：將電子束(EB)照射在試樣室11的內部之既定照射區域內的照射對象之電子束鏡筒15。帶電粒子束裝置10，具備：檢測出藉由聚焦離子束或電子束的照射而從照射對象所產生之二次帶電粒子(二次電子及二次離子等)R之檢測器16。此外，帶電粒子束裝置10，於電子束鏡筒15的內部，具備：檢測出藉由電子束的照射而從照射對象所產生之二次帶電粒子(反射電子)之檢測器(圖示中省略)。帶電粒子束裝置10，具備：將氣體Ga供給至照射對象的表面之氣體供給部17。帶電粒子束裝置10，具備：顯示出依據由檢測器16所檢測之二次帶電粒子之圖像資料等之顯示裝置20；及控制部21；以及輸入裝置22。
帶電粒子束裝置10，係於照射對象的表面一面掃描聚焦離子束一面照射，藉此可執行依據濺鍍之各種加工(蝕刻加工等)以及沉積膜的形成。帶電粒子束裝置10，可執行：於試樣S上形成由掃描型電子顯微鏡等所進行之剖面觀察用的剖面之加工；以及從試樣S來形成由穿透型電子顯微鏡等所進行之穿透觀察用的試驗片(例如薄片試樣、針狀試樣等)之加工等。帶電粒子束裝置10， 於試樣S等之照射對象的表面一面掃描聚焦離子束或電子束一面照射，藉此可執行照射對象的表面觀察。
試樣室11，係藉由排氣裝置(圖示中省略)可將內部排氣至期望的真空狀態為止，同時維持在期望的真空狀態而構成。
載台12，係保持試樣S。
驅動機構13，係在連接於載台12之狀態下容納於試樣室11的內部，並因應從控制部21所輸出之控制訊號，使載台12相對於既定軸移位。驅動機構13，具備：沿著平行於水平面且相互正交之X軸及Y軸、以及正交於X軸及Y軸之筆直方向的Z軸，使載台12平行地移動之移動機構13a。驅動機構13，具備：使載台12繞著X軸或Y軸旋轉之傾斜機構13b；以及使載台12繞著Z軸旋轉之旋轉機構13c。
聚焦離子束鏡筒14，於試樣室11的內部，使離子束射出部(圖示中省略)在照射區域內的載台12之筆直方向上方的位置上面向載台12，同時使光軸平行於筆直方向，而固定在試樣室11。藉此可從筆直方向上方朝向下方，將聚焦離子束照射在載台12上所固定之試樣S等之照射對象。
聚焦離子束鏡筒14，具備：產生離子之電漿離子源14a，將從電漿離子源14a所擷取之離子聚焦及偏向之離子光學系14b。電漿離子源14a及離子光學系14b，係因應從控制部21所輸出之控制訊號而被控制，並藉由控制 部21來控制聚焦離子束的照射位置及照射條件等。離子光學系14b，例如具備：聚光透鏡等之第1靜電透鏡；及靜電偏向器；以及物鏡等之第2靜電透鏡等。第1圖中，靜電透鏡為2組，但亦可具備3組以上。此時，於各透鏡間設置光圈。
電漿離子源14a，為高頻感應耦合電漿離子源。電漿離子源14a，如第2圖所示，具備：噴燈30、及第1接地電位凸緣31與第2接地電位凸緣32、及氣體導入室33、及電漿生成室34、及氣體導入室材料35、及末端電極36、電漿電極37、及絕緣構件38、及線圈39、及法拉第屏蔽40、以及如第5圖所示，具備：點火控制部50、以及記憶部60。
噴燈30的形狀，係形成為筒狀。噴燈30是由電介質材料所形成。電介質材料，例如為石英玻璃、氧化鋁、及氮化鋁中任一種等。於噴燈30的第1端部，設置有第1接地電位凸緣31。於噴燈30的第2端部，設置有第2接地電位凸緣32。第1接地電位凸緣31及第2接地電位凸緣32係維持在接地電位。第1接地電位凸緣31及第2接地電位凸緣32，為非磁性金屬，例如銅或鋁等。
噴燈30，係形成氣體導入室33及電漿生成室34。氣體導入室33，是由連接於第1接地電位凸緣31之氣體導入室材料35、以及配置在噴燈30的內部之末端電極36所形成。電漿生成室34，是由末端電極36、以及配置在噴燈30的第2端部之電漿電極37所形成。末端電極36 及電漿電極37，為非磁性金屬，例如銅或鎢或鉬等。為了將末端電極36及電漿電極37濺鍍而附著於噴燈30的內部，較佳為濺鍍所需的能量高之鎢或鉬。此外，末端電極36為浮動電極。於氣體導入室33的內部，容納有絕緣構件38。於噴燈30的外部，配置有沿著電漿生成室34的外周所捲繞之線圈39。於線圈39中，從RF電源39a供給有高頻電力。此外，如第5圖所示，檢測部39b連接於線圈39。檢測部39b，係檢測於電漿生成室34的內部電漿是否已點火。檢測部39b，藉由檢測線圈39之阻抗的變化，來檢測電漿是否已點火。
法拉第屏蔽40，係設置在噴燈30與線圈39之間。法拉第屏蔽40，為於側面設置有狹縫，具有電導性且為非磁性之圓筒狀構件。法拉第屏蔽40，可降低線圈39與電漿之電容耦合成分。因此，法拉第屏蔽40可降低離子束的能量擴散。亦即，藉由使用法拉第屏蔽40，帶電粒子束裝置10可將離子束窄縮地較細。
於氣體導入室材料35中，設置有：將從氣體供給源(圖示中省略)往流量調整器(圖示中省略)，或是介於第5圖所示之壓力調整裝置35b所供給之原料氣體，導入於氣體導入室33的內部之開口部35a。壓力調整裝置35b，為調整原料氣體的壓力之裝置。具體而言，壓力調整裝置35b，為質量流量控制器或是可調漏氣閥。
於配置在氣體導入室33及電漿生成室34的交界之末端電極36上，設置有將原料氣體從氣體導入室33導入至 電漿生成室34之複數個貫通孔36a。複數個貫通孔36a之各個的大小R(例如圓形貫通孔36a的直徑等)，係形成較電漿鞘長度更小。電漿鞘長度，例如為數10μm~數100μm。
於電漿電極37上，設置有將離子從電漿生成室34擷取至外部之開口部37a。
氣體導入室33內的絕緣構件38，係藉由螺栓等之連接構件而固定在末端電極36。於絕緣構件38上，如第3圖所示，形成裝著有連接構件(圖示中省略)之裝著孔38a。於與末端電極36的表面36A相對向之絕緣構件38的對向面38A，如第4圖所示，形成有凹槽38b。凹槽38b的深度D1，係形成較電漿鞘長度更小。凹槽38b的寬度W，形成較深度D1更大。於絕緣構件38，形成有設置在凹槽38b之複數個貫通孔38c。複數個貫通孔38c之各個的大小(例如圓形之貫通孔38c的直徑等)，係形成較電漿鞘長度更小。複數個貫通孔38c之各個的大小，例如形成為與電漿電極37之複數個貫通孔36a的大小R為相同。複數個貫通孔38c的各個，例如以面向於電漿電極37之複數個貫通孔36a的各個之方式來配置。
於電漿電極37上，裝著有連接構件(圖示中省略)之裝著孔36b，係以面向於絕緣構件38的裝著孔38a之方式所形成。
絕緣構件38的形狀，係形成為妨礙氣體導入室材料35與末端電極36之間之帶電粒子的直接移動之形 狀。絕緣構件38的形狀，係形成為氣體導入室材料35與末端電極36不會相互直接面對之形狀。絕緣構件38的形狀，例如形成為公螺紋形狀等。
電漿生成室34的壓力，設定在0.1Pa~10Pa。電漿生成室34與氣體導入室33之間，以藉由設置有複數個貫通孔36a之末端電極36使電導成為較高之方式來設定，所以氣體導入室33的壓力與電漿生成室34的壓力為相同程度。電漿生成室34的壓力，係因應從氣體供給源(圖示中省略)導入於氣體導入室33之原料氣體的流量來調整。流量調整器(圖示中省略)，藉由調整導入於氣體導入室33之原料氣體的流量，將電漿生成室34的壓力設定在期望的壓力。
如第5圖所示，點火控制部50具有壓力控制部51。壓力控制部51與檢測部39b連接。此外，壓力控制部51與記憶部60連接。再者，壓力控制部51與壓力調整裝置35b連接。
記憶部60，如第6圖所示，係記憶有氣壓的資訊。氣壓的資訊，係有檢測部39b檢測出電漿已點火前與檢測出電漿已點火後所設定之氣壓的資訊。此外，氣壓的資訊中，係有因應從氣體供給源所供給之原料氣體的種類之氣壓的資訊。具體而言，記憶部60係記憶有點火壓P1。點火壓P1，為壓力調整裝置35b檢測出電漿已點火前所供給之氣壓。此外，記憶部60係記憶有運轉壓P2。運轉壓P2，為壓力調整裝置35b檢測出電漿已點火後所供給之氣 壓。
點火壓P1及運轉壓P2，係根據帕森定律來預先決定。帕森定律係顯示火花電壓與(壓力×電極間距離)之關係。電極間距離，係藉由帶電粒子束裝置10的零件配置來預先決定。
壓力控制部51，於電漿點火前，從記憶部60取得點火壓P1。壓力控制部51，係將所供給之原料氣體的壓力調整為點火壓P1之指示傳送至壓力調整裝置35b。
壓力調整裝置35b，將所供給之原料氣體的壓力調整為點火壓P1。電漿生成室34的壓力被調整為點火壓P1。
點火壓P1，為可藉由高壓力區域PT1(火花電壓V1、點火壓P1)所顯示之期望的火花電壓V1將電漿點火之壓力。高壓力區域PT1，具體而言，如第7圖所示，為帕森定律中之火花電壓較小之區域側的壓力。
上述說明中，壓力控制部51係從記憶部60取得點火壓P1及運轉壓P2。然而，壓力控制部51亦可不從記憶部60取得點火壓P1及運轉壓P2而算出。點火壓P1及運轉壓P2，換言之，壓力控制部51亦可從原料氣體的種類與施加於電漿電極37之電壓(火花電壓)中，根據帕森定律來算出所供給之原料氣體的壓力。
電漿離子源14a，係將期望電壓施加於電漿電極37。藉由使火花於已施加期望電壓之電漿電極37、與末端電極36之間飛揚，而將電漿點火。
電子束鏡筒15，於試樣室11的內部，使電子束射出部(圖示中省略)在照射區域內的載台12之筆直方向上傾斜既定角度之傾斜方向上面向載台12，同時使光軸平行於傾斜方向，而固定在試樣室11。藉此可從傾斜方向的上方朝向下方，將電子束照射在載台12上所固定之試樣S等之照射對象。
電子束鏡筒15，具備：產生電子之電子源15a，將從電子源15a所射出之電子聚焦及偏向之電子光學系15b。電子源15a及電子光學系15b，係因應從控制部21所輸出之控制訊號而被控制，並藉由控制部21來控制電子束的照射位置及照射條件等。電子光學系15b，例如具備電磁透鏡及偏向器等。
亦可將電子束鏡筒15與聚焦離子束鏡筒14的配置互換，將電子束鏡筒15配置於筆直方向上，將聚焦離子束鏡筒14配置於在筆直方向上傾斜既定角度之傾斜方向上。
檢測器16，係檢測出將聚焦離子束或電子束照射至試樣S等之照射對象時從照射對象所放射之二次帶電粒子(二次電子及二次離子等)R的強度(亦即二次帶電粒子的量)，並輸出二次帶電粒子R之檢測量的資訊。檢測器16，於試樣室11的內部，係配置在可檢測二次帶電粒子R的量之位置，例如相對於照射區域內的試樣S等之照射對象呈斜向上方的位置等，而固定在試樣室11。
氣體供給部17，於試樣室11的內部，係使氣 體噴射部(圖示中省略)面向載台12而被固定在試樣室11。氣體供給部17，可將：因應試樣S的材質，用以選擇性地促進依據聚焦離子束所進行之試樣S的蝕刻之蝕刻用氣體；以及用以將由金屬或絕緣體等之沉積物所構成的沉積膜形成於試樣S的表面之沉積用氣體，供給至試樣S。例如，藉由將相對於Si系的試樣S之氟化氙氣體、以及相對於有機系的試樣S之水等之蝕刻用氣體，與聚焦離子束的照射一同供給至試樣S，可選擇性地促進蝕刻。此外，例如，藉由將含有菲(Phenanthrene)、鉑、碳、或鎢等之化合物氣體的沉積用氣體，與聚焦離子束的照射一同供給至試樣S，可使從沉積用氣體所分解之固體成分沉積於試樣S的表面。
控制部21，係配置在試樣室11的外部，並連接有：顯示裝置20；以及輸出因應操作者的輸入操作之訊號之滑鼠及鍵盤等之輸入裝置22。
控制部21，係藉由從輸入裝置22所輸出之訊號、或藉由預先設定之自動運轉控制處理所生成之訊號等，統合性地控制帶電粒子束裝置10的動作。
控制部21，係將一面掃描帶電粒子束的照射位置一面藉由檢測器16所檢測之二次帶電粒子的檢測量，轉換為對應於照射位置之亮度訊號，並藉由二次帶電粒子之檢測量的二維位置分布來生成表示照射對象的形狀之圖像資料。控制部21，係將用以執行各圖像資料的擴大、縮小、移動、及旋轉等操作之畫面，與所生成之各圖 像資料一同顯示於顯示裝置20。控制部21，係將用以進行加工設定等之各種設定之畫面，顯示於顯示裝置20。
如上述般，根據本發明的實施形態之帶電粒子束裝置10，點火控制部50係因應施加於電漿電極37之電壓，將所供給之原料氣體的壓力控制為點火壓P1。點火壓P1，為帕森定律中之火花電壓較小之區域側的壓力。因此可將電漿點火所需電壓抑制地較低。
上述實施形態中，電漿離子源14a係構成為具備法拉第屏蔽40，但法拉第屏蔽40並非必要。此外，上述實施形態中，末端電極36係構成為浮動電極，但並不限定於此，末端電極36可為電位固定在某電位之電極。亦即，末端電極36不一定需為浮動電極。
〔電漿點火後之點火控制部50的動作例〕
至目前為止已說明電漿點火前之點火控制部50之動作的一例，接著說明電漿點火後之點火控制部50之動作的一例。
如上述般，帶電粒子束裝置10，於電漿點火前，係供給調整至點火壓P1之原料氣體。帶電粒子束裝置10，將電壓施加於電漿電極37而將電漿點火。帶電粒子束裝置10，於電漿點火後，施加於電漿電極37之電壓，並未從火花電壓V1改變。
當檢測部39b檢測出電漿點火時，點火控制部50從記憶部60取得運轉壓P2。運轉壓P2，如第6圖所示，為 檢測出電漿點火後之氣壓。壓力控制部51，係將變更供給原料氣體之壓力之指示傳送至壓力調整裝置35b。壓力調整裝置35b，將所供給之原料氣體的壓力調整為運轉壓P2。電漿生成室34的壓力被調整為運轉壓P2。運轉壓P2，具體而言，如第7圖所示，為低壓力區域PT2(火花電壓V2、運轉壓P2)所顯示之運轉壓P2。運轉壓P2，為低於點火壓P1之壓力。
然後，將成為離子束的加速能量之既定的電壓施加於電漿電極37，以將加速電壓施加於電漿。將電壓施加於用以從電漿中擷取離子之擷取電極(圖示中省略)，並藉由後段的聚焦透鏡來生成聚焦離子束。
亦即，帶電粒子束裝置10，係藉由運轉壓P2的壓力來供給原料氣體。帶電粒子束裝置10，藉由運轉壓P2的壓力來供給原料氣體，藉此維持點火後的電漿。帶電粒子束裝置10，當藉由點火壓P1的壓力來供給原料氣體時，無法維持施加於電漿電極37之加速電壓等，而使聚焦離子束的性能降低(點火後的電漿不穩定而消失)。
〔點火控制部50的動作步驟〕
接著參考第8圖來說明點火控制部50的動作步驟。
點火控制部50，從檢測部39b取得電漿是否已點火之檢測結果(步驟S110)。點火控制部50，藉由電漿是否已點火，來判斷從記憶部60所取得之壓力(步驟S120)。當電漿已點火時，點火控制部50取得運轉壓P2 (步驟S130)。當電漿未點火時，點火控制部50取得點火壓P1(步驟S140)。點火控制部50，係將氣壓指示於壓力調整裝置35b。壓力調整裝置35b，將所供給之原料氣體的壓力調整為從點火控制部50所指示之壓力(步驟S150)。
壓力控制部51，係以使電漿點火前所供給之原料氣體的壓力，位於帕森定律中之火花電壓的下限值以上至下限值的2倍值以下之範圍之方式來調節電壓。具體而言，如第9圖所示，壓力控制部51，係以位於帕森定律中之火花電壓的下限值之高壓力區域PT1min(火花電壓Vmin、點火壓P1max)以上且為高壓力區域PT1max(火花電壓Vmax、點火壓P1min)以下之範圍之方式來調整。亦即，壓力控制部51，係以使所供給之原料氣體的壓力位於點火壓P1max以上且為點火壓P1min以下之範圍之方式來調節。
上述實施形態中，係已說明點火控制部50構成為施加於電漿電極37之電壓為一定，並調整原料氣體的壓力之情形。但點火控制部50亦可為原料氣體的壓力為一定，且具有調整施加於電漿電極37之電壓的電壓控制部(圖中未顯示)之構成。
此外，法拉第屏蔽40中，亦可設置用以切換電位之開關(圖中未顯示)。開關，係將法拉第屏蔽40的電位切換為接地電位與施加於電漿電極37之電位。此時，當法拉第屏蔽40的電位為接地電位時，係具有屏蔽 之功能。當法拉第屏蔽40的電位為施加於電漿電極37之電位時，係具有電漿電極37之功能。
此外，亦可藉由將雷射照射至噴燈30，將電漿點火。
如上述般，根據本發明的實施形態之帶電粒子束裝置10，於電漿點火後，點火控制部50，因應施加於電漿電極37之電壓，將所供給之原料氣體的壓力控制為運轉壓P2。運轉壓P2，為帕森定律中之火花電壓較大之區域側的壓力。因此，即使在電漿點火後，亦可維持電漿。
上述實施形態中，亦可省略電子束鏡筒15。
上述實施形態中，控制部21可為軟體機能部，或是LSI等之硬體機能部。
上述實施形態，係提出例子來進行說明，但並不意味著限定本發明之範圍。此等新穎的實施形態，可藉由其他各種形態來實施，在不脫離本發明的主旨之範圍內，可進行各種省略、取代、變更。此等實施形態或其變形，係包含於本發明的範圍或主旨，同時亦包含於與申請專利範圍所記載之發明與該均等的範圍內。
35b‧‧‧壓力調整裝置
39b‧‧‧檢測部
50‧‧‧點火控制部
51‧‧‧壓力控制部
60‧‧‧記憶部

Claims (7)

  1. 一種帶電粒子束裝置，係具備：導入原料氣體之氣體導入室；連接於前述氣體導入室之電漿生成室；沿著前述電漿生成室的外周捲繞，並施加有高頻電力之線圈；配置在前述氣體導入室及前述電漿生成室的交界，並設置有複數個貫通孔之電極；與前述電極開離而設置之電漿電極；檢測於前述電漿生成室中電漿是否已點火之檢測部；以及根據前述檢測部所檢測之結果，在電漿點火前，把供給到前述電漿電極的電壓控制在點火電壓，而且把前述原料氣體控制在點火壓力，在電漿點火後，把供給到前述電漿電極的電壓控制在既定的加速電壓，而且把前述原料氣體控制在比前述點火壓力還低的運轉壓力之控制部。
  2. 如請求項1所述之帶電粒子束裝置，其中，前述既定的壓力中，包含：前述檢測部檢測出電漿已點火時之第1壓力、以及壓力較前述第1壓力低之第2壓力；前述控制部，當前述檢測部檢測出電漿已點火時，將壓力從前述第1壓力改變至前述第2壓力而控制。
  3. 如請求項2所述之帶電粒子束裝置，其中，前述第2壓力，係當前述電漿點火時供給至前述電漿 電極之電壓，從前述電漿電極施加於點火前的前述原料氣體時，為前述原料氣體的點火條件不成立之範圍的壓力。
  4. 如請求項1至請求項3中任一項所述之帶電粒子束裝置，其中，前述控制部，係將前述電壓設為帕森定律中之火花放電電壓的下限值以上至下限值的2倍值以下之範圍，並使前述電壓與前述既定壓力相對應而控制。
  5. 如請求項1至請求項3中任一項所述之帶電粒子束裝置，其中，該帶電粒子束裝置更具備：設置在前述電漿生成室與前述線圈之間之屏蔽；前述電極為浮動電極。
  6. 如請求項1至請求項3中任一項所述之帶電粒子束裝置，其中，前述檢測部是利用檢測前述線圈的阻抗的變化，來檢測在前述電漿生成室電漿已點火。
  7. 一種使用帶電粒子束裝置之電漿點火方法，該帶電粒子束裝置，具備：導入原料氣體之氣體導入室；連接於前述氣體導入室之電漿生成室；沿著前述電漿生成室的外周捲繞，並施加有高頻電力之線圈；配置在前述氣體導入室及前述電漿生成室的交界，並設置有複數個貫通孔之電極；以及 與前述電極開離而設置之電漿電極；其中，具有：檢測於前述電漿生成室中電漿是否已點火之檢測步驟；以及根據前述檢測步驟所檢測之結果，在電漿點火前，把供給到前述電漿電極的電壓控制在點火電壓，而且把前述原料氣體控制在點火壓力，在電漿點火後，把供給到前述電漿電極的電壓控制在既定的加速電壓，而且把前述原料氣體控制在比前述點火壓力還低的運轉壓力之控制步驟。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7125749B2 (ja) 2018-10-29 2022-08-25 株式会社日立ハイテクサイエンス 荷電粒子ビーム装置
KR102386814B1 (ko) 2020-06-30 2022-04-15 인투코어테크놀로지 주식회사 플라즈마 생성 장치 및 그 제어 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004281232A (ja) * 2003-03-14 2004-10-07 Ebara Corp ビーム源及びビーム処理装置
TW200641981A (en) * 2005-05-17 2006-12-01 Hitachi High Tech Corp Plasma processing apparatus
US20110174606A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Tokyo Electron Limited Apparatus and Method for Improving Photoresist Properties Using a Quasi-Neutral Beam
JP2011204672A (ja) * 2010-02-16 2011-10-13 Fei Co 誘導結合プラズマ・イオン源用のプラズマ点火装置
US20130015765A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 Fei Company Methods and Structures for Rapid Switching Between Different Process Gases in an Inductively-Coupled Plasma (ICP) Ion Source
JP2014157719A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Toyota Motor Corp プラズマ発生装置及びプラズマ発生装置の制御方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4079834B2 (ja) * 2003-06-04 2008-04-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法
DE112006002412T5 (de) * 2005-09-09 2008-07-17 ULVAC, Inc., Chigasaki Ionenquelle und Plasma-Bearbeitungsvorrichtung
US7732759B2 (en) * 2008-05-23 2010-06-08 Tokyo Electron Limited Multi-plasma neutral beam source and method of operating
WO2012031049A2 (en) * 2010-08-31 2012-03-08 Fei Company Navigation and sample processing using an ion source containing both low-mass and high-mass species
CN103348776B (zh) * 2011-02-15 2017-06-09 应用材料公司 多区等离子体生成的方法和设备
US10475626B2 (en) * 2015-03-17 2019-11-12 Applied Materials, Inc. Ion-ion plasma atomic layer etch process and reactor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004281232A (ja) * 2003-03-14 2004-10-07 Ebara Corp ビーム源及びビーム処理装置
TW200641981A (en) * 2005-05-17 2006-12-01 Hitachi High Tech Corp Plasma processing apparatus
US20110174606A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Tokyo Electron Limited Apparatus and Method for Improving Photoresist Properties Using a Quasi-Neutral Beam
JP2011204672A (ja) * 2010-02-16 2011-10-13 Fei Co 誘導結合プラズマ・イオン源用のプラズマ点火装置
US20130015765A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 Fei Company Methods and Structures for Rapid Switching Between Different Process Gases in an Inductively-Coupled Plasma (ICP) Ion Source
JP2014157719A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Toyota Motor Corp プラズマ発生装置及びプラズマ発生装置の制御方法

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