JPH1012178A

JPH1012178A - イオンビーム処理装置およびその方法

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Publication number: JPH1012178A
Application number: JP8157879A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamaguchi; 博司山口; Kaoru Umemura; 馨梅村; Yuichi Madokoro; 祐一間所
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1998-01-16
Anticipated expiration: 2016-06-19
Also published as: JP3707129B2

Abstract

(57)【要約】【課題】投影イオンビーム装置において、試料の像の検
出、およびアパーチャ投影像と試料との位置合わせをサ
ブミクロンのオ−ダで行えるようにする。【解決手段】イオンビームを投影結像照射された試料か
らでる２次電子をそのまま同じ第2レンズを逆方向に進
ませ蛍光板などの上に投影結像し、これを観察すること
により像検出を行う。この場合そのままではさらに第1
レンズを通過してイオン源に到達するので、途中でウィ
ーンフイルタや静電偏向板あるいはそれらの組合わせ等
の分離器を設けて2次電子は結像観察系の方へ行くよう
にし、その先に第3の静電レンズを設けて結像させ、こ
の像を観察する。この他同一の光学系を用いず、観察の
際は試料の近辺に取り付けられた別の光学系を用いる構
成も可能である。【効果】投影イオンビーム装置において試料の像の検
出、およびアパーチャ投影像と試料との位置合わせに関
し適切な手段が提供された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明はイオンビームを用いて試料を処理
する装置とその方法に関する発明である。特に投影イオ
ンビーム処理装置およびその像検出、位置あわせ手段に
かかわるものである。

【０００２】

【発明の属する技術分野】ここに処理とは加工、打ち込
み、ミキシング、ガスアシストエッチング、ＣＶＤ(Che
mical Vapor Deposition)、２次粒子検出による分析、
レジストの露光などイオンビ−ムを用いた試料に対する
各種の処理方法を示すものである。

【０００３】

【従来の技術】近年高輝度の液体金属イオン源等から引
き出したイオンビームをミクロンオ−ダないしサブミク
ロンオ−ダのスポットに集束し試料に照射してスパッタ
リングによる加工、打ち込み、ミキシング、ガスアシス
トエッチング、ＣＶＤ，２次粒子検出による分析、レジ
ストの露光などを行う方法が盛んに行われている。これ
は電流密度の高い集束イオンビームを半導体などの試料
に照射し、これを走査しつつ必要な箇所のみに照射する
ことによりマスクレスで上記の処理が行えることが特徴
である。イオンビ−ムは物質の直接の移動を行うもので
あり、スパッタリング加工、打ち込み、ミキシング等が
行えることは電子ビ−ムにはない大きい特徴である。

【０００４】以下処理の一つの例としてLSIの配線の加
工を取上げ、図を用いて詳しく述べる。図１は従来の集
束イオンビーム装置を示す。図中イオン源101から試
料、２次電子検出器にいたる構成などは全て真空に保た
れた容器に入れられているが図では真空容器は省略する
ものとする。また試料112は移動可能な試料台上に設置
されるものとする。Gaなどの液体金属イオン源101から
放出されたイオンビームは1ラディアン程度の放出立体
角を有しているが、ビーム制限アパ-チャ103によりその
内の中央付近のみが104のように取り出され第1の静電レ
ンズ105により平行ビ-ムにされ、第2の静電レンズ108に
より集束せられ、かつ偏向電極109、110により偏向され
て試料112の上に微小スポットとして照射される。ブラ
ンキング電極106はイオンビーム照射をスイッチングす
るためのもので、電極への電圧印加によりビームが113
のように偏向され、ブランキングアパーチャ107の開口
の外にでてしまうため、これより下方へビームが進まず
スイッチオフ状態となるものである。

【０００５】ここで試料の像は以下のようにして検出さ
れる。イオンビームが試料に照射されることによって、
試料から２次電子、２次イオン等の粒子が放出される。
これを２次粒子検出器114により検出し、その信号を増
幅器115により増幅してディスプレー116の上に表示させ
る。ここで偏向電極109、110を駆動するためのランプジ
ェネレータ119の信号をディスプレー116の偏向信号にも
用いることにより、試料からの２次粒子強度に応じて輝
度変調した像をディスプレー上に形成することができ試
料像が観察できる。

【０００６】今、試料112はLSIであるとし、ディスプレ
ーにはその配線の像117が表示されている。この場合配
線の切断加工は以下の様に行われる。

【０００７】集束されたイオンビームスポットは試料に
照射されかつ偏向電極により偏向される。配線201にた
いし、やや離れた点から配線を横切るように、照射、走
査し212まで行けば、次の列を221から走査し222に至
る。これを繰り返して231から232に至る加工を終了する
と、配線部には図２ｂの242ような加工穴が形成され、
配線の切断を完了する。

【０００８】この集束イオンビーム加工装置はイオンビ
ームを小さいスポットに集束させるため図１の103のよ
うにビーム制限アパーチャを用いて中央部の狭い部分の
みを利用している。このため電流が小さくなり、これら
の処理を行うのに比較的長い時間がかかる、つまり処理
のスループットが低いという難点を有している。また集
束の焦点面に試料を置き処理を行うため、ビームの電流
密度分布がガウス型に近く、遠方まで広がっており閾値
の低い不純物打ち込みなどの反応ではこれを無視できな
い。さらに再付着をともなうスパッタリング加工やガス
を用いるＣＶＤあるいは反応性エッチング加工などでは
走査の速度あるいは一個所の滞在時間、走査繰り返し回
数等の条件により処理の結果が複雑に異なって来るとい
う問題を有する。

【０００９】上記に対して、特開昭59-168652の第１０
図に開示されている投影イオンビーム加工装置は、イオ
ンビームを集束限界まで集束しその焦点に試料を置いて
これを加工するのではなく、光学系の途中に図１３乃至
図１６に示すようなステンシルマスクやアパーチャを置
いて、その像を試料上に結像投影して一括して加工を行
うものである。

【００１０】図１３、図１４は矩形可変アパーチャを横
方向から見た図、図１５は上方から見た図である。図１
３において1301aと1301bはx方向の開口板を示すもので
連結ロッド1302により真空容器壁1303の外部から結合部
1304を通して、駆動部1305によって左右に開閉すること
ができる。図１４はこれと直交する方向からみた図であ
り、下方の1401c,1401dのy方向開口板が図１３の場合と
同様に開閉される。1502は上記の開口板を上方向から見
たものでありx方向開口板1501a,1501b, y方向開口板150
1c, 1501dにより中央に矩形の開口部1502が形成されて
いる。このような矩形可変アパ-チャを用いれば、稼働
範囲内で任意の縦横幅の矩形開口が任意の位置に形成で
きその投影像を試料上に形成できる。

【００１１】このような方式の可変アパーチャのほか
に、様々な形状、寸法のアパーチャを１枚の板に形成
し、その位置を移動させてイオンビームが通過するアパ
ーチャを差し替える方式も可能である。

【００１２】このような投影型の装置においても、ここ
で例としてあげた加工を行うだけっでなく、イオンビ−
ムは物質の直接の移動を行うものであり、スパッタリン
グ加工だけでなく、打ち込み、ミキシング等が行えるこ
とは電子ビ−ムにはない大きい特徴である。また、図１
３はメッシュパターンのステンシルマスクの例であり、
このようなマスクを矩形開口の場合と同様にいれること
によりその投影像を試料上に作ることができる。

【００１３】以下の記述においては可変アパーチャにつ
き記すが、これは上記したような矩形可変アパーチャを
示すものとする。また差し替え方式や、任意の形状のス
テンシルマスクに変更することもできる。

【００１４】図３は、投影イオンビーム装置を示す。Ga
などの液体金属イオン源201から放出されたイオンビー
ムは、 1ラディアン程度の放出立体角を有しているが、
そのほとんどが第1の静電レンズ303に取り入れられ、こ
れによりほぼ平行のビームにされ、その後可変アパ-チ
ャ304により成形されて、第2の静電レンズ309により可
変成形アパーチャの縮小投影像311を試料312の上に結像
する。ブランキング電極305とブランキングアパ-チャ30
6の役割は図１の場合と同様である。また偏向電極307、
308は第2レンズよりも上方に設置されているが、これに
よりイオンビ-ムは313のように偏向されて平行移動し、
これにより結像位置を314のように試料上で移動するこ
とができる。

【００１５】この場合、配線の切断加工は以下の様に行
われる。

【００１６】図４ａに示すように配線401aに対し、縮小
投影される可変アパーチャの大きさおよび位置を、402a
のようにあわせる。その後、イオンビームを投影して照
射すれば、照射部分のみが加工されて、図４ｂに示すよ
うに、402b部分が除去加工される。

【００１７】ここで問題は、投影イオンビーム法におい
ては試料の像の適当な検出方法が存在しないことであ
る。従来のように走査イオン像の検出を行おうとする
と、図５に示すように、縮小投影のモードをいったん集
束のモードに切り替えて、試料上に焦点511bを結ぶよう
に静電レンズ503、509に印加する電圧を調整し、偏向電
極507、508により偏向走査し、試料付近に設置された走
査イオン像を検出する。しかしながらこの場合、モード
切り替え時にイオンビーム軸が移動するという問題が生
じるため、走査イオン像と結像投影位置との対応が取れ
ない。さらにもともと可変アパーチャを通過してきたイ
オンビームを集束して像検出しているため、アパーチャ
そのものの検出ができないという問題があった。

【００１８】投影像そのものを見るには、図６のような
方法が考えられる。すなわち対物レンズ621、接眼レン
ズ622からなる観察光学系を試料に接近させて設置し624
の位置に眼を置いて試料または試料の替わりに置かれた
蛍光板612への投影像611からのイオン励起蛍光を観察す
る方法である。この方法はミクロンやサブミクロンの検
出は困難なこと、斜め方向から検出するため傾斜像とな
って焦点を合わせにくく、またアパーチャと試料との相
対的な位置合わせも困難であること等の欠点がある。

【００１９】以上のように、従来の投影イオンビーム装
置においては試料の像の検出、およびアパーチャ投影像
と試料との位置合わせに関しサブミクロンオ-ダで達成
するための適切な手段が存在しないという問題があっ
た。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は投影イオンビ
ーム装置において試料の像の検出、およびアパーチャ投
影像と試料との位置合わせに関し適切な手段を提供する
ことをその目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】イオンビームを投影結像
照射された試料からでる2次電子をそのまま同じ第2レン
ズを逆方向に進ませ蛍光板などの上に投影結像し、これ
を観察することにより像検出を行う。この場合そのまま
ではさらに第1レンズを通過してイオン源に到達するの
で、途中でウィーンフイルタや静電偏向板あるいはそれ
らの組合わせ等の分離器を設けて2次電子は結像観察系
の方へ行くようにし、その先に第3の静電レンズを設け
て結像させ、この像を観察する。

【００２２】この他同一の光学系を用いず、観察の際は
試料の近辺に取り付けられた別の光学系を用いる構成も
可能である。

【００２３】

【発明の実施の形態】図７を用いて、本発明の構成と作
用を説明する。イオン源701からイオンを引き出し試料7
01の上に可変アパーチャの像を結像照射するまでは、図
３と全く同じである。ここで、イオンビームを照射した
試料の各点からは、各点の状態を反映して２次電子が放
出される。２次電子はイオンビ−ムとは逆の電荷をもっ
ているため、特に引込みや加速のための電極などを設け
ない場合においても、光学系を逆に進ませることができ
る。また、第2レンズの最下段電極701cと試料712の間が
加速空間になっているような光学系の構成とすれば、試
料からの2次電子は加速されて第2レンズ709に引き込ま
れ、第2レンズの作用により平行ビームとなって上方へ
進む。あるいはまた、図示しないが、試料と最終段のレ
ンズ電極の間に引き込み電極を設け弱い正電界をかける
ことにより、高速のイオンビームの軌道にはほとんど影
響を与えずに、２次電子を上方へ引き込むこともでき
る。ここでブランキングアパーチャの手前にウィーンフ
ィルタを設ける。ウィーンフィルタはビーム軸に対し直
角に、互いに直交する磁界Bと電界Eを印加する磁極721
と電極702およびこれらの駆動電源723とからなる。

【００２４】ここで、e, mを粒子の電荷および質量、V
を加速電圧とすれば、粒子の速度 v₀は、

【００２５】

【数１】

【００２６】となるが、

【００２７】

【数２】

【００２８】をみたすような電荷比e/mを有する粒子の
みが直進し、他の電荷比の粒子は曲げられる。

【００２９】そこで701のイオン源のイオンにたいして
は直進するようにE,Bを設定しその条件において電子が
進行する方向に光軸724を設定して第3の静電レンズを設
け、これによりその先に設けた蛍光板726の上に結像投
影を行う。こうすれば蛍光板に現れた像をそのまま観察
することもでき、またその背面にフォトダイオードアレ
イ等の光電変換素子を設置すればこの像を電気信号に変
換し増幅器715により増幅されてディスプレイ716上に像
を表示することもできる。この場合において調整用電極
728はウィーンフィルタの影響で電子のビームに生じた
拡散、偏向、その他様々の影響を除いて正しく蛍光板上
に結像させィィるためのものである。

【００３０】また、２次電子の像を電気信号に変える方
法は、上記した蛍光板とフォトダイオードアレイの組合
せのほか、マルチチャンネルプレートを用いること、蛍
光板の後方にレンズを置き像をテレビカメラ、CCD素子
の上に結像させこのカメラからの信号を増幅器715を介
してモニタ716に入れるなど他の手段を用いることもで
きる。

【００３１】またここでモニタ716からの信号を1画面分
積分回路730により積分してその信号をモニタ731に表示
すれば、加工の際にはその信号出力が加工部底面の材料
の２次電子放出率を反映するためこれを用いて加工深さ
のモニタをおこない所望の層まで加工したときイオンビ
-ムの照射を停止するようにできる。

【００３２】この装置構成を用いた場合、試料の処理す
べき箇所の検出、位置合わせ、可変アパーチャの位置お
よび寸法の設定は以下のように行われる。まず可変アパ
ーチャを大きく開いた状態で第3の静電レンズ725の拡大
倍率を小さく取ると、第８図ａのように配線パターンの
広い領域が見える。ここに801のようにハッチングを施
した部分が配線である。徐々に倍率を大きくしていくこ
とにより図８ｂ、図８ｃのように拡大して、処理すべき
箇所を検出することができる。ここで可変アパーチャ70
8とその像803から805へと徐々に小さくしていきその位
置を調整すると共に、偏向器707、708により加工箇所の
像の位置も調整し、最終的に図８ｄ、あるいはそれをデ
ィスプレイ上で拡大した図８ｅのような状態にしてアパ
ーチャの寸法と位置の設定を完了する。

【００３３】上記においてさらに第4のレンズを電子ビ
ーム側の光軸の途中に設置し倍率の設定などにより自由
度を持たせることも可能である。

【００３４】図９は本発明の別の実施例を示すものであ
る。図７の例においてはアパーチャと試料とを同時に観
察することは困難であり、試料はアパーチャの開口部分
から見えるのみであった。画像記憶装置720を設置し一
方の像を記憶させて置き、他方の像を表示したときに、
記憶した像を同時に表示させて、これらの像を重ね合わ
せて見ることはできるが、機械的あるいは電気的な振
動、ドリフト、衝撃その他により相互の位置関係がずれ
る場合には対応できない。したがって試料像とアパーチ
ャ像とを同時に見ることが望ましい。このため、図９の
装置構成は上記の対策として第2のイオン源を設置しこ
のイオンにより可変アパーチャを通さずに試料を照射し
てこれからの2次電子を検出することにより、可変アパ
ーチャの像と試料を同時に観察して相互の位置関係を合
わせやすくしたものである。

【００３５】図９ではイオン源901からイオンを引き出
して試料に結像投影し、また試料からの2次電子を光学
系に引き込んでこれを蛍光板926に拡大結像させ、これ
をディスプレイ上で観察する点は図７と同じである。異
なる点は第二のイオン源921を設けこれから引き出した
イオンビームを静電レンズにより平行ビームにした後、
ブランキング電極およびブランキングアパーチャを通過
させてウィーンフィルタ921,922に到達させる。ここ
で、イオン源901としては反応性が低く、軽元素のもの
を選ぶ。例えばヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活性
のイオン種が良い。

【００３６】第1のイオン源901、第2のイオン源921が、
ウィーンフィルタによって第1のイオン源901の軌道と同
じ光軸を通過するように第2のイオンビ-ムの光軸の方向
をきめることは可能である。そのように設定されていれ
ば、第2のイオンビームはアパーチャ904の開き方に無関
係に試料を照射し、これから生ずる2次電子により、試
料を観察できる。ディスプレイ916に示されるように、
アパーチャを小さくした状態で試料を観察する場合、開
口部918の内側では第1のイオンと第2のイオンの両者が
照射されているが、開口部の外では第2のイオンのみが
照射されている。これより、第1のイオンと第2のイオン
の照射による2次電子の出方の差、あるいは両者を照射
した場合と、軽いイオンのみを照射した場合のイオンの
強度の差による２次電子の強度の差等により開口の内部
と外部で2次電子の放出強度が異なるので、これよりそ
の境界としてアパーチャが検出できることになり正確な
位置合わせ、寸法設定が行える。

【００３７】ここで、今までの記述では主に加工のみに
ついて記していたが、加工以外の処理、例えば打ち込
み、分析、ＣＶＤ、ガスアシストエッチング等にも適用
可能である。図９では試料近辺に導入するガスのノズル
を記している。ガスボンベ等から導入された、ガスはバ
ルブ931などを経てガスノズル930により試料に吹き付け
られる。ここでこのガスが反応性のものであれば、投影
イオンビ-ムによるガスアシスト反応がイオンの投影結
像部において結像パタ-ンに応じて生ずる。また有機金
属化合物などのＣＶＤ用のガスであれば、投影イオンビ
-ムによる金属膜生成がイオンの投影結像部において結
像パタ-ンに応じて生ずる。打ち込みや分析等について
も同様である。

【００３８】図１１は別の実施例を示す。図８や図９の
例ではウィ−ンフィルタを用いるがイオンと電子の質量
の差が10⁵オ-ダあるため、電子が大きく曲がり過ぎる可
能性が有る。これを避けるため弱い電界のみで分離する
方法を図１１に示す。

【００３９】図１１においては、ウィ-ンフィルタ112
1、1122の下方に電界分離器1130を設けた点が、図９と
異なっている。即ち、弱い電界を1130に印加することに
より、電子とイオンの軌道を反対方向に曲げる。イオン
については第二のイオンを用いる場合、電界分離器1130
の上方のウィ-ンフィルタにより、軌道の結合を行う。

【００４０】この他、この図の下方の分離器と上方の分
離器の組合せ方法として、電界分離器と電界分離器の組
み合わせ、電界分離器と磁界分離器の組み合わせ、磁界
分離器と電界分離器の組み合わせ、磁界分離器とウィ-
ンフィルタの組み合わせ等、電界分離器、磁界分離器、
ウィ-ンフィルタの任意の組合せが考えられる。

【００４１】図１２は、別の実施例を示す。この図にお
いては、電子検出系を光学系とは別に試料の近辺に設置
し、分離器を設けないことが特徴である。イオン源1201
から結像用のレンズ1209までは図３と同様であり、試料
のイオン照射部から発生する２次電子を試料部近辺に設
けた引き込み電極1228により引き込み、レンズ1225によ
り蛍光板1226上に結像させる。ここで、試料に対し斜め
方向から検出することや試料1212と結像レンズ1209との
間に光学系を置くことによる電界の乱れ等の、正しい結
像を妨害する要因に対し、1234に示す補正用電極により
補正を行い正しい像が蛍光板1226の上に結ばれるように
する。光電変換素子1227よりディスプレイ1216に像を出
力する点は他の実施例と同様である。

【００４２】さらにこの実施例では電子源1230を試料近
辺に設け、引き出された電子をレンズ1232により集束さ
せかつ偏向器1233により偏向させて試料に照射し、発生
する二次電子を検出系1228、1225、1226等により結像さ
せる。これによりイオンの照射では見えにくいものを電
子の照射により見ることができ試料の観察、位置合わせ
ができる。さらにイオン1201を照射すればこれはアパ-
チャの投影像をつくるため、アパーチャの寸法、形状お
よび試料に対する位置の合わせが行える。この場合にお
いて1234と同様の補正電極を設置して斜め照射や試料12
12と結像レンズ1209の間に光学系を置くことによる電界
の乱れ等の影響を小さくするように、電子ビームの軌道
に対する補正をおこなうこともできる。

【００４３】以上の記述においては可変アパーチャとく
に矩形可変アパーチャにつき記したが、差し替え方式
や、任意の形状のステンシルマスクに変更することもで
きる。

【００４４】またイオンビームや2次電子のビームは二
つのレンズの間でほぼ平行に進むとしたが、中間に焦点
を結ぶなど、これ以外の構成を取ることも可能である。

【００４５】また、２次電子の像を電気信号に変える方
法は、上記した蛍光板とフォトダイオードアレイの組合
せのほか、電子増倍管やマルチチャンネルプレートを用
いること、蛍光板の後方にレンズを置き像をテレビカメ
ラ、CCD素子の上に結像させこのカメラからの信号を増
幅器715を介してモニタ716に入れるなど他の手段を用い
ることもできる。

【００４６】また以上のどの実施例においても、図７に
記したように、モニタからの信号を１画面分積分回路に
より積分してその信号をモニタに表示し、加工の際には
その信号出力が加工部底面の材料の２次電子放出率を反
映するためこれを用いて加工深さのモニタをおこない所
望の層まで加工したときイオンビ-ムの照射を停止する
ようにできる。

【００４７】

【発明の効果】本発明により投影イオンビ-ム装置にお
いて試料の像を検出したり、アパ-チャ投影像と試料と
の位置合わせ行うための適切な手段が提供された。これ
によりイオンビ−ムを試料に照射してアパ−チャの投影
像を用いて高速高分解能の処理を行う場合において、適
切な検出と位置あわせを行いつつイオンビ−ムによるス
パッリング加工、打ち込み、ミキシング、アシストエッ
チング、ＣＶＤ成膜、レジスト露光等の処理を行えるよ
うになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の集束イオンビームによる処理装置を示す
図。

【図２】従来の集束イオンビームによるLSIの配線の加
工の方法を示す図。

【図３】投影イオンビームによる処理装置を示す図。

【図４】投影イオンビームによるLSIの配線の加工の方
法を示す図。

【図５】従来の投影イオンビームによる処理装置におけ
る試料の検出手段を示す図。

【図６】従来の投影イオンビームによる処理装置におけ
る試料の検出手段を示す図。

【図７】本発明にかかる投影イオンビームによる試料の
検出手段を設けた投影イオンビーム処理装置を示す図。

【図８】本発明にかかる投影イオンビームによる処理装
置における試料およびアパーチャ投影像の検出および位
置合わせ方法を示す図。

【図９】本発明にかかる投影イオンビームによる試料の
検出手段を設けた投影イオンビーム処理装置を示す図。

【図１０】本発明にかかる投影イオンビームによる試料
の検出手段を設けた投影イオンビーム処理装置を示す
図。

【図１１】本発明にかかる投影イオンビームによる試料
の検出手段を設けた投影イオンビーム処理装置を示す
図。

【図１２】本発明にかかる投影イオンビームによる試料
の検出手段を設けた投影イオンビーム処理装置を示す
図。

【図１３】矩形可変アパーチャを示す図。

【図１４】矩形可変アパーチャを示す図。

【図１５】矩形可変アパーチャを示す図。

【図１６】ステンシルマスクの一例を示す図である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｊ 37/244 Ｈ０１Ｊ 37/244 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｓ 21/205 21/205 21/265 21/265 Ｄ 21/027 21/30 ５５１ 21/3065 21/302 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオン源とこれから引き出されたイオンビ
ームに対して置かれたアパーチャやマスク等(以下アパ-
チャ等と記す)とこれらを投影結像するための第１の荷
電粒子光学系とを備え、イオンビ-ムによりアパーチャ
等の像を試料に照射して加工、打ち込み、分析、成膜、
反応性ガスエッチング、露光等の処理を行う装置であっ
て、前記イオンビームを試料に照射することにより前記
試料から発生する２次荷電粒子を結像投影するための第
２の荷電粒子光学系と２次元の像検出手段を設け、該像
検出手段により検出された２次荷電粒子像を観察するこ
とによって、前記試料の検出とアパーチャ等の寸法や位
置合わせを行うようにしたことを特徴とする投影型イオ
ンビーム処理装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、前記第１の
荷電粒子光学系と前記第２の荷電粒子光学系とは静電レ
ンズを一部共有し、前記試料から発生する２次荷電粒子
を前記一部共有する静電レンズに引き込み、該引き込ん
だ前記２次荷電粒子を前記第２の荷電粒子光学系と一部
共有する前記第２の荷電粒子光学系を前記イオンビ−ム
と逆方向に進ませ、前記第１の荷電粒子光学系の途中に
設けた分離手段により前記２次荷電粒子の進行方向を曲
げて前記第１の荷電粒子光学系の内部で前記イオンビ-
ムから分離し、該分離した先に第３の静電レンズを設け
てこれにより２次元の像検出手段に結像させ、これを観
察することにより試料の検出とアパーチャ等の寸法や位
置合わせを行うようにしたことを特徴とする投影型イオ
ンビーム処理装置。
【請求項３】前記試料近辺に新たに荷電粒子光学系を設
け、これにより試料からでる２次荷電粒子を結像投影し
２次元の像検出手段によりこれを観察することによっ
て、試料の検出とアパーチャ等の寸法や位置合わせを行
うようにしたことを特徴とする請求項１記載の投影型イ
オンビーム処理装置。
【請求項４】前記荷電粒子光学系の試料に最も近い電極
と試料との間を２次荷電粒子にとり加速されるような電
位勾配を持たせることにより２次荷電粒子を荷電粒子光
学系に引き込むようにしたことを特徴とする請求項１記
載の投影型イオンビーム処理装置。
【請求項５】前記荷電粒子光学系と試料との間に２次荷
電粒子を引き込むような電極を設けたことを特徴とする
請求項４記載の投影型イオンビーム処理装置。
【請求項６】前記処理のためのイオンビームと２次荷電
粒子を分離する手段はウイーンフィルタ、電界分離器ま
たは磁界分離器であることを特徴とする請求項2記載の
投影型イオンビーム処理装置。
【請求項７】更に第２のイオン源を設け、該第２のイオ
ン源から引き出したイオンビームをアパーチャ等を通さ
ずに試料に照射するように構成したことを特徴とする請
求項２記載の投影型イオンビーム処理装置。
【請求項８】前記２次荷電粒子は２次電子であることを
特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の投影型イオ
ンビーム処理装置。
【請求項９】イオンビームによりアパーチャの開口形状
を試料表面に結像投影することにより該試料に前記イオ
ンビ−ムを照射して、前記試料に、加工、打ち込み、分
析、成膜、反応性ガスエッチング、露光等の処理を行う
方法であって、前記イオンビ−ムの照射により試料から
発生する２次荷電粒子を荷電粒子光学系により結像投影
し、２次元の像検出手段により前記結像投影された２次
荷電粒子の２次元の像を観察することによって、前記試
料の検出又は前記アパーチャの開口寸法や位置合わせを
行うことを特徴とする投影型イオンビーム処理方法。
【請求項１０】前記試料から発生する２次荷電粒子を前
記荷電粒子光学系に引き込み、該引き込んだ前記２次荷
電粒子を前記荷電粒子光学系の前記イオンビ−ムの照射
とは逆方向に進ませ、前記荷電粒子光学系の途中に設け
た分離手段により前記２次荷電粒子の進行方向を曲げて
前記荷電粒子光学系の内部で前記イオンビ-ムから分離
し、該分離した２次荷電粒子を前記２次元の像検出手段
に結像させ、該結像させた２次元の像を観察することに
より試料の検出又はアパーチャ等の寸法や位置合わせを
行うようにしたことを特徴とする請求項９記載の投影型
イオンビーム処理方法。
【請求項１１】前記試料から発生する２次荷電粒子を、
前記試料近辺に設けた荷電粒子光学系により結像投影し
２次元の像検出手段によりこれを観察することによっ
て、試料の検出又はアパーチャ等の寸法や位置合わせを
行うことを特徴とする請求項９記載の投影型イオンビー
ム処理方法。
【請求項１２】前記荷電粒子光学系の前記試料に最も近
い電極と前記試料との間に２次荷電粒子を加速させる電
位勾配を持たせることにより、前記２次荷電粒子を前記
荷電粒子光学系に引き込むようにしたことを特徴とする
請求項９記載の投影型イオンビーム処理方法。
【請求項１３】前記荷電粒子光学系と前記試料との間に
電極を設け、該電極に前記２次荷電粒子を引き込むよう
な電圧を印加することにより、前記２次粒子を前記電極
に引き込むことを特徴とする請求項１２記載の投影型イ
オンビーム処理方法。
【請求項１４】前記処理のためのイオンビームと２次荷
電粒子を分離する手段は、ウィーンフィルタ、電界分離
器または磁界分離器であることを特徴とする請求項１０
記載の投影型イオンビーム処理方法。
【請求項１５】第２のイオン源を設け、これから引き出
したイオンビームをアパーチャを通さずに試料に照射す
ることを特徴とする請求項１０記載の投影型イオンビー
ム処理方法。
【請求項１６】前記２次荷電粒子は２次電子であること
を特徴とする請求項９乃至請求項１４の何れかに記載の
投影型イオンビーム処理方法。
【請求項１７】前記２次荷電粒子は２次イオンであるこ
とを特徴とする請求項９乃至請求項１４の何れかに記載
の投影型イオンビーム処理方法。
【請求項１８】結像投影した2次荷電粒子の信号の強度
変化により加工部の材料を判別し、これにより深さ方向
の加工のモニタを行うようにしたことを特徴とする請求
項１記載の投影型イオンビーム処理装置。
【請求項１９】モニタからの信号を1画面分積分回路に
より積分してその信号をモニタに表示し、これを用いて
加工深さのモニタを行うようにしたことを特徴とする請
求項１８記載の投影型イオンビーム処理装置。
【請求項２０】結像投影した2次荷電粒子の信号の強度
変化により加工部の材料を判別し、これにより深さ方向
の加工のモニタを行うようにしたことを特徴とする請求
項９記載の投影型イオンビーム処理方法。
【請求項２１】モニタからの信号を1画面分積分回路に
より積分してその信号をモニタに表示し、これを用いて
加工深さのモニタを行うようにしたことを特徴とする請
求項２０記載の投影型イオンビーム処理方法。