JPH04363851A - イオンビーム加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は集束させたイオンビーム
を用い、イオンビームエッチング，イオン注入やデポジ
ションなどを行うイオンビーム加工装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】イオンビームを用い、イオンビームエッ
チング等を行うイオンビーム加工装置には種々の装置が
存在するが、集束させたイオンビームを試料表面上に走
査させ、二次電子検出器を備えて試料にイオンビームを
照射したときに発生する二次電子を検出し、加工物表面
の二次電子像を得て、この二次電子像で試料を観察しな
がらイオンビーム加工を行うイオンビーム加工装置は、
半導体デバイスの開発等の分野で広く用いられている。

【０００３】一方、電子ビームを用い複数台の二次電子
検出器を備えて試料の三次元観察および組成観察を行う
走査電子顕微鏡において、観察したい試料のクリーニン
グや観察箇所が試料内部の場合にエッチング処理を施す
等、観察の前処理として試料にイオンビームを照射する
技術およびその装置が本願出願人と同一出願人に係る特
許出願（特願平１−３３１０４７号公報「走査電子顕微
鏡による試料の観察方法およびその装置」）で開発され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】解決すべき問題点は、
上述した従来のイオンビーム加工装置では、試料表面の
二次電子像しか得られず、この平面像のモニタだけで精
度の高い三次元加工を行うことが困難な点にある。

【０００５】また、上述したイオン照射装置を備える走
査電子顕微鏡用い、電子ビームによる試料の三次元観察
および組成観察を行いながらイオン照射装置でイオンビ
ーム加工を行う方法も考えられるが、電子ビームとイオ
ンビームの両方のビーム源を必要とし、且つそれらの切
り換えを行わねばならず、装置が複雑化し、その操作が
難しいと言う問題点がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はイオンビーム加
工装置において、所定角度方向に複数台設置される荷電
粒子検出器と、これらの荷電粒子検出器からの検出信号
により試料の組成情報，三次元情報を得る演算手段と、
この演算手段からの三次元情報に基づいてイオンビーム
並びに試料駆動機構をフィードバック制御する制御手段
とを備えたことを最も主要な特徴としている。

【０００７】

【作用】従って、試料の組成観察や三次元観察を行いな
がら精度の高い三次元加工を行うという目的をビーム源
を切り換えることなく実現できると共に、試料の三次元
情報を制御装置にフィードバックさせながら精度の高い
自動加工が実現できる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示す摸式的概念
図で、図において、１はイオン銃で、イオン源には例え
ば液体金属イオンや電界電離によるガスイオン（電界イ
オン源と総称される）が用いられる。２はイオン銃から
引き出されたイオンビーム、３はイオンビームを細く絞
るため静電型のレンズで構成された集束レンズ、４は試
料表面上でイオンビームを走査させるための偏向電極、
５は短時間のあいだ試料にイオンビームが照射されない
ようにイオンビームを偏向するブランキング電極、６は
それぞれ二次荷電粒子検出器で、この実施例ではイオン
ビームの照射方向に対し所定角度方向に一対に２台設置
され、イオンビームが照射されることにより試料から発
生する二次荷電粒子をそれぞれの方向位置で検出するよ
うになっている。７は試料、８は試料駆動機構である。

【０００９】また、１０は信号検出部、１１は演算装置
、１２は制御装置、１３は表示部、１４は入力装置を示
し、信号線ａはイオン銃制御信号線、ｂはブランキング
電極と偏向電極用の制御信号線、ｃは集束レンズ制御信
号線、ｄは試料駆動機構制御信号線をそれぞれ示す。

【００１０】次に動作について説明する。イオン銃１か
ら引き出されたイオンビーム２が試料７に照射されると
、試料７の表面から二次荷電粒子が発生し、発生した二
次荷電粒子が検出器６Ａ，６Ｂによってそれぞれ所定角
度方向位置で検出され、電気信号の形で信号検出部１０
に送られる。また、イオンビーム２は偏向電極４によっ
てＸ−Ｙ方向へ走査され、例えば二次荷電粒子を二次電
子とすると、検出器６Ａ，６Ｂで二次電子を検出し、Ｘ
−Ｙ方向の走査に同期させて表示部１３でＣＲＴ表示を
行い、従来の装置と同様に試料７表面の二次電子像を得
ることができる。

【００１１】また本発明においては、所定角度方向位置
に複数台の荷電粒子検出器（図１に示す実施例では６Ａ
，６Ｂの２台）を設置し、各検出器６Ａ，６Ｂからの電
気信号を信号検出部１０から演算装置１１へ送り、演算
装置１１で演算処理を行い、試料７の組成情報や凹凸情
報を得ることができる。

【００１２】図２は凹凸情報を得るための演算処理を示
す図、図３は組成情報を得るための演算処理を示す図で
あり、各図中、Ａ（Ｘ），Ｂ（Ｘ）は試料表面上の（Ｘ
）点におけるそれぞれの検出器６Ａ，６Ｂの検出信号、
２０は凹凸情報、２１は組成情報を示す。図２，図３に
示すように、イオンビーム２をＸ方向に走査して試料７
表面に照射した時、各点Ｘで発生する二次荷電粒子の強
度分布は図中の円で表される。すなわち、試料表面の傾
斜角θあるいは試料材質に比例し、それぞれ二次荷電粒
子検出器６Ａ，６Ｂによって検出され、各（Ｘ）点で検
出信号Ａ（Ｘ）とＢ（Ｘ）とに分離される。従って、Ａ
（Ｘ）とＢ（Ｘ）の差を求めることにより凹凸像を得る
ことができ、Ａ（Ｘ）とＢ（Ｘ）の和を求めることによ
り、組成像を得ることができる。

【００１３】次に図４を用いイオンビーム加工および形
状測定について説明する。イオンビーム加工を行う場合
、初めに加工物である試料表面上にイオンビームを走査
し、試料表面を二次電子像で観察しながら試料表面上の
加工領域を設定し、この加工領域にイオン照射量を高め
たイオンビームを繰り返し走査させてイオンビームエッ
チングを行う。

【００１４】そして、一定時間イオンビームが照射され
ることで加工領域が一定深さにエッチングされた時点で
再び形状測定を行い、加工深さ（エッチングレート）を
算出することで、単位時間当たりのエッチングレートを
算出することがでる。従って所定深さに加工する場合の
イオンビームの照射時間を算出でき、例えば目的の加工
深さに達する直前でエッチングを一時中断し、形状観察
を行い、その後再びイオン照射を行い微細なエッチング
を行うなど、精密な加工を行うことができる。

【００１５】また、これらの情報を制御装置１２へフィ
ードバックさせ、制御装置１２により各信号線ａ〜ｄを
介し、イオン銃１，ブランキング電極５，集束レンズ３
，偏向電極４を制御装置１２で自動制御し、入力装置１
４で入力した初期設定値で精密に加工できる装置とする
ことができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のイオンビー
ム加工装置は、試料の組成観察や三次元観察を行いなが
ら精度の高い三次元加工を行うことができ、得られた三
次元情報をフィードバックさせながら精度の高い自動加
工ができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す摸式的概念図である。

【図２】凹凸情報を得るための演算処理を示す図である
。

【図３】組成情報を得るための演算処理を示す図である
。

【図４】イオンビーム加工の一例を示す図である。

【符号の説明】

１　　イオン銃 ２　　イオンビーム ６　　二次荷電粒子検出器 １０　　信号検出部 １１　　演算装置 １２　　制御装置 １３　　表示部 １４　　入力装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　試料表面上に集束したイオンビームを
   照射し、該試料を観察しながら加工するイオンビーム加
   工装置において、イオンビームの照射方向に対し所定角
   度方向位置で複数台設置される荷電粒子検出器、これら
   の荷電粒子検出器からの検出信号を演算し該試料の組成
   情報並びに三次元情報を得る演算手段、この演算手段か
   らの三次元情報に基づいて上記イオンビーム並びに試料
   駆動機構をフィードバック制御する制御手段、を備えた
   ことを特徴とするイオンビーム加工装置。