JPH03211746A - イオンビーム径測定方法及び装置 - 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】 〔産業上の利用分野ｊ 本発明はイオンビーム径溜定方法に係り、＠にフォトマ
スクやＸ４１１マスクなどＬｓｘｓ光用マスクのパター
ンの欠陥修正およびＬＳＩの配線修正などを付なうＳ東
イオンビーム加工におけるイオンビームのビーム径測定
方法に関する。

〔従来の技＃］ 従来、フォトマスクやｘｍマスクなどＬＳＩｊｊ光用マ
スクパターンの欠陥を修正する方法として、イオンビー
ムを漱禰なスポットに集束し、このスポットを欠陥部へ
照射して、スパッタリングにより除去する方法がとられ
ている。この場合、集束イオンビームによる極微細な加
工が要求されておジ、集束イオンビームのビーム径が間
ｄとなる。

この集束イオンビームのビーム径を測定する方法として
、ナイフエッチに直角にイオンビームを走査して下方に
通過するイオンビームを７アラデイカツグで受けること
によって得られるイオンビーム電流を用いる方法がある
。また、特開昭６０−１７１７２４号公報に記載されて
いるイオンビームをエッヂに直角に走査し、試料から発
生する２久１子を検出することによって得られる２久電
子電流を用いる方法とがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術において、ｌ！１の方法であるイオンビー
ム電流を用いる方法は、＠６図（ａｌに示すように集束
したイオンビーム４４を基板４２に取付けたＡｕ　ａ　
Ｐ　ｔなどの金属で製作されたナイフエッヂ４１上をと
のエッヂに直角に走査し、前記したナイフエッチ４１で
遮断されず、基板４２に設けられた下の７アラデイカツ
グ４５に流れ込むイオンビーム電流をシンクロスコープ
４５で測定し、イオンビーム４４の走査速度およびイオ
ンビーム電流の立上がり時間）ｔからビーム径を測定す
るものであるが、この方法では、イオンビーム４４を複
数回走査すると、エツジが加工されてしまいエッチの影
響がでると共に、イオンビームを受ける７アラデイカツ
グ４３からイオンビーム電流を測定するシンクロスコー
１４５への電流路が雑音を拾いやすい上に応答速度が遅
いなどビーム径が正しく測定できないという問題がある
。

また、第２の方法である２次電子電流を用いる方法では
、Ｊｉｃ６図（ｂＪシよび第６図（０）に示すように２
通力の方法が述べられている。第６図（ｂ）による方法
は、ナイフエッヂのかわジに単結晶領域４６と多結晶領
域４７からなる試料４８ｔ−基板４２上ＫＪ！ｉＬ、イ
オンビーム４４を単結晶領域４６と多結晶領域４７の境
界５１に直角に走査し、試料から発生する２次電子を２
次電子検出器４９で慣出した２次電子電流を用いるもの
で、単結晶領域４６と多結晶領域５１で２次電子放出比
が異なるため、境！ｐ、５１０２次電子電流の立下がり
時間とイオンビーム４４の走査速度からビーム径を求め
ている。この方法では、イオンビーム４４″ｔａ数回走
査すると、単結晶領域４６と多結晶領域４７でスパッタ
率の違いがない場合、境界での加工による影＃はないが
、単結晶領域４６と多結晶領域４７が溝状に同程度の深
さで加工されるため、検出される２久電千゛電流が小さ
くなり、測定されるビーム径に影＃を与えるという量線
があった。

第６図ｆｏｊによる方ｆｆｉは、単結晶５ａのエッヂを
イオンビーム４４で直角に走査し、単結晶５０から発生
する２次電子を２次電子検出器４９で検出して、単結晶
５０から発生する２次電子と基板４２に設は九７アラデ
イカツグ４５または単結晶５０の深穴部分から発生する
２次電子の差異を利用して、２次電子電流の立下がシ時
間および、イオンビームの走査速度からビーム径を測定
しようとするものである。この方法では、イオンビーム
４４で単結晶５０を走査すると、エッヂ部で２次電子の
発生が大きくなると共に、複数回走査するとエツジ部が
加工されやすいなど、ビーム径に影響を与えるという問
題がある。

本発明の目的は、前述した従来技術に鑑みイオンビーム
を試料上で走査し、試料の異なる材質の境界部分におけ
る検出電流の立上がり時間とイオンビームの走査速度か
らビーム径を測定する際、検出電流に雑音がなくて応答
速度も早く、イオンビームによって試料および試料の境
界が加工されるということがなく、高精度にイオンビー
ム径を測定する方法’を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するｔめに１本発明はイオンビーム加工
におけるイオンビーム径の測定方法において、試料とし
てスパッタ率が比較的近い鑞で２次電子放出比がＡ凍る
複数の領域からなる試料を用い、検出電流′ｔ−各試料
からそｎぞれ発生２久１流によるＩＥ流とし、さらにイ
オンビームによる走査を、イオンビームｔ−１回走査す
る毎に走査位置を走査方向と直角にビーム径以上シフト
しながら行なうものである。

また、１オンビームによる走査を走査イオン頑漱虞像を
得る念めの走査と併用するようにしたものである。

〔作用〕

本発明のイオンビーム径の測定は、イオンビームをスパ
ッタ率が比較的近い値で２次１子放出比が異なる複数の
領域からなる試料の境界を直角にイオンビームｔ−１回
走査する毎に、走査位ｒＭをビーム径以上シフトするこ
とで走ｆｌｉ！所はいつもビームで加工されていない試
料を走査することで、いつも向−の条件で２久電子が得
られ、ビーム径の誤差がなくなる。

また、走査イオン顧＃ＪＩｔの各走査娠データはビーム
径以上シフトしていないが、それぞれ、境界をＬ［角に
走査した２次電子電流値であり、これを用いてビーム径
を得ることができる。

〔冥施例〕

以下、本発明のイオンビーム径測定方法に実施する集束
イオンビーム加工装置の一実施例を第１図により説明す
る。

第１図における集束イオンビーム加工装置は。

高輝度の液体金属イオン源１と、この液体金属イオン源
１からイオンビームを引出す引出し電極２と、ｇｔｔ記
イオン源から引き出されたイオンビーム１０を集束する
レンズＩＥ極５と、イオンビーム１０をオン、オフする
ブランキング１極４と、プランキングアバチ５と、試料
９の加工領域あるいはビーム径測定のため走査領域を走
査する偏向電極６と、前記試＠９をＸ、Ｙ両方向に移動
させて位置決めする試料ステージ７と、前記試料９から
発生する２次電子を検出する２久電子検出器８と全備え
、これらは１０　Ｐ＆程度の真空容器（図示してない）
に収納されている。

また、２次電子検出器８は、前記２次電子検出器８から
の微小電流を増幅する増幅器２３に接続されさらに該増
幅器２３は増幅された信号から雑音を除去するノイズフ
ィルタ２５に接続され雑音を除去したあと信号をディジ
タル化するＡ／Ｄ変換諸２６およびディジタル化された
データを記憶するメモリ２７をそれぞれ介して前記メモ
リ２７のデータからビーム径を計算するマイクロコンピ
ュータ２４に接続されている。ま之、偏向電極６には、
−ｒイクロコンピエータ２４の指令により、ｘ、ｙ４同
電圧を発生するスキャン信号ジエネレタ２１が接続され
ている。さらに、前記増幅器２３には、スキャン１言号
ジェネレータ２１に同期して走査イオン顧ａ鏡像を表示
するモニタ２２が接続されている。

つぎにこの集束イオンビーム径測定装置の動乍について
説明する。

液体金属イオン源１から引出し電極２により引き出され
たイオンビーム１０は、レンズＩＥ極３によシ集束され
、偏向電ｆｆ１６によって試料９上を走査する。試料９
から発生する２次電子は２？：に電子検出器８によって
微小ｔｆＭに変換される。

試料ステージ７にはビーム径測定用の試料９と図には示
されていないが加工用の試料が設置されている。始めに
試料ステージ７によってビーム径測定用試料９に位置決
めする。位置決めにはモニタ２２による走査イオンｊ！
＠鏡像を用いて行なう。

走査イオン顕Ｗｋ鏡像を得る場合、イオンビーム１０の
走査による試料９の加工量を小さくするため、偏向ｇＩ
号のレベルを大きくして走査領域を大きくする。

ビーム径測定用の試料９は、第２図（ａＪ　、　（ｂ）
に示すように、スパッタ率が比較的近い値で２次電子放
出比が異なる２つの領域から試料を用いる。試料として
例えば、Ｓｉ基板６３にＡｌ　、　Ｔｉ　ＩｈるいはＺ
ｒ基板６２等を蒸着し、スクライビングした後、クラッ
キングにより得られる臂解面をイオンビームを走査する
面とする試料９を用いる。

ビーム７１　ｆｔ＋ｊｌｌＪ定する場合、始めにマイク
ロコンピュータ２４によりスキャン信号ジェネレータ２
１に測定開始遣号２８を送出する。スキャン信号ジェネ
レータ２１は、第３図に示すように、Ｘ方向は通常の鋸
歯状波、Ｘ方向はステップ伏に変化する偏向ｆ！ｒ号を
出力する。Ｘ方向のステップ間隔は、Ｎ２図（ａ）に示
すように各走査４Ｉ６４の間隔ｊｌがビーム径以上（例
えばＣＬ１μｍ）となるように設定し走査本数Ｎ−１０
０とすると、Ｘ方向１０μｍの範囲を走査する。

このとき、２久電子検出語８によって得られる検出電流
は増幅器２５で増幅し、ノイズフィルタ２５によって雑
音を除去する。このとき得られる２次電子電流は、第２
図（ａ）に示す走査線１１ｍ。

ｎに対し第５図に示すように、それぞれ立下がり時間と
検出レベルが異なっている。このため単純に加算でき表
い。従って走査する順にＡ／Ｄ変換諾２６でディジタル
化し、メモリ２７に記憶する。

スキャン信号ジェネレータ２１は、Ｎ本走査線を出力す
ると、マイクロコンピュータ２４に測定終了Ｍ号２９ｔ
−送る。

マイクロコンピュータ２４は、測定終了信号２９を受け
ると、メモリ２７に記憶された走査線毎の２Ｒｔ子電流
値を用いて第４図に示すよう々方法でビーム径を計算す
る。ところで集束１オンビームの２久電子電流値はイオ
ンビームの電流密度分布をイオンビームの走査方向に積
分したものであり、電流密度分布を正規分布と仮定した
場合、その積分値は、第４図に示すように実際に得られ
る２次′電子電流値と一致している。そこで例えば２次
電子電流値の最大１１１Ｉ７１と最小［７２に対し、１
１が１０に対し８％となる時間ｄと、イオンビームの走
査速度の積を求めると電流密度分布の最大値の１　／　
ｅとなるビーム径を求めることができる。

こうして走査線毎にビーム径を求め最後にビーム径の平
均値および分散値を求める。

また第３図のｙ１４向信号音ステップ伏から周期Ｔｓの
鋸歯状波としＸ方向の走査線の数を多くし、メモリ２７
をｌＩ！！Ｉ像メモリとしてもよい。このとき、メモリ
２７には試料９の境界部分の走査イオン顕微鏡像が格納
されている。この場合もすでに述べた方法でビーム径を
求めることができる。但し。

画像入力範囲を１０μｍ２とすると通常走査線本数は５
１２本であることから、ビームは同一箇所を２．５回！
！１度走査することに表る。

〔発明の効果〕

請求項１あるいは２記載のイオンビーム径測定方法およ
び装置によれば、イオンビーム径を測定するための試料
としてスパッタ率が比較的近い値で２次電子放出比が異
なる２つの領域からなる試料を用い、さらにイオンビー
ムによる走査を、イオンビームを１回走査する毎に、走
査位置をビーム怪以上シフトすることによシ、いつも同
一の条件で２久′蹴子が得られるため高ｍ度にイオンビ
ーム径を画定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるイオンビーム径測定装
置の構成図、Ｎ２図（ａ）　、　（ｂ）はいずれも本発
明のイオンビーム走査方法を示す説明図、第５図は本発
明の偏向ゴ号のタイムチャート図、第４図は本発明のビ
ーム径の１出説明図、第５図は本発明の２次゛電子電流
の説明図、第６図（ａ）〜（ｃＪは従来のイオンビーム
径の測定方法の説明図である。 １・・・液体金属イオン源、２・・・引出し電極、３・
・・レンズ電極、４・・・ブランキングＫ（ｉ、５−・
・ブランキングアパチャ、６・・・偏向ｔａ、７・・・
試料ステージ。 ８・・・２次電子検出器、９・・・ビーム径測定用試料
、１０・・・イオンビーム、２１・・・スキャン信号ジ
ェネレータ、２２・・・モニタ、２３・−ｍｌｌａＵＳ
、　２４・・・マイクロコンピュータ、２５・・・ノイ
ズフィルタ、２６・・・Ａ／Ｄ父換語、２７・・・メモ
リ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イオン源からイオンビーム光学系にてイオンビーム
   を引き出し集束させ、偏向系にてイオンビームを試料上
   で走査し、前記試料からの検出電流の立上がり時間とイ
   オンビームの走査速度からビーム径を測定するイオンビ
   ーム径測定方法において、前記試料をスパッタ率が比較
   的近い値でかつ２次電子放出比が異なる複数の領域から
   なる試料とし、検出電流を各試料からそれぞれ発生する
   ２次電子による電流とし、試料上の走査を走査方向と直
   角に少なくともビーム径以上シフトしながら行なうこと
   を特徴とするイオンビーム径測定方法。 ２、イオンビームによる試料上の走査を走査イオン顕微
   鏡像を得るための走査と併用したことを特徴とする請求
   項１記載のイオンビーム径測定方法。 ３、イオン源からイオンビーム光学系にてイオンビーム
   を引出し集束させ、偏向系にてイオンビームを試料上で
   走査し、前記試料からの検出電流の立上がり時間をイオ
   ンビームの走査速度からビーム径を測定するに当り、２
   次電子検出器と、該検出器からの検出出力を増幅する増
   幅器と、該増幅器出力から雑音を除去するノイズフィル
   タと、雑音を除去された前記検出出力をディジタル化す
   るＤ／Ａ変換器と、ディジタル化した検出出力を記憶す
   るメモリと、前記メモリに記憶された検出出力からビー
   ム径を計算するマイクロコンピュータと、前記増幅器の
   出力を前記マイクロコンピュータと接続し偏向電極にＸ
   、Ｙ偏向電圧を発生するスキャン信号ジェネレータのス
   キャン信号に同期して走査イオン顕微鏡像を表示するモ
   ニタとをそれぞれ具備してなるイオンビーム径測定装置
   。