JP2000306866A - 中和用エネルギー線の位置合わせ方法および集束イオンビーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集束イオンビーム装置の、中和用エネルギー
線２５ａおよびイオンビーム３９の照射位置同士を精度
良く合わせる。 【解決手段】 試料３７に中和用エネルギー線を照射し
て、試料に中和用エネルギー線の照射範囲を反映させた
反映領域３７ａを形成する。反映領域を形成した試料を
イオンビームで走査して、反映領域の範囲を示す座標情
報として、イオンビームの走査座標軸上の座標情報を求
める。この求めた座標情報に基づいて、中和用エネルギ
ー線の照射範囲がイオンビームの予め定めた照射点に対
し許容される位置関係にあるかを判定する。この位置関
係を満たさないと判定された場合に、この位置関係を満
たすように、上記求めた座標情報に基づいて、中和用エ
ネルギー線の照射領域を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、集束イオンビー
ム（ＦＩＢ）装置で生じるチャージアップの問題を低減
する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＩＢ装置は、試料をマスクレスでエッ
チングする機能、試料への選択的な膜堆積機能および試
料の観察機能等、多彩な機能を有する。これら機能を実
現するため、ＦＩＢ装置では、イオンビームが試料に照
射される。しかし、試料にイオンビームを照射すると、
試料にプラス電荷が蓄積される。すなわち、いわゆるチ
ャージアップが生じる。特に、試料が導電性に乏しいも
の（例えばホトマスクなど）の場合、顕著である。この
プラス電荷は、イオンビームの軌道を変動させる原因と
なったり、ＦＩＢ装置に通常具わる２次イオン検出器が
２次イオン検出のため形成している電場を乱す等の原因
になり、そのため、２次イオンを検出できなくなる。

【０００３】これらを回避するために、ＦＩＢ装置は、
一般に、上記プラス電荷を中和するための中和器を具え
ている。この中和器は、中和用エネルギー線として、典
型的に電子ビームを発する。この中和器を有効に機能さ
せるためには、試料のイオンビームが照射された領域を
含む所定範囲に電子ビームを照射する必要がある。その
ため、イオンビームの照射位置と電子ビームの照射位置
とを合わせる必要がある。

【０００４】このような照射位置を合わせる方法の１つ
として、ファラデーカップ（例えば文献１：社団法人電
気学会発行「新版電気工学ハンドブック」、昭和６３年
２月、ｐ５１３）を用いる方法がある。また、別の方法
として、同一試料を電子ビームおよびイオンビームでそ
れぞれで走査して２次電子像および２次イオン像をそれ
ぞれ求め、両走査で同様な像が得られるように、電子ビ
ームの照射領域をイオンビームの照射領域に合わせる方
法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファラ
デーカップを用いる方法の場合、以下に説明する様な問
題点がある。ファラデーカップを用いる場合、一般に、
ＦＩＢ装置の試料ステージの所定位置に設けたファラデ
ーカップに、該カップの一部に設けた開口部を通して、
イオンビームを入射する。そして、ファラデーカップで
検出されるイオン電流が最大になるように、ファラデー
カップに対するイオンビームの入射位置を調整すると、
イオンビームは、ファラデーカップの開口部のほぼ中心
に入射されるようになる。これにより、イオンビームの
位置を特定している。

【０００６】電子ビームの位置を特定する場合も、上記
のイオンビームの場合と同様な手順で行う。しかし、フ
ァラデーカップの開口部は、一般に、１辺の長さが例え
ば１００μｍの四角形状の開口部である。これに対し
て、イオンビーム直径は例えば０．１μｍφであり、ま
た、中和器で使用される電子ビーム直径は例えば２００
μｍφ程度である。

【０００７】従って、イオンビームの位置の特定自体
は、イオンビームの直径がファラデーカップの開口部の
大きさに比べて充分に小さいので、精度良く行えるが、
電子ビームの位置の特定自体は、図５に示した様に、電
子ビーム１のビーム直径がファラデーカップ３の開口部
３ａの大きさより大きいので、大雑把になる。すなわ
ち、理想的には、図５（Ｂ）に示した様に、電子ビーム
１の照射領域の中央にファラデーカップ３の開口部３ａ
が位置するのが好ましいにもかかわらず、図５（Ａ）お
よび（Ｃ）に示した様に、電子ビーム１の照射領域の一
部がファラデーカップ３の開口部３ａ全体にかかりさえ
すれば、ファラデーカップ３が検出する電流は最大にな
ってしまう。従って、図５（Ａ）および（Ｃ）それぞれ
ののような場合でも、見かけ上、電子ビーム１の位置は
特定されたことになってしまう。

【０００８】このように特定された場合においても、例
えばファラデーカップでは電位がグランドに落ちている
のに対しフォトマスクなどの導電性の少ない試料上では
表面の電場状態が変化するので、電子ビームの照射位置
は、ファラデーカップ上と試料上とで変化する可能性が
あるため、必ずしも最適な位置に特定されたとはいえな
い。従って、イオンビームの照射位置と、電子ビームの
照射領域中の所定点（典型的には照射領域の中心点）と
を合わせたい場合、この従来の方法は好ましい方法では
なかった。

【０００９】また、上述した従来の別の方法では２次電
子検出器と２次イオン検出器の双方が必要になるため、
装置が大がかりなものとなる。また、２次電子像および
２次イオン像の双方を生成して比較する必要があるた
め、画像処理自体も大変になる。この出願はこの様な点
に鑑みなされたものであり、従って、この出願の第１の
目的は、従来より簡便な方法で、イオンビームの照射位
置に対し中和用エネルギー線照射領域中の任意の位置を
合わせることが出来る中和用エネルギー線の位置合わせ
方法を提供することにある。

【００１０】また、この出願の第２の目的は、上記位置
合わせ方法の発明の実施を容易にするＦＩＢ装置を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この第１の目的の達成を
図るため、中和用エネルギー線の位置合わせ方法の発明
によれば、試料に中和用エネルギー線を照射して、試料
に中和用エネルギー線の照射範囲を反映させた反映領域
を形成する第１の工程と、反映領域を形成した試料をイ
オンビームで走査して、反映領域の範囲を示す座標情報
として、イオンビームの走査座標軸上の座標情報を求め
る第２の工程と、このように求めた座標情報に基づい
て、前記中和用エネルギー線の照射範囲が前記イオンビ
ームの予め定めた照射点に対し許容される位置関係にあ
るかを判定する第３の工程と、この第３の工程で上述の
位置関係を満たさないと判定された場合に実行され、こ
の位置関係を満たすように、第３の工程で得た情報に基
づいて、中和用エネルギー線の照射領域を変更する第４
の工程とを含むことを特徴とする。

【００１２】この中和用エネルギー線の位置合わせ方法
の発明によれば、中和用エネルギー線自体で、試料に、
中和用エネルギー線が照射される範囲に対応する反映領
域を形成する。そして、中和用エネルギー線の位置合わ
せ対象であるイオンビーム自体で、反映領域の座標情報
を求める。そして、この求めた座標情報に基づいて、中
和用エネルギー線の照射範囲がイオンビームの予め定め
た照射点に対し許容される位置関係にあるかを判定し、
この位置関係を満たさない場合はそれを満たす様に中和
用エネルギー線の照射領域を変更する。従って、ファラ
デーカップを用いることなく、また、２次電子検出器お
よび２次イオン検出器の双方を用いることなく、イオン
ビームの予め定めた照射点と、中和用エネルギー線の照
射領域内の任意の点とを、予め定めた許容範囲内に位置
合わせすることができる。

【００１３】なお、中和用エネルギー線の照射範囲を示
す座標情報に基づいて、中和用エネルギー線の照射範囲
がイオンビームの予め定めた照射点に対して許容される
位置関係にあるかを判定する好ましい方法として、例え
ば、以下の方法を挙げることができる。すなわち、上記
の座標情報から予め定めた条件に従い中和用エネルギー
線についての所定の点を割り出す。そして、この所定の
点が、イオンビームの予め定めた照射点に対して座標上
の所定の範囲内に在るか否かで判定する方法を挙げるこ
とができる。そして、中和用エネルギー線の照射領域を
変更する必要がある場合は、上記割り出された所定の点
と、上記予め定めた照射点とのズレ量に基づいて照射領
域を変更するのが良い。

【００１４】なお、反映領域の座標情報から割り出され
る所定の点とは、反映領域中の設計に応じた任意の点で
ある。これに限られないが、典型的には、例えば、反映
領域の中心点または左上点または右上点または左下点ま
たは右下点等とすることができる。典型的には、反映領
域の中心点が良い。また、イオンビームの予め定めた照
射点とは、設計に応じた任意の点である。典型的には、
イオンビームを走査させる走査電極（図１中の１３ｄ参
照）に初期化電圧をかけた状態（電圧０の場合も含む）
においてイオンビームが試料を照射する点とすることが
できる。勿論、走査電極に所定のバイアス電圧をかけた
状態でイオンビームが試料を照射する点でも良い。

【００１５】また、この出願の第２の目的の達成を図る
ため、この発明のＦＩＢ装置は、処理室と、イオンビー
ム供給部と、排気部と、中和器と、反映領域形成部と、
反映領域検出部と、中和用エネルギー線位置判定部と、
中和用エネルギー線照射領域変更部とを含む構成となっ
ている。ただし、処理室は、内部を真空雰囲気に出来、
内部にイオンビームを走行させることができおよび内部
に試料が収容されるものである。イオンビーム供給部は
イオンビームを試料に供給するものである。排気部は処
理室内部に真空雰囲気を形成するものである。中和器
は、イオンビームを試料に照射した際にこの試料に蓄積
される電荷を中和するための中和用エネルギー線を試料
の任意の範囲に照射するものである。反映領域形成部
は、試料に中和用エネルギー線を照射して、試料に中和
用エネルギー線の照射範囲に対応する反映領域を形成す
るものである。反映領域検出部は、反映領域を形成した
試料をイオンビームで走査して、反映領域の範囲を示す
座標情報として、イオンビームの走査座標軸上の座標情
報を求めるものである。中和用エネルギー線位置判定部
は、反映領域検出部で求めた座標情報に基づいて、中和
用エネルギー線の照射領域がイオンビームの予め定めた
照射点に対し許容される位置関係にあるかを判定するも
のである。中和用エネルギー線照射領域変更部は、中和
用エネルギー線位置判定部で上述の判定条件を満たさな
いと判定された場合に動作するもので、然も、反映領域
検出部が求めた座標情報に基づいて、中和器の照射範囲
を、上述の判定条件を満たす様に変更するものである。

【００１６】このＦＩＢ装置の発明によれば、この出願
の中和用エネルギー線の位置合わせ方法を容易に実施す
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの出願の
中和用エネルギー線の位置合わせ方法およびＦＩＢ装置
の各発明の実施の形態について説明する。なお、以下の
説明に用いる各図はこれら発明を理解出来る程度に各構
成成分を概略的に示してあるにすぎない。また、各図に
おいて同様な構成成分については同一の符号を付すと共
にその重複する説明を省略することもある。

【００１８】図１は、中和用エネルギー線の位置合わせ
方法の発明の実施に好適な集束イオンビーム（ＦＩＢ）
装置１０を説明するための、装置の概略的な構成図であ
る。このＦＩＢ装置１０は、処理室１１、イオンビーム
供給部１３、排気部１５、ガス供給部１７、試料ステー
ジ１９、２次イオン検出器２１、画像形成装置２３、中
和器２５、反映領域形成部２７、反映領域検出部２９、
中和用エネルギー線位置判定部３１、中和用エネルギー
線照射領域変更部３３および制御部３５を具える。

【００１９】なお、図１では、試料ステージ１９上に試
料３７を具えた状態を示してある。この試料３７は、半
導体素子や半導体素子が多数作り込まれたウエハ等、ま
たは、光、Ｘ線等のリソグラフィ用マスク等、任意の試
料とすることができる。処理室１１は、その内部に真空
雰囲気を形成できると共に、イオンビーム３９が走行で
き、然も、試料３７を出し入れできる室である。この実
施の形態の場合の処理室１１は、試料ステージ１９等を
収容する第１室部分１１ａと、イオンビーム供給部１３
等を収容していて筒状の形状を持つ第２室部分１１ｂと
で構成してある。

【００２０】イオンビーム供給部１３は、試料３７に対
し、イオンビーム３９を、所望のビーム径をもつ集束イ
オンビームの状態で供給する。然も、試料３７の任意の
位置にイオンビーム３９を照射でき、かつ、試料３７の
任意の領域に対しイオンビーム３９を走査できる。その
ため、この構成例のイオンビーム供給部１３は、イオン
源１３ａ、引き出し電極１３ｂ、ブランキング電極１３
ｃ、走査電極１３ｄおよび対物レンズ１３ｅを具えてい
て、周知の通り、この順で第２室部分１１ｂ内に配置さ
れている。

【００２１】イオン源１３ａは、試料３７に照射するた
めのイオンを発生する。このイオン源１３ａは、処理室
１１の第２室部分１１ｂの頂部付近に設けてある。この
イオン源１３ａは、１種類のイオンを発生するイオン源
でも良く、２種類以上のイオンを発生してそれらのうち
の任意の１種を選択的に取り出すことができるイオン源
でも良い。任意のイオン源の中でも、ガリウムイオン源
は、ガリウム自体が融点が低い等の理由からイオン源を
設計し易いため、特に好ましい。また、シリコンイオン
源も、シリコンを用いる半導体に対して不純物になりに
くい点で、好ましい。

【００２２】引き出し電極１３ｂは、イオン源１３ａで
発生されたイオンを試料３７の側に引き出す。ブランキ
ング電極１３ｃは、試料３７へのイオンビーム３９の照
射を停止したいときに使用される電極である。具体的に
は、試料３７に向かうイオンビーム３９を試料３７に向
かう方向とは異なる方向に向けることができ、これによ
り、試料３７へのイオンビーム３９の照射を停止する。

【００２３】走査電極１３ｄは、イオンビーム３９を、
試料３７上を、走査させる。対物レンズ１３ｅは、イオ
ンビーム３９を集束させる。また、排気部１５は、処理
室１１内を所望の真空度の真空状態にするもので、任意
好適な真空ポンプで構成してある。図１に示す構成例で
はこの排気部１５を第１室部分１１ａに接続してある。

【００２４】ガス供給部１７は、ＦＩＢ装置１０に膜堆
積機能を発現させるために設ける。図１に示したＦＩＢ
装置１０は、第１〜第３のガス供給手段１７ａ〜１７ｃ
と、ガスを所定の限られた領域に吹き付けるためのガス
銃１７ｄとを含む。このガス銃１７ｄは、図１の構成例
では、第１室部分１１ａに設けられていて、試料３７に
向けて設置されている。勿論、ガス供給手段の数は１例
にすぎない。また、ガス銃１７ｄの数も１つに限られな
い。ガス供給手段毎にガス銃を設けても良い。

【００２５】第１〜第３のガス供給手段１７ａ〜１７ｃ
のうちの１または２以上の手段自体は、試料３７に、こ
の発明でいう反映領域を、薄膜形成用のガスを用いて形
成する場合の、当該ガス供給手段としても、使用でき
る。これら第１〜第３のガス供給手段１７ａ〜１７ｃ自
体は、用いるガスの種類に応じた任意好適な構成とす
る。すなわち、用いるガスのガス源がそもそも気体であ
るなら、ガス供給手段は、例えば、図１中の第２のガス
供給手段１７ｂに示した様に、ガスを充填したボンベ１
７ｂ１、流量を制御するコントロールバルブ１７ｂ２、
真空ゲージ１７ｂ３、バッファ１７ｂ４などを具えた構
成とすることができる。また、用いるガスのガス源がそ
もそも液体または固体であって然もこのガス源を加熱す
る必要がある場合は、ガス供給手段は、ガス源を加熱す
る手段や、流量をコントロールする手段などを具えた構
成（図示せず）とすることができる。

【００２６】また、図１の構成例では、第１〜第３のガ
ス供給手段１７ａ〜１７ｃ各々とガス銃１７ｄとの間
に、バルブ１８ａ〜１８ｃのいずれかを設けてある。こ
れらバルブ１８ａ〜１８ｃにより、第１〜第３のガス供
給手段１７ａ〜１７ｃそれぞれと、ガス銃１７ｄとの接
続関係を制御できる。試料ステージ１９は、試料３７を
載せると共に、試料３７をｘ、ｙおよびｚの三方向上の
任意の位置に移動することができるステージである。こ
こで、ｚ方向とはイオン源１３ａと試料ステージ１９と
を結ぶ線分に沿う方向であり、ｘ、ｙ方向とは、このｚ
方向に垂直な平面を構成する互いに直交する方向であ
る。このｘｙ平面が試料３７の搭載面となっている。

【００２７】２次イオン検出器２１は、試料３７にイオ
ンビーム３９を照射したとき、試料３７から出る２次イ
オンを受けて、その強度を電流の強弱に変換して画像形
成装置（例えば走査型イオン顕微鏡（ＳＩＭ））２３に
出力する。この２次イオン検出器２１は、第１室部分１
１ａ内の、かつ、２次イオンを受けるのに最適な位置
に、設けてある。

【００２８】画像形成装置２３は、試料３７のイオンビ
ームが照射された各点での２次イオン放出能に応じた像
を形成して表示部２３ａに表示する。従って、このＦＩ
Ｂ装置１０をＳＩＭとして利用できる。この機能は、例
えば、試料を観察する場合等に利用することができる。
これら２次イオン検出器２１および画像形成装置２３自
体の構造は周知であるので、ここではその詳細な説明を
省略する。

【００２９】中和器２５は、試料３７にイオンビーム３
９を照射した際に試料３７に蓄積される電荷を中和する
ための中和用エネルギー線を発する。現在のところ、イ
オンビーム３９はプラスイオンのビームであるので、中
和用エネルギー線としては、電子ビーム、またはマイナ
スイオンのビームが考えられる。この実施の形態では、
中和器２５として、公知の電子ビームを発するものを用
いる。

【００３０】反映領域形成部２７は、試料３７に中和器
２５から中和用エネルギー線を、例えば中和作業のとき
と同様な条件で照射して、試料３７に中和用エネルギー
線の照射範囲を反映させた反映領域（図２参照）を形成
する。なお、反映領域を形成する際に、中和用エネルギ
ー線を中和作業の時と同様な条件とするのではなく、中
和作業時の領域に対して所定の関係で狭い領域としても
良い。また、反映領域自体は、試料３７の、イオンビー
ムによる本来の加工領域でない領域に、形成するのが良
い。こうすれば、試料３７を無駄にすることなく、然
も、本来の加工に支障なく反映領域を形成できる。

【００３１】また、反映領域を形成する具体的かつ好ま
しい方法として、詳細は後述するが、この発明では、
コンタミネーションに起因する膜を下地に形成する方
法、薄膜形成用のガスに由来の膜を下地に形成する方
法、下地の一部分を変質させる方法を、主張する。そ
こで、反映領域形成部２７は、排気部１５、ガス供給部
１７および中和器２５に対して、上記〜の方法に応
じた処理動作をさせる機能を持つ。この反映領域形成部
２７は、例えば、排気部１５、ガス供給部１７および中
和器２５等に上記〜の方法に応じた処理動作をさせ
るように、制御部３５と協同して動作する電子回路（マ
イコン等を含む）で構成することができる。

【００３２】なお、この反映領域形成部２７は、好まし
くは、現在の中和用エネルギー線の照射条件（具体的に
は、電子ビームを現在の照射範囲に偏向させている偏向
電場形成条件）を記憶するメモリを有した構成とするの
が良い。中和用エネルギー線の照射条件を変更する際に
便利だからである。反映領域検出部２９は、反映領域を
形成した試料をイオンビーム３９で走査して反映領域の
範囲を検出する。その際に、反映領域の範囲を示す座標
情報として、イオンビームの走査座標軸上での座標情報
を求める。

【００３３】反映領域検出部２９は、例えば、以下のよ
うに構成することができる。反映領域を形成した試料を
イオンビームで走査した場合、イオンビームが試料の反
映流域以外の部分上を走査しているときと、反映領域上
を走査しているときとでは、試料から発せられる２次イ
オンは異なる。従って、このような相違を、２次イオン
検出器２１で検出される２次イオンデータから見出すこ
とで、反映領域を検出できる。然も、２次イオンの発生
状況が変化したときに対応するイオンビームの座標情報
を把握することで、反映領域の範囲を示す座標情報を求
めることができる。この反映領域検出部２９自体は、２
次イオン検出器から画像を形成する際の公知の技術を利
用することで構成できる。なお、反映領域検出部２９
は、好ましくは、上記座標情報を記憶するメモリを有す
る構成とするのが良い。

【００３４】なお、反映領域を検出する方法として、
（ａ）試料自体から発せられる２次イオンに着目し、こ
れが検出できない領域を反映領域とみなす検出方法、
（ｂ）反映領域自体から発せられる２次イオンに着目
し、これが検出される領域を反映領域とみなす検出方
法、（ｃ）上記方法（ａ）および方法（ｂ）を併用する
方法が考えられるが、いずれの方法を用いても良い。

【００３５】中和用エネルギー線位置判定部３１は、イ
オンビーム３９の予め定めた照射点（例えば走査電極１
３ｄに初期化電圧を加えた状態でイオンビーム３９が試
料を照射する点）に対して、中和器２５から現行の条件
で出力されている中和用エネルギー線の照射範囲がどの
ような位置関係かを判定する。そのため、この実施の形
態の判定部３１は、反映領域検出部２９が求めた中和用
エネルギー線の照射範囲を示す座標情報から予め定めた
条件で割り出される点（例えば、照射範囲の中心点）の
座標と、上記のイオンビームの照射点座標とを比較し、
両者が一致するかまたは予め定めた許容範囲に含まれる
か判定する判定部となっている。このような判定部３１
は、メモリ、論理回路および比較回路を含む公知の電子
回路で構成することができる。

【００３６】中和用エネルギー線照射領域変更部３３
は、中和用エネルギー線位置判定部３１で上記位置関係
を満たさないと判定された場合に動作する。然も、反映
領域検出部２９が求めた座標情報に基づいて、中和器２
５の照射範囲を、上記の判定条件を満たすように変更す
る。この実施の形態の場合、この変更部３３が動作する
のは、イオンビームの予め定めた照射点と、反映領域検
出部２９が求めた座標情報から割り出される所定点との
ズレが許容範囲を越えるときであるので、このズレ量が
許容範囲になるように、中和用エネルギー線の照射領域
を変更する。照射領域の変更自体は、中和用エネルギー
線を偏向させる偏向電場条件を変更することで行える。
なお、中和用エネルギー線のいままでの照射条件（偏向
電場条件）を記憶しておくと、これを補正するのみで目
的の変更が行えるので、好ましい。

【００３７】制御部３５は、処理室１１、イオンビーム
供給部１３、排気部１５、ガス供給部１７、試料ステー
ジ１９、２次イオン検出器２１、画像形成装置２３、反
映領域形成部２７、反映領域検出部２９、中和用エネル
ギー線位置判定部３１および中和用エネルギー線照射領
域変更部３３それぞれが、所定の動作をするように、こ
れらを制御する。この制御部３５は、例えばコンピュー
タと適正位置に設けたセンサと電子回路とを含む装置で
構成することができる。

【００３８】またこのような制御は、例えば、処理室の
真空度、中和用エネルギー線の照射条件、イオンビーム
強度、２次イオン検出条件など予め例えば実験的に調べ
ておいて、制御部３５がこれらパラメータを真空計等で
監視し、かつ、予め定めた手順に従う動作を制御するこ
とで実現できる。次に、この発明の中和用エネルギー線
の位置合わせ方法の実施の形態について説明する。ここ
では、図１を参照して説明したＦＩＢ装置１０を用いて
位置合わせをする例を説明する。この説明を図２〜図３
を参照して行う。これら図は、ＦＩＢ装置１０の特に、
ガス銃１７ｄ、２次イオン検出器２１、中和器２５およ
び試料３７を設けた付近に着目した図である。

【００３９】この発明の位置合わせ方法では、先ず、試
料３７の一部に中和器２５の中和用エネルギー線を照射
して、試料３７に中和用エネルギー線２５ａの照射範囲
を反映させた反映領域３７ａを形成する（図２（Ａ）、
（Ｂ））。反映領域３７ａを形成する方法として種々の
方法がある。第１の方法として、試料３７を収容した処
理室１１の環境を、試料３７の中和用エネルギー線２５
ａ照射部分にコンタミネーションに起因する膜が堆積す
るような環境とした状態で、試料３７の一部分に中和用
エネルギー線を照射する方法がある。ここで、環境と
は、典型的には真空度とする。

【００４０】この第１の方法によれば、反映領域３７ａ
に相当する部分にコンタミネーションに起因する膜が堆
積するので、この膜自体が反映領域３７ａとしての機能
を示す。この第１の方法を実施する場合の処理室の環境
例えば真空度は、例えば実験によって決めることができ
る。この様な真空度として、これに限られないが、１０
７ Ｔｏｒｒより低真空側の真空度とするのが良い。ま
た、コンタミネーションに起因する膜として、典型的に
は、炭化水素を含む膜が形成される。

【００４１】また、処理室の環境が、試料に中和用エネ
ルギー線を照射しても該照射領域上にコンタミネーショ
ンに起因する膜が生じる環境でない場合、例えば処理室
の真空度がコンタミネーションが生じない程度に良い場
合、反映領域３７ａを形成する第２の方法として、以下
の方法を用いるのが良い。すなわち、図４に示した様
に、薄膜形成用のガスをガス銃１７ｄにより試料３７に
吹き付けた状態で中和用エネルギー線２５ａを試料３７
に照射して、このガス由来の膜を試料３７に形成するの
が良い。この第２の方法の場合、このガス由来の膜自体
が、反映領域３７ａとしての機能を示す。

【００４２】薄膜形成用のガスとして、試料３７の材質
と区別がつく膜を形成できるガスを用いる。これに限ら
れないが、このようなガスとして、炭化水素系のガスが
好ましい。なお、中和用エネルギー線と薄膜形成用ガス
とで、このガス由来の膜を堆積させる条件は、例えば実
験によって決めることができる。また、試料３７自体
が、中和用エネルギー線２５ａの強度次第で、該エネル
ギー線照射部が変質する場合、この様な変質部を作成し
てこれを反映領域３７ａとして用いても良い。変質部を
形成するための中和用エネルギー線の照射条件は、例え
ば実験により決めることができる。また、中和用エネル
ギー線の強度次第で照射部が変質する試料として、例え
ばＣａＦ₂（フッ化カルシウム）を挙げることができ
る。そして、フッ化カルシウムの場合、電子ビーム照射
部分はＣａＯに変化する。

【００４３】上記のいずれかの方法で反映領域３７ａを
形成した後、中和用エネルギー線を停止し、次に、この
試料をイオンビーム３９で走査して反映領域３７ａを検
出する（図２（Ｃ））。具体的には、反映領域３７ａを
含む試料３７をイオンビーム３９で走査しながら、試料
で生じる２次イオンを２次イオン検出器２１で検出す
る。試料３７の反映領域３７ａ以外の領域３７ｂから得
られる２次イオンと、反映領域３７ａから得られる２次
イオンとは異なるので、この違いから、反映領域３７ａ
の範囲を特定できる。然も、反映領域３７ａ上を走査し
ている時のイオンビームの座標情報は、イオンビーム供
給部１３での公知の技術で知ることができる。具体的に
は、反映領域３７ａの左上点にイオンビームが来た時の
座標情報（ｘ１，ｙ１）や、反映領域３７ａの右下点に
イオンビームが来た時の座標情報（ｘ２，ｙ２）は、イ
オンビーム供給部１３の走査座標の情報として知ること
ができる。

【００４４】次に、上記求めた座標情報に基づいて、中
和用エネルギー線の照射領域が、イオンビームの予め定
めた照射点Ｑに対して許容される位置関係にあるかを判
定する（図３）。この判定は例えば以下の様に行うこと
ができる。反映領域３７ａについて求めた座標情報から
予め定めた条件で所定の点Ｐを求める。この所定の点Ｐ
は、例えば、上記の左上点（ｘ１，ｙ１）でも良いし、
右下点（ｘ２，ｙ２）でも良いし、他の任意の点でも良
い。図３の例では、この所定の点Ｐを反映領域３７ａの
中心点とする。すなわち、（（ｘ１＋ｘ２）／２，（ｙ
１＋ｙ２）／２）とする。また、照射点Ｑも任意とでき
るが、ここでは、イオンビームの走査電極に電圧を印加
していない状態でイオンビームが試料を照射する点（初
期照射点）とする。

【００４５】この所定の点Ｐの座標が初期照射点Ｑの座
標と一致するか、予め定めた許容範囲内で近接している
場合は、中和用エネルギー線の照射位置とイオンビーム
の照射位置とが合っていると判定する。そうでない場
合、両者の照射位置は合っていないので、Ｐ点およびＱ
点のズレが許容範囲内になるように、中和器２５の中和
用エネルギー線の照射領域を変更する。照射領域の変更
は、中和用エネルギー線（電子ビーム）の偏向電場を適
正に補正することで行える。なお、中和用エネルギー線
の照射位置を変更する代わりに、試料３７の本来の加工
領域の位置と、イオンビーム３９の照射位置とを、現在
の中和用エネルギー線の照射領域の中心点に合わせても
良い。

【００４６】この一連の処理により、中和用エネルギー
線の照射領域と、イオンビームの照射位置とは、中和に
効果的な位置関係に位置合わせされる。中和用エネルギ
ー線の照射領域を変更し終えたら、必要に応じて、図２
（Ａ）〜図３を用いて説明したこの発明の処理を再び繰
り返して、中和用エネルギー線の照射位置とイオンビー
ムの照射位置とが許容される位置関係に修正されたかを
確認する。この様な確認作業をすれば、位置合わせをよ
り確実に行える。

【００４７】上述においては、この発明の実施の形態に
ついて説明したが、この発明は上述した実施の形態に何
ら限定されず多くの変形又は変更を加えることができ
る。例えば、ＦＩＢ装置の各構成成分の配置は図１の例
に限られない。また、処理室１１、イオンビーム供給部
１３、ガス供給部１７、反映領域形成部２７、反映領域
検出部２９、中和用エネルギー線位置判定部３１、中和
用エネルギー線照射領域変更部３３などの構成は上述の
例に限られない。

【００４８】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の中和用エネルギー線の位置合わせ方法によれば、
試料に中和用エネルギー線自体で該エネルギー線の照射
範囲が反映された領域を形成し、この領域の座標情報
を、イオンビーム自体で、イオンビームの走査座標軸上
の座標情報として検出する。そして、この座標情報に基
づいて、中和用エネルギー線の照射位置と、イオンビー
ムの予め定めた照射点とが許容される位置関係にあるか
否かを判定し、満足しない場合に変更をする。

【００４９】従って、ファラデーカップを用いることな
く、また、２次電子検出器および２次イオン検出器の双
方を用いることなく、イオンビームの予め定めた照射点
と、中和用エネルギー線の照射領域内の任意の点とを、
予め定めた許容範囲内に位置合わせすることができる。
また、この出願のＦＩＢ装置によれば、所定の処理室
と、イオンビーム供給部と、排気部と、中和器と、反映
領域形成部と、反映領域検出部と、中和用エネルギー線
位置判定部と、中和用エネルギー線照射領域変更部とを
具えるので、本発明の位置合わせ方法の実施を容易にす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態のＦＩＢ装置を説明する図である。

【図２】位置合わせ方法の実施の形態を説明する工程図
である。

【図３】位置合わせ方法の実施の形態を説明する図２に
続く工程図である。

【図４】反映領域の形成方法の具体例を説明する図であ
る。

【図５】課題を説明する図である。

【符号の説明】

１０：実施の形態のＦＩＢ装置 １１：処理室 １３：イオンビーム供給部 １５：排気部 １７：ガス供給部 １７ａ：第１のガス供給手段 １７ｂ：第２のガス供給手段 １７ｃ：第３のガス供給手段 １７ｄ：ガス銃 １９：試料ステージ ２１：２次イオン検出器 ２３：画像形成装置 ２５：中和器 ２７：反映領域形成部 ２９：反映領域検出部 ３１：中和用エネルギー線位置判定部 ３３：中和用エネルギー線照射領域変更部 ３５：制御部 ３７：試料 ３７ａ：反映領域 ３９：イオンビーム Ｐ：反映領域中の所定の点 Ｑ：イオンビームの予め定めた照射点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩原 良二 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 5C001 BB03 BB06 BB07 CC08 DD01 5C034 DD06 DD09 5F004 AA16 BA17 BB01 CB01 EA39 5F103 AA06 BB51 BB56

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオンビームを試料に照射した際に該試
   料に蓄積される電荷を、該試料に中和用エネルギー線を
   照射して中和するに当たっての、前記中和用エネルギー
   線と前記イオンビームとの照射位置を合わせる方法にお
   いて、 前記試料に前記中和用エネルギー線を照射して、該試料
   に該中和用エネルギー線の照射範囲を反映させた反映領
   域を形成する第１の工程と、 前記反映領域を形成した前記試料を前記イオンビームで
   走査して、前記反映領域の範囲を示す座標情報として、
   前記イオンビームの走査座標軸上の座標情報を求める第
   ２の工程と、 前記求めた座標情報に基づいて、前記中和用エネルギー
   線の照射範囲が前記イオンビームの予め定めた照射点に
   対し許容される位置関係にあるかを判定する第３の工程
   と、 前記第３の工程で前記位置関係を満たさないと判定され
   た場合に実行され、前記位置関係を満たすように、前記
   座標情報に基づいて、前記中和用エネルギー線の照射領
   域を変更する第４の工程とを含むことを特徴とする中和
   用エネルギー線の位置合わせ方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の中和用エネルギー線の
   位置合わせ方法において、 前記反映領域の形成は、前記試料を収容する処理室の環
   境を、前記試料の前記中和用エネルギー線の照射された
   領域上にコンタミネーションに起因する膜が生じるよう
   な環境とした条件下で、前記中和用エネルギー線を前記
   試料に照射して該試料上に該膜を形成することで行うこ
   とを特徴とする中和用エネルギー線の位置合わせ方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の中和用エネルギー線の
   位置合わせ方法において、 前記試料を収容する処理室の環境が、前記試料に前記中
   和用エネルギー線を照射しても該照射領域上にコンタミ
   ネーションに起因する膜が生じる環境でない場合、前記
   反映領域の形成は、前記処理室内に薄膜形成用のガスを
   供給した状態で前記中和用エネルギー線を前記試料に照
   射して、該試料上に前記ガス由来の膜を形成することで
   行うことを特徴とする中和用エネルギー線の位置合わせ
   方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の中和用エネルギー線の
   位置合わせ方法において、 前記試料が前記中和用エネルギー線の強度次第で変質す
   る材質の試料の場合、 前記反映領域の形成は、前記試料に中和用エネルギー線
   を前記試料を変質させる強度条件下で照射して前記試料
   に変質領域を形成することで行うことを特徴とする中和
   用エネルギー線の位置合わせ方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の中和用エネルギー線の
   位置合わせ方法において、 前記反映領域の範囲を示す座標情報は、前記イオンビー
   ムが前記反映領域上を走査しているときとそれ以外の領
   域上を走査しているときでの、前記試料からの２次イオ
   ンの発生具合が相違することを利用して求めることを特
   徴とする中和用エネルギー線の位置合わせ方法。
6. 【請求項６】 請求項３に記載の中和用エネルギー線の
   位置合わせ方法において、 前記薄膜形成用のガスを、前記中和用エネルギー線照射
   領域の付近に選択的に供給するガス銃を用いて、供給す
   ることを特徴とする中和用エネルギー線の位置合わせ方
   法。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の中和用エネルギー線の
   位置合わせ方法において、 前記中和用エネルギー線として電子ビームを用いること
   を特徴とする中和用エネルギー線の位置合わせ方法。
8. 【請求項８】 内部を真空雰囲気に出来、内部にイオン
   ビームを走行させることができおよび内部に試料が収容
   される処理室と、 前記イオンビームを供給するイオンビーム供給部と、 前記処理室内を排気する排気部と、 前記イオンビームを前記試料に照射した際に該試料に蓄
   積される電荷を中和するための中和用エネルギー線を前
   記試料の任意の範囲に照射する中和器と、 前記試料に前記中和用エネルギー線を照射して、該試料
   に該中和用エネルギー線の照射範囲を反映させた反映領
   域を形成する反映領域形成部と、 前記反映領域を形成した前記試料を前記イオンビームで
   走査して、前記反映領域の範囲を示す座標情報として、
   前記イオンビームの走査座標軸上の座標情報を求める反
   映領域検出部と、 前記反映領域検出部で求めた前記座標情報に基づいて、
   前記中和用エネルギー線の照射範囲が前記イオンビーム
   の予め定めた照射点に対し許容される位置関係にあるか
   を判定する中和用エネルギー線位置判定部と、 前記中和用エネルギー線位置判定部で前記位置関係を満
   たさないと判定された場合に動作し、前記求めた座標情
   報に基づいて、前記中和器の照射範囲を、前記判定条件
   を満たす様に変更する中和用エネルギー線照射領域変更
   部とを含むことを特徴とする集束イオンビーム装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の集束イオンビーム装置
   において、 前記反映領域形成部は、前記処理室内の環境を、前記試
   料の前記中和用エネルギー線の照射された領域上にコン
   タミネーションに起因する膜が生じるような環境とした
   条件下で、前記中和用エネルギー線を前記試料に照射し
   て該試料上に前記膜を生じさせるものであることを特徴
   とする集束イオンビーム装置。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載の集束イオンビーム装
    置において、 前記処理室の環境が、前記試料に前記中和用エネルギー
    線を照射しても該照射領域上にコンタミネーションに起
    因する膜が生じる環境でない場合、前記反映領域形成部
    は、前記試料を収容する処理室内に薄膜形成用のガスを
    供給するガス源を含み、該ガスを供給した状態で前記中
    和用エネルギー線を前記試料に照射して該試料上に前記
    ガス由来の膜を形成するものであることを特徴とする集
    束イオンビーム装置。
11. 【請求項１１】 請求項８に記載の集束イオンビーム装
    置において、 前記試料が前記中和用エネルギー線の強度次第で変質す
    る材質の試料の場合、 前記反映領域形成部は、前記試料に中和用エネルギー線
    を前記試料を変質させる強度条件下で照射して前記試料
    に変質領域を形成するものであることを特徴とする集束
    イオンビーム装置。
12. 【請求項１２】 請求項８に記載の集束イオンビーム装
    置において、 前記反映領域検出部は、前記試料をイオンビームで走査
    する際に該試料で生じる２次イオンを監視する２次イオ
    ン検出器を含み、前記イオンビームが前記反映領域上を
    走査しているときとそれ以外の領域上を走査していると
    きでの、前記試料からの２次イオンの発生具合が相違す
    ることを利用して前記検出を行うものであることを特徴
    とする集束イオンビーム装置。
13. 【請求項１３】 請求項１０に記載の集束イオンビーム
    装置において、 前記反映領域形成部は、さらに、前記薄膜形成用のガス
    を前記試料の前記中和用エネルギー線照射領域付近に選
    択的に供給するためのガス銃を具えることを特徴とする
    集束イオンビーム装置。