JPH03505647A - 集束イオンビーム加工装置及び処理方法 - 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】 集束イオンビーム作像 およびプロセス ［技術分野］ 本発明は、集束イオンビーム装置（システム）に関し、特定する・と、スパッタ 誘起光放出検出器に関する。

［背景技術］ 集束イオンビーム装置は、斯界において屑知であり、数年前から研究や製造の場 で実施されてきた。集束イオンビーム装置の従来の応用としては、イオンビーム リトグラフィー、イオンビーム顕微鏡検査、イオンビームミリングおよび付着、 二次イオン質量分光分析（ＳＩＭＳ）などがある。

従来形式の３１ＭＳ装置は、普通、半導体やその他の基板の表面分析に利用され る。　３１ＭＳ装置は、二次イオン質量分光計およびイオン源を収容する中心真 空室を備える。

イオンは、半導体のような基板や生物学的ターゲット上に衝突するように静電的 に操作できる。イオンがターゲットを打つと、各衝突事象に起因して二次イオン が表面原子から発生する。これらのイオンは、３１ＭＳ検出装置により集められ 、それらの質量、したがって元素の組成を決定するように分析される。

多数の従来形式の集束イオンビーム装置において、−次イオンビームは、サンプ ル上の選択された点の分析のため、これらの点を打つように偏向できる５代わり に、イオンビームは、走査されつつある領域のマツプを形成するようにラスク様 式で操作してもよい、荷電粒子光学系を利用する質量分析装置から精確な結果を 得るためには、ターゲットが一定電圧に維持されねばならないことは、斯界にお いてよく知られている。イオンビームターゲットが半導体または絶縁体である場 合、これが高エネルギの一次イオンビームからの電荷を蓄積することがあり、そ の電位がより正となる。特に、過度の静電荷がターゲット上に蓄積すると、イオ ンビームが意図する軌道から偏り、ターゲットに達しないことさえあり得る。

ＳＩＭＳおよびその他の集束イオンビーム装置において、イオンビームターゲッ ト上に電荷が蓄積するこの問題を減するため、技術上多くの技術が知られている 。１つのこの種の技術は、電子ビーム電荷中性化である。電子ビーム電荷中性化 においては、電子ビームが、−次イオンビームと同じ概略スポットにてターゲッ トに当てられる。電子流、エネルギおよび電流密度は、表面電圧が固定され安定 化するまで、イオンビームにより誘起される電荷をオフセットするように調節さ れる。残念ながら、この技術は、製造志向のイオンビーム装置における元素分析 には不適当なことが時々ある。何故ならば、特に各新しいターゲット領域にてし ばしば、頻繁な調節がなされねばならないからである。

したがって、ターゲット上の正電荷の蓄積に拘りなく精確な元素の同定をもたら す集束ビームターゲット分析およびマツプ作成装置が必要とされる。

３１ＭＳ装置はまた、深さプロファイリング、すなわちターゲット内の種々の深 さにおいて元素のマツプを形成する技術にも利用される。この方法においては、 −次イオンビームが、３１ＭＳ検出器に対する表面イオンを刺激し、ターゲット をイオン微粉砕、すなわちスパッタするのに使用される。これらの深さプロファ イリング装置におけるイオンビームは、ターゲット物質の表面層を制御された態 様で切除する。ついで、新しいＳＩＭＩＳマツプが選択された深さにおける新し い表面について作成され、そしてこれが、領域の断面すなわち深さ対元素分布の 図が生成されるまで行われる。

本質的に深さプロファイリングであるＳＩＭＳ技術の他の重要な応用は、プロセ ス終端すなわち終点検出装置として３１ＭＳ検出器を利用する。この応用におい ては、３１ＭＳ検出器は、アルミニウムおよびシリコンのような異なる元素の層 より成るサンプルを一次イオンビームまたはその他の物質切除装置により微粉砕 しながら、該サンプルの表面を連続的に監視するのに使用される。物質切除装置 は、最頂部レベルを切除しより底部のレベルを３１ＭＳ検出器に露出しながら、 所望の元素すなわち終点が露出されるまで継続する。

従来のＳＩＭＳに基づくプロセス終端検出器には、二三の重要な欠陥がある。１ つの制約は、ある種の元素の極度に低い二次イオン収量により課される。この種 の低収量のため、従来のＳＩＭＳに基づく終点検出装置は、多くの重要な応用に 不適当である。

したがって、二次イオン収量が低いターゲット物質に対してさえ、精確で信頼性 がある終点検出を可能にするシステムが必要とされる。

それゆえ、本発明の目的は、改良された集束イオンビーム装置を提供することで ある。

本発明の特定の目・的は、空間的情報について高い解像度の観測結果を発生し得 るこの種の集束イオンビームおよび検出装置を４提供することである。

本発明の他の特定の目的は、広い範囲のターゲット物質に対して操作イオン像お よびマツプを生成するための集束イオンビームおよび検出装置を提供することで ある。

本発明のさらに他の特定の目的は、種々の物質において精確で忠実性のある終点 検出およびプロセス制御を提供する、イオンビームミリング装置と使用するため の深さプロファイリング装置を提供することである。

本発明のこれらおよびその他の目的は、以下の説明から一層明らかとなろう。

［発明の概要］ 上述の諸口的は、ターゲットから粒子を放出させるため、ミクロン以下の半径の 微焦点イオンビームをターゲット上の衝突領域に差し向けるイオンビーム源手段 を含むイオンビーム加工装置を提供する本発明によって達成される。イオンビー ムは、ターゲット上への入射軸線を定め、そして該入射軸線は、Ｚ座標軸を定め る。

本発明の装置はまた、ターゲット上に電子を差し向けて、イオンビームによりタ ーゲット上に発生される電荷を中性化し、それによりターゲット領域に関してイ オンビームを安定化しするための電子源手段を備えている。

本発明の装置はさらに、ターゲットの上のイオンビームの入射に応答して放射さ れるホトンを検出し、かつ放出されたホトンの選択された放射特性を表わすホト ン検出信号を発生するための、ホトン検出装置を備える。

本発明の装置は、ホトン検出装置信号に応答して、ターゲット内の具なる物質成 分間の転換を検出し、ターゲット内の具なる物質成分間の検出された転換に応答 して、ターゲット内におけるイオンビームの衝突領域のＺ軸座標を確認するため の、ホトン検出装置と電気的に同一の回路内にある出力モジュールを備える。

本発明の他の側面に従えば、Ｚ軸線に実質的に垂直なＸ−Ｙ平面を画定するうす だパターンに沿って、ターゲット上の衝突領域の位置を選択的に偏向するための スキャナ手段が設けられる０本発明のこの側面においてはまた、スキャナ手段と 電気的に同一回路内にあって、Ｘ−Ｙ面に関して衝突領域のＸ−Ｙ座標を表わす 位置信号を発生する手段が包含される。

本発明の他の側面においては、電子源手段は、低エネルギ電子ビームを発生する ための電子銃装置と、この電子銃装置から放射される光エネルギからホトン検出 装置を隔絶するための隔絶手段を備える。この隔絶手段は、電子銃装置と関連し て設けられていて、第１の時間間隔中、電子銃装置からの光エネルギ放出を選択 的に抑止するシャッタ手段を備える。隔絶手段はまた、ホトン検出装置およびシ ャッタ手段と電気的に同一回路にあって、第１時間間隔中のみホトン検出装置信 号を発生するようにホトン検出装置の動作間隔を制御するためのホトン検出装置 制御モジュールを備える。

代わりに、隔絶手段は、電子銃装置と関連して設けられていて、電子銃装置によ り発生される光エネルギを収集して、分散制限光ビームを伝達するための分散制 限光ビームを伝達するための分散制限手段と、分散制限手段と関連して設けられ ていて、分散制限光ビーム内の光エネルギを吸収するためのビームトラップ装置 を備える。

本発明の他の側面に従うと、イオンビームのターゲット上への入射に応答して放 射されるホトン東を増すため、ホトン収量増大手段が設けられている。ホトン収 量増大手段は、ターゲット上にホトン収量増大用ガス流を差し向けるためのガス 供給手段を備えている。ホトン収量増大用手段は、酸素ガス源を備えている。

本発明の他の側面において、スキャナ手段は、（１）予定されたエツチング領域 の輪郭を描くため、第１の時間間隔中子窓されたエツチング領域境界に関してビ ームを選択的に走査し、（２）第２の時間間隔中子窓されたエツチング領域の内 部に関してビームを走査するためのスキャナ制御モジュールを備える。出力モジ ュールは、ホトン検出装置およびスキャナ制御モジュールと電気的に同一回路に あり、第１の時間間隔中発生されるホトン検出装置信号に対する出力モジュール のレスポンスを抑止するための出力制御モジュールを備える。

本発明の装置は、選択された範囲の波長の関連する光を有するホトンをそれぞれ 検出する複数のホトン検出装置を備えることができる０本発明のこの側面におい ては、出力モジュールは、複数のホトン検出装置の各々により発生されるホトン 検出器信号を比較するための手段を備える。

本発明はまた、ホトン検出装置信号の転換に応答して、ターゲット内の異なる物 質成分間の対応する転換を検出するための手段を備える。

本発明の他の側面において、出力モジュールは、位置検出信号およびホトン検出 装置信号に応答して、（１）位置信号およびホトン検出装置信号の対応するもの を相関づけ、（２）位置信号およびホトン検出装置信号に応答するターゲツト像 を生成するための作像手段を備える０作像手段は、位置信号およびホトン検出装 置信号に選択された論理的操作を実行するためのマイクロプロセッサを備える。

本発明はまた、イオンビームによりターゲットをエツチングする方法であって、 ターゲットから粒子を放出するために、ターゲット上の衝突領域にミクロン以下 の半径の微焦点イオンビームを差し向けるステップを含むイオンビームによるタ ーゲットエツチング方法を提供する。しかしてイオンビームは、ターゲット上へ の入射軸線を定め、入射軸線はＺ座標軸線を定める０本方法はまた、ターゲット 領域に関してイオンビームを安定化するために、イオンビームによりターゲット 上に発生される電荷を中性化するようにターゲット上に電子を差し向け、ホトン 検出装置を利用して、ターゲット上へのイオンビームの入射に応答して放射され るホトンを検出し、放射されたホトンの選択された放射特性を表わすホトン検出 装置信号を発生し、ホトン検出装置信号に応答して、ターゲット内における異な る物質成分間における転換を検出し、そしてターゲット内におけろ異なる物質量 の転換の検出段階に応答して、ターゲット内におけるイオンビームの衝突領域の ２軸座標を確定する諸段階を含む。

本発明の方法はさらに、２軸線に実質的に垂直なＸ−Ｙ平面を画定するラスクパ ターンに沿って、ターゲット上の衝突領域の位置を選択的に検出し、Ｘ−Ｙ平面 に関して衝突領域のＸ−Ｙ座標を表わす位置信号を発生する諸段階を含む。

本発明の他の側面に依れば、電子銃を利用して、低エネルギ電子ビームをターゲ ット上に差し向け、電子銃から放射される光エネルギからホトン検出装置を隔絶 する諸段階が包含される。

本発明はさらに、予定されたエツチング領域の輪郭を描くため、第１の時間間隔 中子窓されたエツチング領域の境界に関してビームを操作し、第２の時間間隔中 子窓されたエツチング領域の内部に関してビームを操作し、前記第１時間間隔中 発生されるホトン検出装置信号に応答して抑止する諸段階を含むイオンエツチン グ方法を提供する。

本発明によりターゲットの像を生成する方法も提供されるが、この方法は、位置 信号およびホトン検出装置信号の対応するものを相関°づけ、そして相関段階に 応答してターゲットの像を生成する諸段階を含む。

本発明の性質および諸口的を一層十分に理解するためは、以下の詳細な説明およ び図面を参照されたい、これらの説明および図面に示される実施例は、単なる例 示であり、本発明を限定するものではないことを理解されたい。

［図面の簡単な説明コ 第１図は、本発明のイオンビーム装置の概略線図である。

第２図は、本発明に従いイオンビームによりエツチングされたアルミニウム／シ リコン基板を描く線図である。

第３Ａ図は、第２図の基板のエツチング中第１図の装置により発生された概略的 な実際の検出装置出力を描く線図である。

第３Ｂ図は、第２図の基板のエツチング中の理想的な検出装置出力を描く線図で ある。

第４図は、第１図の装置により形成される「窓」を示す選択されたエツチング領 域の該路線図である。

［実施例］ 第１図は、本発明に従うイオンビー・−ム装置を描いである。装置は、精密に集 束されたイオンビーム１０を形成するようにレンズ２により集束（焦点調節）さ れたイオンを供給するイオン源１を備える。イオン源１およびレンズ２は、従来 設計および構造より成る。例λば、イオン源１は、好ましくは液体金属イオン源 がよい、この形式のイオン銃は、マサチューセッツ州所在のＭｉｃｒｉｏｎＣｏ ｒｐ、から商業的に入手し得る。イオンビーム１０の軸線は、ターゲット５の表 面５Ａ上の選択された衝突領域に当るように偏向板１１によりＸ−Ｙ平面に沿っ てラスクパターンで偏向される。イオン偏向板１１は、システムコンピュータ４ により発生されるＸ−Ｙ位置制御信号により制御される。システムコンピコ、− 夕４は、好ましくは、ミクロン以下の位置精度をもってビーム１０を方向づける ように偏向板１１を制御する。第１図に例示されるように、イオンビーム１０の 入射軸線は、ターゲット５の表面５Ａにより確定されるＸ−Ｙ平面にほぼ垂直な ２座標軸を定める。ターゲット５は、例えば、アルミニウム（Ａ１）およびシリ コン（Ｓｔ）の多重交番層より成る基板とし得る。

表面５Ａが集束イオンビーム１０により衝突を受けると、イオンビームは、二次 電子、二次イオンおよびスパッタされた中性原子ならびにスパッタされた分子を 放射せしめる。ビーム１０からの一層イオンは、表面５Ａに植え込まれ、また表 面５Ａから逆方向に散乱する。さらに、スパッタされたイオンの若干は、電子的 励起状態で表面５Ａから放射される。これらの粒子は、迅速に崩壊し、特定のエ ネルギのホトンを放射する。ホトンは、ビーム１０からのイオンが表面５Ａを打 つことを含む衝突事象の結果として分子および中性原子によっても放射される。

ホトン検出器７Ａおよび７Ｂは、表面５Ａ上へのビーム１０の入射に応答して放 射されるホトンを検出して、ホトン検出器信号をシステムコンピュータに供給す る。

ホトン検出器７Ａおよび７Ｂは、マサシューセッツ州所在のＥａｌｉｎｇ　Ｅｌ ｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓにより販売される部品から構成される従来設計のモノ クロメータとし得る０本発明の好ましい実施例において、検出器７Ａおよび７Ｂ は、異なる選択された波長の関連する光を有するホトンを検出するようにそれぞ れ調節される０例えば、アルミニウムおよびシリコンのへのイオンの衝突は、こ れらの成分にそれぞれ対応する具なる特性波長ののホトンの放射をもたらすこと が技術上知られている。

したがって、本発明の好ましい実施例は、各元素成分のイオンの衝突から生ずる 光の特性波長を検出するための別個の検出器を利用する。上述のアルミニウムお よびシリコン層の例においては、固定の帯域フィルタを有する検出器が、シリコ ンに対する約２５０ナノメーターおよびアルミニウムに対する約３０７ナノメー ターの波長を検出するのに利用されるのがよい０代わりに、広範囲の波長に対応 する調節可能なモノクロメータ−形式の従来形式のスペクトロメーターが、検出 器７Ａおよび７Ｂに代えて使用できる。

当技術に精通したものであれば、第１図に例示される装置は、集束イオンビーム １０直下の表面５Ａに関する高解像度のトポロジーおよび構造的情報を提供する ようにホトンによる作像を利用していることが理解されよう、この情報は、サン プル５の表面作像、表面マツプ形成および元素断面成分の分析に利用される。か くして、第１図に例示される装置は、サンプル５の表面５Ａの高解像度走査イオ ン顕微鏡マツプを生成するのに利用でき６０代わりに、システムコンピュータ４ は、普通は検出されるホトンスベクトルの鋭い変化によって、サンプル５の断面 を描くのにあるいはイオンビームスパッタリングプロセスの終点を検出するのに 利用できる。

本発明の好ましい実施例において、システムコンピュータ４は、ホトン検出器７ Ａおよび７Ｂにより発生されなホトン検出器信号を利用して、ターゲット５内の 異なる物質成分間の転換を検出し、そしてターゲット５におけるイオンビーム１ ０の衝突領域の２軸座標を確定する。イオンビーム１０が、例えばアルミニウム およびシリコンより成るターゲット５上の物質を腐食除去すると、異なる元素組 成の層が露出され、異なる波長のホトン放射をもたらす、これは、第２図との関 連において詳細に論述される。システムコンピュータ４は、ホトン検出器７Ａお よび７Ｂにより発生されるホトン検出器信号の転換を比較して、ターゲット内に おける異なる物質成分間の対応する転換を検出する。

第１図に例示される本発明の好ましい実施例において、システムコンピュータ４ は、イオンビーム１１に供給される偏向信号を検出器７Ａおよび７Ｂから受信さ れる信号と相関づけ、システムコンピュータが、ホトン検出器信号の変化を基板 表面５Ａ上の特定のＸ−Ｙ座標と関連ささせることができるようになされている 。

当技術に精通したものであれば、もしもサンプル５が半導体または絶縁体であれ ば、入射するイオン電荷がターゲット５上に累積して電界を生じ、これがサンプ ルを出る荷電粒子の電位と干渉し、ＳＩＭＳの応用に使用される電子−光質量分 光分析技術を非忠実、不正確にすることが理解されよう。

したがって、本発明の重要な特徴は、入射イオンビームに応答して放射されるホ トンの分析を利用し、しかもこれがターゲット電荷の蓄積に影響されないことで ある。

電荷の蓄積は、ターゲット表面におけるイオンビームの位置および形態と干渉し 、ターゲットを破壊することがあり得る。かくして、本発明の好ましい実施例に おいては、−次ビーム１０の焦点を最適化しかつ位置変化を最小にするために、 イオンビーム１０の衝突領域を取り囲む表面５Ａは、電子銃１２からの電子２３ とともに槽に収容される。電子銃１２により放射される電子は、ビーム１０の入 射イオンの正電荷を中和し、それにより正イオンにより発生される望ましくない 電界を減する。

第１図に例示されるように、電子銃１２は、システムコンピュータ４により発生 される制御信号により制御される電源１６から電力を受は取る。電子銃１２は電 子シャワー（放射）を発生し、これが電子偏向板２４によりターゲット上に偏向 される。電子銃１２は、ニュウハンプシャー州所在のＫｉｍｂａｌｌ　Ｐｈｙｓ ｉｃｓ社から商業的に入手し得る形式の熱フイラメント電子源とし得る。電子銃 １２は、好ましくは１０ナノアンペアおよび１マイクロアンペア間の電流を供給 するのがよい。

熱電子源は、ホトンならびに電子を放射し、それゆえ検出器７Ａおよび７Ｂによ り測定されるホトン収量に影響を及ぼすことがあり得る。かくして、本発明の他 の好ましい実施例においては、電子銃１２により放射される望ましくない光２２ は、電子銃１２の放射端部に取り付けられた散乱制限装置２０中を通過せしめら れる０分散制限装置２０は、例えば簡単な中空管とし得る。この種の管中を伝達 された光エネルギは、分散制限光ビーム２２として現われる。この分散制限光ビ ーム２２はビームトラップ装置２２に差し向けられるから、電子銃１２からのホ トン２２は検出器７Ａおよび７Ｂのホトン測定プロセスと干渉しない。

本発明の他の実施例においては、シャッタ装置（第１図に図示せず）が、分散制 限袋Ｍ２０に代わって使用される。このシャッタ装置は、システムコンピュータ ４により制御され、選択された時間間隔中電子銃１２からの光エネルギ放射を阻 止する。システムコンピュータ４は、そのとき、この選択された時間間隔中のみ ホトン検出器７Ａおよび７Ｂにより発生されるホトン検出器信号を読み取る０代 わりに、電子源１２には、光を全然発しない冷電子源を利用してもよい。

本発明のさらに他の好まし実施例においては、ターゲット５にホトン収量増大用 ガスを供給するため、ガス供給装置２８が設ｃフられている。ガス供給装置２８ は、酸素のようなホトン増大用ガス源、計量制御用弁およびター・ゲット５ヘガ スを導くための細いニードルを備える。

ＳＩＭＳ技術に精通したものであれば、５１ＭＳ装置におけると同様に、酸素の ような選択されたガスは、粒子収量を増大させることを認めるであろう、　ＳＩ ＭＳ装置においては、この種のガスはイオン収量を増すのに使用される。しかし ながら、本発明に依ると、酸素のような増大用ガスは、ホトン収量を増すのに使 用される。

酸素のようなホトン増大用ガスの使用は、付加的な利益をもたらすが、これにつ いては第２および３図との関連においてもっともよく説明できる。第２図は、本 発明にしたがいイオンビーム１０によりエツチングされるアルミニウム／シリコ ン基板５を、逐次的に５回描いである。アルミニウムおよびシリコン層は、Ａな いしＨとして指示されており、Ａが表面層である。第３Ａ図は、第２図の基板の エツチング中検出器７Ａおよび７Ｂ（第１図）により発生される概略的な実際の 検出器出力のグラフである。第３Ｂ図は、基板のエツチング中発生され得る理想 的ないし所望される検出器出力のグラフである。

第３Ａ図および第３Ｂ図の水平軸線は、第２図の２軸線と対応している。詳述す ると、第３Ａ図および第３Ｂ図の左−右方向は、サンプル５の深さの増大（２座 標）を表わす、システムコンピュータ４（第１図に例示される）は、好ましくは 、ディスプレイ８上に第３°Ａ図に描かれるものに類似のグラフ情報を生成でき るのがよい。

第３Ｂ図は、第２図に例示される基板に対応する理想的ホトン検出器出力を示し ている。理想的検出器出力は、例えば、点Ａおよび０間と点Ｆおよび０間の層に 高レベルのアルミニウムを指示しており、これらの層におけるアルミニウムの存 在を正確に反映している。逆に理想的シリコン検出器出力は、点りおよびＥ間と Ｈおよび１管に高レベルのシリコンを指示している。

第３Ａ図に例示されるように、補助酸素の不存在におけるエツチング中発生され る実際の検出器出力は、理想的出力と異なる。シリコン検出器出力は、基板５の 種々の層におけるシリコンの存在または不存在を正確に反映している。しかしな がら、アルミニウム検出器は、点Ａおよび８間における酸化物層に高レベルのア ルミニウムの存在を指示しているが、点Ｂ、すなわちアルミニウム層の始点にお いてアルミニウムレベルに急激な減少を指示している。さらに、アルミニウム検 出器は、シリコン層をエツチングしているときでさえ、アルミニウム収量の増大 を指示している。

この異常は、数種の物理°的根拠を有する。第一に、純粋の元素アルミニウムか らのホトン収量は、アルミニウム酸化物と関連するものより相当に低い、かくし て、検出器曲線は、点Ｂに達するとき、顕著な降下を示す、加えて、シリコン層 をエツチング中、シリコン酸化物の原子が飛散しく第２図の点Ａ−Ｄに示される ように）アルミニウム壁を酸化し、アルミニウム収量を激しく減する。さらに、 イオンビームは、鋭い周囲切断部を有さない、かくして、大きな深さ対幅比で穴 を削るとき、シリコンを切削中でも、より高い層のアルミニウムを打ち続け、見 掛けのアルミニウム収量を増す、これらの結果は、第３Ａ図において点Ｃで明ら かである。

上述の問題は、酸素のようなホトン増大用ガスを供給するためのガス装置２日（ 第１図に例示される）を利用することに依って、本発明の好ましい実施例で克服 される。酸素を利用することにより、全アルミニウムエツチング段階に対するホ トン収量は上昇せられ、その結果エツジ効果およびシリコン酸化物のスパッタリ ングによる酸化により引き起こされる見掛けのアルミニウム収量の擬似的増大は 、目立たなくなる。第３Ａ図に示されるように、酸素の存在下におけるアルミニ ウム検出器の曲線は、理想的曲線に近づく。

正確な結果は、エツチング形態に慎重に注意することによって、酸素の不存在に おいてさえ得られる。かくして、本発明の好ましい実施例においては、ビームは 、選択された物質切除領域５Ｂの周囲２５の回りで方形パターンで走査される。

この「窓」モードの走査中、システムコンピュータ４は、ホトン検出器により発 生される検出器信号を読み取らない１選択された領域５Ｂの周囲２５がエツチン グされた後、領域５Ｂの内部２７がエツチングすなわち「穿孔」される、システ ムコンピュータ４が、プロセス制御を提供するためホトン検出器により発生され るホトン検出器信号を読み取るのはこの「穿孔」モードの動作中である０本発明 のこの好ましい実施例は、大にな深さ対幅比での穴の加工と関連する従゛来技術 のエツジ効果の問題を回避することによって、正確なプロセス制御を可能にする 。

かくして、以上の説明から、本発明が上述の目的な効果的に達成することが明ら かであろう、技術に精通したものであれば、本発明の技術思想から逸脱すること なく、上述の構造に種々の変更をなし得ることが理解されよう、したがって、上 の説明に包含され図面に図示されるすべての内容は、単なる例示であり、限定的 意味を有するものでないことを理解されたい０本発明は、以下の特許請求の範囲 の記載によってのみ限定されるものである。

浄書（内容に変更なし） Ａ１．θＪス１ノ 手続省甫正書防式） 事件の表示　ＰＣＴ／ＵＳ８９１００５２０平成１年特許願第５０３０’６６号 発明の名称　集束イオンビーム作像およびブし７セス制御補正をする者 補正の対象 国際調査報告 国際調査報告

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. （１）ターゲットから粒子を放出（スパッタリング）させるため、該ターゲット の衝突領域に精密焦点イオンビームを差し向けるためのイオンビーム源手段と、 ここで前記イオンビームが前記ターゲットヘの入射軸線を画定し、該入射軸線に よりＺ座標軸が定められるものとする、 前記ターゲット領域に関して前記イオンビームを安定化するため、前記イオンビ ームにより前記ターゲット上に発生される電荷を中和するように、前記ターゲッ ト上に電子を差し向ける電子源手段と、 前記ターゲット上への前記イオンビームの入射に応答して放射されるホトンを検 出し、この放射されたホトンの選択された放射特性を表わすホトン検出装置信号 を発生するためのホトン検出装置と、 前記ホトン検出装置と電気的に同一回路にあって、前記ホトン検出装置信号に応 答して前記ターゲット内の異なる物質成分間の転換を検出し、ターゲット内にお ける異なる物質成分間の転換の検出に応答して、ターゲット内における前記イオ ンビームの衝突領域のＺ軸座標を確定するための出力手段と を備えことを特徴とするイオンビーム加工装置。
2. （２）前記Ｚ座標軸にほぼ垂直なＸ−Ｙ平面を画定するラスタパターンに沿って 、前記ターゲット上の衝突領域の位置を選択的に偏向するためのスキャナ手段と 、該スキヤナ手段と電気的に同一回路にあって、前記Ｘ−Ｙ平面に関して衝突領 域のＸ−Ｙ座標を表わす位置信号を発生するための手段を備える請求の範囲第１ 項記載の加工装置。
3. （３）前記電子源手段が、低エネルギ電子ビームを発生するための電子銃手段と 、該電子銃手段から放射される光エネルギから前記ホトン検出装置を隔絶するた めの隔絶手段とを備える請求の範囲第１項記載の加工装置。
4. （４）前記隔絶手段が、前記電子銃手段と関連して設けられていて、第１の時間 間隔中、前記電子銃手段からの光エネルギ放射を選択的に抑止するためのシャッ タ手段と、前記ホトン検出装置および前記シャッタ手段と同一回路にあって、前 記第１時間間隔中のみ前記ホトン検出装置信号を発生するように前記ホトン検出 装置の動作間隔を制御するためのホトン検出装置制御手段を備える請求の範囲第 ３項記載の加工装置。
5. （５）前記隔絶手段が、前記電子銃手段と関連して設けられていて、前記電子銃 手段により発生される光エネルギを収集し、分散制限光ビームを伝達するための 分散制限手段と、前記分散制限手段と関連して設けられていて、前記分散制限光 ビーム内の光エネルギに吸収するためのビームとラップ手段を備える請求の範囲 第３項記載の加工装置。
6. （６）ターゲット上へのイオンビームの入射に応答して放射されるホトン束を増 大するためのホトン収量増大手段を備え、該ホトン収量増大手段が、ターゲット 上ヘホトン収量増大ガス流を差し向けるたためのガス供給手段を含む請求の範囲 第１項記載の加工装置。
7. （７）前記ホトン収量増大手段が、酸素ガス源を含む請求の範囲第６項記載の加 工装置。
8. （８）前記スキャナ手段が、（１）予定されたエッチング領域の輪郭を描くため 、第１の時間間隔中予定されたエッチング領域境界に関して前記ビームを選択的 に走査し、（２）第２の時間間隔中前記の予定されたエッチング領域の内部に関 してビームを走査するためのスキャナ制御手段を備え、前記出力手段が、前記ホ トン検出装置および前記スキャナ制御手段と電気的に同一回路にあって、前記第 １時間間隔中発生されるホトン検出装置信号に対する前記出力手段の応答を抑止 するための出力制御手段を備える請求の範囲第１項記載の加工装置。
9. （９）前記ホトン検出装置が、関連する光の選択された範囲の波長を有するホト ンをそれぞれ検出する複数のホトン検出器を備え、前記出力手段が、前記複数の ホトン検出器の各々によって発生されるホトン検出装置信号を比較するための手 段を備える請求の範囲第１項記載の加工装置。
10. （１０）前記出力手段が、前記ホトン検出装置信号の転換に応答して、ターゲッ ト内の異なる物質成分間の対応する転換を検出するための手段を備える請求の範 囲第１項記載の加工装置。
11. （１１）前記出力手段が、前記位置信号および前記ホトン検出装置信号に応答し て、（１）前記位置信号および前記ホトン検出装置信号の対応するものを相関づ け、（２）前記位置信号および前記ホトン検出装置信号に応答してターゲット像 を生成するための作像手段を備える請求の範囲第２項記載の加工装置。
12. （１２）前記作像手段が、前記位置信号および前記ホトン検出装置信号に選択さ れた論理的操作を実行するためのマイククロプロセッサを備える請求の範囲第１ １項記載の加工装置。
13. （１３）イオンビームによりターゲットをエッチングする方法において、 ターゲットから粒子を放出（スパッタリング）するため、ターゲット上の衝突領 域に精密焦点イオンビームを方向づけ、ここでイオンビームがターゲット上への 入射軸線を画定し、該入射軸線によりＺ座標軸が定められるものとする、 ターゲット領域に関してイオンビームを安定化するため、イオンビームによりタ ーゲット上に発生される電荷を中和するようにターゲット上に電荷を方向づけ、 ホトン検出装置を利用して、ターゲット上へのイオンビームの入射に応答して放 射されるホトンを検出し、放射されたホトンの選択された放射特性を表わすホト ン検出装置信号を発生し、 ホトン検出装置信号に応答して、ターゲット内における異なる物質成分間の転換 を検出し、 ターゲット内における異なる物質成分間の転換検出段階に応答して、ターゲット 内のイオンビームの衝突領域のＺ軸座標を確定する 諸段階を含むイオンビームによるターゲットエッチング方法。
14. （１４）Ｚ座標軸にほぼ垂直なＸ−Ｙ平面を画定するラスタパターンに沿って、 ターゲット上における衝突領域の位置を選択的に偏向し、Ｘ−Ｙ平面に関する衝 突領域のＸ−Ｙ座標を表わす位置信号を発生することを含む請求の範囲第１３項 記載のイオンビームによるターゲットエッチング方法。
15. （１５）電子銃を利用して、低エネルギ電子ビームをターゲット上に方向づけ、 電子銃から放射される光エネルギからホトン検出装置を隔絶することを含む特許 請求の範囲第１３項記載のイオンビームによるターゲットエッチング方法。
16. （１６）第１の時間間隔中、電子銃からの光エネルギ放射を選択的に抑止し、該 第１時間間隔中のみホトン検出装置信号を発生することを含む請求の範囲第１５ 項記載のイオンビームによるターゲットエッチング方法。
17. （１７）電子銃により発生される光エネルギを収集して、分散制限光ビームを伝 達し、分散制限光ビーム内の光エネルギを吸収することを含む請求の範囲第１５ 項記載のイオンビームによるターゲットエッチング方法。
18. （１８）ターゲット上へのイオンビームの入射に応答して放射されるホトン束を 増大することを含み、このホトン束増大段階が、ホトン収量増大ガス流をターゲ ット上に方向づけることを含む請求の範囲第１３項記載のイオンビームによるタ ーゲットエッチング方法。
19. （１９）前記のホトン束増大段階が、ターゲット上へ酸素流を方向づけることを 含む特許請求の範囲第１８項記載のイオンビームによるターゲットエッチング方 法。
20. （２０）予定されたエッチング領域の輪郭を描くため、第１の時間間隔中予定さ れたエッチング領域境界に関してビームを走査し、第２の時間間隔中前記の予定 されたエッチング領域の内部に関してビームを走査し、そして前記第１時間間隔 中発生されるホトン検出装置信号に対する応答を抑止する請求の範囲第１３項記 載のイオンビームによるターゲットエッチング方法。
21. （２１）複数のホトン検出装置を利用して、関連する光の選択された範囲の波長 を有するホトンをそれぞれ検出し、前記複数のホトン検出装置の各々より発生さ れるホトン検出装置信号を比較することを含む請求の範囲第１３項記載のイオン ビームによるターゲットエッチング方法。
22. （２２）前記ホトン検出装置信号の転換に応答して、ターゲット内の異なる物質 成分間の対応する転換を検出することを含む請求の範囲第１３項記載のイオンビ ームによるターゲットエッチング方法。
23. （２３）位置信号およびホトン検出装置信号の対応するものものを相関づけ、こ の相関づけ段階に応答して、ターゲット像を生成することを含む請求の範囲第１ ３項記載のイオンビームによるターゲットエッチング方法。
24. （２４）マイクロプロセッサを利用して、位置信号およびホトン検出信号に選択 された論理的操作を実行することを含む請求の範囲第２３項記載のイオンビーム によるターゲットエッチング方法。