JPH1092356A

JPH1092356A - 集束イオンビームの光軸調整方法および集束イオンビーム装置

Info

Publication number: JPH1092356A
Application number: JP8248238A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 利昭藤井; Toshio Doi; 利夫土井; Munenori Tasai; 宗徳太齋; Yasuhiko Sugiyama; 安彦杉山
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】集束イオンビーム装置のイオン源交換時等の
軸合わせ作業を容易にする集束イオンビームの光軸合わ
せ方法および集束イオンビーム装置を提供する。【解決手段】イオンビームを発生するイオン源１およ
び引き出し電極２からなるイオン源部３と、前記イオン
ビームのエネルギー密度の高い中央部分を通過させると
共にその電流を測定するモニタリングアパーチャ５と、
コンデンサーレンズ６、アパーチャ７および対物レンズ
８を含む荷電粒子光学系９と、前記集束イオンビームを
走査する偏向電極１６とを有する集束イオンビーム装置
の光軸を調整する方法であって、前記イオン源１を前記
イオンビームの光軸に直交する方向に移動しながら前記
モニタリングアパーチャ５で測定される電流および当該
イオン源から発生する総イオンビーム量をモニタし、当
該電流が一定になるように前記引き出し電極に印加する
電圧を制御すると共に当該総イオンビーム量が極小にな
るように前記イオン源１の位置を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集束イオンビーム
装置におけるイオンビームの光軸調整方法および集束イ
オンビーム装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、文献「集束イオンビ
ームによるサブミクロン加工（ＳＳＤ８１−７６）」
（電子通信学会研究会１９８１年１２月２１日）に紹介
されている装置のように、ガリウムなどの液体金属イオ
ン源より発するイオンビームを固定絞りで絞った後、ビ
ーム電流、直径を広範囲に得るために、複数の異なる開
孔を持ちそれを任意に選択できるようにした絞りにより
更にイオンビームを絞って、対物レンズでスポット状に
集束し、走査電極を用いてラスタスキャン照射して試料
表面の加工を行う集束イオンビーム装置が知られてい
る。また、イオンビームを照射した試料表面から放出さ
れる２次荷電粒子の平面強度分布に基づいて当該試料表
面のパターンを表示する画像表示装置を具備する。

【０００３】このような集束イオンビーム装置におい
て、その性能を十分発揮させるためには、絞り、レン
ズ、偏向電極などのイオン光学系部品の中心をイオンビ
ームが通過するようにすることが必要とされている。こ
のため、各部品の製作に当たっては精度の高い加工を施
し、組立には細心の注意を払うことにより装置としての
性能を実現させている。

【０００４】しかしながら、イオン源は集束イオンビー
ム装置の使用により消耗するため、随時交換しなければ
ならないが、交換の際に新しいイオン源から発生したイ
オンビームは、必ずしもイオン光学系部品の中心を通過
しない。このため、イオンビームがイオン光学系部品の
中心を通過するようにその位置を調整しなければならな
い。

【０００５】また、複数の異なる開孔を有し、これらを
任意に選択できるようにした絞りも、集束イオンビーム
装置の使用により消耗したり汚損したりするため、定期
的に交換しなければならない。かかる交換の際に、新し
い絞りの中心とイオンビームとの位置ズレが生じてしま
うため、その調整をしなければならない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来、イオ
ン源を交換した場合には、例えば、特開平３−２９２４
９号公報に記載された装置に示されるように、イオン源
をＸ−Ｙステージに搭載してこのＸ−Ｙステージを駆動
することによりイオン源の位置を調整する。しかしなが
ら、この場合、イオン源取付位置をＣＲＴモニターで視
覚的に確認して位置ズレを調整するものであり、イオン
源より発生したイオンビームがイオン源より発生したイ
オンビームがイオン源光学系部品の中心を通過している
ことを判断できる方法が記載されていない。また、別の
例としては、実開昭５９−４７９６０号公報に記載され
るように、第２アノード部を水平方向に移動可能に設け
ると共にこの第２アノード部を水平方向へ駆動する駆動
機構を設けた装置がある。これは電子銃についての装置
であるが、イオン源についても利用可能である。しか
し、この例においても、どのようにすればビームが光学
系部品の中心を通過していると判断することができるか
に関する記載がない。

【０００７】このため、従来、作業を繰り返して行うこ
とによって目標位置に収束させることによって位置の調
整を実現しており、その調整の達成度や作業に要する時
間は、作業者の技量に依存することになる。また、調整
に関するパラメータが定量化されていないため、コンピ
ュータによって自動化して行うことができない。

【０００８】なお、このような位置調整の一つの解決方
法として、特開昭６１−８８４３７号公報に記載されて
いる方法がある。しかしながら、かかる方法は、その構
造が複雑であること、また、複数の透過孔があることか
ら、イオンビームおよび二次的に発生した粒子がこれら
複数の透過光を通過してノイズ成分になるため、集束イ
オンビーム装置に求められる画質や分解能などの性能を
実現することが困難になる。

【０００９】一方、複数の異なる開孔を有する絞りを用
いる効果は、上述した文献「集束イオンビームによるサ
ブミクロン加工」に示され、さらに、異なる開孔から最
適な開孔を選択する方法に関しては、特開平３−１６３
７４１号公報に記載されているが、何れにもイオンビー
ムに対して開孔の中心を合わせる方法が記載されていな
い。従って、イオン源の位置調整と同様に、作業を繰り
返して行うことによって目標位置に収束させて位置調整
を実現するため、その調整の達成度や作業に要する時間
は作業者の技量に依存することになる。また、調整に関
するパラメータが定量化されていないため、コンピュー
タによって自動化して行うことができない。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑み、集束イ
オンビーム装置のイオン源や絞りの交換時等の軸合わせ
作業を容易にする集束イオンビームの光軸合わせ方法お
よび集束イオンビーム装置を提供することを課題とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の第１の態様は、イオンビームを発生するイオン源お
よび引き出し電極からなるイオン源部と、前記イオンビ
ームのエネルギー密度の高い中央部分を通過させると共
に捕捉したイオンビームのビーム電流を測定するモニタ
リングアパーチャと、コンデンサーレンズ、アパーチャ
および対物レンズを含んで前記モニタリングアパーチャ
を通過したイオンビームを集束イオンビームとする荷電
粒子光学系と、前記集束イオンビームを走査する偏向電
極とを有する集束イオンビーム装置の光軸を調整する方
法であって、前記イオン源を前記イオンビームの光軸に
直交する方向に移動しながら前記モニタリングアパーチ
ャで測定される電流および当該イオン源から発生する総
イオンビーム量をモニタし、当該電流が一定になるよう
に前記引き出し電極に印加する電圧を制御すると共に当
該総イオンビーム量が極小になるように前記イオン源の
位置を調整することを特徴とする集束イオンビームの光
軸調整方法にある。

【００１２】かかる第１の態様では、イオン源を移動さ
せながら、モニタリングアパーチャで補足されるイオン
ビームのビーム電流の測定値が一定となるように引き出
し電極に印加される電圧を制御すると共に総イオンビー
ム量が極小となるようにイオン源の移動を制御する。こ
のような制御を行うと、総イオンビーム量が最小で、最
大のイオンビームがモニタリングアパーチャを通過する
ことになり、つまり、イオン源から発生するイオンビー
ムのビーム電流密度の中心がモニタリングアパーチャの
透孔の中心と一致するようになる。

【００１３】本発明の第２の態様は、イオンビームを発
生するイオン源および引き出し電極を有するイオン源部
と、前記イオンビームのエネルギー密度の高い中央部分
を通過させると共にその電流を測定するモニタリングア
パーチャと、コンデンサーレンズ、アパーチャおよび対
物レンズを含んで前記モニタリングアパーチャを通過し
たイオンビームを集束イオンビームとする荷電粒子光学
系と、前記集束イオンビームを走査する偏向電極と、前
記集束イオンビームを捕捉してその集束イオンビームの
ビーム電流を測定するファラデーカップとを有する集束
イオンビーム装置の光軸を調整する方法であって、前記
アパーチャを前記イオンビームの光軸に直交する方向に
移動しながら前記ファラデーカップで測定される電流を
モニタし、当該電流が極大になるように前記アパーチャ
の位置を調整することを特徴とする集束イオンビームの
光軸調整方法にある。

【００１４】かかる第２の態様では、アパーチャを移動
させながら、ファラデーカップで捕捉されるイオンビー
ムのビーム電流（プローブ電流）の測定値が極大となる
ように制御する。このような制御を行うと、モニタリン
グアパーチャの透孔から出射されて荷電粒子光学系で集
束された集束イオンビームの中心とアパーチャの透孔の
中心とが一致するようになる。

【００１５】本発明の第３の態様は、第２の態様におい
て、前記アパーチャは前記イオンビームを通過する透孔
の寸法が変更可能であり、各寸法の透孔について当該ア
パーチャの位置調整を行うことを特徴とする光軸調整方
法にある。これによりアパーチャの透孔の径毎に光軸合
わせが実現でき、アパーチャの透孔を変更した際にも光
軸ズレが生じることがない。

【００１６】本発明の第４の態様は、イオンビームを発
生するイオン源および引き出し電極を有するイオン源部
と、前記イオンビームのエネルギー密度の高い中央部分
を通過させると共にその電流を測定するモニタリングア
パーチャと、コンデンサーレンズ、アパーチャおよび対
物レンズを含んで前記モニタリングアパーチャを通過し
たイオンビームを集束イオンビームとする荷電粒子光学
系と、前記集束イオンビームを走査する偏向電極と、前
記集束イオンビームを捕捉してその集束イオンビームの
ビーム電流を測定するファラデーカップとを有する集束
イオンビーム装置の光軸を調整する方法であって、前記
イオン源を前記イオンビームの光軸に直交する方向に移
動しながら前記モニタリングアパーチャで測定される電
流および当該イオン源が発生する総イオンビームをモニ
タし、当該電流が一定になるように前記引き出し電極に
印加する電圧を制御すると共に当該総イオンビーム量が
極小になるように前記イオン源の位置を調整するステッ
プと、前記アパーチャを前記イオンビームの光軸に直交
する方向に移動しながら前記ファラデーカップで測定さ
れる電流をモニタし、当該電流が極大になるように前記
アパーチャの位置を調整するステップと、を具備するこ
とを特徴とする集束イオンビームの光軸調整方法にあ
る。

【００１７】かかる第４の態様では、総イオンビーム量
が最小で、最大のイオンビームがモニタリングアパーチ
ャを通過することになり、つまり、イオン源から発生す
るイオンビームのビーム電流密度の中心がモニタリング
アパーチャの透孔の中心と一致するようになり、また、
モニタリングアパーチャの透孔から出射されて荷電粒子
光学系で集束された集束イオンビームの中心とアパーチ
ャの透孔の中心とが一致するようになる。

【００１８】本発明の第５の態様は、第４の態様におい
て、前記アパーチャは前記イオンビームを通過する透孔
の寸法が変更可能であり、各寸法の透孔について当該ア
パーチャの位置調整を行うことを特徴とする光軸調整方
法にある。これによりアパーチャの透孔の径毎に光軸合
わせが実現でき、アパーチャの透孔を変更した際にも光
軸ズレが生じることがない。

【００１９】本発明の第６の態様は、イオンビームを発
生するイオン源および引き出し電極を有するイオン源部
と、コンデンサーレンズ、アパーチャおよび対物レンズ
を含んで前記イオンビームを集束イオンビームとする荷
電粒子光学系と、前記集束イオンビームを走査する偏向
電極と、前記イオン源部および前記偏向電極の間の何れ
かに配置されて前記イオンビームまたは前記集束イオン
ビームの少なくともエネルギー密度の高い中央部分を通
過させる固定アパーチャと、前記集束イオンビームを捕
捉してその集束イオンビームのビーム電流を測定するフ
ァラデーカップとを有する集束イオンビーム装置の光軸
を調整する方法であって、前記イオン源を前記イオンビ
ームの光軸に直交する方向に移動しながら前記ファラデ
ーカップで測定される電流をモニタし、当該電流が極大
になるように前記イオン源の位置を調整することを特徴
とする集束イオンビームの光軸調整方法にある。

【００２０】かかる第６の態様では、イオン源を移動さ
せながら、ファラデーカップで捕捉されるイオンビーム
のビーム電流（プローブ電流）の測定値が極大となるよ
うに制御する。このような制御を行うと、イオン源より
発生したイオンビームのエネルギー密度の高い中央部
と、荷電粒子光学系の中心とを一致させることができ
る。

【００２１】本発明の第７の態様は、イオンビームを発
生するイオン源および引き出し電極を有するイオン源部
と、コンデンサーレンズ、アパーチャおよび対物レンズ
を含んで前記イオンビームを集束イオンビームとする荷
電粒子光学系と、前記集束イオンビームを走査する偏向
電極と、前記集束イオンビームを捕捉してその集束イオ
ンビームのビーム電流を測定するファラデーカップと、
前記イオン源部と前記偏向電極との間の何れかに配置さ
れて前記イオンビームまたは前記集束イオンビームのエ
ネルギー密度の高い中央部分を通過する固定アパーチャ
とを有する集束イオンビーム装置の光軸を調整する方法
であって、前記アパーチャを前記イオンビームの光軸に
直交する方向に移動しながら前記ファラデーカップで測
定される電流をモニタし、当該電流が極大になるように
前記アパーチャの位置を調整することを特徴とする集束
イオンビームの光軸調整方法にある。

【００２２】かかる第７の態様では、アパーチャを移動
させながら、ファラデーカップで捕捉されるイオンビー
ムのビーム電流（プローブ電流）の測定値が極大となる
ように制御する。このような制御を行うと、荷電粒子光
学系で集束された集束イオンビームの中心とアパーチャ
の透孔の中心とが一致するようになる。

【００２３】本発明の第８の態様は、第７の態様におい
て、前記アパーチャは前記イオンビームを通過する透孔
の寸法が変更可能であり、各寸法の透孔について当該ア
パーチャの位置調整を行うことを特徴とする光軸調整方
法にある。これによりアパーチャの透孔の径毎に光軸合
わせが実現でき、アパーチャの透孔を変更した際にも光
軸ズレが生じることがない。

【００２４】本発明の第９の態様は、イオンビームを発
生するイオン源および引き出し電極を有するイオン源部
と、コンデンサーレンズ、アパーチャおよび対物レンズ
を含んで前記イオンビームを集束イオンビームとする荷
電粒子光学系と、前記集束イオンビームを走査する偏向
電極と、前記イオン源部および前記偏向電極の間の何れ
かに配置されて前記イオンビームまたは前記集束イオン
ビームの少なくともエネルギー密度の高い中央部分を通
過させる固定アパーチャと、前記集束イオンビームを捕
捉してその集束イオンビームのビーム電流を測定するフ
ァラデーカップとを有する集束イオンビーム装置の光軸
を調整する方法であって、前記イオン源を前記イオンビ
ームの光軸に直交する方向に移動しながら前記ファラデ
ーカップで測定される電流をモニタし、当該電流が極大
になるように前記イオン源の位置を調整すると共に、前
記アパーチャを前記イオンビームの光軸に直交する方向
に移動しながら前記ファラデーカップで測定される電流
をモニタし、当該電流が極大になるように前記アパーチ
ャの位置を調整することを特徴とする集束イオンビーム
の光軸調整方法にある。

【００２５】かかる第９の態様では、イオン源を移動さ
せながら、ファラデーカップで捕捉されるイオンビーム
のビーム電流（プローブ電流）の測定値が極大となるよ
うに制御し、また、アパーチャを移動させながら、ファ
ラデーカップで捕捉されるイオンビームのビーム電流の
測定値が極大となるように制御する。このような制御を
行うと、イオン源より発生したイオンビームのエネルギ
密度の高い中央部と、アパーチャを含む荷電粒子光学系
の中心とが一致するようになる。

【００２６】本発明の第１０の態様は、第９の態様にお
いて、前記アパーチャは前記イオンビームを通過する透
孔の寸法が変更可能であり、各寸法の透孔について当該
アパーチャの位置調整を行うことを特徴とする光軸調整
方法にある。これによりアパーチャの透孔の径毎に光軸
合わせが実現でき、アパーチャの透孔を変更した際にも
光軸ズレが生じることがない。

【００２７】本発明の第１１の態様は、イオンビームを
発生するイオン源および引き出し電極を有するイオン源
部と、前記イオンビームのエネルギー密度の高い中央部
分を通過させると共にその電流を測定するモニタリング
アパーチャと、コンデンサーレンズ、アパーチャおよび
対物レンズを含んで前記モニタリングアパーチャを通過
したイオンビームを集束イオンビームとする荷電粒子光
学系と、前記集束イオンビームを走査する偏向電極と、
前記イオン源を前記イオンビームの光軸に直交する方向
に移動可能なＸＹ方向移動手段と、前記モニタリングア
パーチャで測定される電流および前記イオン源が発生す
る総イオンビーム量を指標として前記ＸＹ方向移動手段
を制御するＸＹ方向移動制御手段とを具備することを特
徴とする集束イオンビーム装置にある。

【００２８】かかる第１１の態様では、モニタリングア
パーチャで測定される電流値および総イオンビーム量を
指標としてイオン源の移動をＸＹ方向移動制御手段によ
り制御する。これにより、イオン源から発生するイオン
ビームのビーム電流密度の中心がモニタリングアパーチ
ャの透孔の中心と一致するようになる。

【００２９】本発明の第１２の態様は、第１１の態様に
おいて、前記ＸＹ方向移動制御手段は、前記イオン源の
移動の際に前記モニタリングアパーチャで測定される電
流および前記イオン源が発生する総イオンビーム量をモ
ニタして当該電流が一定になるように前記引き出し電極
に印加する電圧を制御すると共に当該総イオンビーム量
が極小となるように前記ＸＹ方向移動手段を制御するこ
とを特徴とする集束イオンビーム装置にある。

【００３０】かかる第１２の態様では、ＸＹ方向移動手
段によりイオン源を移動させながら、モニタリングアパ
ーチャで測定されるビーム電流の測定値が一定となるよ
うに引き出し電極に印加される電圧を制御すると共に総
イオンビーム量が極小となるようにイオン源の移動をＸ
Ｙ方向移動制御手段により制御する。これにより、総イ
オンビーム量が最小で最大のイオンビームがモニタリン
グアパーチャを通過することになり、つまり、イオン源
から発生するイオンビームのビーム電流密度の中心がモ
ニタリングアパーチャの透孔の中心と一致するようにな
る。

【００３１】本発明の第１３の態様は、イオンビームを
発生するイオン源および引き出し電極を有するイオン源
部と、前記イオンビームのエネルギー密度の高い中央部
分を通過させると共にその電流を測定するモニタリング
アパーチャと、コンデンサーレンズ、アパーチャおよび
対物レンズを含んで前記モニタリングアパーチャを通過
したイオンビームを集束イオンビームとする荷電粒子光
学系と、前記集束イオンビームを走査する偏向電極と、
前記集束イオンビームを捕捉してその集束イオンビーム
のビーム電流を測定するファラデーカップと、前記アパ
ーチャを前記イオンビームの光軸に直交する方向に移動
可能なＸＹ方向移動手段と、前記ファラデーカップで測
定される電流を指標として前記ＸＹ方向移動手段を制御
するＸＹ方向移動制御手段とを具備することを特徴とす
る集束イオンビーム装置にある。

【００３２】かかる第１３の態様では、ＸＹ方向移動手
段により、ファラデーカップで捕捉されるビーム電流
（プローブ電流）を指標としてＸＹ方向移動制御手段を
制御する。これにより、モニタリングアパーチャの透孔
から出射されて荷電粒子光学系で集束された集束イオン
ビームの中心とアパーチャの透孔の中心とが一致するよ
うになる。

【００３３】本発明の第１４の態様は、第１３の態様に
おいて、前記ＸＹ方向移動制御手段は、前記アパーチャ
の移動の際に前記ファラデーカップで測定される電流を
モニタして当該電流が極大になるように前記ＸＹ方向移
動手段を制御することを特徴とする集束イオンビーム装
置にある。

【００３４】かかる第１４の態様では、ＸＹ方向移動手
段によりアパーチャを移動させながら、ファラデーカッ
プで捕捉されるイオンビームのビーム電流（プローブ電
流）の測定値が極大となるようにＸＹ方向移動制御手段
により制御する。これにより、モニタリングアパーチャ
の透孔から出射されて荷電粒子光学系で集束された集束
イオンビームの中心とアパーチャの透孔の中心とが一致
するようになる。

【００３５】本発明の第１５の態様は、イオンビームを
発生するイオン源および引き出し電極を有するイオン源
部と、前記イオンビームのエネルギー密度の高い中央部
分を通過させると共にその電流を測定するモニタリング
アパーチャと、コンデンサーレンズ、アパーチャおよび
対物レンズを含んで前記モニタリングアパーチャを通過
したイオンビームを集束イオンビームとする荷電粒子光
学系と、前記集束イオンビームを走査する偏向電極と、
前記集束イオンビームを捕捉してその集束イオンビーム
のビーム電流を測定するファラデーカップと、前記イオ
ン源を前記イオンビームの光軸に直交する方向に移動す
る第１のＸＹ方向移動手段と、前記モニタリングアパー
チャで測定される電流および前記イオン源が発生する総
イオンビーム量を指標として前記第１のＸＹ方向移動手
段を制御する第１のＸＹ方向移動制御手段と、前記アパ
ーチャを前記イオンビームの光軸に直交する方向に移動
可能な第２のＸＹ方向移動手段と、前記ファラデーカッ
プで測定される電流を指標として前記第２のＸＹ方向移
動手段を制御する第２のＸＹ方向移動制御手段とを具備
することを特徴とする集束イオンビーム装置にある。

【００３６】かかる第１５の態様では、モニタリングア
パーチャを通過するイオンビームのビーム電流の測定値
および総イオンビーム量を指標としてイオン源の移動を
第１のＸＹ方向移動制御手段により制御する。これによ
り、イオン源から発生するイオンビームのビーム電流密
度の中心がモニタリングアパーチャの透孔の中心と一致
するようになる。また、ファラデーカップで捕捉される
イオンビームのビーム電流の測定値を指標として第２の
ＸＹ方向移動制御手段により制御することにより、モニ
タリングアパーチャの透孔から出射されて荷電粒子光学
系で集束された集束イオンビームの中心とアパーチャの
透孔の中心とが一致するようになる。

【００３７】本発明の第１６の態様は、第１５の態様に
おいて、前記第１のＸＹ方向移動制御手段は、前記イオ
ン源の移動の際に前記モニタリングアパーチャで測定さ
れる電流および前記イオン源が発生する総イオンビーム
量をモニタして当該電流が一定になるように前記引き出
し電極に印加する電圧を制御すると共に当該総イオンビ
ーム量が極小となるように前記第１のＸＹ方向移動手段
を制御し、前記第２のＸＹ方向移動制御手段は、前記ア
パーチャの移動の際に前記ファラデーカップで測定され
る電流をモニタして当該電流が極大になるように前記第
２のＸＹ方向移動手段を制御することを特徴とする集束
イオンビーム装置にある。

【００３８】かかる第１６の態様では、第１のＸＹ方向
移動手段によりイオン源を移動させながら、モニタリン
グアパーチャを通過するイオンビームのビーム電流の測
定値が一定となるように引き出し電極に印加される電圧
を制御すると共に総イオンビーム量が極小となるように
イオン源の移動を第１のＸＹ方向移動制御手段により制
御する。これにより、総イオンビーム量が最小で最大の
イオンビームがモニタリングアパーチャを通過すること
になり、つまり、イオン源から発生するイオンビームの
ビーム電流密度の中心がモニタリングアパーチャの透孔
の中心と一致するようになる。また、第２のＸＹ方向移
動手段によりアパーチャを移動させながらファラデーカ
ップで捕捉されるイオンビームのビーム電流の測定値が
極小となるように第２のＸＹ方向移動制御手段により制
御することにより、モニタリングアパーチャの透孔から
出射されて荷電粒子光学系で集束された集束イオンビー
ムの中心とアパーチャの透孔の中心とが一致するように
なる。

【００３９】本発明の第１７の態様は、第１１〜１６の
何れかの態様において、前記アパーチャの前記イオンビ
ームを通過する透孔の寸法を変更可能な透孔変更手段を
さらに具備することを特徴とする集束イオンビーム装置
にある。これによりアパーチャの透孔の径毎に光軸合わ
せが実現でき、アパーチャの透孔を変更した際にも光軸
ズレが生じることがない。

【００４０】本発明の第１８の態様は、イオンビームを
発生するイオン源および引き出し電極を有するイオン源
部と、コンデンサーレンズ、アパーチャおよび対物レン
ズを含んで前記イオンビームを集束イオンビームとする
荷電粒子光学系と、前記集束イオンビームを走査する偏
向電極と、前記イオン源部および前記偏向電極の間の何
れかに配置されて前記イオンビームまたは前記集束イオ
ンビームの少なくともエネルギー密度の高い中央部分を
通過させる固定アパーチャと、前記集束イオンビームを
捕捉してその集束イオンビームのビーム電流を測定する
ファラデーカップと、前記イオン源を前記イオンビーム
の光軸に直交する方向に移動可能なＸＹ方向移動手段
と、前記ファラデーカップで測定される電流を指標とし
て当該電流が極大になるように前記ＸＹ方向移動手段を
制御するＸＹ方向移動制御手段とを具備することを特徴
とする集束イオンビーム装置にある。

【００４１】かかる第１８の態様では、ファラデーカッ
プで捕捉されるイオンビームのビーム電流（プローブ電
流）の測定値を指標としてＸＹ方向移動制御手段を制御
する。これにより、イオン源より発生したイオンビーム
のエネルギ密度の高い中央部と、荷電粒子光学系の中心
とを一致することができる。

【００４２】本発明の第１９の態様は、第１８の態様に
おいて、前記ＸＹ方向移動制御手段は、前記イオン源の
移動の際に前記ファラデーカップで測定される電流をモ
ニタして当該電流が極大になるように前記ＸＹ方向移動
手段を制御することを特徴とする集束イオンビーム装
置。

【００４３】かかる第１９の態様では、ＸＹ方向移動手
段によりイオン源を移動させながら、ファラデーカップ
で捕捉されるイオンビームのビーム電流（プローブ電
流）の測定値をが極大となるようにＸＹ方向移動制御手
段により制御する。これにより、イオン源より発生した
イオンビームのエネルギ密度の高い中央部と、荷電粒子
光学系の中心とを一致することができる。

【００４４】本発明の第２０の態様は、イオンビームを
発生するイオン源および引き出し電極を有するイオン源
部と、コンデンサーレンズ、アパーチャおよび対物レン
ズを含んで前記イオンビームを集束イオンビームとする
荷電粒子光学系と、前記集束イオンビームを走査する偏
向電極と、前記イオン源部および前記偏向電極の間の何
れかに配置されて前記イオンビームまたは前記集束イオ
ンビームの少なくともエネルギー密度の高い中央部分を
通過させる固定アパーチャと、前記集束イオンビームを
捕捉してその集束イオンビームのビーム電流を測定する
ファラデーカップと、前記アパーチャを前記イオンビー
ムの光軸に直交する方向に移動可能なＸＹ方向移動手段
と、前記ファラデーカップで測定される電流を指標とし
て当該電流が極大になるように前記ＸＹ方向移動手段を
制御するＸＹ方向移動制御手段とを具備することを特徴
とする集束イオンビーム装置にある。

【００４５】かかる第２０の態様では、ファラデーカッ
プで捕捉されるイオンビームのビーム電流（プローブ電
流）の測定値を指標としてＸＹ方向移動制御手段を制御
する。これにより、荷電粒子光学系で集束された集束イ
オンビームの中心とアパーチャの透孔の中心とが一致す
るようになる。

【００４６】本発明の第２１の態様は、第２０の態様に
おいて、前記ＸＹ方向移動制御手段は、前記アパーチャ
の移動の際に前記ファラデーカップで測定される電流を
モニタして当該電流が極大になるように前記ＸＹ方向移
動手段を制御することを特徴とする集束イオンビーム装
置にある。

【００４７】かかる第２１の態様では、ＸＹ方向移動手
段によりアパーチャを移動させながら、ファラデーカッ
プで捕捉されるイオンビームのビーム電流（プローブ電
流）の測定値が極大となるようにＸＹ方向移動制御手段
により制御する。これにより、荷電粒子光学系で集束さ
れた集束イオンビームの中心とアパーチャの透孔の中心
とが一致するようになる。

【００４８】本発明の第２２の態様は、イオンビームを
発生するイオン源および引き出し電極を有するイオン源
部と、コンデンサーレンズ、アパーチャおよび対物レン
ズを含んで前記イオンビームを集束イオンビームとする
荷電粒子光学系と、前記集束イオンビームを走査する偏
向電極と、前記イオン源部および前記偏向電極の間の何
れかに配置されて前記イオンビームまたは前記集束イオ
ンビームの少なくともエネルギー密度の高い中央部分を
通過させる固定アパーチャと、前記集束イオンビームを
捕捉してその集束イオンビームのビーム電流を測定する
ファラデーカップと、前記イオン源を前記イオンビーム
の光軸に直交する方向に移動可能な第１のＸＹ方向移動
手段と、前記ファラデーカップで測定される電流を指標
として前記第１のＸＹ方向移動手段を制御する第１のＸ
Ｙ方向移動制御装置と、前記アパーチャを前記イオンビ
ームの光軸に直交する方向に移動する第２のＸＹ方向移
動手段と、前記ファラデーカップで測定される電流を指
標として前記第２のＸＹ方向移動手段を制御する第２の
ＸＹ方向移動制御装置とを具備することを特徴とする集
束イオンビーム装置。かかる第２２の態様では、ファ
ラデーカップで捕捉されるイオンビームのビーム電流
（プローブ電流）の測定値を指標としてＸＹ方向移動制
御手段を制御することにより、イオン源より発生したイ
オンビームのエネルギー密度の高い中央部と、荷電粒子
光学系の中心とが一致し、また、ファラデーカップで捕
捉されるイオンビームのビーム電流（プローブ電流）の
測定値を指標として第２のＸＹ方向移動制御手段を制御
することにより、荷電粒子光学系で集束された集束イオ
ンビームの中心とアパーチャの透孔の中心とが一致する
ようになる。

【００４９】本発明の第２３の態様は、第２２の態様に
おいて、前記第１のＸＹ方向移動制御手段は、前記イオ
ン源の移動の際に前記ファラデーカップで測定される電
流をモニタして当該電流が極大になるように前記ＸＹ方
向移動手段を制御し、前記第２のＸＹ方向移動制御手段
は、前記アパーチャの移動の際に前記ファラデーカップ
で測定される電流をモニタして当該電流が極大になるよ
うに前記第２のＸＹ方向移動手段を制御することを特徴
とする集束イオンビーム装置にある。

【００５０】かかる第２３の態様では、第１のＸＹ方向
移動手段によりイオン源を移動させながら、ファラデー
カップで捕捉されるイオンビームのビーム電流（プロー
ブ電流）の測定値が極大となるようにＸＹ方向移動制御
手段により制御することにより、イオン源から発生した
イオンビームのエネルギー密度の高い中央部と、荷電粒
子光学系の中心とが一致し、また、第２のＸＹ方向移動
手段によりアパーチャを移動させながら、ファラデーカ
ップで捕捉されるイオンビームのビーム電流（プローブ
電流）の測定値が極大となるように第２のＸＹ方向移動
制御手段により制御することにより、荷電粒子光学系で
集束された集束イオンビームの中心とアパーチャの透孔
の中心とが一致するようになる。

【００５１】本発明の第２４の態様は、第１８〜２３の
何れかの態様において、前記アパーチャの前記イオンビ
ームを通過する透孔の寸法を変更可能な透孔変更手段を
さらに具備することを特徴とする集束イオンビーム装置
にある。これによりアパーチャの透孔の径毎に光軸合わ
せが実現でき、アパーチャの透孔を変更した際にも光軸
ズレが生じることがない。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を一実施の形態と共
に説明する。図１は、第１の実施の形態に係る集束イオ
ンビーム装置の概略構成を示す図である。図１に示すよ
うに、例えば、Ｇａなどからなる液体金属イオン源１お
よび引き出し電極２を有するイオン源部３は、ＸＹ方向
移動装置４に搭載されて発生するビームに直交する２方
向であるＸＹ方向に移動可能に設けられている。イオン
源部３のビーム照射側には、イオン源部３から発生する
高輝度イオンビームＢ1 のエネルギー密度の高い中央部
分のみを通過させると共にその捕捉したイオンビームの
電流を測定するモニタリングアパーチャ５が配置されて
いる。また、モニタリングアパーチャ５のビーム出射側
にはコンデンサレンズ６、アパーチャ７および対物レン
ズ８からなる荷電子光学系９が配置されており、イオン
源１から発生した高輝度イオンビームＢ1 は荷電子光学
系９により集束されて集束イオンビームＢ2 となる。

【００５３】ここで、アパーチャ７は、径寸法の異なる
複数の透孔７ａを有し、透孔切替装置１０により切替可
能となっている。すなわち、アパーチャ７は、透孔切替
装置１０により複数の寸法の異なる透孔７ａに変更可能
となっている。なお、この例では、複数の径寸法の異な
る透孔７ａを有する部材をスライドさせることにより透
孔７ａの径寸法を変更可能としているが、単独の透孔７
ａの径寸法を連続的にまたは段階的に変更可能なように
してもよい。このように透孔切替装置１０の構成は特に
限定されないが、具体的な例としては、例えば、特開昭
６２−２２３７５６号公報に開示された構成を挙げるこ
とができる。

【００５４】また、アパーチャ７は、ＸＹ方向移動装置
１１により、各透孔７ａの径方向の位置をＸＹ方向に移
動可能となっている。荷電子光学系９のビーム出射側に
は、ブランキング電極１２およびブランキングアパーチ
ャ１３からなるブランキング手段１４が設けられてお
り、集束イオンビームのオン・オフを行うようになって
いる。すなわち、集束イオンビームＢ2をオフする場合
にブランキング電極１２に電圧を印加して集束イオンビ
ームＢ2を偏向させることによりブランキングアパーチ
ャ１３で遮断するようにする。なお、ブランキング電極
１２およびブランキングアパーチャ１３の配置は、これ
に限定されず、例えば、荷電粒子系９の上方に配置して
もよい。

【００５５】また、ブランキングアパーチャ１３のビー
ム出射側には、ブランキングアパーチャ１３を通過した
集束イオンビームＢ2 を所望の位置に走査するための偏
向電極１６と配置されており、偏向電極１６により走査
される集束イオンビームＢ2は、試料ステージ１７上の
試料１８の所望の位置に照射されるようになっている。

【００５６】試料ステージ１７の上方には、集束イオン
ビームＢ2 が照射された試料１８の表面から放出される
２次荷電粒子を検出する検出器１９が配置されており、
この検出器１９には、検出信号を増幅すると共に２次荷
電粒子の平面強度分布を求める画像制御部２０と、この
画像制御部２０からの平面強度分布信号に基づいて試料
表面に形成されているパターンを表示する画像表示装置
２１とが接続されている。

【００５７】さらに、試料ステージ１７の側方には、当
該試料ステージ１７と位置交換可能なファラデーカップ
１５が設けられている。ファラデーカップ１５は、試料
１８の代わりに集束イオンビームＢ2 の照射を受け、そ
のビーム電流を測定するものである。

【００５８】なお、上述した引き出し電極２、ブランキ
ンング電極１２および偏向電極１６には、それぞれに所
望の電圧を印加する引き出し電源２２、ブランキング電
源２３および偏向電源２４がそれぞれ接続されており、
さらに、このような集束イオンビーム装置全体を総合的
に制御すると共に、ＸＹ方向移動装置４、透孔切替装置
１０、ＸＹ方向移動装置１１、および上述した各電源２
２〜２４等を個々に制御可能なコンピュータシステムか
らなる制御部２５が設けられている。

【００５９】このような集束イオンビーム装置では、イ
オン源３より引き出されたイオンビームＢ1 を荷電粒子
光学系９により集束し且つ偏向電極１６により走査して
試料１８に照射し、試料１８の加工を行うことができ
る。また、この例では図示していないが、試料１８の近
傍にガス照射ノズルを設け、集束イオンビームＢ2 の照
射と同時にガス照射ノズルからガスを供給することによ
り、局所的にＣＶＤ成膜を行うことができる。

【００６０】また、このような加工を行う際、加工状況
は、画像表示装置２１により観察することができる。な
お、この例では図示していないが、例えば一般の照明に
より試料１８の表面を照射して、同時に光学顕微鏡によ
り試料表面を観察できるようにしてもよい。

【００６１】以下、このような集束イオンビーム装置の
光軸調整方法を説明する。まず、イオン源部３の光軸調
整について説明する。イオン源部３をＸＹ方向移動装置
４により、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ移動しながら
モニタリングアパーチャ５で測定されるビーム電流およ
びイオン源部３から発生する総イオンビーム量を測定
し、この総イオンビーム量が極小になった点でイオン源
部３を固定する。

【００６２】この調整の詳細な説明を図２を参照しなが
ら説明する。引き出し電極２に電圧を印加することによ
りイオン源１からイオンビームＢ1 を引き出すイオン源
部３において、イオン源１にはイオン源１から発生する
全てのイオンビームに対応するエミッション電流を測定
する電流計３１が接続されており、モニタリングアパー
チャ５には、その透孔５ａ以外の部分で捕捉されるビー
ム電流を測定する電流計３２が接続されている。そし
て、制御手段３３は、ＸＹ方向移動装置４を介してイオ
ン源部３を移動させながら、モニタリングアパーチャ５
で捕捉されるイオンビームのビーム電流、すなわち、電
流計３２の測定値が一定となるように引き出し電極２に
印加される電圧をフィードバック制御すると共に総イオ
ンビーム量に対応するエミッション電流（電流計３１で
測定される電流）が極小となるようにＸＹ方向移動装置
４を制御する。この制御手段３３による制御は制御部２
５を介して行う。このような制御を行うと、総イオンビ
ーム量が最小で最大のイオンビームがモニタリングアパ
ーチャ５を通過することになり、つまり、イオン源１か
ら発生するイオンビームのビーム電流密度の中心がモニ
タリングアパーチャ５の透孔５ａの中心と一致するよう
になる。

【００６３】なお、この種の集束イオンビーム装置で
は、一般に、電流計３２の電流値が一定となるように引
き出し電極２に印加する電圧をフィードバック制御して
いるが、本実施形態の制御はこれに付加的に設けること
ができる。勿論、本実施形態の構成を軸合わせのために
設けてもよく、何れにしても、本実施の形態では、軸合
わせのため、電流計３２の電流値が一定になるように引
き出し電極２に印加する電圧を制御した状態で、イオン
源部３を移動しながら、電流計３１で測定されるエミッ
ション電流が極小となるようにイオン源部３の固定位置
を決定するようにすればよい。

【００６４】ここで、ＸＹ方向移動装置４は、イオン源
部１を少なくとの２方向に微小移動できるものであれば
特に限定されず、例えば、Ｘ方向移動とＹ方向移動とを
独立したリニアアクチュエータでそれぞれ行うものでも
よい。また、ＸＹ方向移動装置４は制御部２５の制御に
より自動的に移動可能なものでもよいが、手動により微
動可能なものでもよい。例えば、具体的な例としては、
特開平３−２４２４９号公報に記載された装置を挙げる
ことができる。

【００６５】また、この実施の形態では、イオン源部３
を移動するものとしたが、勿論、イオン源１のみを移動
しても同様の効果を奏することは自明である。また、イ
オン源部３の構成もイオン源および引き出し電極のみか
らなるものに限定されるものではなく、例えば、引き出
し電極の他に、イオンビームの発生を制限する制御電極
制を有するものでもよく、この場合にも、イオン源部全
体を移動してもよいし、イオン源のみ、または、イオン
源および制御電極のみを移動してもよい。なお、以下の
実施の形態でも、イオン源部３を移動するものとして説
明するが、以下においても同様である。

【００６６】次に、イオン源部３の光軸調整の他の方法
を説明する。上述した例は、イオン源部３とモニタリン
グアパーチャ５との光軸調整を行うものであるが、この
場合には、イオン源部３と荷電粒子光学系９との光軸合
わせである。すなわち、この場合には、ＸＹ方向移動装
置４を介してイオン源部３を移動しながら、ファラデー
カップ１５で捕捉されるイオンビームのビーム電流、す
なわちプローブ電流が極大になるようにイオン源部３の
位置を調整するようにする。

【００６７】この調整の詳細な説明を図３を参照しなが
ら説明する。図３に示すように、ファラデーカップ１５
には、当該ファラデーカップ１５で捕捉される集束イオ
ンビームのビーム電流を測定する電流計３４が接続され
ており、制御手段３５は、ＸＹ方向移動装置４を介して
イオン源部３を移動させながら、ファラデーカップ１５
で捕捉されるイオンビームのビーム電流（プローブ電
流）、すなわち、電流計３４の測定値が極大となるよう
にＸＹ方向移動装置４を制御する。この制御手段３５に
よる制御は制御部２５を介して行う。このような制御を
行うと、イオン源１より発生したイオンビームのエネル
ギー密度の高い中央部と、荷電粒子光学系９の中心とを
一致することができる。

【００６８】次に、荷電粒子光学系９の特にアパーチャ
７の光軸合わせについて説明する。この場合、アパーチ
ャ７をＸＹ方向移動装置１０により、Ｘ方向およびＹ方
向にそれぞれ移動しながらファラデーカップ１５で測定
されるプローブ電流を測定し、このプローブ電流が極大
になった点でアパーチャ７を固定する。

【００６９】この調整の詳細な説明を図４を参照しなが
ら説明する。図４に示すように、ファラデーカップ１５
には、当該ファラデーカップ１５で捕捉される集束イオ
ンビームのビーム電流を測定する電流計３４が接続され
ており、制御手段３６は、ＸＹ方向移動装置１０を介し
てアパーチャ７を移動させながら、ファラデーカップ１
５で捕捉されるイオンビームのビーム電流（プローブ電
流）、すなわち、電流計３４の測定値が極大となるよう
にＸＹ方向移動装置４を制御する。この制御手段３６に
よる制御は制御部２５を介して行う。このような制御を
行うと、モニタリングアパーチャ５の透孔５ａから出射
されたイオンビームのビーム電流密度の中心とアパーチ
ャ７の透孔７ａの中心とが一致するようになる。また、
上述した実施の形態では、アパーチャ７は、透孔７ａの
径を透孔切替装置１０により変更可能であるが、このよ
うな光軸合わせは各透孔毎に行えるようになっており、
透孔７ａの径を変更した際に行うことにより、常に光軸
の調整された状態で使用することができるようになる。

【００７０】以上説明した各光軸調整は、何れも電流測
定値を判断材料にして調整可能であるので、コンピュー
タ制御により自動調整が可能であり、作業者の経験や技
量に頼る方法と比較すると、常に最良の軸合わせが迅速
に且つ客観的に行うことができるという利点がある。ま
た、客観的な測定値を指標として光軸合わせを行うこと
ができるので、コンピュータによる自動化が可能となる
という利点もある。

【００７１】図５には、上述した集束イオンビーム装置
において、光軸があった状態から、イオン源部３をＸ軸
方向（（ａ））およびＹ軸方向（（ｂ））に移動した場
合のエミッション電流（Ｉｅｍ）およびプローブ電流
（Ｉｐ）の変化を測定した結果を示す。なお、この場合
のモニタリングアパーチャ５の透孔５ａの径は５００μ
ｍである。この結果に示すように、エミッション電流お
よびプローブ電流共に±２５０μｍまでは顕著には変化
しないが、これはモニタリングアパーチャ５の透孔５ａ
の径を反映しているとも考えられ、何れにしても、上述
したようにエミッション電流またはプローブ電流を指標
として光軸合わせした場合には、透孔７ａの径が５００
μｍの場合、±３００〜４００μｍ程度の精度で光軸合
わせを行うことができることが明らかである。従って、
更に小さなアパーチャを用いた場合には、高い精度の光
軸合わせを実現できる。

【００７２】また、図５のような測定値を得た場合に、
コンピュータ処理により自動的に光軸合わせを行う方法
は特に限定されないが、総イオンビーム量を例にとって
説明すると、例えば、最低のイオンビーム量から＋１０
％の地点の中間点を中心と判断して位置合わせするとい
う手法により非常に簡易に自動化を行うことが可能であ
る。

【００７３】以上の説明した光軸調整方法は、図１に示
した集束イオンビーム装置への適用した例として説明し
たが、種々の構成の集積イオンビーム装置に適用できる
ことはいうまでもない。例えば、エミッション電流を指
標として用いる光軸合わせを行う場合には、ファラデー
カップを有さない構成であってもよい。また、エミッシ
ョン電流を指標として用いない場合には、上述したモニ
タリングアパーチャ５はビーム電流を測定できない通常
の固定アパーチャでもよく、あるいは、イオン源部の出
口には実質的にアパーチャが存在しないものでもよい。
なお、イオン源部の出口に実質的にアパーチャが存在し
ない場合において上述した光軸調整を行うには、荷電粒
子光学系と偏向電極との間の何れかに固定アパーチャを
設ける必要がある。かかる固定アパーチャは、集束イオ
ンビームを径にほぼ等しいあるいはそれより小径の透孔
を有するものであり、この透孔の中心は荷電粒子光学系
の光軸に一致するように配置される必要がある。

【００７４】このように、本発明は、種々の組み合わせ
で適用することが可能である。例えば、図６に示す装置
は、上述したモニタリングアパーチャ５の代わりに固定
アパーチャ４５を配置した以外は図１と同様な構成の集
束イオンビーム装置であるが、この場合にも、上述した
図３および図４でそれぞれ説明した光軸合わせを同様に
行うことができる。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
エミッション電流またはプローブ電流を指標として迅速
且つ客観的に光軸合わせを実現できるので、集束イオン
ビーム装置のイオン源交換時等の軸合わせ作業を容易に
することができ、また、客観的な測定値を指標として光
軸合わせを行うことができるので、コンピュータによる
自動化が容易に行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る集積イオンビーム
装置の概略構成を示す構成図である。

【図２】イオン源の位置調整の一方法を説明するための
図である。

【図３】イオン源の位置調整の他の方法を説明するため
の図である。

【図４】アパーチャのの位置調整の一方法を説明するた
めの図である。

【図５】本発明の試験結果を示す図である。

【図６】本発明の他の実施の形態に係る集積イオンビー
ム装置の概略構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１イオン源２引き出し電極３イオン源部４ＸＹ方向移動装置５モニタリングアパーチャ５ａ透孔６コンデンサレンズ７アパーチャ７ａ透孔８対物レンズ９荷電粒子光学系１０透孔切替装置１１ＸＹ方向移動装置１２ブランキング電極１３ブランキングアパーチャ１４ブランキング手段１５ファラデーカップ１６偏向電極１７試料ステージ１８試料１９検出器２０画像制御部２１画像表示装置２２引き出し電源２３ブランキング電源２４偏向電源２５制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉山安彦千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオンビームを発生するイオン源および
引き出し電極からなるイオン源部と、前記イオンビーム
のエネルギー密度の高い中央部分を通過させると共に捕
捉したイオンビームのビーム電流を測定するモニタリン
グアパーチャと、コンデンサーレンズ、アパーチャおよ
び対物レンズを含んで前記モニタリングアパーチャを通
過したイオンビームを集束イオンビームとする荷電粒子
光学系と、前記集束イオンビームを走査する偏向電極と
を有する集束イオンビーム装置の光軸を調整する方法で
あって、前記イオン源を前記イオンビームの光軸に直交する方向
に移動しながら前記モニタリングアパーチャで測定され
る電流および当該イオン源から発生する総イオンビーム
量をモニタし、当該電流が一定になるように前記引き出
し電極に印加する電圧を制御すると共に当該総イオンビ
ーム量が極小になるように前記イオン源の位置を調整す
ることを特徴とする集束イオンビームの光軸調整方法。
【請求項２】イオンビームを発生するイオン源および
引き出し電極を有するイオン源部と、前記イオンビーム
のエネルギー密度の高い中央部分を通過させると共にそ
の電流を測定するモニタリングアパーチャと、コンデン
サーレンズ、アパーチャおよび対物レンズを含んで前記
モニタリングアパーチャを通過したイオンビームを集束
イオンビームとする荷電粒子光学系と、前記集束イオン
ビームを走査する偏向電極と、前記集束イオンビームを
捕捉してその集束イオンビームのビーム電流を測定する
ファラデーカップとを有する集束イオンビーム装置の光
軸を調整する方法であって、前記アパーチャを前記イオンビームの光軸に直交する方
向に移動しながら前記ファラデーカップで測定される電
流をモニタし、当該電流が極大になるように前記アパー
チャの位置を調整することを特徴とする集束イオンビー
ムの光軸調整方法。
【請求項３】請求項２において、前記アパーチャは前
記イオンビームを通過する透孔の寸法が変更可能であ
り、各寸法の透孔について当該アパーチャの位置調整を
行うことを特徴とする光軸調整方法。
【請求項４】イオンビームを発生するイオン源および
引き出し電極を有するイオン源部と、前記イオンビーム
のエネルギー密度の高い中央部分を通過させると共にそ
の電流を測定するモニタリングアパーチャと、コンデン
サーレンズ、アパーチャおよび対物レンズを含んで前記
モニタリングアパーチャを通過したイオンビームを集束
イオンビームとする荷電粒子光学系と、前記集束イオン
ビームを走査する偏向電極と、前記集束イオンビームを
捕捉してその集束イオンビームのビーム電流を測定する
ファラデーカップとを有する集束イオンビーム装置の光
軸を調整する方法であって、前記イオン源を前記イオンビームの光軸に直交する方向
に移動しながら前記モニタリングアパーチャで測定され
る電流および当該イオン源が発生する総イオンビームを
モニタし、当該電流が一定になるように前記引き出し電
極に印加する電圧を制御すると共に当該総イオンビーム
量が極小になるように前記イオン源の位置を調整するス
テップと、前記アパーチャを前記イオンビームの光軸に直交する方
向に移動しながら前記ファラデーカップで測定される電
流をモニタし、当該電流が極大になるように前記アパー
チャの位置を調整するステップと、を具備することを特
徴とする集束イオンビームの光軸調整方法。
【請求項５】請求項４において、前記アパーチャは前
記イオンビームを通過する透孔の寸法が変更可能であ
り、各寸法の透孔について当該アパーチャの位置調整を
行うことを特徴とする光軸調整方法。
【請求項６】イオンビームを発生するイオン源および
引き出し電極を有するイオン源部と、コンデンサーレン
ズ、アパーチャおよび対物レンズを含んで前記イオンビ
ームを集束イオンビームとする荷電粒子光学系と、前記
集束イオンビームを走査する偏向電極と、前記イオン源
部および前記偏向電極の間の何れかに配置されて前記イ
オンビームまたは前記集束イオンビームの少なくともエ
ネルギー密度の高い中央部分を通過させる固定アパーチ
ャと、前記集束イオンビームを捕捉してその集束イオン
ビームのビーム電流を測定するファラデーカップとを有
する集束イオンビーム装置の光軸を調整する方法であっ
て、前記イオン源を前記イオンビームの光軸に直交する方向
に移動しながら前記ファラデーカップで測定される電流
をモニタし、当該電流が極大になるように前記イオン源
の位置を調整することを特徴とする集束イオンビームの
光軸調整方法。
【請求項７】イオンビームを発生するイオン源および
引き出し電極を有するイオン源部と、コンデンサーレン
ズ、アパーチャおよび対物レンズを含んで前記イオンビ
ームを集束イオンビームとする荷電粒子光学系と、前記
集束イオンビームを走査する偏向電極と、前記イオン源
部および前記偏向電極の間の何れかに配置されて前記イ
オンビームまたは前記集束イオンビームの少なくともエ
ネルギー密度の高い中央部分を通過させる固定アパーチ
ャと、前記集束イオンビームを捕捉してその集束イオン
ビームのビーム電流を測定するファラデーカップとを有
する集束イオンビーム装置の光軸を調整する方法であっ
て、前記アパーチャを前記イオンビームの光軸に直交する方
向に移動しながら前記ファラデーカップで測定される電
流をモニタし、当該電流が極大になるように前記アパー
チャの位置を調整することを特徴とする集束イオンビー
ムの光軸調整方法。
【請求項８】請求項７において、前記アパーチャは前
記イオンビームを通過する透孔の寸法が変更可能であ
り、各寸法の透孔について当該アパーチャの位置調整を
行うことを特徴とする光軸調整方法。
【請求項９】イオンビームを発生するイオン源および
引き出し電極を有するイオン源部と、コンデンサーレン
ズ、アパーチャおよび対物レンズを含んで前記イオンビ
ームを集束イオンビームとする荷電粒子光学系と、前記
集束イオンビームを走査する偏向電極と、前記イオン源
部および前記偏向電極の間の何れかに配置されて前記イ
オンビームまたは前記集束イオンビームの少なくともエ
ネルギー密度の高い中央部分を通過させる固定アパーチ
ャと、前記集束イオンビームを捕捉してその集束イオン
ビームのビーム電流を測定するファラデーカップとを有
する集束イオンビーム装置の光軸を調整する方法であっ
て、前記イオン源を前記イオンビームの光軸に直交する方向
に移動しながら前記ファラデーカップで測定される電流
をモニタし、当該電流が極大になるように前記イオン源
の位置を調整すると共に、前記アパーチャを前記イオン
ビームの光軸に直交する方向に移動しながら前記ファラ
デーカップで測定される電流をモニタし、当該電流が極
大になるように前記アパーチャの位置を調整することを
特徴とする集束イオンビームの光軸調整方法。
【請求項１０】請求項９において、前記アパーチャは
前記イオンビームを通過する透孔の寸法が変更可能であ
り、各寸法の透孔について当該アパーチャの位置調整を
行うことを特徴とする光軸調整方法。
【請求項１１】イオンビームを発生するイオン源およ
び引き出し電極を有するイオン源部と、前記イオンビー
ムのエネルギー密度の高い中央部分を通過させると共に
その電流を測定するモニタリングアパーチャと、コンデ
ンサーレンズ、アパーチャおよび対物レンズを含んで前
記モニタリングアパーチャを通過したイオンビームを集
束イオンビームとする荷電粒子光学系と、前記集束イオ
ンビームを走査する偏向電極と、前記イオン源を前記イ
オンビームの光軸に直交する方向に移動可能なＸＹ方向
移動手段と、前記モニタリングアパーチャで測定される
電流および前記イオン源が発生する総イオンビーム量を
指標として前記ＸＹ方向移動手段を制御するＸＹ方向移
動制御手段とを具備することを特徴とする集束イオンビ
ーム装置。
【請求項１２】請求項１１において、前記ＸＹ方向移
動制御手段は、前記イオン源の移動の際に前記モニタリ
ングアパーチャで測定される電流および前記イオン源が
発生する総イオンビーム量をモニタして当該電流が一定
になるように前記引き出し電極に印加する電圧を制御す
ると共に当該総イオンビーム量が極小となるように前記
ＸＹ方向移動手段を制御することを特徴とする集束イオ
ンビーム装置。
【請求項１３】イオンビームを発生するイオン源およ
び引き出し電極を有するイオン源部と、前記イオンビー
ムのエネルギー密度の高い中央部分を通過させると共に
その電流を測定するモニタリングアパーチャと、コンデ
ンサーレンズ、アパーチャおよび対物レンズを含んで前
記モニタリングアパーチャを通過したイオンビームを集
束イオンビームとする荷電粒子光学系と、前記集束イオ
ンビームを走査する偏向電極と、前記集束イオンビーム
を捕捉してその集束イオンビームのビーム電流を測定す
るファラデーカップと、前記アパーチャを前記イオンビ
ームの光軸に直交する方向に移動可能なＸＹ方向移動手
段と、前記ファラデーカップで測定される電流を指標と
して前記ＸＹ方向移動手段を制御するＸＹ方向移動制御
手段とを具備することを特徴とする集束イオンビーム装
置。
【請求項１４】請求項１３において、前記ＸＹ方向移
動制御手段は、前記アパーチャの移動の際に前記ファラ
デーカップで測定される電流をモニタして当該電流が極
大になるように前記ＸＹ方向移動手段を制御することを
特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項１５】イオンビームを発生するイオン源およ
び引き出し電極を有するイオン源部と、前記イオンビー
ムのエネルギー密度の高い中央部分を通過させると共に
その電流を測定するモニタリングアパーチャと、コンデ
ンサーレンズ、アパーチャおよび対物レンズを含んで前
記モニタリングアパーチャを通過したイオンビームを集
束イオンビームとする荷電粒子光学系と、前記集束イオ
ンビームを走査する偏向電極と、前記集束イオンビーム
を捕捉してその集束イオンビームのビーム電流を測定す
るファラデーカップと、前記イオン源を前記イオンビー
ムの光軸に直交する方向に移動する第１のＸＹ方向移動
手段と、前記モニタリングアパーチャで測定される電流
および前記イオン源が発生する総イオンビーム量を指標
として前記第１のＸＹ方向移動手段を制御する第１のＸ
Ｙ方向移動制御手段と、前記アパーチャを前記イオンビ
ームの光軸に直交する方向に移動可能な第２のＸＹ方向
移動手段と、前記ファラデーカップで測定される電流を
指標として前記第２のＸＹ方向移動手段を制御する第２
のＸＹ方向移動制御手段とを具備することを特徴とする
集束イオンビーム装置。
【請求項１６】請求項１５において、前記第１のＸＹ
方向移動制御手段は、前記イオン源の移動の際に前記モ
ニタリングアパーチャで測定される電流および前記イオ
ン源が発生する総イオンビーム量をモニタして当該電流
が一定になるように前記引き出し電極に印加する電圧を
制御すると共に当該総イオンビーム量が極小となるよう
に前記第１のＸＹ方向移動手段を制御し、前記第２のＸ
Ｙ方向移動制御手段は、前記アパーチャの移動の際に前
記ファラデーカップで測定される電流をモニタして当該
電流が極大になるように前記第２のＸＹ方向移動手段を
制御することを特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項１７】請求項１１〜１６の何れかにおいて、
前記アパーチャの前記イオンビームを通過する透孔の寸
法を変更可能な透孔変更手段をさらに具備することを特
徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項１８】イオンビームを発生するイオン源およ
び引き出し電極を有するイオン源部と、コンデンサーレ
ンズ、アパーチャおよび対物レンズを含んで前記イオン
ビームを集束イオンビームとする荷電粒子光学系と、前
記集束イオンビームを走査する偏向電極と、前記イオン
源部および前記偏向電極の間の何れかに配置されて前記
イオンビームまたは前記集束イオンビームの少なくとも
エネルギー密度の高い中央部分を通過させる固定アパー
チャと、前記集束イオンビームを捕捉してその集束イオ
ンビームのビーム電流を測定するファラデーカップと、
前記イオン源を前記イオンビームの光軸に直交する方向
に移動可能なＸＹ方向移動手段と、前記ファラデーカッ
プで測定される電流を指標として当該電流が極大になる
ように前記ＸＹ方向移動手段を制御するＸＹ方向移動制
御手段とを具備することを特徴とする集束イオンビーム
装置。
【請求項１９】請求項１８において、前記ＸＹ方向移
動制御手段は、前記イオン源の移動の際に前記ファラデ
ーカップで測定される電流をモニタして当該電流が極大
になるように前記ＸＹ方向移動手段を制御することを特
徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項２０】イオンビームを発生するイオン源およ
び引き出し電極を有するイオン源部と、コンデンサーレ
ンズ、アパーチャおよび対物レンズを含んで前記イオン
ビームを集束イオンビームとする荷電粒子光学系と、前
記集束イオンビームを走査する偏向電極と、前記イオン
源部および前記偏向電極の間の何れかに配置されて前記
イオンビームまたは前記集束イオンビームの少なくとも
エネルギー密度の高い中央部分を通過させる固定アパー
チャと、前記集束イオンビームを捕捉してその集束イオ
ンビームのビーム電流を測定するファラデーカップと、
前記アパーチャを前記イオンビームの光軸に直交する方
向に移動可能なＸＹ方向移動手段と、前記ファラデーカ
ップで測定される電流を指標として当該電流が極大にな
るように前記ＸＹ方向移動手段を制御するＸＹ方向移動
制御手段とを具備することを特徴とする集束イオンビー
ム装置。
【請求項２１】請求項２０において、前記ＸＹ方向移
動制御手段は、前記アパーチャの移動の際に前記ファラ
デーカップで測定される電流をモニタして当該電流が極
大になるように前記ＸＹ方向移動手段を制御することを
特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項２２】イオンビームを発生するイオン源およ
び引き出し電極を有するイオン源部と、コンデンサーレ
ンズ、アパーチャおよび対物レンズを含んで前記イオン
ビームを集束イオンビームとする荷電粒子光学系と、前
記集束イオンビームを走査する偏向電極と、前記イオン
源部および前記偏向電極の間の何れかに配置されて前記
イオンビームまたは前記集束イオンビームの少なくとも
エネルギー密度の高い中央部分を通過させる固定アパー
チャと、前記集束イオンビームを捕捉してその集束イオ
ンビームのビーム電流を測定するファラデーカップと、
前記イオン源を前記イオンビームの光軸に直交する方向
に移動可能な第１のＸＹ方向移動手段と、前記ファラデ
ーカップで測定される電流を指標として前記第１のＸＹ
方向移動手段を制御する第１のＸＹ方向移動制御装置
と、前記アパーチャを前記イオンビームの光軸に直交す
る方向に移動する第２のＸＹ方向移動手段と、前記ファ
ラデーカップで測定される電流を指標として前記第２の
ＸＹ方向移動手段を制御する第２のＸＹ方向移動制御装
置とを具備することを特徴とする集束イオンビーム装
置。
【請求項２３】請求項２２において、前記第１のＸＹ
方向移動制御手段は、前記イオン源の移動の際に前記フ
ァラデーカップで測定される電流をモニタして当該電流
が極大になるように前記ＸＹ方向移動手段を制御し、前
記第２のＸＹ方向移動制御手段は、前記アパーチャの移
動の際に前記ファラデーカップで測定される電流をモニ
タして当該電流が極大になるように前記第２のＸＹ方向
移動手段を制御することを特徴とする集束イオンビーム
装置。
【請求項２４】請求項１８〜２３の何れかにおいて、
前記アパーチャの前記イオンビームを通過する透孔の寸
法を変更可能な透孔変更手段をさらに具備することを特
徴とする集束イオンビーム装置。