JP2007258271A - Ion beam processing apparatus and operating method of ion beam processing apparatus - Google Patents

Ion beam processing apparatus and operating method of ion beam processing apparatus Download PDF

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JP2007258271A JP2006077642A JP2006077642A JP2007258271A JP 2007258271 A JP2007258271 A JP 2007258271A JP 2006077642 A JP2006077642 A JP 2006077642A JP 2006077642 A JP2006077642 A JP 2006077642A JP 2007258271 A JP2007258271 A JP 2007258271A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion beam processing apparatus capable of exactly processing a workpiece to be exposed by clarifying the details of an ion beams to be emitted, and to provide an operating method thereof. <P>SOLUTION: The processing apparatus has a beam generating section 3 for generating an ion beam; a probe 6 for measuring the number of ions in the ion beam; a first scanning means for allowing the probe to scan in one direction in a plane orthogonal to the ion beam; a second scanning means for allowing the probe to scan in a direction orthogonal to the one direction; and an operating means 2 for performing operation on the basis of a result of scanning and measurement by the probe. In the probe, all of end edges of a scanning side are configured of straight lines, and the operating means is configured so as to calculate the ion beam width of the one direction on at least an exposure surface of a workpiece W to be exposed and the distribution of the number of ion beams in the one direction. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、被露光材にイオンビームを照射し被露光材に所望する微細構造を形成するイオンビーム加工装置に関する。   The present invention relates to an ion beam processing apparatus for irradiating a material to be exposed with an ion beam to form a desired microstructure on the material to be exposed.

近年、ナノインプリント等の微細加工装置に使用される金型の製作に、LIGA(Lithographie,Galvanoformung und Abformung)と称されるプロセスが利用されるようになっている。LIGAプロセスは、アスペクト比(加工幅に対する加工深さの比)を大きくすることができるという優れた特徴を有する(非特許文献1,2)。   2. Description of the Related Art In recent years, a process called LIGA (Lithographie, Galvanoforming and Abforming) has been used for the production of molds used in microfabrication apparatuses such as nanoimprints. The LIGA process has an excellent feature that an aspect ratio (ratio of processing depth to processing width) can be increased (Non-Patent Documents 1 and 2).

一方、LIGAプロセスは、近接X線マスクを使用してパターンをレジスト層(ポリメチルメタクリレート:PMMA)に転写するため、近接X線マスクを別途製作しなければならず、そのためのコストを見込まなければならないという問題がある。また、X線を使用することにより設備費が増加し、稼働の際には厳格な安全管理が求められるという問題もある。   On the other hand, since the LIGA process uses a proximity X-ray mask to transfer a pattern to a resist layer (polymethyl methacrylate: PMMA), the proximity X-ray mask must be manufactured separately, and the cost for that must be estimated. There is a problem of not becoming. Further, the use of X-rays increases the equipment cost, and there is a problem that strict safety management is required during operation.

これらの問題に対して、マスクを使用しないで、水素イオン、ヘリウムイオン、またはリチウムイオン等の軽イオンのビームによって直接レジスト層にパターンを露光する技術が開示されている(特許文献1)。
ところで、被露光材に形成される加工線幅はイオンビームの径に関係することから、イオンビームを被露光材に照射して被露光材を加工する技術、例えば、近年注目されている特定の重イオンビームを半導体に照射してイオン注入を行う方法等において、イオンビームの径(範囲)および位置等を予め求めておくことの重要性が指摘されている。
To solve these problems, a technique is disclosed in which a resist layer is directly exposed to a pattern by a light ion beam such as hydrogen ions, helium ions, or lithium ions without using a mask (Patent Document 1).
By the way, since the processing line width formed on the material to be exposed is related to the diameter of the ion beam, a technique for processing the material to be exposed by irradiating the material to be exposed with an ion beam, for example, a specific technique that has been attracting attention in recent years. In the method of performing ion implantation by irradiating a semiconductor with a heavy ion beam, it has been pointed out that it is important to obtain the ion beam diameter (range) and position in advance.

このイオン注入による加工においてイオンビームの径(範囲)等を求めるために、ファラデーカップを直線状に等間隔で配置し、被露光材の全面を横切るように移動させて各ファラデーカップよりイオン強度を測定する技術(特許文献2)、マトリックス状にビーム通過孔が開けられた円板状のプレートをイオンビームに対して垂直に横切らせ、通過したビームをイオンコレクタで検出する技術(特許文献3)、および、ビームの走行方向と直交する面に沿って複数の導電板を等間隔に一方向に並べてイオンビームの広がりを検出する技術(特許文献4)等が開示されている。   In order to determine the diameter (range) of the ion beam in processing by this ion implantation, Faraday cups are linearly arranged at equal intervals, and moved across the entire surface of the exposed material, so that the ion intensity is obtained from each Faraday cup. A technique for measuring (Patent Document 2), a technique for causing a disk-shaped plate with beam passage holes formed in a matrix to cross the ion beam perpendicularly, and detecting the beam that has passed through the ion collector (Patent Document 3) And a technique (Patent Document 4) that detects the spread of an ion beam by arranging a plurality of conductive plates in one direction at equal intervals along a plane orthogonal to the traveling direction of the beam.

上に述べた水素イオン等により直接レジスト層にパターンを露光する技術においても、被露光材に形成される加工線幅は照射ビームのビーム径に依存する点は変わらず、加工線幅を高精度で管理するためには、所望どおりにイオンビームの収束がなされているかを確認することが必要となる。
インターネット、 http://www.ritsumei.ac.jp/se/~sugiyama/research/re_5.1.html インターネット、 http://staff.aist.go.jp/k.awazu/Japanese-folder/nanoimprint1021.htm 特表2001−503569号公報 特開平9−320507号公報 特開平10−223173号公報 特開2000−82432号公報
Even in the technology that directly exposes the pattern on the resist layer with hydrogen ions as described above, the processing line width formed on the exposed material does not depend on the beam diameter of the irradiation beam, and the processing line width is highly accurate. Therefore, it is necessary to confirm whether the ion beam is focused as desired.
Internet, http://www.ritsumei.ac.jp/se/~sugiyama/research/re_5.1.html Internet, http://staff.aist.go.jp/k.awazu/Japanese-folder/nanoimprint1021.htm Special table 2001-50369 gazette JP-A-9-320507 JP-A-10-223173 JP 2000-82432 A

しかしながら、特許文献2〜4に開示されたイオンビームの径を測定する方法では、測定に使用されるファラデーカップ、通過孔、または導電板の設置できる数に限りがあり、かつ計測されたビームの強度は、それぞれがある程度の間隔を有する離散的なものであるため、計測結果から推測されるイオンビームの径は、その精度に不安の残るものであった。   However, in the methods of measuring the diameter of the ion beam disclosed in Patent Documents 2 to 4, the number of Faraday cups, passage holes, or conductive plates that can be used for measurement is limited, and the number of measured beams Since the intensities are discrete ones each having a certain interval, the diameter of the ion beam estimated from the measurement results remains uneasy about its accuracy.

また、特許文献1には軽イオンのビームによって直接レジスト層にパターンを露光する技術が開示されているものの、照射されるイオンビームの径、または範囲等を測定する技術については、格別の開示がされていない。
一方で、イオンビームを照射して被露光材を加工する加工装置では、照射されるイオンビームの径、または範囲等の概要を精度良く知ることができれば、加工精度を高め、加工の効率化を図ることが可能となる。
Further, although Patent Document 1 discloses a technique for directly exposing a pattern on a resist layer with a light ion beam, there is a special disclosure regarding a technique for measuring the diameter or range of an irradiated ion beam. It has not been.
On the other hand, in a processing apparatus that processes an exposed material by irradiating an ion beam, if the outline of the diameter or range of the irradiated ion beam can be known with high accuracy, the processing accuracy is improved and the processing efficiency is increased. It becomes possible to plan.

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、被露光材に照射されるイオンビームの概要を明らかにして被露光材の加工を正確に効率よく行うことができるイオンビーム加工装置および加工装置の操業方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. An ion beam processing apparatus and a processing capable of accurately and efficiently processing an exposed material by clarifying an outline of an ion beam irradiated on the exposed material. The object is to provide a method for operating the apparatus.

前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係るイオンビーム加工装置は、イオンビームを照射して被露光材を加工するイオンビーム加工装置であって、前記被露光材に照射するイオンビームを発生させるためのビーム生成部と、照射された前記イオンビーム全体のイオン数またはその代表値を測定可能なプローブと、前記プローブを前記イオンビームに略直交する面上で1方向に走査させるための第1の走査手段と、前記プローブを前記面上で前記1方向に直交する方向に走査させるための第2の走査手段と、前記プローブが前記1方向および前記1方向に直交する方向に走査して測定した結果に基づいて演算を行う演算手段と、を有し、前記プローブは、前記1方向に走査する側の端縁が前記1方向に直交する直線で構成されかつ前記1方向に直交する方向に走査する側の端縁が前記1方向に延びた直線で構成されており、前記演算手段は、少なくとも前記被露光材の露光面における前記1方向のイオンビーム幅および前記1方向におけるイオンビームのイオン数の分布を演算するように構成されてなる。
In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means.
That is, an ion beam processing apparatus according to the present invention is an ion beam processing apparatus that processes an object to be exposed by irradiating an ion beam, and a beam generator for generating an ion beam to be irradiated to the object to be exposed; A probe capable of measuring the number of ions or the representative value of the whole irradiated ion beam, a first scanning means for scanning the probe in one direction on a surface substantially orthogonal to the ion beam, Second scanning means for scanning the probe in the direction orthogonal to the one direction on the surface, and calculation based on the measurement result obtained by scanning the probe in the one direction and the direction orthogonal to the one direction. The probe has an edge on the side scanned in the one direction formed of a straight line orthogonal to the one direction and runs in a direction orthogonal to the one direction. And the calculation means includes at least the ion beam width in the one direction and the number of ions of the ion beam in the one direction on the exposure surface of the exposed material. It is comprised so that the distribution of may be calculated.

他の本発明に係るイオンビーム加工装置は、イオンビームを照射して被露光材を加工するイオンビーム加工装置であって、前記被露光材に照射するイオンビームを発生させるためのビーム生成部と、照射された前記イオンビームのイオン数またはその代表値を測定するためのプローブと、照射された前記イオンビーム全体のイオン数またはその代表値を測定するためのセンサと、前記プローブを前記イオンビームに略直交する面上で1方向に走査させるための走査手段と、前記プローブを前記イオンビームに略直交する面上で前記1方向に直交する方向に走査または移動させるための手段と、前記プローブが測定した結果と前記センサが測定した結果とに基づいて演算を行う演算手段と、を有し、前記演算手段は、少なくとも前記被露光材の露光面における前記1方向または前記1方向に直交する方向のいずれかのイオンビーム幅およびイオンビームのイオン数の分布を演算するように構成されてなる。   Another ion beam processing apparatus according to the present invention is an ion beam processing apparatus that processes an exposed material by irradiating an ion beam, and a beam generation unit for generating an ion beam irradiated on the exposed material; A probe for measuring the number of ions of the irradiated ion beam or a representative value thereof, a sensor for measuring the number of ions of the whole irradiated ion beam or a representative value thereof, and the probe for the ion beam. Scanning means for causing the probe to scan in one direction on a surface substantially perpendicular to the ion beam, means for scanning or moving the probe in a direction perpendicular to the one direction on a surface substantially perpendicular to the ion beam, and the probe Calculating means based on the result measured by the sensor and the result measured by the sensor, the computing means at least of the exposed material It is configured to calculate the one direction or the number of ions of the distribution of any of the ion beam width and the ion beam in the direction perpendicular the one direction in the light plane formed by.

以上の発明によれば、イオンビームの照射範囲を精度よく求めることができるのに加えてイオンビームの概要を明らかにすることができるので、被露光材の加工を正確に効率よく行うことができる。
好ましくは、前記演算手段は、前記1方向および前記1方向に直交する方向の両方または一方の前記イオンビームの中心を求めるように構成されてなる。
According to the above invention, since the ion beam irradiation range can be obtained with high accuracy and the outline of the ion beam can be clarified, the material to be exposed can be processed accurately and efficiently. .
Preferably, the calculation means is configured to obtain a center of the ion beam in one or both of the one direction and the direction orthogonal to the one direction.

本発明によれば、イオンビームの被露光材への露光位置の制御を精度良く行うことができる。
また、好ましくは、前記プローブは、前記1方向に走査する側の端縁が前記1方向に直交する直線もしくは前記1方向に直交する方向に走査または移動する側の端縁が前記1方向に延びた直線、または前記端縁のいずれもそれぞれの前記直線で構成されてなる。
According to the present invention, it is possible to accurately control the exposure position of an ion beam on a material to be exposed.
Preferably, in the probe, an end edge on a side scanning in the one direction extends in the one direction, and an end edge on a side scanned or moved in a direction orthogonal to the one direction or in a direction orthogonal to the one direction extends. Each of the straight lines or the end edges is constituted by the straight lines.

本発明によれば、イオンビームのイオン数またはその代表値の測定位置の特定精度をより高めることができ、イオンビームの概要を精度よく推算することができる。
本発明に係るイオンビーム加工装置の操業方法は、イオンビームを照射して被露光材を加工するイオンビーム加工装置の操業方法であって、前記イオンビームに直交する面において直交する2つの直線からなる端縁を有し前記イオンビーム全体のイオン数またはその代表値の測定が可能なプローブを前記一方の端縁の直線方向に前記他方の端縁が前記イオンビーム外周に達するまで走査させて前記イオンビームのイオン数またはその代表値の測定を行い、前記プローブを前記他方の端縁の直線方向に前記一方の端縁が前記イオンビーム外周に達するまで走査させて前記イオンビームのイオン数またはその代表値の測定を行い、前記イオン数またはその代表値の測定結果から少なくとも前記被露光材の露光面における前記直交する2つの直線のいずれか一方の直線方向のイオンビーム幅およびイオンビームのイオン数の分布を求め、前記イオンビーム幅および前記イオン数の分布に基づいて操業を行う。
According to the present invention, the accuracy of specifying the measurement position of the number of ions in the ion beam or the representative value thereof can be further increased, and the outline of the ion beam can be accurately estimated.
An operation method of an ion beam processing apparatus according to the present invention is an operation method of an ion beam processing apparatus that processes an exposed material by irradiating an ion beam, from two straight lines orthogonal to a plane orthogonal to the ion beam. And a probe capable of measuring the number of ions of the whole ion beam or a representative value thereof is scanned in the linear direction of the one edge until the other edge reaches the outer periphery of the ion beam. The number of ions in the ion beam or a representative value thereof is measured, and the probe is scanned in the linear direction of the other edge until the one edge reaches the outer periphery of the ion beam, so that the number of ions in the ion beam or the ion beam A representative value is measured, and at least two orthogonal lines on the exposure surface of the exposed material are determined from the number of ions or the measurement result of the representative value. Shift or calculated ion distribution of the number of one linear direction of the ion beam width and the ion beam, performs operations based on the distribution of the ion beam width and the number of ions.

他の本発明に係るイオンビーム加工装置の操業方法は、イオンビームを照射して被露光材を加工するイオンビーム加工装置の操業方法であって、前記イオンビームに直交する面内の部分的なイオン数またはその代表値を計測するためのプローブを、前記直交する面において前記イオンビーム境界外から前記イオンビーム内を前記直交する面上で一方向に前記イオンビーム境界外に達するまで走査させて測定を行い、前記プローブによる測定を、前記プローブを前記直交する面上で前記一方向に直交する方向における一方の前記イオンビーム境界外を起点とし他方のイオンビーム境界外を終点として複数箇所において走査させて行い、前記イオンビーム全体のイオン数またはその代表値をセンサにより測定し、前記プローブによる測定結果および前記センサによる測定結果から少なくとも前記一方向または前記一方向に直交する方向のいずれかにおけるイオンビーム幅およびイオンビームのイオン数の分布を求め、前記イオンビーム幅および前記イオン数の分布に基づいて操業を行う。   Another method of operating an ion beam processing apparatus according to the present invention is an operation method of an ion beam processing apparatus that processes an object to be exposed by irradiating an ion beam, wherein the ion beam processing apparatus operates partially in a plane orthogonal to the ion beam. A probe for measuring the number of ions or a representative value thereof is scanned from the outside of the ion beam boundary on the orthogonal surface to the inside of the ion beam in one direction on the orthogonal surface until reaching the outside of the ion beam boundary. The measurement by the probe is performed, and the probe is scanned at a plurality of locations on the orthogonal plane, starting from one ion beam boundary outside in the direction orthogonal to the one direction and ending outside the other ion beam boundary. The number of ions of the entire ion beam or a representative value thereof is measured by a sensor, and the measurement result and the probe result are measured. An ion beam width and an ion number distribution in at least one direction or a direction orthogonal to the one direction are obtained from a measurement result by the sensor, and an operation is performed based on the ion beam width and the ion number distribution. I do.

これらの発明によれば、イオンビームの照射範囲を精度よく求めることができるのに加えてイオンビームの概要を明らかにすることができるので、イオンビーム加工装置の操業を適切に行うことができ、被露光材の加工を正確に効率よく行うことができる。
好ましくは、前記プローブによる測定結果から前記イオンビームの中心を求めて前記イオンビーム幅、前記イオン数の分布、およびイオンビームの前記中心に基づいて操業を行う。
According to these inventions, in addition to being able to accurately determine the irradiation range of the ion beam, it is possible to clarify the outline of the ion beam, so that the operation of the ion beam processing apparatus can be appropriately performed, The exposed material can be processed accurately and efficiently.
Preferably, the center of the ion beam is obtained from the measurement result of the probe, and the operation is performed based on the ion beam width, the distribution of the number of ions, and the center of the ion beam.

本発明によれば、イオンビームの被露光材への露光位置の制御を精度良く行うことができる。
ここで「前記1方向におけるイオンビームのイオン数の分布」とは、前記1方向に単位幅を有し前記1方向に直交する方向に十分長い帯状領域におけるイオンの数についての前記1方向における分布を意味するものである。また、「イオン数の分布」とは、広くイオンの数に比例する他の単位による分布、例えばプローブが検出する代表値としての電流値の分布をも含むものとする。
According to the present invention, it is possible to accurately control the exposure position of an ion beam on a material to be exposed.
Here, “the distribution of the number of ions of the ion beam in the one direction” means a distribution in the one direction with respect to the number of ions in a band-shaped region having a unit width in the one direction and sufficiently long in a direction orthogonal to the one direction. Means. Further, the “distribution of the number of ions” includes a distribution in other units that is widely proportional to the number of ions, for example, a distribution of current values as representative values detected by the probe.

本発明によると、被露光材に照射されるイオンビームの概要を明らかにすることができ被露光材の加工を正確に効率よく行うことができるイオンビーム加工装置および加工装置の操業方法を提供することができる。   According to the present invention, there is provided an ion beam processing apparatus capable of clarifying an outline of an ion beam irradiated on a material to be exposed and capable of processing the material to be exposed accurately and efficiently, and a method for operating the processing apparatus. be able to.

図1は本発明に係るイオンビーム加工装置1の構成図、図2は演算器2の構成を示す図である。
以下の説明において、図1における上下方向をZ方向という。
図1において、イオンビーム加工装置1は、イオンビーム照射装置3、イオンビーム制御器4、被露光材支持ステージ5、電流計測プローブ6(6B,6C)、ファラデーカップ7、演算器2、チャンバー8、および真空制御器9等からなる。
FIG. 1 is a configuration diagram of an ion beam processing apparatus 1 according to the present invention, and FIG.
In the following description, the vertical direction in FIG. 1 is referred to as the Z direction.
In FIG. 1, an ion beam processing apparatus 1 includes an ion beam irradiation apparatus 3, an ion beam controller 4, an exposed material support stage 5, a current measurement probe 6 (6B, 6C), a Faraday cup 7, a computing unit 2, and a chamber 8. And a vacuum controller 9 and the like.

イオンビーム照射装置3は、イオン源10、加速器11、および集束機器12等によって構成される。
イオン源10は、水素雰囲気下で金属の鋭利な先端と周囲との間に電圧を印加してプロトンイオンを発生させる。なお、イオン源10は上述した構成そのものに限らず、電子衝突型、高周波放電型、デュオプラズマトロン型およびPIG型など種々のものを採用しうる。
The ion beam irradiation apparatus 3 includes an ion source 10, an accelerator 11, a focusing device 12, and the like.
The ion source 10 generates proton ions by applying a voltage between a sharp metal tip and the surroundings in a hydrogen atmosphere. The ion source 10 is not limited to the above-described configuration itself, and various types such as an electron collision type, a high frequency discharge type, a duoplasmatron type, and a PIG type can be adopted.

加速器11は、複数に積層された引き出し電極13を含み、イオン源10で発生したイオンを一定の方向に引き出して加速する働きを行う。
集束機器12は、拡大レンズ14、偏向器15、および集束レンズ16からなる。集束機器12は、通電されて所定の電磁界を形成し、イオン源10から引き出され加速されたイオンを集束させて、被露光材Wの所定の位置に照射させるためのものである。拡大レンズ14は、静電界発生板または磁界発生コイルで形成されており、中央を通過するプロトンイオンを引き寄せて半径方向に拡大させる。偏向器15は、互いに90度ずらした2組の平行電極板で構成されており、所望するビームの偏向度合いに応じた直流電圧を各組の電極板に印加することにより、イオンビームの軸心を移動させて偏向させる。集束レンズ16は、静電界発生板または磁界発生コイルで形成されており、中央の空隙を通過するプロトンイオンをビーム中心軸側に押し戻して集束させる。
The accelerator 11 includes a plurality of extraction electrodes 13 stacked, and performs the function of extracting and accelerating ions generated from the ion source 10 in a certain direction.
The focusing device 12 includes a magnifying lens 14, a deflector 15, and a focusing lens 16. The focusing device 12 is for energizing to form a predetermined electromagnetic field, focusing focused ions extracted from the ion source 10 and irradiating a predetermined position of the material W to be exposed. The magnifying lens 14 is formed of an electrostatic field generating plate or a magnetic field generating coil, and attracts proton ions passing through the center to expand in the radial direction. The deflector 15 is composed of two sets of parallel electrode plates that are shifted by 90 degrees from each other. By applying a DC voltage corresponding to a desired degree of beam deflection to each set of electrode plates, the axis of the ion beam is deflected. Move to deflect. The focusing lens 16 is formed of an electrostatic field generating plate or a magnetic field generating coil, and focuses proton ions passing through the central gap back to the beam center axis side.

イオンビーム制御器4は、集束機器12(拡大レンズ14、偏向器15、集束レンズ16)に印加する電圧等を調整して、集束機器12が形成するイオンビームの集束の程度および照射位置を制御する働きを行う。
被露光材支持ステージ5は、イオンビーム加工装置1により加工される被露光材Wを載置するためのものである。被露光材支持ステージ5は、被露光材Wが直接載置される小ステージ17とその小ステージ17を支える大ステージ18とからなっている。小ステージ17は、図示しない駆動装置により大ステージ18上のZ軸に直交する面上の直交する2方向(以下、これらを「X方向」および「Y方向」ということがある)を自由にかつ微小な単位で移動できるよう構成されている。また、大ステージ18は、図示しない駆動装置によって被露光材Wがイオンビームに露光される位置と露光されない位置との間で移動可能なように構成されている。
The ion beam controller 4 adjusts the voltage applied to the focusing device 12 (magnifying lens 14, deflector 15, focusing lens 16) and controls the degree of focusing and irradiation position of the ion beam formed by the focusing device 12. To work.
The exposed material support stage 5 is for placing the exposed material W processed by the ion beam processing apparatus 1. The exposed material support stage 5 includes a small stage 17 on which the exposed material W is directly placed and a large stage 18 that supports the small stage 17. The small stage 17 freely moves in two orthogonal directions (hereinafter, these may be referred to as “X direction” and “Y direction”) on a plane orthogonal to the Z axis on the large stage 18 by a driving device (not shown). It is configured to be able to move in minute units. The large stage 18 is configured to be movable between a position where the material to be exposed W is exposed to the ion beam and a position where it is not exposed by a driving device (not shown).

電流計測プローブ6,6B,6Cは、イオンビームを形成するイオンが有する電荷を電流値として計測するためのもので、イオンビーム照射装置3側に検出面19(19B,19C)を向けて配置されている。また、電流計測プローブ6,6B,6Cは、Z方向に略直交する面上の直交する2方向(X方向、Y方向)において検出面19(19B,19C)がイオンビームの照射範囲を走査可能に構成され、この2方向における走査は、電流計測プローブ6,6B,6Cに結合された互いに直交する方向に伸縮する図示しないピエゾ素子などを備える駆動装置によって行われる。電流計測プローブ6,6B,6Cは、検出面19(19B,19C)における走査方向の先端縁が、図1に示されるようにナイフエッジ状となっており、電流計測プローブ6,6B,6Cによるイオンビームの流れの乱れが電流測定に悪影響を与えることのないように配慮されている。以下、この走査方向の一方をX方向、X方向に直交する他方の方向をY方向という。   The current measuring probes 6, 6B, 6C are for measuring the electric charge of ions forming the ion beam as a current value, and are arranged with the detection surface 19 (19B, 19C) facing the ion beam irradiation device 3 side. ing. Further, in the current measuring probes 6, 6B, 6C, the detection surface 19 (19B, 19C) can scan the irradiation range of the ion beam in two orthogonal directions (X direction, Y direction) on a surface substantially orthogonal to the Z direction. The scanning in the two directions is performed by a driving device including a piezo element (not shown) that is connected to the current measurement probes 6, 6B, 6C and expands and contracts in directions orthogonal to each other. In the current measuring probes 6, 6B, 6C, the leading edge in the scanning direction on the detection surface 19 (19B, 19C) has a knife edge shape as shown in FIG. 1, and is based on the current measuring probes 6, 6B, 6C. Consideration is made so that the turbulence of the ion beam does not adversely affect the current measurement. Hereinafter, one of the scanning directions is referred to as an X direction, and the other direction orthogonal to the X direction is referred to as a Y direction.

さて、電流計測プローブ6,6B,6Cは、図1に示されるように、検出面19(19B,19C)が小ステージ17に載置された被露光材Wの露光面とZ方向においてほぼ同じ位置になるよう配されている。また、電流計測プローブ6,6B,6Cは、大ステージ18を被露光材Wがイオンビームに露光される露光位置(図1の右方向)に移動したときに、被露光材Wまたは被露光材支持ステージ5と接触することがないように、図示しない駆動装置によって電流計測プローブ6,6B,6C全体が退避位置(図1の左方向)に移動するように構成されている。電流計測プローブ6,6B,6Cの測定結果を送信する信号線は、後に説明する演算器2に接続されている。   As shown in FIG. 1, the current measurement probes 6, 6 </ b> B, and 6 </ b> C have detection surfaces 19 (19 </ b> B and 19 </ b> C) that are substantially the same in the Z direction as the exposure surface of the material W to be exposed placed on the small stage 17. It is arranged to be in position. Further, the current measuring probes 6, 6B, 6C move the exposed material W or the exposed material when the large stage 18 is moved to the exposure position (right direction in FIG. 1) where the exposed material W is exposed to the ion beam. The entire current measurement probes 6, 6B, 6C are moved to the retracted position (left direction in FIG. 1) by a driving device (not shown) so as not to come into contact with the support stage 5. Signal lines for transmitting the measurement results of the current measuring probes 6, 6B, 6C are connected to the computing unit 2 described later.

ファラデーカップ7は、Z軸に直交する断面におけるイオンビームのイオン全てを受け入れ、イオンの数に応じた電流を出力するものである。ファラデーカップ7は、駆動装置20によってイオンビームを受光する位置(以下、「受光位置」ということがある)およびイオンビームを受光しない位置(以下、「待避位置」ということがある)の間を移動可能に構成されている。ファラデーカップ7には、公知のものが使用される。   The Faraday cup 7 receives all the ions of the ion beam in a cross section orthogonal to the Z axis and outputs a current corresponding to the number of ions. The Faraday cup 7 moves between a position where the driving device 20 receives an ion beam (hereinafter, sometimes referred to as “light receiving position”) and a position where the ion beam is not received (hereinafter, sometimes referred to as “retreat position”). It is configured to be possible. A known Faraday cup 7 is used.

また、イオンビーム加工装置1には、電流計測プローブ6,6B,6CのX方向およびY方向についての絶対位置を測定するための図1に図示しないプローブ位置測定装置31と、被露光材Wを載置する小ステージ17のイオンビーム加工装置1におけるX方向およびY方向についての絶対位置を測定するための図1に図示しない被露光材位置測定装置32と、が設けられている。被露光材位置測定装置32およびプローブ位置測定装置31は、例えばレーザ干渉を利用した公知の距離計が、それぞれにX方向およびY方向について1基ずつ備えられている。被露光材Wおよび電流計測プローブ6についてのX方向の絶対位置の測定を1つの計測装置で行い、Y方向の絶対位置の測定を1つの計測装置で行ってもよい。   Further, the ion beam processing apparatus 1 includes a probe position measuring device 31 (not shown in FIG. 1) for measuring the absolute positions of the current measuring probes 6, 6B, and 6C in the X direction and the Y direction, and an exposed material W. An exposed material position measuring device 32 (not shown in FIG. 1) for measuring the absolute position of the small stage 17 to be placed in the ion beam processing apparatus 1 in the X direction and the Y direction is provided. As the exposed material position measuring device 32 and the probe position measuring device 31, for example, one known distance meter using laser interference is provided for each of the X direction and the Y direction. The absolute position in the X direction of the material to be exposed W and the current measuring probe 6 may be measured with one measuring device, and the absolute position in the Y direction may be measured with one measuring device.

演算器2は、プローブ走査部21、プローブ位置検出部22、電流積算部23、ファラデーカップ管理部24、ステージ駆動部25、ビーム概要算出部26、被露光材位置検出部27、露光部28、記憶部29、および制御部30などからなる。
プローブ走査部21は、電流計測プローブ6,6B,6Cの走査の制御を行い、また、電流計測プローブ6,6B,6Cについてのイオンビームの電荷を計測する位置(以下、「計測位置」ということがある)と待避位置との間の移動を管理する。
The computing unit 2 includes a probe scanning unit 21, a probe position detection unit 22, a current integration unit 23, a Faraday cup management unit 24, a stage drive unit 25, a beam outline calculation unit 26, an exposed material position detection unit 27, an exposure unit 28, The storage unit 29 and the control unit 30 are included.
The probe scanning unit 21 controls scanning of the current measurement probes 6, 6B, and 6C, and also measures a position for measuring the charge of the ion beam for the current measurement probes 6, 6B, and 6C (hereinafter referred to as “measurement position”). And the movement between the retreat position.

プローブ位置検出部22は、プローブ位置測定装置31が測定した電流計測プローブ6,6B,6Cの位置情報を受信し、電流計測プローブ6,6B,6Cの基準点(例えば、検出面19の先端縁位置)のX方向およびY方向についての絶対座標を算出する。
以下、イオンビーム加工装置1におけるX方向およびY方向についての絶対座標を、それぞれ「X座標」および「Y座標」というものとする。
The probe position detection unit 22 receives the position information of the current measurement probes 6, 6 </ b> B, 6 </ b> C measured by the probe position measurement device 31, and the reference point of the current measurement probes 6, 6 </ b> B, 6 </ b> C (for example, the front edge of the detection surface 19). The absolute coordinates of the position) in the X and Y directions are calculated.
Hereinafter, the absolute coordinates in the X direction and the Y direction in the ion beam processing apparatus 1 are referred to as “X coordinates” and “Y coordinates”, respectively.

電流積算部23は、電流計測プローブ6,6B,6CがX方向に走査されて測定された電流値を順次積算する。また、電流積算部23は、電流値および積算電流値と電流計測プローブ6,6B,6Cの基準点が測定時に位置したX座標およびY座標とを関連づけて記憶部29に記憶させる。
ファラデーカップ管理部24は、ファラデーカップ7のイオンビームを受光する位置とイオンビームを受光しない位置との間の移動を制御し、また、ファラデーカップ7が測定した電流値を受信して記憶部29に記憶させる。
The current integration unit 23 sequentially integrates the current values measured by the current measurement probes 6, 6B, 6C being scanned in the X direction. Further, the current integrating unit 23 stores the current value and the integrated current value in association with the X coordinate and the Y coordinate where the reference points of the current measuring probes 6, 6 </ b> B, and 6 </ b> C are located at the time of measurement in the storage unit 29.
The Faraday cup management unit 24 controls the movement of the Faraday cup 7 between the position where the ion beam is received and the position where the ion beam is not received, receives the current value measured by the Faraday cup 7, and stores the current value in the storage unit 29. Remember me.

ステージ駆動部25は、被露光材Wを加工するための露光処理における小ステージ17の微小な移動を制御し、および大ステージ18について被露光材Wがイオンビームに露光される位置と露光されない位置との間の移動を指示する。また、ステージ駆動部25は、プローブ走査部21と協働して電流計測プローブ6,6B,6Cと被露光材Wまたは大ステージ18とが接触することがないように管理する。   The stage driving unit 25 controls a minute movement of the small stage 17 in the exposure process for processing the material to be exposed W, and a position at which the material to be exposed W is exposed to the ion beam with respect to the large stage 18 and a position at which the material is not exposed. To move between. In addition, the stage drive unit 25 manages the current measurement probes 6, 6 </ b> B, 6 </ b> C and the exposed material W or the large stage 18 so as not to contact with the probe scanning unit 21.

ビーム概要算出部26は、電流計測プローブ6,6B,6Cが測定しX座標とY座標とに関連づけられた電流値および積算電流値、ならびにファラデーカップ7が測定した電流値から、照射面におけるイオンビームの中心位置、イオンビームの範囲、およびイオン数の分布を算出する。
なお、「照射面」とは、被露光材Wにイオンビームが照射されたときの被露光材Wの表面における露光される部分をいい、「照射範囲」とは、照射面の範囲をいうものとする。
The beam outline calculation unit 26 calculates ions on the irradiation surface from current values and integrated current values measured by the current measurement probes 6, 6 </ b> B, and 6 </ b> C and associated with the X and Y coordinates, and a current value measured by the Faraday cup 7. The center position of the beam, the range of the ion beam, and the distribution of the number of ions are calculated.
The “irradiated surface” refers to the exposed portion of the surface of the material to be exposed W when the material to be exposed W is irradiated with the ion beam, and the “irradiated range” refers to the range of the irradiated surface. And

被露光材位置検出部27は、被露光材位置測定装置32が測定した被露光材Wの位置情報を受信し、被露光材Wの基準となる部分のX座標およびY座標を算出する。被露光材Wの位置は、実際には小ステージ17の基準点の位置が測定される。露光加工時には、被露光材Wと小ステージ17との既知の位置関係から被露光材Wの基準となる部分の位置が求められて露光部28に利用される。   The exposed material position detecting unit 27 receives the position information of the exposed material W measured by the exposed material position measuring device 32 and calculates the X coordinate and the Y coordinate of the portion serving as a reference of the exposed material W. The position of the material W to be exposed is actually the position of the reference point of the small stage 17. At the time of exposure processing, the position of the reference portion of the material to be exposed W is obtained from the known positional relationship between the material to be exposed W and the small stage 17 and used for the exposure unit 28.

露光部28は、被露光材Wにイオンビームを照射して加工するときに、被露光材Wの加工内容に応じて集束機器12および小ステージ17の駆動装置を適切に制御する。
記憶部29は、X座標とY座標とに関連づけられた電流値および積算電流値、ファラデーカップ7が測定した電流値、イオンビームのイオン数の分布、ならびに被露光材Wの加工内容に応じた集束機器12の動作条件等を記憶し、制御部30の要求に応じて呼び出す。
The exposure unit 28 appropriately controls the driving device of the focusing device 12 and the small stage 17 according to the processing content of the material to be exposed W when processing the material to be exposed W by irradiating the ion beam.
The storage unit 29 corresponds to the current value and the integrated current value associated with the X coordinate and the Y coordinate, the current value measured by the Faraday cup 7, the ion number distribution of the ion beam, and the processing content of the material to be exposed W. The operating conditions and the like of the focusing device 12 are stored and called in response to a request from the control unit 30.

制御部30は、上に説明した演算器2を構成する要素全ての動作を制御する。また、制御部30は、電流計測プローブ6,6B,6Cの位置、被露光材Wの位置、およびイオンビームが被露光材Wに照射されたときの照射位置を1つのX,Y座標軸上に配置して、これらの絶対位置を管理する。
演算器2は、CPU(マイクロコンピュータ)、RAM、ハードディスクなどの外部記憶装置、制御プログラム、A/D変換機能またはD/A変換機能を有するインタフェース等により実現される。
The control unit 30 controls the operation of all the elements constituting the computing unit 2 described above. Further, the control unit 30 sets the position of the current measuring probes 6, 6B, 6C, the position of the material to be exposed W, and the irradiation position when the ion beam is irradiated on one X and Y coordinate axes. Arrange and manage these absolute positions.
The computing unit 2 is realized by an external storage device such as a CPU (microcomputer), RAM, and hard disk, a control program, an interface having an A / D conversion function or a D / A conversion function, and the like.

チャンバー8は、イオンビーム照射装置3、被露光材支持ステージ5、電流計測プローブ6(6B,6C)、およびファラデーカップ7を収容する圧力容器である。チャンバー8には真空計33が取り付けられており、荒引き用の図示しないロータリーポンプおよび中真空域での真空引き用の図示しないターボ分子ポンプ等で構成された真空装置によって、大気圧域から真空域までチャンバー8の内部圧力を調節できるよう構成されている。   The chamber 8 is a pressure vessel that houses the ion beam irradiation device 3, the exposed material support stage 5, the current measurement probe 6 (6 </ b> B, 6 </ b> C), and the Faraday cup 7. A vacuum gauge 33 is attached to the chamber 8, and the vacuum is formed from the atmospheric pressure range by a vacuum device constituted by a rotary pump (not shown) for roughing and a turbo molecular pump (not shown) for vacuuming in the middle vacuum range. The internal pressure of the chamber 8 can be adjusted up to a range.

真空制御器9は、真空計33による測定値に基づいて真空装置に接続された自動弁34またはリーク用の自動弁35の開閉を行うことにより、イオンビームによる被露光材Wの加工処理におけるチャンバー8内の真空度を適切に維持する。
次に、イオンビーム加工装置1におけるイオンビームの概要の算出について説明する。
The vacuum controller 9 opens and closes the automatic valve 34 connected to the vacuum device or the automatic valve 35 for leaking based on the measurement value by the vacuum gauge 33, so that the chamber in the processing of the exposed material W by the ion beam is performed. Maintain the vacuum in 8 appropriately.
Next, calculation of the outline of the ion beam in the ion beam processing apparatus 1 will be described.

図3はイオンビーム加工装置1におけるイオンビームの概要算出および加工走査のフローチャート、図4は電流計測プローブ6をX方向に走査させたときの積算電流値の推移を示す図である。
図3を参照して、電流計測プローブ6を走査させて行うイオンビームの電流値の測定において、まず、プローブ走査部21は電流計測プローブ6を待避位置に移動させ(#12)、その後にファラデーカップ管理部24がファラデーカップ7を受光位置に移動させる(#13)。
FIG. 3 is a flowchart of ion beam outline calculation and processing scanning in the ion beam processing apparatus 1, and FIG. 4 is a diagram showing the transition of the integrated current value when the current measuring probe 6 is scanned in the X direction.
Referring to FIG. 3, in the measurement of the current value of the ion beam performed by scanning current measurement probe 6, first, probe scanning unit 21 moves current measurement probe 6 to the retracted position (# 12), and then Faraday. The cup management unit 24 moves the Faraday cup 7 to the light receiving position (# 13).

イオンビーム制御器4はイオン源10を励起し、また、拡大レンズ14、偏向器15、および集束レンズ16に通電して所定の電磁界を形成させ、集束イオンビームをファラデーカップ7に向けて照射させる(#14)。
ファラデーカップ管理部24は、照射されたイオンの数に応じたファラデーカップ7からの測定電流値を受信し記憶部29に記憶する。ファラデーカップ管理部24は、受信した電流値が所定の値以上かどうかを判断し(#15)、例えば、被露光材W表面の予測される照射面積を考慮したイオンビームの電流密度が10μA/cm2以上を得られない場合(#15でNo)には、イオンビームの集束がなされていないと判断して、イオンビームの照射を中止する(#17)。このような場合には、イオンビーム照射装置3の点検を行うか、イオンビーム制御器4における集束機器12の制御値を変更する。
The ion beam controller 4 excites the ion source 10 and energizes the magnifying lens 14, the deflector 15, and the focusing lens 16 to form a predetermined electromagnetic field, and irradiates the focused ion beam toward the Faraday cup 7. (# 14).
The Faraday cup management unit 24 receives the measured current value from the Faraday cup 7 according to the number of irradiated ions and stores it in the storage unit 29. The Faraday cup management unit 24 determines whether or not the received current value is equal to or greater than a predetermined value (# 15). For example, the current density of the ion beam in consideration of the predicted irradiation area of the exposed material W surface is 10 μA / If cm 2 or more cannot be obtained (No in # 15), it is determined that the ion beam is not focused, and the ion beam irradiation is stopped (# 17). In such a case, the ion beam irradiation device 3 is inspected or the control value of the focusing device 12 in the ion beam controller 4 is changed.

ファラデーカップ7にて所定の電流値が計測されていることが制御部30により確認されたら(#15でYes)、ファラデーカップ管理部24はファラデーカップ7を退避位置に移動させ、プローブ走査部21は駆動装置を制御して電流計測プローブ6を計測位置に移動させる(#16)。計測位置に移動後の電流計測プローブ6の基準点は、走査原点P0(図4における(X0,Y0))に位置する。走査原点P0は、検出面19がイオンビームの照射範囲から外れているときにおける電流計測プローブ6の検出面19のいずれかの位置を設定するのが好ましく、例えば、図4(a)における走査原点P0は、イオンビーム照射範囲の左端よりさらに左側にX0を、かつ上端よりさらに上側にY0の位置が選択される。   When the control unit 30 confirms that a predetermined current value is measured in the Faraday cup 7 (Yes in # 15), the Faraday cup management unit 24 moves the Faraday cup 7 to the retracted position, and the probe scanning unit 21 Controls the driving device to move the current measurement probe 6 to the measurement position (# 16). The reference point of the current measurement probe 6 after moving to the measurement position is located at the scanning origin P0 ((X0, Y0) in FIG. 4). The scanning origin P0 is preferably set at any position on the detection surface 19 of the current measurement probe 6 when the detection surface 19 is out of the ion beam irradiation range. For example, the scanning origin P0 is shown in FIG. As for P0, a position of X0 is selected further to the left side than the left end of the ion beam irradiation range, and a position of Y0 is selected further above the upper end.

以下、電流計測プローブ6の絶対位置(以下、「絶対位置」を単に「位置」ということがある)を表す基準点を、図4における検出面19の右下端として説明する。なお、電流計測プローブ6の基準点の位置は、電流計測プローブ6による電流値の測定ごとにプローブ位置測定装置31により測定される。
電流計測プローブ6は、基準点のY座標をY0に維持したままX方向に走査される(#18)。走査において基準点のX座標が一定の値を超えかつ検出する電流値が無視できるほど小さくなったら、電流計測プローブ6は、X方向の走査を終了してY方向に所定の距離だけ移動される(#20)。ここで、「一定の値」には、予測されるイオンビームの半径またはそれより大きな値が採用され、このような制限を設けることにより、電流計測プローブ6がイオンビームの照射範囲に達しない前にY方向に移動するのを防止している。X方向の走査において、最初に有意な電流値が検出されたときのX座標およびY座標、ならびにその後の走査において電流値が無視できるほど小さくなったときのX座標およびY座標が、記憶部29に記憶される。上記の電流計測プローブ6のX方向の走査、およびY方向への所定の距離の移動は、X方向を走査しても走査全域で有意な電流が検出されなくなるまで行われる(#19)。
Hereinafter, a reference point representing the absolute position of the current measuring probe 6 (hereinafter, “absolute position” may be simply referred to as “position”) will be described as the lower right end of the detection surface 19 in FIG. 4. The position of the reference point of the current measuring probe 6 is measured by the probe position measuring device 31 every time the current value is measured by the current measuring probe 6.
The current measuring probe 6 is scanned in the X direction while maintaining the Y coordinate of the reference point at Y0 (# 18). When the X coordinate of the reference point exceeds a certain value in scanning and the detected current value becomes small enough to be ignored, the current measuring probe 6 ends scanning in the X direction and is moved by a predetermined distance in the Y direction. (# 20). Here, as the “constant value”, a predicted radius of the ion beam or a value larger than that is adopted, and by providing such a limitation, before the current measurement probe 6 reaches the irradiation range of the ion beam. The movement in the Y direction is prevented. The X and Y coordinates when a significant current value is first detected in scanning in the X direction, and the X and Y coordinates when the current value becomes negligibly small in the subsequent scanning are stored in the storage unit 29. Is remembered. The scanning of the current measuring probe 6 in the X direction and the movement of the predetermined distance in the Y direction are performed until no significant current is detected in the entire scanning area even if the X direction is scanned (# 19).

なお、「有意な電流値」とは、ノイズではなく明らかに電流計測プローブ6で電流が検出されたと判断される程度の電流値をいう。以下における「有意な電流値」も同様である。
電流計測プローブ6で検出された電流値は、サンプリングごとに電流積算部23で積算され、電流値、積算電流値、および測定時の基準点のX座標、Y座標は記憶部29に記憶される。
The “significant current value” means not a noise but a current value at which it is determined that a current is clearly detected by the current measuring probe 6. The same applies to the “significant current value” below.
The current value detected by the current measuring probe 6 is integrated by the current integration unit 23 for each sampling, and the current value, the integrated current value, and the X coordinate and Y coordinate of the reference point at the time of measurement are stored in the storage unit 29. .

電流計測プローブ6をY方向へ移動後、X方向に走査しても有意な電流が検出されなくなったら(#19でYes)、電流計測プローブ6による計測を終了する。
ビーム概要算出部26は、X座標およびY座標と関連づけて記憶部29に記憶された電流値および積算電流値に基づいて、ビーム概要算出部26が被露光材Wの照射面におけるイオンビームの中心位置およびイオン数の分布(以下、「イオンビームの概要」ということがある)を算出する(#21)。
If no significant current is detected even after scanning in the X direction after moving the current measuring probe 6 in the Y direction (Yes in # 19), the measurement by the current measuring probe 6 is terminated.
Based on the current value and the accumulated current value stored in the storage unit 29 in association with the X coordinate and the Y coordinate, the beam summary calculation unit 26 determines the center of the ion beam on the irradiation surface of the material W to be exposed. The distribution of the position and the number of ions (hereinafter sometimes referred to as “ion beam overview”) is calculated (# 21).

なお、イオンビーム照射装置3が稼働している間は、真空制御器9は真空装置に接続された自動弁およびリーク用の自動弁を制御し、チャンバー8内を真空状態(例えば、1×10-5Pa以下)に保持する。
続いて、被露光材Wの照射面におけるイオンビームの概要の算出について説明する。
図4は、上に説明した、電流計測プローブ6をX方向に走査させて測定したときの積算電流値の推移を示している。図4では、電流計測プローブ6の基準点がY03よりも大きい場合の積算電流値の例が示されていないが、Y01およびY02の場合に準じた変化をする。電流値を測定しながら行う電流計測プローブ6の実際の走査は、図4に示されるよりもY方向に密な間隔でより多くのX座標について行われる。
While the ion beam irradiation apparatus 3 is in operation, the vacuum controller 9 controls the automatic valve connected to the vacuum apparatus and the automatic valve for leakage, and the inside of the chamber 8 is in a vacuum state (for example, 1 × 10 -5 Pa or less).
Next, calculation of the outline of the ion beam on the irradiation surface of the material to be exposed W will be described.
FIG. 4 shows the transition of the integrated current value when the current measuring probe 6 described above is measured by scanning in the X direction. FIG. 4 does not show an example of the integrated current value when the reference point of the current measuring probe 6 is larger than Y03, but changes according to the case of Y01 and Y02. The actual scanning of the current measuring probe 6 performed while measuring the current value is performed for more X coordinates at a finer interval in the Y direction than shown in FIG.

イオンビームの中心位置は次のようにして算出する。
図5は、電流計測プローブ6を有意な電流値が検出されなくなるまでX方向に走査して得たX座標と積算電流値との関係(図4(d))から、積算電流値のXについての近似微分値を、Xとの関係として図示したものである。近似微分値は、例えば、3次スプライン関数で対象データおよびその周辺データにおけるX座標と積算電流値との関係を平滑化後、得られた3次関数を微小Xについて差分することにより得られる。
The center position of the ion beam is calculated as follows.
FIG. 5 shows the accumulated current value X based on the relationship between the X coordinate obtained by scanning the current measuring probe 6 in the X direction until no significant current value is detected and the accumulated current value (FIG. 4D). Is shown as a relationship with X. The approximate differential value is obtained by, for example, smoothing the relationship between the X coordinate and the integrated current value in the target data and its peripheral data with a cubic spline function, and then subtracting the obtained cubic function with respect to the minute X.

ここで、電流計測プローブ6の基準点は図4における検出面19の右下端であるので、各Y座標Y01〜Y03等における現実の検出された電流値(イオン数)が最も大きいときの検出面19の中心位置のX座標は、図5における微分値の最大におけるX座標から検出面19のX方向長さw1の2分の1を差し引いたX座標となる。イオンビームの中心位置のX座標Xmは、図5における各Y座標Y01〜Y03等の微分値が最も大きくなるX座標からw1の2分の1を差し引いたX座標の平均値を算出することにより求めることができる。   Here, since the reference point of the current measurement probe 6 is the lower right end of the detection surface 19 in FIG. 4, the detection surface when the actual detected current value (number of ions) at each of the Y coordinates Y01 to Y03 is the largest. The X coordinate of the center position of 19 is an X coordinate obtained by subtracting one half of the X direction length w1 of the detection surface 19 from the maximum X coordinate of the differential value in FIG. The X coordinate Xm of the center position of the ion beam is obtained by calculating the average value of the X coordinate obtained by subtracting one half of w1 from the X coordinate having the largest differential value such as each of the Y coordinates Y01 to Y03 in FIG. Can be sought.

図6は、図4(d)のX方向の走査終了点(X=X04)における積算電流値(A1〜A3等)を測定時のY座標をパラメータにして図示したものである。図6からY座標についてのイオンビームの中心位置を求める場合についても、図5と同様に、電流計測プローブ6の基準点の位置の偏り分を考慮し、最も大きな積算電流値を得るY座標からw2の2分の1を差し引いた値をイオンビームの中心位置のY座標Ymとする。   FIG. 6 shows the integrated current values (A1 to A3, etc.) at the scanning end point (X = X04) in the X direction in FIG. 4D, using the Y coordinate at the time of measurement as a parameter. Also in the case of obtaining the center position of the ion beam with respect to the Y coordinate from FIG. 6, similarly to FIG. A value obtained by subtracting half of w2 is defined as a Y coordinate Ym of the center position of the ion beam.

イオンビームの中心のX座標XmおよびY座標Ymは、上に説明した方法により、ビーム概要算出部26によって求められる。
イオンビームの照射範囲は、記憶部29に記憶された、X方向の走査における有意な電流値がはじめて検出されたときのX座標およびY座標、ならびに電流値が無視できるほど小さくなったときのX座標およびY座標に基づいてビーム概要算出部26によって求められる。例えば、照射範囲の図4における左端は、各Y座標におけるX方向の走査における有意な電流値がはじめて検出されたときの各X座標とそのときのY座標との関係から、補間法等によりイオンビームの中心のY座標YmにおけるX座標を算出することで求められる。
The X-coordinate Xm and Y-coordinate Ym of the center of the ion beam are obtained by the beam outline calculation unit 26 by the method described above.
The ion beam irradiation range is stored in the storage unit 29 when the significant current value in scanning in the X direction is detected for the first time, and when the current value becomes negligibly small. The beam outline calculation unit 26 obtains the coordinates based on the coordinates and the Y coordinates. For example, the left end of the irradiation range in FIG. 4 indicates that ions are interpolated by an interpolation method or the like based on the relationship between each X coordinate when the significant current value in the X direction scan at each Y coordinate is detected for the first time and the Y coordinate at that time. It is obtained by calculating the X coordinate at the Y coordinate Ym of the center of the beam.

次に、イオンビームの照射範囲における測定電流値(イオン数)の分布の概要算出について説明する。
なお、以下において「測定電流値の分布」と記載することがあり、または「イオン数の分布」と記載することがあるが、レーザビームを構成するイオンの数は、ファラデーカップ7により測定された電流値をプロトンイオン1つの有する電荷で除することにより求められるので、上記2つの表現を厳密に区別せずに前後の記載に応じて適宜選択するものとする。
Next, the outline calculation of the distribution of the measured current value (number of ions) in the ion beam irradiation range will be described.
In the following description, it may be referred to as “measurement current value distribution” or “ion number distribution”, but the number of ions constituting the laser beam was measured by the Faraday cup 7. Since it is obtained by dividing the current value by the charge possessed by one proton ion, the above two expressions are appropriately selected according to the preceding and following descriptions without strictly distinguishing them.

はじめに、Y方向についてのイオン数の分布の概要算出について説明する。
Y方向についてのイオン数の分布の概要は、図6に示された結果とファラデーカップ7が測定した電流値とから、ビーム概要算出部26によって次のようにして算出される。
ここで、「Y方向についてのイオン数の分布」とは、Y座標をパラメータとする、Y方向について単位幅を有しX方向に延びた帯状領域(例えば、図4(d)の領域HIJKが幅=1(単位幅)の場合)に照射されるイオン数の分布をいう。
First, summary calculation of the distribution of the number of ions in the Y direction will be described.
An outline of the distribution of the number of ions in the Y direction is calculated by the beam outline calculation unit 26 as follows from the result shown in FIG. 6 and the current value measured by the Faraday cup 7.
Here, “the distribution of the number of ions in the Y direction” means a band-like region having a unit width in the Y direction and extending in the X direction (for example, the region HIJK in FIG. The distribution of the number of ions irradiated when width = 1 (unit width).

図6は、図4(d)に示されるX方向に走査したときの各Y座標とその最終の積算電流値との関係を示している。そして、電流計測プローブ6で検出された電流値は検出面19に照射されるイオンの数に比例していることから、図6の分布の形は、Y方向についてのイオン数の分布に相似する。しかし、電流計測プローブ6による測定では、検出面19はある程度の大きさの面積を有しサンプリングはX方向について所定の間隔を空けて行われるので、イオンビームの照射範囲における同一のX座標およびY座標の点についてサンプリングが重複して行われまたはサンプリングが全く行われない照射範囲における部分が存在する場合がある。したがって、図6における積算電流値は、原則として実際のイオン数を表す電流値とは異なるものとなる。   FIG. 6 shows the relationship between each Y coordinate and its final integrated current value when scanning in the X direction shown in FIG. Since the current value detected by the current measuring probe 6 is proportional to the number of ions irradiated on the detection surface 19, the shape of the distribution in FIG. 6 is similar to the distribution of the number of ions in the Y direction. . However, in the measurement by the current measuring probe 6, the detection surface 19 has an area of a certain size and sampling is performed at a predetermined interval in the X direction, so that the same X coordinate and Y in the ion beam irradiation range are obtained. There may be a portion in the illumination range where the sampling is done redundantly or not at all for the coordinate points. Therefore, the integrated current value in FIG. 6 is different from the current value representing the actual number of ions in principle.

そこで、図6に示される最終の積算電流値の分布から実際のイオン数(に対応する電流値)の分布を求める補正を行う。
補正は、ファラデーカップ7により測定した電流値が用いられる。
つまり、ファラデーカップ7により測定された電流値は、イオンビームを形成する全イオン数に応じた値であるので、ファラデーカップ7による電流値を、図6の積算電流値を積分した値(図6における分布の面積)で除した値(以下、「第1補正係数」という)を用いて図6の積算電流値を補正(各積算電流値に第1補正係数を掛け合わせる)すれば、図7に示されるような、イオンビームの照射範囲におけるイオン数の分布に対応する積算電流値の分布が求められる。図6の積分は、記憶部29に記憶された各Y座標における最終の積算電流値(A1〜A3等)を用いてビーム概要算出部26が近似積分(例えば、離散データより対象Y座標近辺の回帰式を求めて補間し図積分相当の近似積分)を行うことにより算出する。また、ビーム概要算出部26は、上記処理の中で、電流計測プローブ6の基準点のX座標およびY座標を、検出面19の中心についてのX座標およびY座標に補正する。補正は、具体的には、各X座標およびY座標を、それぞれw1の2分の1およびw2の2分の1減じることにより行う。そうすることにより、図7(a)に示される、実用的なY方向についてのイオンビームのイオン数の分布を得ることができる。算出されたY座標とイオン数(電流値)との関係は、記憶部29に記憶される。
Accordingly, correction is performed to obtain the distribution of the actual number of ions (corresponding current value) from the distribution of the final integrated current value shown in FIG.
The current value measured by the Faraday cup 7 is used for the correction.
That is, since the current value measured by the Faraday cup 7 is a value corresponding to the total number of ions forming the ion beam, the current value by the Faraday cup 7 is a value obtained by integrating the integrated current value of FIG. 6 (FIG. 6). 7 is corrected using the value divided by the area of the distribution (hereinafter referred to as “first correction coefficient”) (each integrated current value is multiplied by the first correction coefficient). The distribution of the integrated current value corresponding to the distribution of the number of ions in the ion beam irradiation range as shown in FIG. The integration in FIG. 6 is performed by the beam outline calculation unit 26 using the final integrated current values (A1 to A3, etc.) at the respective Y coordinates stored in the storage unit 29. A regression equation is obtained and interpolated to perform an approximate integration equivalent to diagram integration). In addition, the beam outline calculation unit 26 corrects the X coordinate and the Y coordinate of the reference point of the current measurement probe 6 to the X coordinate and the Y coordinate about the center of the detection surface 19 in the above processing. Specifically, the correction is performed by subtracting each X coordinate and Y coordinate by 1/2 of w1 and 1/2 of w2. By doing so, the distribution of the number of ions of the ion beam in the practical Y direction shown in FIG. 7A can be obtained. The relationship between the calculated Y coordinate and the number of ions (current value) is stored in the storage unit 29.

次に、X方向についてのイオン数の分布の概要算出について説明する。
X方向についてのイオン数の分布の概要算出は、原則として、Y方向についてのイオン数の分布の概要算出と同様にして行われる。
図8は、X座標をパラメータとするY方向における電流値の分布を示す図である。図8(a)〜(d)における電流値のY方向の分布は、記憶部29に記憶された電流値から、X座標が同一である電流値を抽出して作成される。X座標が同一である電流値を抽出できないときは、X座標が近似するX座標のデータが抽出され、X座標と電流値とから補間によって、各Y座標の対比したいX座標における電流値が求められる。図8は、記憶部29に記憶されたデータから、電流計測プローブ6をX座標を一定にしてY方向に走査したことを想定した場合の測定電流値または推定電流値を表したものといえる。図8(a)〜(d)に代表される、X座標がX10〜X04における電流値の分布を積分した積分電流値B1〜B4は、図4におけるA1〜A3に対応するものである。例えば、図8(b)におけるB2は、X座標がX12のときの走査を想定した領域LMNQにおける最終の積算電流値である。
Next, the outline calculation of the distribution of the number of ions in the X direction will be described.
In principle, the calculation of the distribution of the number of ions in the X direction is performed in the same manner as the calculation of the distribution of the number of ions in the Y direction.
FIG. 8 is a diagram illustrating a distribution of current values in the Y direction using the X coordinate as a parameter. The distributions in the Y direction of the current values in FIGS. 8A to 8D are created by extracting current values having the same X coordinate from the current values stored in the storage unit 29. When current values having the same X coordinate cannot be extracted, X coordinate data that approximates the X coordinate is extracted, and the current value at the X coordinate to be compared with each Y coordinate is obtained by interpolation from the X coordinate and the current value. It is done. FIG. 8 can be said to represent a measured current value or an estimated current value when it is assumed from the data stored in the storage unit 29 that the current measurement probe 6 is scanned in the Y direction with a constant X coordinate. Integral current values B1 to B4, which are represented by FIGS. 8 (a) to 8 (d) and integrated with current value distributions at X coordinates X10 to X04, correspond to A1 to A3 in FIG. For example, B2 in FIG. 8B is the final integrated current value in the region LMNQ assuming scanning when the X coordinate is X12.

図9は、X座標をパラメータとする、X方向についてw2の幅を有しY方向に延びた領域における積算電流値(例えば、X=X12のときの領域LMNQのB2等)を示している。そして、電流計測プローブ6で検出される電流値は検出面19に照射されたイオンの数に比例していることから、図9の分布の形は、X方向に単位幅でかつY方向に十分長い帯状領域に照射されるイオン数のX方向についての分布に相似すると考えられる。ここで、電流計測プローブ6の検出面19はある程度の大きさの面積を有するので、図9の積分電流値は、同一のX座標およびY座標における測定電流値が重複して含まれるか、または全くサンプリングされない座標点が含まれる可能性がある。したがって、図6からY方向についてのイオン数の分布を算出するときと同様に、ファラデーカップ7による電流値を図9の積分電流値をさらに積分した値(図9における分布の面積(図積分値))で除した値(以下、「第2補正係数」という)を用いて図9における各積分電流値を補正して(第2補正係数を掛け合わせる)、X方向についてのイオン数の分布を算出する。   FIG. 9 shows the integrated current value (for example, B2 of the region LMNQ when X = X12) in the region having the width of w2 in the X direction and extending in the Y direction using the X coordinate as a parameter. Since the current value detected by the current measuring probe 6 is proportional to the number of ions irradiated on the detection surface 19, the shape of the distribution in FIG. 9 is unit width in the X direction and sufficient in the Y direction. It is considered to be similar to the distribution in the X direction of the number of ions irradiated to the long strip region. Here, since the detection surface 19 of the current measurement probe 6 has an area of a certain size, the integrated current value in FIG. 9 includes the measured current values in the same X coordinate and Y coordinate overlappingly, or Coordinate points that are not sampled at all may be included. Therefore, as in the case of calculating the distribution of the number of ions in the Y direction from FIG. 6, the value obtained by further integrating the integrated current value of FIG. 9 with the current value by the Faraday cup 7 (the distribution area in FIG. )) (Hereinafter referred to as “second correction coefficient”) is used to correct each integrated current value in FIG. 9 (multiply by the second correction coefficient) to obtain the distribution of the number of ions in the X direction. calculate.

図9の積分電流値の積分処理は、図6の場合と同様に近似積分により算出する。ビーム概要算出部26は、上記処理の中で、各積分電流値と関連づけられた電流計測プローブ6の基準点についてのX座標およびY座標を、検出面19の中心のX座標およびY座標に補正する。具体的には、記憶部29に記憶された各電流値についてのX座標およびY座標を、それぞれw2の2分の1およびw1の2分の1差し引いた値に補正する。この補正は、上に述べたY方向についてのイオン数の分布の算出の場合と同様である。以上の処理により、図7(b)に示されるように、X方向についてのイオンビームのイオン数の分布を表す積算電流値(X方向単位幅におけるY方向全域の電流値)の分布を得ることができる。算出されたX座標とX座標における積算電流値との関係は、記憶部29に記憶される。   The integration process of the integrated current value in FIG. 9 is calculated by approximate integration as in the case of FIG. The beam outline calculator 26 corrects the X coordinate and Y coordinate of the reference point of the current measurement probe 6 associated with each integrated current value to the X coordinate and Y coordinate of the center of the detection surface 19 in the above processing. To do. Specifically, the X coordinate and the Y coordinate for each current value stored in the storage unit 29 are corrected to values obtained by subtracting one half of w2 and one half of w1, respectively. This correction is the same as the calculation of the distribution of the number of ions in the Y direction described above. By the above processing, as shown in FIG. 7B, a distribution of integrated current values (current values in the entire Y direction in the unit width in the X direction) representing the distribution of the number of ions of the ion beam in the X direction is obtained. Can do. The relationship between the calculated X coordinate and the integrated current value at the X coordinate is stored in the storage unit 29.

図7に示されるイオン数の分布の概要は、イオンビーム加工装置1により被露光材Wを加工するときの加工条件を設定する場合に極めて有用である。例えば、イオンビームを被露光材Wに対してY方向に相対移動させて被露光材Wを加工するときに、所望する幅Wpの加工線を得たい場合を考察する。イオンビームの照射範囲における中心を含む幅Wpの部分DEFGのイオンの数は、X方向についてのイオンビームのイオン数の分布を表す図7(b)のハンチングされた領域Inの面積で求められる。つまり、幅Wpの部分DEFGでは単位時間当たりInの数のイオンが被露光材Wに照射される。被露光材Wを加工するために必要なドーズ量Dq(単位面積あたりのイオンの個数)は被露光材Wの種類により決まっているので、イオン数Inと必要なドーズ量Dpとから被露光材Wにおいて幅Wpの部分を加工しその他の部分を加工しないために必要なイオンビームの照射時間(Dp÷In)、すなわち、イオンビームと被露光材Wとの相対移動速度が求められる。イオンビームを被露光材Wに対してX方向に相対移動させて被露光材Wに所望する幅の加工線を得たい場合には、図7(a)について(b)と同様にして演算することにより、イオンビームと被露光材Wとの相対移動速度を求めることができる。また、被露光材Wにおける加工線の幅Wpを、イオンビームを照射する間に適宜変化させたい場合には、図7(a),(b)に基づき、幅Wpを大きくしたい部分ではイオンビームの中心と被露光材Wとの相対移動速度を遅く、幅Wpを小さくしたい部分では相対移動速度を早くすればよい。   The outline of the distribution of the number of ions shown in FIG. 7 is extremely useful when setting processing conditions when processing the material to be exposed W by the ion beam processing apparatus 1. For example, consider a case where it is desired to obtain a processing line having a desired width Wp when processing the exposed material W by moving the ion beam relative to the exposed material W in the Y direction. The number of ions of the partial DEFG having a width Wp including the center in the ion beam irradiation range is obtained by the area of the hunted region In in FIG. 7B representing the distribution of the number of ions of the ion beam in the X direction. In other words, in the partial DEFG having the width Wp, the material to be exposed W is irradiated with the number of In ions per unit time. Since the dose amount Dq (number of ions per unit area) required for processing the material to be exposed W is determined by the type of the material to be exposed W, the material to be exposed is determined from the number of ions In and the required dose amount Dp. The ion beam irradiation time (Dp / In) necessary for processing the width Wp portion in W and not processing the other portions, that is, the relative movement speed of the ion beam and the material W to be exposed is obtained. When it is desired to move the ion beam relative to the material to be exposed W in the X direction to obtain a processed line having a desired width on the material to be exposed W, calculation is performed in the same manner as in FIG. Thus, the relative movement speed between the ion beam and the material to be exposed W can be obtained. Further, when it is desired to change the width Wp of the processing line in the material W to be exposed as appropriate during the irradiation of the ion beam, the ion beam is applied to the portion where the width Wp is to be increased based on FIGS. 7A and 7B. The relative movement speed between the center of the film and the material to be exposed W is slow, and the relative movement speed may be increased at a portion where the width Wp is desired to be reduced.

イオンビームのイオン数の分布を明確にすることにより、イオンビームと被露光材Wとの相対移動をX方向およびY方向の組み合わせで行わせる場合にも、所望する幅Wpの加工線を得ることができる。
また、種々のイオンビームの照射強度について、被露光材Wの照射面におけるイオンビームの概要を記憶部29に記憶しておくことにより、より複雑な加工線の組み合わせを得たい場合に対してイオンビーム加工装置1を適切に稼働させることができる。
By clarifying the distribution of the number of ions in the ion beam, a processing line having a desired width Wp can be obtained even when the relative movement between the ion beam and the material to be exposed W is performed in a combination of the X direction and the Y direction. Can do.
Further, by storing the outline of the ion beam on the irradiation surface of the material to be exposed W in the storage unit 29 with respect to various ion beam irradiation intensities, it is possible to obtain a more complicated combination of machining lines. The beam processing apparatus 1 can be operated appropriately.

図4および図8における電流計測プローブ6の検出面19の形状は、イオンビームをX方向およびY方向に矩形状に区画でき算出されるイオンビームの概要の精度が良好な点で図示された矩形であることが好ましいが、楕円形、長円形その他の形状とすることができる。例えば、検出面19の形状を楕円形とする場合には、長径または短径の一方をw1、他方をw2とすればよい。また、電流計測プローブ6のX方向への走査における電流値のサンプリングは、X座標について等間隔で行われるのが好ましく、電流計測プローブ6のY方向への移動も、Y座標が等間隔となるように行われるのが好ましい。   The shape of the detection surface 19 of the current measuring probe 6 in FIGS. 4 and 8 is a rectangle illustrated in that the accuracy of the outline of the ion beam calculated by dividing the ion beam into a rectangular shape in the X and Y directions is good. However, it may be oval, oval or other shapes. For example, when the shape of the detection surface 19 is an ellipse, one of the long diameter and the short diameter may be w1, and the other is w2. Further, the sampling of the current value in the scanning of the current measuring probe 6 in the X direction is preferably performed at equal intervals with respect to the X coordinate, and the movement of the current measuring probe 6 in the Y direction is also performed at equal intervals. It is preferable to be carried out as follows.

電流計測プローブ6をX方向およびY方向の何れにも走査させてサンプリング可能に構成してもよい。また、X方向に走査する電流計測プローブ6に加え、さらにY方向に走査しX方向に移動可能な電流計測プローブを設けてもよい。これらの場合、X方向についてのイオン数の分布の概要は、Y方向に走査して測定した電流値によって、上に説明したY方向についてのイオン数の分布の概算と同様にして算出することができる。   The current measuring probe 6 may be configured to be capable of sampling by scanning in both the X direction and the Y direction. In addition to the current measurement probe 6 that scans in the X direction, a current measurement probe that scans in the Y direction and can move in the X direction may be provided. In these cases, the outline of the distribution of the number of ions in the X direction can be calculated in the same manner as the above-described rough estimation of the distribution of the number of ions in the Y direction, based on the current value measured by scanning in the Y direction. it can.

次に、イオンビーム加工装置1におけるイオンビームの概要の算出の第2の実施例について説明する。   Next, a second embodiment for calculating the outline of the ion beam in the ion beam processing apparatus 1 will be described.

図10は電流計測プローブ6をX方向に走査させたときの積算電流値の推移を示す図である。本実施例における電流計測プローブ6Bは、検出面19Bがイオンビームの照射範囲の径(幅)に比べて十分に長い矩形状である。電流計測プローブ6Bの基準点は、図10において検出面19Bの右下の角である。本実施例における電流計測プローブ6Bをイオンビームの照射範囲に走査させて行う電流値の測定は、図3のフローチャートに示されるものと多くの共通点を有する。そこで、電流値の測定において本実施例が実施例1と異なる点について、以下に説明する。   FIG. 10 is a diagram showing the transition of the integrated current value when the current measuring probe 6 is scanned in the X direction. The current measuring probe 6B in the present embodiment has a rectangular shape in which the detection surface 19B is sufficiently longer than the diameter (width) of the ion beam irradiation range. The reference point of the current measurement probe 6B is the lower right corner of the detection surface 19B in FIG. The measurement of the current value performed by causing the current measurement probe 6B in the present embodiment to scan the ion beam irradiation range has many common points with those shown in the flowchart of FIG. Therefore, the difference between the present embodiment and the first embodiment in measuring the current value will be described below.

実施例2では、電流計測プローブ6BのY方向への所定の距離の移動は、X方向の走査を終えて電流積算部23で積算された最終の積算電流値が、電流計測プローブ6BをY方向に移動させてもそれ以前のY座標での最終の積算電流値と比べて有意な増加が認められなくなるまで、つまり、Y座標が図10におけるイオンビームの照射範囲の下方境界を越えるまで行われる。   In the second embodiment, the movement of the current measuring probe 6B in the Y direction is determined by the fact that the final integrated current value accumulated by the current integrating unit 23 after the scanning in the X direction is finished is the current measuring probe 6B in the Y direction. Is moved until no significant increase is recognized as compared with the final accumulated current value at the previous Y coordinate, that is, until the Y coordinate exceeds the lower boundary of the ion beam irradiation range in FIG. .

最終の積算電流値が、以前のY座標での最終の積算電流値と比べて有意な増加が認められなくなったら、電流計測プローブ6Bによる計測を終了し、X座標およびY座標と関連づけて記憶部29に記憶された電流値および積算電流値に基づいて、ビーム概要算出部26が被露光材Wの照射面におけるイオンビームの中心位置およびイオン数の分布を算出する。   When the final accumulated current value is no longer significantly increased compared to the final accumulated current value at the previous Y coordinate, the measurement by the current measuring probe 6B is terminated, and the storage unit is associated with the X coordinate and the Y coordinate. Based on the current value and the accumulated current value stored in 29, the beam outline calculation unit 26 calculates the center position of the ion beam and the distribution of the number of ions on the irradiation surface of the material to be exposed W.

イオンビームのX方向における中心位置は、図10(d)に示される関係から求められる。
すなわち、イオンビームのX方向における中心位置は、電流計測プローブ6Bでの電流値の最後の測定におけるX座標と積算電流値との関係(図10(d))から、積算電流値の微小Xについての近似微分値(傾き)を算出して求める。微分値が最大となるX座標Xw3は、微分値が最大となるときに検出面19Bの基準点が存在した位置であるから、イオンビームの中心のX座標は、微分値が最大となるX座標Xw3から検出面19BのX方向幅w3の半分を差し引いたX座標Xmとして求められる。
The center position of the ion beam in the X direction is obtained from the relationship shown in FIG.
That is, the center position of the ion beam in the X direction is about the minute X of the accumulated current value from the relationship between the X coordinate and the accumulated current value in the last measurement of the current value by the current measuring probe 6B (FIG. 10D). The approximate differential value (slope) is calculated and obtained. Since the X coordinate Xw3 with the maximum differential value is the position where the reference point of the detection surface 19B exists when the differential value is maximum, the X coordinate at the center of the ion beam is the X coordinate with the maximum differential value. The X coordinate Xm is obtained by subtracting half of the X direction width w3 of the detection surface 19B from Xw3.

イオンビームのY方向における中心位置は、各Y方向位置(基準点のY座標がY20〜Y25)において電流計測プローブ6Bの計測した電流値の最終の積算電流値(図10におけるC1〜C4等)と各Y座標との関係から求められる(図11)。図10における最終の積算電流値(C1〜C4等)は、電流計測プローブ6Bの検出面19BがイオンビームのY方向における中心を含む場合に、その前後Y座標位置でのX方向への走査における最終の積算電流値に対する増減が最も大きい。具体的には、図10(b)と図10(c)との間に、最終の積算電流値に対する増減が最も大きいY座標が存在する。   The center position of the ion beam in the Y direction is the final integrated current value of the current value measured by the current measurement probe 6B at each Y direction position (the Y coordinate of the reference point is Y20 to Y25) (C1 to C4 and the like in FIG. 10). And the relationship between each Y coordinate (FIG. 11). The final integrated current values (C1 to C4, etc.) in FIG. 10 are obtained when the detection surface 19B of the current measurement probe 6B includes the center in the Y direction of the ion beam in scanning in the X direction at the front and rear Y coordinate positions. The largest increase / decrease with respect to the final integrated current value. Specifically, there is a Y-coordinate that has the largest increase / decrease with respect to the final integrated current value, between FIG. 10 (b) and FIG. 10 (c).

したがって、図11に示されるY座標と最終の積算電流値との関係から、その微小Yについての近似微分値(傾き)を算出し、微分値が最大となるY座標を求めれば、それがイオンビームのY方向における中心のY座標Ymである。
イオンビームの中心のX座標XmおよびY座標Ymは、上に説明した方法により、ビーム概要算出部26によって求められ、記憶部29に記憶される。
Therefore, if an approximate differential value (slope) for the minute Y is calculated from the relationship between the Y coordinate shown in FIG. 11 and the final integrated current value, and the Y coordinate that maximizes the differential value is obtained, that is the ion. This is the Y coordinate Ym of the center in the Y direction of the beam.
The X-coordinate Xm and the Y-coordinate Ym of the center of the ion beam are obtained by the beam outline calculation unit 26 and stored in the storage unit 29 by the method described above.

イオンビームの照射範囲は、X方向については、記憶部29に記憶された電流計測プローブ6Bでの電流値の最後の測定におけるX座標と積算電流値との関係(図10(d))から、X方向の走査における有意な電流値がはじめて検出されたときのX座標とY座標、および電流値が無視できるほど小さくなったときのX座標およびY座標に基づいてビーム概要算出部26によって求められ、記憶部29に記憶される。Y方向については、図11に示される関係において、その近似微分値が走査原点側で略0になるY座標および走査原点から離れた側で略0になるY座標を抽出することにより求められる。   As for the irradiation range of the ion beam, in the X direction, from the relationship between the X coordinate and the integrated current value in the last measurement of the current value with the current measurement probe 6B stored in the storage unit 29 (FIG. 10D), Based on the X and Y coordinates when a significant current value is detected for the first time in scanning in the X direction, and the X and Y coordinates when the current value is so small that it can be ignored, the beam outline calculation unit 26 obtains this. Are stored in the storage unit 29. The Y direction is obtained by extracting the Y coordinate whose approximate differential value is substantially 0 on the scanning origin side and the Y coordinate that is substantially 0 on the side away from the scanning origin in the relationship shown in FIG.

イオンビームの照射範囲におけるイオン数の分布の概要については、X方向のイオン数の分布を先に説明する。
X方向のイオン数の分布の概要は、電流計測プローブ6BをX方向に走査させて測定した最終の積算電流値が、電流計測プローブ6BをY方向に移動させても増加しなくなったときのX座標とその電流値との関係(図12)から算出される。
As for the outline of the distribution of the number of ions in the ion beam irradiation range, the distribution of the number of ions in the X direction will be described first.
The outline of the distribution of the number of ions in the X direction is as follows. The final integrated current value measured by scanning the current measuring probe 6B in the X direction does not increase even if the current measuring probe 6B is moved in the Y direction. It is calculated from the relationship between the coordinates and the current value (FIG. 12).

なお、この関係は、図10(d)に示されるX座標と積算電流値とから、積算電流値の微小Xについての近似微分値(差分値)をXとの関係として求めても得ることができる。
図12の電流値の変化は、イオンビームの照射範囲におけるX方向についてのイオン数の分布に相似する。電流計測プローブ6Bは、検出面19BがX方向にある程度の大きさを有することから、X方向の走査時に検出面19Bが同一のX座標およびY座標について重複してサンプリングし、またはサンプリングされない部分の生じるおそれがあるので、図12の電流値をファラデーカップ7により測定した電流値によって補正して、X方向についてのイオン数(電流値)の分布を求める。
This relationship can also be obtained by obtaining an approximate differential value (difference value) for the minute X of the accumulated current value as a relationship with X from the X coordinate shown in FIG. 10D and the accumulated current value. it can.
The change in the current value in FIG. 12 is similar to the distribution of the number of ions in the X direction in the ion beam irradiation range. In the current measuring probe 6B, since the detection surface 19B has a certain size in the X direction, the detection surface 19B repeatedly samples the same X coordinate and Y coordinate during scanning in the X direction, or a portion of the portion that is not sampled. Since this may occur, the current value in FIG. 12 is corrected by the current value measured by the Faraday cup 7 to obtain the distribution of the number of ions (current value) in the X direction.

補正は、ファラデーカップ7による電流値を図12の電流値を積算した値(図12における図積分値)で除した値(以下、「第3補正係数」という)を、図12の各電流値に掛け合わせることにより行う。得られるX方向についての積分電流値の分布は、プロトンイオンが有する電荷で除することによりイオン数の分布に変換される。
なお、実際のイオン数の分布(X方向に単位幅でY方向に延びた帯状の範囲におけるイオン数の分布)は、電流計測プローブ6Bの基準点の位置を考慮して、図12に示される分布全体を、X方向について走査原点側にw3の2分の1移動させたものとなる。
The correction is performed by dividing the current value of the Faraday cup 7 by the value obtained by integrating the current values in FIG. 12 (the integrated value in FIG. 12) (hereinafter referred to as “third correction coefficient”). By multiplying The distribution of the integrated current value in the X direction obtained is converted into a distribution of the number of ions by dividing by the charge of proton ions.
The actual distribution of the number of ions (the distribution of the number of ions in the band-shaped range extending in the Y direction with a unit width in the X direction) is shown in FIG. 12 in consideration of the position of the reference point of the current measuring probe 6B. The entire distribution is moved to the scanning origin side in the X direction by a half of w3.

Y方向のイオン数の分布の概要は、図11に示されるY座標と積算電流値との関係から算出される。図11は、上に説明したX方向のイオン数の分布の概要を求める際の図10(d)に相当するものである。したがって、図11をYについて近似微分して図12に相当するY方向についての関係を求めて、X方向のイオン数の分布の概要を求めた処理と同様の処理により、Y方向のイオン数の分布(Y方向に単位幅でX方向に延びた帯状の範囲におけるイオン数の分布)の概要を得ることができる。ただし、Y方向のイオン数の分布の概要を求める場合には、検出面19BがY方向に十分長いため、電流計測プローブ6Bの基準点の位置を考慮した補正は不要である。   The outline of the distribution of the number of ions in the Y direction is calculated from the relationship between the Y coordinate and the integrated current value shown in FIG. FIG. 11 corresponds to FIG. 10D when obtaining the outline of the distribution of the number of ions in the X direction described above. Accordingly, the approximate differentiation of FIG. 11 with respect to Y is performed to obtain the relationship in the Y direction corresponding to FIG. An outline of the distribution (distribution of the number of ions in a band-like range extending in the X direction with a unit width in the Y direction) can be obtained. However, when the outline of the distribution of the number of ions in the Y direction is obtained, the detection surface 19B is sufficiently long in the Y direction, and thus correction in consideration of the position of the reference point of the current measurement probe 6B is not necessary.

上に説明したX方向のイオン数の分布およびX方向のイオン数の分布は、ビーム概要算出部26により算出され、記憶部29に記憶される。また、求められたイオン数の分布の概要の効果は、実施例1におけるものと同じである。
続いて、イオンビーム加工装置1におけるイオンビームの概要の算出の第3の実施例について説明する。
The distribution of the number of ions in the X direction and the number of ions in the X direction described above are calculated by the beam outline calculation unit 26 and stored in the storage unit 29. Further, the effect of the outline of the obtained distribution of the number of ions is the same as that in the first embodiment.
Next, a third embodiment for calculating the outline of the ion beam in the ion beam processing apparatus 1 will be described.

本実施例においては、イオンビームの照射範囲に対して検出面19Cが矩形状であってかつ十分大きな電流計測プローブ6Cが使用される。本実施例における電流計測プローブ6Cをイオンビーム照射範囲に走査させて行う電流値の測定は、図3のフローチャートに示されるものと多くの共通点を有する。ただし、電流計測プローブ6CのX方向およびY方向の走査は、上記実施例1,2と異なり、いずれも最終的にイオンビームの照射範囲全てをカバーするようにしてそれぞれ1回行われる。   In the present embodiment, a current measuring probe 6C having a detection surface 19C having a rectangular shape and a sufficiently large size with respect to the ion beam irradiation range is used. The measurement of the current value performed by scanning the current measurement probe 6C in the present embodiment over the ion beam irradiation range has many common points with those shown in the flowchart of FIG. However, unlike the first and second embodiments, scanning of the current measuring probe 6C in the X direction and the Y direction is performed once each so as to finally cover the entire irradiation range of the ion beam.

図13は電流計測プローブ6CをX方向に走査したときの概要を示す図、図14は電流計測プローブ6CをX方向に走査したときの概要を示す図である。
なお、電流計測プローブ6Cの基準点は、図13(a)および図14(a)における検出面19Cの右下端、つまり、X方向への走査の先端縁であってかつY方向への走査の先端縁である。また、これらの先端縁はいずれもナイフエッジ状に形成されている。電流計測プローブ6Cの基準点の位置は、プローブ位置測定装置31により電流値が測定される都度測定され記憶部29に記憶される。
FIG. 13 is a diagram showing an outline when the current measuring probe 6C is scanned in the X direction, and FIG. 14 is a diagram showing an outline when the current measuring probe 6C is scanned in the X direction.
The reference point of the current measuring probe 6C is the lower right end of the detection surface 19C in FIGS. 13A and 14A, that is, the leading edge of scanning in the X direction and scanning in the Y direction. It is the tip edge. Moreover, these front-end edges are all formed in the shape of a knife edge. The position of the reference point of the current measuring probe 6 </ b> C is measured each time the current value is measured by the probe position measuring device 31 and stored in the storage unit 29.

イオンビームの中心位置は、基準点のX座標またはY座標と計測された電流値との関係を示す図13(b)および図14(b)に基づいて求められる。X方向の中心位置では、電流計測プローブ6CのX方向への単位距離(微小距離)の走査による測定電流値の増分が最も大きいことから、記憶部29に記憶されたX座標と電流値との関係(図13(b))から、近似微分(例えば、3次スプライン関数で周辺データを平滑化後微分する)して最大値を示すX座標XmをX方向の中心位置とする。Y方向の中心のY座標Ymについても、記憶部29に記憶されたY座標と電流値との関係(図14(b))から、X方向の場合と同様にして求められる。   The center position of the ion beam is obtained based on FIGS. 13B and 14B showing the relationship between the X coordinate or Y coordinate of the reference point and the measured current value. At the center position in the X direction, the increment of the measured current value due to the scanning of the unit distance (minute distance) in the X direction of the current measuring probe 6C is the largest, so the X coordinate stored in the storage unit 29 and the current value are From the relationship (FIG. 13 (b)), the X coordinate Xm indicating the maximum value is approximated (for example, the peripheral data is differentiated after smoothing with a cubic spline function) as the center position in the X direction. The Y coordinate Ym at the center in the Y direction is also obtained in the same manner as in the X direction from the relationship between the Y coordinate stored in the storage unit 29 and the current value (FIG. 14B).

イオンビームの中心のX座標XmおよびY座標Ymは、記憶部29に記憶される。
イオンビームの照射範囲は、X方向については、電流計測プローブ6CをX方向に走査させたときに、最初に有意な電流値が測定されたときのX座標X30と、測定された電流値が走査によっても増加しなくなったときのX座標X35との間である。同様に、Y方向のイオンビームの照射範囲は、電流計測プローブ6CをY方向に走査させたときに、最初に有意な電流値が測定されたときのY座標Y30と、測定された電流値が走査によっても増加しなくなったときのY座標Y35との間である。イオンビームの照射範囲は、記憶部29に記憶された電流値の測定データに基づいて、ビーム概要算出部26が算出する。
The X coordinate Xm and Y coordinate Ym of the center of the ion beam are stored in the storage unit 29.
As for the irradiation range of the ion beam, in the X direction, when the current measurement probe 6C is scanned in the X direction, the X coordinate X30 when the first significant current value is measured and the measured current value are scanned. It is between the X coordinate X35 when it no longer increases by. Similarly, the irradiation range of the ion beam in the Y direction is such that when the current measuring probe 6C is scanned in the Y direction, the Y coordinate Y30 when the first significant current value is measured and the measured current value are It is between the Y coordinate Y35 when it does not increase even by scanning. The irradiation range of the ion beam is calculated by the beam outline calculation unit 26 based on the current value measurement data stored in the storage unit 29.

イオンビームの照射範囲におけるX方向のイオン数の分布(図13(c))は、図13(b)の電流値をXについて微分して求められる。微分は、記憶部29に記憶されたX座標と測定電流値とから、上に説明したと同様に近似微分法で行う。図13(c)では、例えば、イオンビームの中心を含み方向の幅Wqの範囲URSTにおける単位時間当たりの照射されるイオンの数Imは、図13(c)における範囲URSTに対応する幅Wqの部分の面積から求められる。   The distribution of the number of ions in the X direction in the ion beam irradiation range (FIG. 13C) is obtained by differentiating the current value of FIG. Differentiation is performed by the approximate differentiation method as described above from the X coordinate stored in the storage unit 29 and the measured current value. In FIG. 13C, for example, the number Im of ions irradiated per unit time in the range URST of the width Wq in the direction including the center of the ion beam is equal to the width Wq corresponding to the range URST in FIG. It is obtained from the area of the part.

イオンビームの照射範囲におけるY方向のイオン数の分布は、X方向におけるイオン数の分布と同様にして求めることができ、図14(c)の解釈においても、図13(c)がX方向であるのに対しY方向である点を除き、図13(c)と同じである。
図13(c)および図14(c)に表されるX方向のイオン数の分布およびX方向のイオン数の分布は、ビーム概要算出部26により算出され、記憶部29に記憶される。求められたイオン数の分布の概要の効果は、実施例1におけるものと同じである。
The distribution of the number of ions in the Y direction in the ion beam irradiation range can be obtained in the same manner as the distribution of the number of ions in the X direction. Also in the interpretation of FIG. 14C, FIG. Except for the fact that it is in the Y direction, it is the same as FIG. 13C.
The distribution of the number of ions in the X direction and the distribution of the number of ions in the X direction shown in FIGS. 13C and 14C are calculated by the beam outline calculation unit 26 and stored in the storage unit 29. The effect of the outline of the obtained distribution of the number of ions is the same as that in the first embodiment.

さて、図3に戻って、上記実施例1〜3のようにして被露光材Wの照射面におけるイオンビームの中心位置、イオンビームの範囲、およびイオン量の分布等が明らかにされた後に、被露光材Wにイオンビームを照射して加工作業を行う(#22)。
加工作業(#22)は、先ず、電流計測プローブ6(6B,6C)をファラデーカップ7と接触しないように待避位置に退避させ、代わってファラデーカップ7をイオンビームを受光する位置に移動させる。
Now, returning to FIG. 3, after the center position of the ion beam, the ion beam range, the ion amount distribution, and the like on the irradiation surface of the material to be exposed W are clarified as in Examples 1 to 3 above, Processing is performed by irradiating the material to be exposed W with an ion beam (# 22).
In the processing operation (# 22), first, the current measuring probe 6 (6B, 6C) is retracted to the retracted position so as not to contact the Faraday cup 7, and instead, the Faraday cup 7 is moved to a position for receiving the ion beam.

次いで、小ステージ17に載置された被露光材Wがイオンビームに照射される位置まで、大ステージ18を図示しない駆動装置により移動させる。そして、演算器2の記憶部29に記憶されたイオンビームの中心の位置情報に基づき、小ステージ17を図示しない駆動装置により移動させ、小ステージ17に載置された被露光材Wの所望の位置にイオンビームの中心が当たるように調整する。   Next, the large stage 18 is moved by a driving device (not shown) to a position where the material to be exposed W placed on the small stage 17 is irradiated with the ion beam. Then, based on the position information of the center of the ion beam stored in the storage unit 29 of the computing unit 2, the small stage 17 is moved by a driving device (not shown), and the desired material W to be exposed placed on the small stage 17 is moved. Adjust so that the center of the ion beam hits the position.

小ステージ17の位置の調整が終わると、ファラデーカップ7をイオンビームを受光しない位置に退避させ、イオンビームを被露光材Wに照射して加工する。露光時間(またはイオンビームと被露光材Wとの相対速度)は、記憶部29に記憶されたイオンビームの数(電流値)の分布に基づき、露光部28により決定される。
上述の実施形態において、イオンビーム照射装置3、イオンビーム制御器4、被露光材支持ステージ5、電流計測プローブ6,6B,6C、ファラデーカップ7、演算器2、チャンバー8、および真空制御器9等は、種々のものを使用することができる。
When the adjustment of the position of the small stage 17 is finished, the Faraday cup 7 is retracted to a position where the ion beam is not received, and the material to be exposed W is processed by being irradiated with the ion beam. The exposure time (or the relative speed between the ion beam and the material W to be exposed) is determined by the exposure unit 28 based on the distribution of the number of ion beams (current value) stored in the storage unit 29.
In the above-described embodiment, the ion beam irradiation device 3, the ion beam controller 4, the exposed material support stage 5, the current measurement probes 6, 6B and 6C, the Faraday cup 7, the computing unit 2, the chamber 8, and the vacuum controller 9 are used. Etc. can use various things.

その他、イオンビーム加工装置1、およびイオンビーム加工装置1の各構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。   In addition, each structure of the ion beam processing apparatus 1 and the ion beam processing apparatus 1 or the overall structure, shape, dimensions, number, material, and the like can be appropriately changed in accordance with the spirit of the present invention.

本発明は、被露光材にイオンビームを照射し被露光材に所望する微細構造を形成するイオンビーム加工装置に利用することができる。   The present invention can be used in an ion beam processing apparatus that irradiates a material to be exposed with an ion beam to form a desired microstructure on the material to be exposed.

本発明に係るイオンビーム加工装置の構成図である。It is a block diagram of the ion beam processing apparatus which concerns on this invention. 演算器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a calculating unit. イオンビーム加工装置におけるイオンビームの概要算出および加工のフローチャートである。It is a flowchart of an outline calculation and processing of an ion beam in an ion beam processing apparatus. 実施例1における電流計測プローブをX方向に走査させたときの積算電流値の推移を示す図である。It is a figure which shows transition of an integrated electric current value when the current measurement probe in Example 1 is scanned to the X direction. 実施例1におけるX方向のビーム中心を求めるための概念図である。3 is a conceptual diagram for obtaining a beam center in the X direction in Embodiment 1. FIG. 実施例1におけるY方向のビーム中心を求めるための概念図である。3 is a conceptual diagram for obtaining a beam center in the Y direction in Embodiment 1. FIG. 実施例1におけるイオン数の分布を求めるための概念図である。3 is a conceptual diagram for obtaining a distribution of the number of ions in Example 1. FIG. 電流計測プローブをY方向に移動させたときの電流値の推移を示す図である。It is a figure which shows transition of an electric current value when an electric current measurement probe is moved to a Y direction. 実施例1におけるX方向のイオン数の分布を求めるための概念図である。3 is a conceptual diagram for obtaining a distribution of the number of ions in the X direction in Example 1. FIG. 実施例2における電流計測プローブをX方向に走査させたときの積算電流値の推移を示す図である。It is a figure which shows transition of the integrated current value when the current measurement probe in Example 2 is scanned in the X direction. 実施例2におけるY方向のビーム中心を求めるための概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram for obtaining a beam center in the Y direction in the second embodiment. 実施例2におけるX方向のビーム中心を求めるための概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram for obtaining a beam center in the X direction in the second embodiment. 実施例3におけるX方向のイオン数の分布を求めるための概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram for obtaining a distribution of the number of ions in the X direction in Example 3. 実施例3におけるY方向のイオン数の分布を求めるための概念図である。12 is a conceptual diagram for obtaining a distribution of the number of ions in the Y direction in Example 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 イオンビーム加工装置
2 演算手段(演算器)
3 ビーム生成部(イオンビーム照射装置)
6,6B,6C プローブ(電流計測プローブ)
7 センサ(ファラデーカップ)
26 演算手段(ビーム概要算出部)
Xm イオンビームの中心(イオンビームのX方向における中心)
Ym イオンビームの中心(イオンビームのY方向における中心)
W 被露光材
1 Ion beam processing device 2 Calculation means (calculator)
3 Beam generator (ion beam irradiation device)
6,6B, 6C probe (current measurement probe)
7 Sensor (Faraday Cup)
26 Calculation means (beam summary calculation unit)
Xm Center of ion beam (center of ion beam in X direction)
Ym Center of ion beam (center of ion beam in Y direction)
W Material to be exposed

Claims (7)

イオンビームを照射して被露光材を加工するイオンビーム加工装置であって、
前記被露光材に照射するイオンビームを発生させるためのビーム生成部と、
照射された前記イオンビーム全体のイオン数またはその代表値を測定可能なプローブと、
前記プローブを前記イオンビームに略直交する面上で1方向に走査させるための第1の走査手段と、
前記プローブを前記面上で前記1方向に直交する方向に走査させるための第2の走査手段と、
前記プローブが前記1方向および前記1方向に直交する方向に走査して測定した結果に基づいて演算を行う演算手段と、を有し、
前記プローブは、
前記1方向に走査する側の端縁が前記1方向に直交する直線で構成されかつ前記1方向に直交する方向に走査する側の端縁が前記1方向に延びた直線で構成されており、
前記演算手段は、
少なくとも前記被露光材の露光面における前記1方向のイオンビーム幅および前記1方向におけるイオンビームのイオン数の分布を演算するように構成されてなる
ことを特徴とするイオンビーム加工装置。
An ion beam processing apparatus that processes an exposed material by irradiating an ion beam,
A beam generating unit for generating an ion beam for irradiating the material to be exposed;
A probe capable of measuring the number of ions or the representative value of the whole irradiated ion beam;
First scanning means for causing the probe to scan in one direction on a surface substantially orthogonal to the ion beam;
Second scanning means for scanning the probe in a direction orthogonal to the one direction on the surface;
A calculation means for performing calculation based on a result of the probe scanning and measuring in the one direction and a direction orthogonal to the one direction;
The probe is
The edge on the side scanning in the one direction is composed of a straight line orthogonal to the one direction, and the edge on the side scanning in the direction orthogonal to the one direction is composed of a straight line extending in the one direction,
The computing means is
An ion beam processing apparatus configured to calculate at least the ion beam width in one direction and the distribution of the number of ions of the ion beam in the one direction on the exposure surface of the material to be exposed.
イオンビームを照射して被露光材を加工するイオンビーム加工装置であって、
前記被露光材に照射するイオンビームを発生させるためのビーム生成部と、
照射された前記イオンビームのイオン数またはその代表値を測定するためのプローブと、
照射された前記イオンビーム全体のイオン数またはその代表値を測定するためのセンサと、
前記プローブを前記イオンビームに略直交する面上で1方向に走査させるための走査手段と、
前記プローブを前記イオンビームに略直交する面上で前記1方向に直交する方向に走査または移動させるための手段と、
前記プローブが測定した結果と前記センサが測定した結果とに基づいて演算を行う演算手段と、を有し、
前記演算手段は、
少なくとも前記被露光材の露光面における前記1方向または前記1方向に直交する方向のいずれかのイオンビーム幅およびイオンビームのイオン数の分布を演算するように構成されてなる
ことを特徴とするイオンビーム加工装置。
An ion beam processing apparatus that processes an exposed material by irradiating an ion beam,
A beam generating unit for generating an ion beam for irradiating the material to be exposed;
A probe for measuring the number of ions of the irradiated ion beam or a representative value thereof;
A sensor for measuring the number of ions in the whole irradiated ion beam or a representative value thereof;
Scanning means for causing the probe to scan in one direction on a surface substantially orthogonal to the ion beam;
Means for scanning or moving the probe in a direction orthogonal to the one direction on a plane substantially orthogonal to the ion beam;
A calculation means for performing a calculation based on a result measured by the probe and a result measured by the sensor;
The computing means is
Ions configured to calculate at least an ion beam width in one direction or a direction orthogonal to the one direction on the exposure surface of the exposed material and a distribution of the number of ions of the ion beam. Beam processing equipment.
前記演算手段は、前記1方向および前記1方向に直交する方向の両方または一方の前記イオンビームの中心を求めるように構成されてなる
請求項1または請求項2に記載のイオンビーム加工装置。
3. The ion beam processing apparatus according to claim 1, wherein the arithmetic unit is configured to obtain a center of the ion beam in both or one of the one direction and a direction orthogonal to the one direction.
前記プローブは、
前記1方向に走査する側の端縁が前記1方向に直交する直線もしくは前記1方向に直交する方向に走査または移動する側の端縁が前記1方向に延びた直線、または前記端縁のいずれもそれぞれの前記直線で構成されてなる
請求項2または請求項3に記載のイオンビーム加工装置。
The probe is
Either the straight line that scans in one direction is a straight line perpendicular to the one direction, or the straight line that scans or moves in the direction perpendicular to the one direction extends in the one direction, or the edge The ion beam processing apparatus according to claim 2, wherein the ion beam machining apparatus is configured by each of the straight lines.
イオンビームを照射して被露光材を加工するイオンビーム加工装置の操業方法であって、
前記イオンビームに直交する面において直交する2つの直線からなる端縁を有し前記イオンビーム全体のイオン数またはその代表値の測定が可能なプローブを前記一方の端縁の直線方向に前記他方の端縁が前記イオンビーム外周に達するまで走査させて前記イオンビームのイオン数またはその代表値の測定を行い、
前記プローブを前記他方の端縁の直線方向に前記一方の端縁が前記イオンビーム外周に達するまで走査させて前記イオンビームのイオン数またはその代表値の測定を行い、
前記イオン数またはその代表値の測定結果から少なくとも前記被露光材の露光面における前記直交する2つの直線のいずれか一方の直線方向のイオンビーム幅およびイオンビームのイオン数の分布を求め、
前記イオンビーム幅および前記イオン数の分布に基づいて操業を行う
ことを特徴とするイオンビーム加工装置の操業方法。
An operation method of an ion beam processing apparatus that processes an exposed material by irradiating an ion beam,
A probe having an edge composed of two straight lines orthogonal to each other in a plane orthogonal to the ion beam and capable of measuring the number of ions of the entire ion beam or a representative value thereof in the linear direction of the one edge. Scan until the edge reaches the outer periphery of the ion beam to measure the number of ions of the ion beam or a representative value thereof,
The probe is scanned in the linear direction of the other edge until the one edge reaches the outer periphery of the ion beam, and the number of ions of the ion beam or a representative value thereof is measured.
From the measurement result of the number of ions or a representative value thereof, obtain at least the ion beam width in the linear direction of one of the two orthogonal lines on the exposure surface of the exposed material and the distribution of the number of ions of the ion beam,
An operation method for an ion beam processing apparatus, wherein the operation is performed based on the ion beam width and the distribution of the number of ions.
イオンビームを照射して被露光材を加工するイオンビーム加工装置の操業方法であって、
前記イオンビームに直交する面内の部分的なイオン数またはその代表値を計測するためのプローブを、前記直交する面において前記イオンビーム境界外から前記イオンビーム内を前記直交する面上の一方向に前記イオンビーム境界外に達するまで走査させて測定を行い、
前記プローブによる測定を、前記プローブを前記直交する面上の前記一方向に直交する方向における一方の前記イオンビーム境界外を起点とし他方のイオンビーム境界外を終点として複数箇所において走査させて行い、
前記イオンビーム全体のイオン数またはその代表値をセンサにより測定し、
前記プローブによる測定結果および前記センサによる測定結果から少なくとも前記一方向または前記一方向に直交する方向のいずれかにおけるイオンビーム幅およびイオンビームのイオン数の分布を求め、
前記イオンビーム幅および前記イオン数の分布に基づいて操業を行う
ことを特徴とするイオンビーム加工装置の操業方法。
An operation method of an ion beam processing apparatus that processes an exposed material by irradiating an ion beam,
A probe for measuring the number of partial ions in the plane orthogonal to the ion beam or a representative value thereof is arranged in one direction on the orthogonal plane from outside the ion beam boundary on the orthogonal plane. Scan until it reaches the outside of the ion beam boundary,
The measurement by the probe is performed by scanning the probe at a plurality of locations starting from the outside of the ion beam boundary in the direction orthogonal to the one direction on the orthogonal surface and starting from the outside of the other ion beam boundary.
The number of ions in the entire ion beam or a representative value thereof is measured by a sensor,
Obtaining a distribution of the ion beam width and the number of ions of the ion beam in at least one direction or a direction orthogonal to the one direction from the measurement result by the probe and the measurement result by the sensor;
An operation method for an ion beam processing apparatus, wherein the operation is performed based on the ion beam width and the distribution of the number of ions.
前記プローブによる測定結果から前記イオンビームの中心を求めて前記イオンビーム幅、前記イオン数の分布、およびイオンビームの前記中心に基づいて操業を行う
請求項5または請求項6に記載のイオンビーム加工装置の操業方法。
7. The ion beam processing according to claim 5, wherein a center of the ion beam is obtained from a measurement result of the probe, and an operation is performed based on the ion beam width, the distribution of the number of ions, and the center of the ion beam. How to operate the equipment.
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