JPH09199072A

JPH09199072A - イオンビーム投射方法および装置

Info

Publication number: JPH09199072A
Application number: JP8007954A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Umemura; 馨梅村; Yoshimi Kawanami; 義実川浪; Yuichi Madokoro; 祐一間所
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-01-22
Filing date: 1996-01-22
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】試料面で歪やボケの小さい良質のイオンビーム
投射像を得ることのできるイオンビーム投射方法および
装置を提供すること。【解決手段】イオン源１からのイオンビーム４を照射レ
ンズ２を介して開口パターンを有するステンシルマスク
８上に照射し、ステンシルマスク８を通過したイオンビ
ーム４を投射レンズ３によって試料９の表面上に投射す
るイオンビーム投射方法において、投射レンズ３のレン
ズ強度を揺動させて、この投射レンズ強度の揺動に伴う
上記開口パターン像の像位置揺動量をビーム検出器１４
を用いて測定し、この像位置揺動量が最小となるよう
に、イオン源１からのイオンビームの軌道をアライナ１
２，１２’を用いて修正する。【効果】イオンビームを投射レンズの中心軸上に通すこ
とができるため、良質のイオンビーム投射像が得られ
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、ステンシルマスク
を用いてパターン成形したイオンビームを被加工試料の
表面に投射して、該試料表面の微細加工を行なうように
したイオンビーム投射方法およびそのための装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明で対象としているイオンビーム投
射装置は、イオンビームを通過させるための開口パター
ンを有するステンシルマスク上にイオンビームを照射し
て、該ステンシルマスクを通過したイオンビームをレン
ズで縮小して試料表面上に投射することによって、該試
料表面上に上記開口パターンの縮小像を形成する装置で
ある。このパターン成形されたイオンビームの投射によ
って試料表面上で生じる物理的または化学的な変化を利
用して、試料表面上に微細なパターン加工を施すことが
できる。

【０００３】従来例として、ステンシルマスク上の開口
パターンを通過したイオンビームを試料(表面にホトレ
ジスト膜を塗布したウエハ)上に投射して、上記開口パ
ターンの縮小像を上記ホトレジスト膜上に焼付けるよう
にしたイオン投射リソグラフィ装置が、例えば特開平２
−６５１１７号公報に開示されている。

【０００４】この種のイオンビーム投射装置の一構成例
を説明する。図１７は半導体製造時のイオン露光に用い
られる投射型イオンリソグラフィー装置１７０の概略構
成図である。イオン源１７１より引出したイオンビーム
１７２を、照射レンズ１７３を介してマスクステージ１
７５上に保持された開口パターンを有するステンシルマ
スク１７４上に照射する。ステンシルマスク１７４の開
口部を通過したイオンビーム１７２は、投射光学系１７
６により試料１７９表面上に投射される。本例では、投
射光学系１７６は集束レンズ１７７と投射レンズ１７８
とで構成されていて、ステンシルマスク１７４に設けら
れた開口パターンの像を試料１７９表面上に縮小投射す
る。試料１７９は、精密移動可能な試料ステージ１８０
上に保持されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】まず、本発明に関係す
るイオンビーム投射装置３０の概略構成を図２に示す。
図２において、イオン源３１より引き出されたイオンビ
ーム３２は、照射光学系３３を介してマスクステージ３
５上に保持されたステンシルマスク３４上に照射され
る。ステンシルマスク３４にはイオンビームを通過させ
るための開口パターンが設けられていて、ステンシルマ
スク３４を通過したイオンビーム３２は投射光学系３６
により試料３７上に縮小投射される。これにより、試料
３７表面上にはステンシルマスク３４の開口パターンの
縮小像が形成される。試料３７は移動可能な試料ステー
ジ３８上に保持されている。

【０００６】照射光学系３３は、照射レンズ４０（３枚
電極の静電レンズ）と、引出レンズ４１（２枚電極の静
電レンズ）と、制限アパーチャ４２とから構成されてい
る。引出レンズ４１はイオン源３１からイオンビーム３
２を必要十分な強度で引出すためのもので、引出された
イオンビームのうち引出角度の大きな不要部分は制限ア
パーチャ４２でカットされる。照射レンズ４０はイオン
源の像を約１倍で結像するようにイオンビーム３２を集
束しながらステンシルマスク３４上に照射している。

【０００７】投射光学系３６は、投射レンズ４３（３枚
電極の静電レンズ）と、ブランキング偏向器４４（２極
の静電偏向器）と、ブランキングアパーチャ４５とから
構成されている。ブランキング偏向器４４によりイオン
ビーム３２を偏向してブランキングアパーチャ４５でイ
オンビーム３２を遮断することによって、試料３７上へ
のイオンビームの投射を中断させることができ、それに
より、試料３７上へのイオンビームの間歇的な投射を可
能にしている。投射レンズ４３は、ステンシルマスク３
４の開口パターンの像を試料３７上に１／２に縮小して
結像するようにイオンビーム３２を集束する。

【０００８】本例で特徴的なことは、投射光学系３６に
１段のみの投射レンズ４３を設けると共に、照射光学系
３３に照射レンズ４０を設けてステンシルマスク３４を
通過したイオンビーム３２を投射レンズ４３のほぼ中心
位置に集束させるようにしている点である。これによ
り、試料３７表面上に投射されるステンシルマスク３４
の開口パターン像は、従来例(図１７)の場合に比べて像
歪みが格段に小さくなるので、試料３７表面の微細加工
の精度が向上する。

【０００９】上記のような構成のイオンビーム投射装置
３０を用いて、試料３７表面上へのイオンビーム３２の
間歇的な投射と試料ステージ３８のステップ・アンド・
リピート方式での移動動作とによって、試料(例えばウ
エハ)３７の表面全体に同一の開口パターン像を多数個
並べて形成することができる。

【００１０】図３は、図２における重要な構成要素だけ
を抽出して模式的に示したもので、ここでは、イオンビ
ーム投射装置として一般化して説明する。５１はイオン
源、５２は照射レンズ、５３はステンシルマスク、５４
は投射レンズ、５５は試料である。イオン源５１から引
出されたイオンビーム５６は照射レンズ５２によって集
束されステンシルマスク５３に照射される。ステンシル
マスク５３を通過したイオンビーム５６は、投射レンズ
５４の中心位置(光学軸５７上)にクロスオーバ５８を形
成した後、投射レンズ５４によって試料５５の表面に縮
小投射される。これによって、ステンシルマスク５３に
設けられた開口パターンの縮小像が試料５５表面上に形
成される。

【００１１】上述したような構成のイオンビーム投射装
置おいて、試料面５５表面上にボケや歪みの少ない所望
の開口パターン像を得るためには、照射レンズ５２から
出たイオンビーム５６が投射レンズ５４の中心軸上を通
り、かつ該投射レンズ５４の中心位置にクロスオーバ５
８を形成するようにしなければならない。照射レンズ５
２からのイオンビーム５６が、投射レンズ５４の中心軸
上を通らなかったり、投射レンズ５４の中心位置でクロ
スオーバを形成せずに試料５５表面に到達した場合に
は、試料表面上に形成される開口パターン像は大きな歪
みやボケを有するものとなり、また、所望の縮小率の開
口パターン像を得ることができなくなる。

【００１２】照射レンズ５２からのビームが投射レンズ
５４の中心軸上を通らない原因は、照射レンズ５２の中
心が光学軸上に正確に設置されていると仮定した場合、
次の２点である。一つは、イオン源５１の設置位置不良
のため、イオン源軸が光学軸からズレている場合
（）。もう一つは、投射レンズ５４設置位置不良のた
め、投射レンズ軸が光学軸と一致していない場合（）
である。

【００１３】また、照射レンズ５２からのビームが投射
レンズ５４の中心でクロスオーバを作らない直接の原因
は、照射レンズ強度が適正でないこと（）であるが、
照射レンズへの印加電圧に対して試料表面に投射される
ビーム形状が適正か不適正であるかの判断手段がないた
めに、照射レンズへの厳密には正確でない印加電圧によ
って形成される像で満足せざるを得なかった。

【００１４】上記、およびの場合のビーム軌道を
図示して説明する。まず、の場合のビーム軌道の概略
を図４に示す。光学軸５７からズレて設置されているイ
オン源５１’から放出されたイオンビーム５６’は、照
射レンズ５２により集束されて投射レンズ５４内におい
てクロスオーバ５８’を形成するが、照射レンズ５２の
ピントが正確であっても、このクロスオーバ５８’の位
置は投射レンズ５４のレンズ中心（光学軸５７上）から
外れた地点となる。このため、試料表面に投射される像
の歪みやボケが大きくなり、所望の像を得ることができ
ない。

【００１５】次に、の場合のビーム軌道を図５に示
す。イオン源５１の軸が光学軸５７と一致してはいる
が、投射レンズ軸５９が光学軸５７に一致していない場
合には、照射レンズ５２からのイオンビーム５６”のク
ロスオーバ５８”は投射レンズ軸５９からズレた位置で
形成され、この場合も、形成される像に大きな歪みやボ
ケが生じる。

【００１６】また、上記の場合のビーム軌道を図６、
図７に示す。図６は照射レンズ５２がオーバフォーカス
の場合であり、イオン源６０からのイオンビーム６１は
照射レンズ５２で集束されてステンシルマスク５３を照
射し、ステンシルマスク５３を通過したイオンビーム６
１は投射レンズ５４の中心位置６７よりも上方の光学軸
６４上でクロスオーバ６５を形成した上で、投射レンズ
５４によって試料５５表面上に投射される。また、図７
は照射レンズ５２がアンダーフォーカス状態であって、
イオンビーム６１が投射レンズ５４の中心位置６７より
も下方においてクロスオーバ６９を形成している様子を
示している。いずれも、照射レンズ強度が最適ではない
ため、クロスオーバの形成位置が投射レンズの中心位置
から光軸方向にズレてしまっている。これらの場合も、
試料表面上に形成される像は歪みを持つと共に、所望の
縮小率の像を形成できない。

【００１７】従って、上記問題点、を解決するため
には、照射レンズ５２からのビームが投射レンズ５４の
中心軸上を通るようにビーム軌道を修正してやることが
必要である。照射レンズ５２からのイオンビームを正確
に投射レンズの中心軸上に通すためには、試料面上に形
成される投射像のパターン形状と、照射レンズ強度、投
射レンズ強度、さらには、上記両レンズやイオン源のそ
れぞれの軸の相対位置関係を検知し、最適条件を見つけ
出さなければならない。この作業は非常に経験を必要と
すると共に多くの時間を要する。従って、照射レンズ５
２からのイオンビームを容易かつ正確に投射レンズ５４
の中心軸上に通す方法が望まれていた。また、上記問題
点を解決するためには、照射レンズ５２からのイオン
ビームのクロスオーバが投射レンズ５４の中心位置に形
成されるように、照射レンズ強度を調整してやる必要が
ある。従って、照射レンズ５２からのイオンビームを容
易かつ正確に投射レンズ５４の中心位置に集束させる方
法が望まれていた。

【００１８】従って、本発明の第１の目的は、歪やボケ
の小さい投射像を容易に得るためのイオンビーム投射方
法を提供することにあり、また、本発明の第２の目的
は、上記第１の目的を実現するための装置を提供するこ
とである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、
(１)．イオン源からのイオンビームを照射レンズを介し
て開口パターンを有するステンシルマスク上に照射し、
上記のステンシルマスクを通過したイオンビームを投射
レンズの略中心位置に集束させて、上記投射レンズによ
って形成される上記開口パターンの像を試料表面上に投
射するイオンビーム投射方法において、上記投射レンズ
の強度を揺動させて、この投射レンズ強度の揺動に伴う
上記開口パターン像の像位置の揺動量を測定する工程を
含ませることにより達成され得る。なお、(２)．上記
(１)のイオンビーム投射方法において、さらに、上記の
開口パターン像の像位置の揺動量がより小さくなるよう
に、上記イオン源から上記照射レンズへのイオンビーム
の軌道を修正する工程を含ませることができる。さら
に、(３)．上記(２)のイオンビーム投射方法において、
上記のイオンビーム軌道を修正する工程は、上記イオン
源と上記照射レンズとの間に設置されたアライナを用い
て行なわれるものとすることができる。

【００２０】また、上記第１の目的は、(４)．イオン源
からのイオンビームを照射レンズを介して開口パターン
を有するステンシルマスク上に照射し、上記のステンシ
ルマスクを通過したイオンビームを投射レンズの略中心
位置に集束させて、上記投射レンズによって形成される
上記開口パターンの像を試料表面上に投射するイオンビ
ーム投射方法において、上記投射レンズの強度を揺動さ
せて、この投射レンズ強度の揺動に伴う上記開口パター
ン像の像中心位置付近における像倍率の変動量を計測す
る工程を含ませることにより達成される。なお、(５)．
上記(４)のイオンビーム投射方法において、上記の開口
パターン像の像中心位置付近における像倍率の変動量が
より小さくなるように、上記照射レンズの強度を調整す
る工程をさらに含ませることができる。

【００２１】さらに、上記第１の目的は、(６)．イオン
源からのイオンビームを照射レンズを介して開口パター
ンを有するステンシルマスク上に照射し、上記ステンシ
ルマスクを通過したイオンビームを投射レンズの略中心
位置に集束させて、上記投射レンズによって形成される
上記開口パターンの像を試料表面上に投射するイオンビ
ーム投射方法において、上記投射レンズの強度を揺動さ
せて、この投射レンズ強度の揺動に伴う上記開口パター
ン像の像中心位置近傍における像位置の揺動量を検出
し、この像位置揺動量が予め定められた像位置揺動量の
許容範囲内に入るように、上記イオン源から上記照射レ
ンズに向かうイオンビームの軌道を修正する工程と、上
記投射レンズの強度を揺動させて、この投射レンズ強度
の揺動に伴う上記開口パターン像の像中心位置近傍にお
ける像倍率の変動量を計測し、この像倍率変動量が予め
定められた像倍率変動量の許容範囲内に入るように上記
照射レンズの強度を調整する工程とを含ませることによ
り達成される。なお、(７)．上記(１)〜(６)のいずれか
のイオンビーム投射方法において、さらに、上記の試料
表面上に投射されるべき開口パターン像をイオンビーム
検出器上に投射して、該イオンビーム検出器からの検出
信号に基づいて上記開口パターン像を画像表示する工程
を含ませることができる。

【００２２】また、上記第２の目的は、(８)．イオンビ
ームを生成するためのイオン源と、上記イオン源からの
イオンビームを通過させ得る開口パターンを有するステ
ンシルマスクと、上記イオン源からのイオンビームを上
記ステンシルマスク上に照射するための少なくとも照射
レンズを含むイオンビーム照射光学系と、上記ステンシ
ルマスクを通過したイオンビームを試料表面上に投射す
るための一段の投射レンズを含むイオンビーム投射光学
系とを備え、上記ステンシルマスクを通過したイオンビ
ームを上記投射レンズのほぼ中心位置に集束させて上記
試料表面上に上記開口パターンの像を投射させるイオン
ビーム投射装置において、上記試料表面上に投射される
上記開口パターン像を検出するためのイオンビーム検出
手段と、上記投射レンズのレンズ強度を揺動させるため
のレンズ強度揺動手段と、上記ステンシルマスクを通過
したイオンビームが上記投射レンズの中心軸上を通るよ
うに、上記イオン源から上記投射レンズに到る間のイオ
ンビームの軌道を修正するためのイオンビーム軌道修正
手段とをさらに付加させることにより達成される。な
お、(９)．上記(８)のイオンビーム投射装置において、
上記のイオンビーム検出手段は蛍光板とＣＣＤとの組み
合わせからなるイオンビーム検出器を含んだものとする
ことができる。また、(１０)．上記(８)のイオンビーム
投射装置において、上記のイオンビーム検出手段は微小
なファラデーカップをアレイ状に配列してなるイオンビ
ーム検出器を含んだものとすることもできる。さらに、
(１１)．上記(８)のイオンビーム投射装置において、上
記のレンズ強度揺動手段は、上記投射レンズに供給され
るレンズ電圧に変動電圧を重畳させるための変動電圧供
給用電源を含んだものとすることができる。さらにま
た、(１２)．上記(８)のイオンビーム投射装置におい
て、上記のイオンビーム軌道修正手段は、上記イオン源
と上記投射レンズとの間に設置されたアライナを含んで
なるものとすることができる。(１３)．上記(８)のイオ
ンビーム投射装置において、上記のイオンビーム軌道修
正手段は、上記投射レンズおよびまたは上記イオン源を
光学軸に対して垂直な面内で微動させるための微動手段
を含んでなるものとすることができる。さらに、(１
４)．上記(８)〜(１３)のいずれかのイオンビーム投射
装置において、上記イオンビーム検出手段からの検出信
号を取り込んで上記開口パターン像の像形状および像位
置を検知するための信号処理を行なう信号処理手段をさ
らに付加させることができる。さらには、(１５)．上記
(８)〜(１４)のいずれかのイオンビーム投射装置におい
て、上記イオンビーム検出手段からの検出信号に基づい
て上記開口パターン像を画像表示するための画像表示手
段をさらに付加させることができる。さらにはまた、
(１６)．上記(８)〜(１５)のいずれかのイオンビーム投
射装置において、上記のイオン源として、液体金属イオ
ン源、電界電離イオン源、および微小放出点を持つプラ
ズマイオン源のうちいずれか一つを用いることができ
る。

【００２３】上記した本願発明の構成原理およびそれに
よって得られる作用効果について、以下に説明する。先
ず、照射レンズからのイオンビームを投射レンズの中心
軸上に通す方法について説明し、次に、投射レンズの中
心位置でクロスオーバを形成する方法について説明す
る。

【００２４】１．投射レンズの中心軸上にイオンビーム
を通す方法図８は、イオン源軸と投射レンズ軸が光学軸に一致した
理想的な場合におけるステンシルマスクの光軸上の一点
を基準にしたイオンビーム軌道を示している。光学軸８
４上のイオン源８１から放出したイオンビーム８２は、
照射レンズ８３が最適レンズ強度の時に、ステンシルマ
スク８５の光学軸８４上の一点に集束する。ステンシル
マスク８５を通過したイオンビーム８２は、あたかもス
テンシルマスク８５上の一点から放出したかのような軌
道を通り投射レンズ８６によって試料面８７上に投射さ
れる。この投射レンズ強度が最適な時、イオンビーム８
２は試料面８７の光学軸８４上の一点Ａにピントが合
う。ここで、投射レンズ強度をその最適値を中心に強，
弱させると、投射レンズ８６のピントは試料面８７を挾
んで光軸上の上，下で形成される。つまり、投射レンズ
強度が最適値より弱い場合にはピントは試料面の下方の
一点Ｂで形成され、強い場合には試料面の上方の一点Ｃ
でピントが合う。試料面上に形成される像の形状は、図
の最下段に示す如くであり、照射レンズ強度が適正強度
の時には一点８８に集束した像が形成され、それよりも
弱い時には領域８９、強い時には領域９０のように拡が
った像が形成される。何れの場合にも像は一点８８を中
心にしており、これより、ビームが光学軸上を通ってい
れば、投射レンズ強度を強，弱させても、像の中心部分
は試料面内で移動しないことがわかる。

【００２５】一方、イオン源が光学軸からズレて設置さ
れている場合、図９に示すように、イオン源の一点９１
から放出したイオンビーム９２が、照射レンズ８３によ
ってステンシルマスク８５の光学軸８４上の一点に焦点
を合わされ、ステンシルマスク８５を通過したイオンビ
ーム９２が、投射レンズ８６によって試料面８７上に投
射される。この時、投射レンズ強度が最適の場合、イオ
ンビーム９２は試料面８７上の一点Ｄにピントが合う。
ここで、投射レンズの強度を最適値を中心にして強，弱
させると、投射レンズ８６によるクロスオーバは試料面
８７の上，下で形成されるが、ビームが投射レンズ８６
の中心を通っていないため、投射レンズ強度の強，弱に
よってビームは大きく屈折し、投射レンズ強度が弱い時
には点Ｅで、強い時には点Ｆでクロスオーバを形成す
る。この時、試料面上に形成される像は、図の最下段に
示すように、最適レンズ強度の時に一点９３に集束し、
レンズ強度が弱い時には領域９４で、強い時には領域９
５で示すように拡がって形成される。このように、イオ
ン源９１が光学軸８４からズレて設置されている場合に
は、試料面８７上に形成される像は、投射レンズ強度の
搖動に呼応して試料面内で移動し、それぞれの像の中心
位置は一致しないことがわかる。

【００２６】また、照射レンズ軸と投射レンズ軸が一致
していない場合には、図１０により説明できる。ここ
で、イオン源軸と照射レンズ軸とは、共に光学軸１０２
に一致せしめられている。イオン源の一点１０１から放
出したイオンビーム１０４は、適正強度に調節された照
射レンズ８３によってステンシルマスク８５の光学軸上
の一点に集束される。ステンシルマスク８５を通過した
イオンビーム１０４は、投射レンズ８６によって試料面
８７上に投射される。この時、投射レンズ８６が最適強
度ならば、イオンビーム１０４は試料面８７上の一点Ｇ
にピントが合う。ここで、投射レンズ強度をその最適値
を中心に強，弱させると、投射レンズ８６によるクロス
オーバは試料面８７の上，下に形成されるが、投射レン
ズ軸１０５が光学軸（照射レンズ軸）１０２と一致して
いないため、投射レンズ強度が強い時には点Ｊで、弱い
時には点Ｈで示す位置となる。この時、試料面上に形成
される像は、図の最下段に示すように、投射レンズ強度
が最適の場合には一点１０６で示すような集束像となる
が、強い時には領域１０８で、弱い時には領域１０７で
示すような拡がった像となる。このように、照射レンズ
軸１０２と投射レンズ軸１０５が一致していない場合に
も、試料面８７上に投射される像は、投射レンズ強度の
揺動に呼応して試料面内で移動し、それぞれの像中心は
一致しないことになる。

【００２７】上述したように、照射レンズからのイオン
ビームが投射レンズの中心軸上を通っていれば、投射レ
ンズ強度を揺動させても投射像の中心位置は動かないた
め、試料面上に形成される投射像を観察しながら投射レ
ンズ強度を揺動させて、投射像の中心位置が移動するか
どうかを識別することによって、イオンビームが投射レ
ンズの中心軸上を通っているか否かを容易に判定するこ
とができる。

【００２８】次に、図９，図１０を用いて説明したよう
な投射レンズ強度の揺動に呼応しての像移動、つまり、
光学軸とイオン源軸との不一致、照射レンズ軸と投射レ
ンズ軸との不一致を無くすためのビーム軌道の修正方法
について、図１１，図１２を用いて具体的に説明する。

【００２９】図１１は光学軸とイオン源軸とが一致して
いない場合のビーム軌道の修正方法を説明する図であ
る。イオン源の実放出部９１から放出したイオンビーム
１１２は、アライナ１１３，１１４によってそのビーム
中心軸１１５が光学軸１１６に一致するように軌道修正
され、あたかも光学軸上の仮想放出部１１１から放出し
たかのようなビーム軌道を通って、照射レンズ８３の中
心軸上に導かれる。この照射レンズ８３の中心軸(光学
軸)に軸合わせされたビーム１１２が、適正レンズ強度
の照射レンズ８３によって、ステンシルマスク８５上に
焦点を合わせて照射される。ステンシルマスク８５を通
過したビームは投射レンズ８６によって試料面８７上に
焦点を合わせて投射される。図中のＡ’，Ｂ’，Ｃ’
は、投射レンズ強度の違いによる投射ビームのクロスオ
ーバ位置の変化を示している。アライナ１１３，１１４
によって、照射レンズ８３に入射する前のイオンビーム
が光学軸１１６上に乗るように軌道修正された結果、照
射レンズ８３以下では、ビームは常に光学軸上を通るた
め、図８の場合と全く同様になる。投射レンズ８６によ
る投射ビームのクロスオーバは、投射レンズが最適レン
ズ強度の時にはＡ’点に、それよりも強度が小さい場合
にはＢ’点に、強度が大きい場合にはＣ’点にそれぞれ
形成されるが、いずれの場合も、試料面上に投射される
像は、点１１７や領域１１９，１１８で示されるよう
に、光学軸１１６上の一点を像中心にして形成され、こ
の像中心が試料面内で動き回ることはない。

【００３０】次に、図１２に照射レンズ軸と投射レンズ
軸とが一致していない場合のビーム軌道の修正方法を示
す。イオン放出部１２１から放出したイオンビーム１２
２はアライナ１１３，１１４によりそのビーム中心軸１
２３が照射レンズ８３の中心１２４と投射レンズ８６の
中心１２５の双方を通るように軌道修正される。照射レ
ンズ８３は、イオンビーム１２２がステンシルマスク８
５上で焦点が合うように、そのレンズ強度を調整され
る。投射レンズ８６は、ステンシルマスク８５を通過し
たイオンビームが投射レンズ８６の中心１２５を通って
試料面８７上で焦点を結ぶように、そのレンズ強度を調
整される。Ｄ’，Ｅ’，Ｆ’は投射レンズ８６のレンズ
強度を揺動させた時の投射ビームのクロスオーバ位置の
変化を示している。アライナ１１３，１１４によってビ
ーム中心軸１２３が照射レンズ中心と投射レンズ中心と
の双方を通るように軌道修正されたため、試料面８７上
に形成される投射ビームの像は、点１２６や領域１２
７，１２８で示されるように、いずれもビーム中心軸１
２３上の一点を像中心にして形成され、該像中心が試料
面上で動き回ることはない。

【００３１】このように、試料面８７上に投射される像
を観察しながら、投射レンズ強度を揺動させた時に、像
中心が投射レンズ強度の揺動に呼応して移動する場合に
は、イオン源と照射レンズとの間に設けたアライナを動
作させてイオンビーム軌道を修正して上記した像中心の
移動量が最小になるようにアライナ電圧を設定した上
で、さらに試料面上での投射像のボケが最小になるよう
に投射レンズ強度を調整すれば、ボケや歪が極めて小さ
いパターン投射像を得ることができる。

【００３２】２．投射レンズ中心にクロスオーバを作る
方法次に、投射レンズの中心位置に照射レンズからのイオン
ビームのクロスオーバを形成する方法について説明す
る。ビームが投射レンズの中心軸上を通っていても、ク
ロスオーバがレンズ中心に形成されてなければ、試料面
上に投射される像は大きな歪を有し、また所望の縮小率
の像とはならない。

【００３３】図６は、照射レンズ５２の強度が強すぎて
イオンビーム６１が投射レンズ５４の中心位置６７より
も上方でクロスオーバ６５を形成している、所謂、オー
バーフォーカスの状態のビーム軌道を示している。ま
た、図７は逆に照射レンズ強度が弱すぎて投射レンズ５
４の中心位置６７よりも下方でクロスオーバ６９を形成
しているアンダーフォーカスの状態のビーム軌道を示し
ている。これらの場合、投射レンズ強度が変動すると、
試料面上に形成される投射像の歪が大きくなると共に、
投射像の大きさそのものが変わり、ステンシルマスク５
３の開口パターンに対する縮小率自体が変動することに
なる。

【００３４】図３に示したように、イオンビーム５６が
適正に投射レンズ５４の中心軸５７上を通り、かつレン
ズ中心でクロスオーバを形成する場合に、投射レンズ強
度を揺動させると、試料面上に形成される投射像には、
投射レンズ強度の揺動に対応してボケが発生するが、像
の縮小率自体は変わらない。このことを図１３，１４を
用いて説明する。図１３はビームが投射レンズの中心軸
上を通る場合、図１４はビームが投射レンズの中心軸上
を通らずにステンシルマスクの最外部から投射レンズ中
心に入射する場合について、それぞれ投射レンズ強度を
最適値を中心に揺動（強弱）させた場合における、ビー
ム軌道および試料面上での投射像位置の変化を示してい
る。

【００３５】図１３，１４において、最適照射レンズ強
度でステンシルマスク１３０に照射されたイオンビーム
は、該マスクの開口部を通過後に、投射レンズ１３３の
中心位置に入射する。ステンシルマスク１３０上の一点
１３１，１４０から出射したイオンビーム１３２，１４
１は、投射レンズ１３３によって集束されて、試料面１
３４上にそれぞれ投射される。この時に、投射レンズ強
度が最適値であれば、イオンビーム１３２，１４１は、
試料面１３４上の一点１３５，１４２においてそれぞれ
焦点を結び、従って投射像にボケは生じない。ここで、
投射レンズ強度を揺動（強弱）させると、投射レンズ強
度が強い時には、試料面よりも上方の点１３６，１４３
で、弱い時には試料面よりも下方の点１３７，１４４で
それぞれ焦点を結び、いずれの場合にも試料面上形成さ
れる投射像にボケが生じる。両図の最下段に、試料面上
の投射像を試料面の上方から見た様子を図示したよう
に、投射レンズ強度が最適値の時の投射像はいずれも点
１３５，１４５で示すような集束像となり、レンズ強度
が強い時の投射像は円形領域１３６，１４６で、逆に弱
い時の投射像は円形領域１３７，１４７で示すような拡
がった（ボケた）像となるが、これら投射像の像中心は
点１３５，１４５と同じである。つまり、投射レンズ強
度を揺動させても、投射像にボケは生じるものの、投射
像の縮小率自体は変わらないことが判る。

【００３６】このように、照射レンズからのイオンビー
ムのクロスオーバが投射レンズ中心に形成されていれ
ば、投射レンズ強度を揺動させても、ステンシルマスク
上の各開口部に対応する投射像部分の中心位置は変動せ
ず、従って開口パターン像全体としての倍率（縮小率）
は変動しない。このことを利用して、照射レンズからの
イオンビームのクロスオーバが投射レンズ中心に正確に
形成されているか否かを判断できる。つまり、試料面上
に投射される開口パターン像の中心近傍を観察しながら
投射レンズ強度を揺動させて、この投射レンズ強度の揺
動に伴う投射像の中心近傍の位置変動が最小になるよう
に照射レンズ強度を調整してやれば、投射レンズ中心に
クロスオーバを形成させることができる。

【００３７】なお、上記した投射レンズ強度を揺動させ
るには、投射レンズ電圧の直流成分を供給するための可
変直流電源からの出力直流電圧に、該投射レンズ電圧の
揺動成分を供給するための適当な振幅を持った変動電圧
源からの出力変動電圧を重畳し、この重畳された電圧を
投射レンズ電圧としてやればよい。また、試料面上に形
成される投射像の観察手段としては、試料表面と同一面
内に配置した蛍光板とその直下に配置したＣＣＤカメラ
との組合せを用いて、蛍光板上にイオンビームが投射さ
れて発生する蛍光像をＣＣＤカメラで画像として検出・
表示させる方式が採用できる。これにより、試料面上に
形成される投射像を明確に目視観察することができ、該
投射像位置が投射レンズ強度の揺動に呼応して変動する
か否かを容易に検知することができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面を参照して詳細に説明する。

【００３９】＜実施例１＞図１５に本発明が適用される
イオンビーム投射装置の基本構成を示す。図中、１はイ
オン源、２は照射レンズ、３は投射レンズであり、イオ
ン源１にはイオンビーム４を引出して加速するための電
圧を供給するための電源５が、照射レンズ２には照射レ
ンズ電圧を供給するための電源６が、投射レンズ３には
投射レンズ電圧を供給するための電源７が、それぞれ接
続されており、イオン源１から放出したイオンビーム４
は照射レンズ２によってステンシルマスク８上に照射さ
れ、ステンシルマスク８の開口パターンを通過したイオ
ンビーム４は投射レンズ３の中心付近にクロスオーバＰ
を形成して、試料９上に投射される。これによって、ス
テンシルマスク８の開口パターンが試料１０の表面に縮
小投射される。ステンシルマスク８はマスクステージ１
０上に保持され、試料９は微動可能な試料ステージ１１
上に保持されている。

【００４０】図１に、本発明を適用したイオンビーム投
射装置の構成を示す。本構成では、図１５に示した基本
構成に対し、さらに、イオン源１から放出したイオンビ
ーム４の軌道を修正するためのアライナ１２，１２’
と、アライナ１２，１２’の各電極にアライナ電圧を供
給するための電源１３，１３’と、試料９上に形成され
る投射ビーム像の形状および位置を検出するためのビー
ム検出器１４とが付加されている。

【００４１】アライナ１２，１２’としては、８電極構
成のものを上下２段に配列したものをイオン源１と照射
レンズ２との間に設置して用いているが、これは４電極
構成や１６電極構成等他の構成のものでもよい。ビーム
検出器１４は、例えば蛍光板とＣＣＤとの組み合わせか
らなっており、蛍光板上へのビーム投射によって発生さ
れる蛍光をＣＣＤで検出・増幅することによって、投射
ビーム像の形状および位置を知ることができる。なお、
投射レンズ３に投射レンズ電圧を供給するための電源と
して、図１５では直流電圧電源７のみを用いているが、
図１では直流電圧を発生するための直流電圧電源７’と
変動電圧を発生するための変動電圧電源７”とを直列接
続して用いている。ただし、電源そのものを別々に設け
る必要はなく、直流電圧とそれに重畳する変動電圧とを
出力できるものであれば単一構成の電源であってもよ
い。また、必要に応じて検出器１４上に投射されるビー
ム像を画像表示するための画像表示手段１５が付加され
得る。信号処理装置１６は、電源５，６，７’，７”，
１３，１３’の制御、ビーム検出器１４からの検出信号
の受信、該受信信号に基づいての種々の信号処理、さら
には画像表示手段１５への画像信号の供給などを行なう
ためのものである。

【００４２】イオン源１としては、ステンシルマスク８
を通過後のイオンビーム４の広がりが投射像のシャープ
さに大きく影響するためできるだけ良好な点源であるこ
とが望ましく、従って液体金属イオン源、電界電離イオ
ン源、もしくは微細放出部を有するプラズマイオン源の
いずれかを用いるのが良い。本実施例では、金(Ａｕ)を
イオン源材料とした液体金属イオン源を用いた。ただ
し、イオン源材料を加熱溶融させるための加熱電源等
は、図１では図示省略されている。

【００４３】次に、照射レンズ２からのイオンビーム４
を投射レンズ３の中心に通す手順について、図１，図１
６を用いて説明する。図１において、まず、アライナ１
２，１２’は動作させずに、イオン源１から引出したイ
オンビーム４を照射レンズ２によってステンシルマスク
８上に照射し、ステンシルマスク８を通過したイオンビ
ーム４をレンズ電圧を大凡に調整された投射レンズ３に
よって検出器１４上に投射する。検出器１４の検出面は
試料９の表面と同一平面内に設定されている。検出器１
４からの検出信号を信号処理装置１６で信号処理して画
像表示手段１５に投射像パターンを表示させる。この表
示パターンを観察しながら、照射レンズ２および投射レ
ンズ３の強度を粗調整する。次に、像中心付近の特徴的
な１点に注目しながら投射レンズ電圧に時間とともに変
動する電圧を重畳させる。図１６の上段は、この時の投
射レンズ電圧を時間軸を横軸にして模式的に示したグラ
フである。画像表示手段１５に表示された投射像パター
ンは、この投射レンズ強度の揺動に同期してボケを生じ
る。ここで、パターンにボケは生じるが、その位置が移
動しなければ照射レンズ２からのイオンビーム４が投射
レンズ３の中心位置を通っていることが確認でき、パタ
ーン位置が移動すればビーム４が投射レンズ３の中心を
通っていないことが判る。

【００４４】次いで、イオンビーム４が投射レンズ３の
中心を通っていない場合には、アライナ１２，１２’に
緩やかに電圧を印加する。まず、アライナ１２のうちの
対向する一対の電極に対して、図１６の中段に示すよう
に、一方の電極に正電圧Ｖ１を０(Ｖ)から徐々に印加す
る。他方の電極には負電圧Ｖ２を０(Ｖ)から徐々に印加
する。この時、他の電極対には電圧を印加しない。これ
と同時に、下段のアライナ１２’には、上段のアライナ
１２で電圧を印加した電極対と同じ面内位置にある電極
対に対して、上記とは逆に、一方の電極に負電圧Ｖ２
を、他方の電極には正電圧Ｖ１をそれぞれ０(Ｖ)から徐
々に印加して行く。その際、画像表示手段１５に表示さ
れるパターン像の中心付近に注目していると、像中心の
移動量は、図１６の下段に示すように投射レンズ強度に
依存して変動するが、上記したアライナ１２，１２’の
動作によって、像中心の移動量が無くなるか、あるいは
予め定めた許容範囲内に入ってくる。

【００４５】上記のような手順によって像中心の移動量
が許容範囲内に収まった時、イオンビーム４が投射レン
ズ３の中心位置を通るように軌道修正されたことにな
る。ここで、アライナ１２，１２’のそれぞれの電極対
に印加するアライナ電圧の調整を停止し、その時のアラ
イナ電圧Ｖａ、−Ｖａを維持するとともに、投射レンズ
３への変動電圧の印加も停止して、その時のレンズ電圧
を維持する。このような手順によって、投射レンズ３の
ピントが正確に設定され、シャープなパターン像を試料
面上に形成することが可能となる。

【００４６】上記のような操作手順を予めプログラムと
して定めておき、信号処理装置１６による各部の制御を
このプログラムに従って自動的に行なわせるようにすれ
ば、イオンビームの軌道修正を短時間で済ませることが
できるので、効率的である。また、上記説明ではイオン
ビームの軌道修正をアライナによる電気的作用のみによ
って行なったが、例えばイオン源１を光学軸に対して垂
直な面内で微動できるステージ上に設置し、上記した投
射レンズ強度の揺動に伴う像移動が小さくなるようにこ
のステージを微動させてイオンビーム軌道を粗調整した
後に、上記したアライナによる高精度のビーム軌道補正
を行うようにしても良い。さらに、投射レンズ３を光学
軸に対して垂直な面内で微動できるステージ上に設置
し、該ステージを微動させて、逆に投射レンズ中心をイ
オンビーム軌道上に合わせることによってイオンビーム
が投射レンズ中心を通るようにしても良い。

【００４７】このように、照射レンズからのイオンビー
ムが投射レンズの中心位置を通っていれば投射レンズの
強度を変動させても投射像全体の中心が動かないことを
利用して、イオンビームが投射レンズの中心を通ってい
るか否かを知ることができるという本発明の基本思想が
開示された以上、この基本思想を上記以外の光学系に適
用することは当業者なら容易である。また、上記の如き
イオンビーム投射方法を用いることで、例えば試料とし
てシリコンウエハ、試料に投射すべきイオン種をホウ
素、ヒ素、リンのいずれかを用いて、イオンの加速電圧
を適当に設定することによって、試料（ウエハ）表面上
に所望の開口パターンのイオン注入領域を形成すること
ができる。また、ウエハ表面のイオンビーム投射部に反
応性ガスを導入することにより、開口パターンの縮小図
形状に試料をエッチングすることができ、さらに、有機
金属ガスを導入することで開口パターンの縮小図形状に
金属デポジションすることができるため、半導体素子上
の配線の削除や追加も可能である。さらには、マイクロ
マシンの作成などにも用いることができる。

【００４８】＜実施例２＞本実施例は、特に、照射レン
ズからのイオンビームを投射レンズの中心位置にフォー
カスさせる手法に関する。使用する装置の概略構成は図
１と同じである。以下、投射レンズ中心に照射レンズか
らのイオンビームをフォーカスさせる手順について、図
１を参照して説明する。

【００４９】実施例１で説明した照射レンズ２からのイ
オンビーム４を投射レンズ３の中心軸上に通すための一
連の手順を経た後、再度イオンビーム４をビーム検出器
１４上に投射する。ビーム検出器１４は、実施例１の場
合と同様に蛍光板とＣＣＤとの組み合わせで構成してビ
ーム電流強度分布を測定するようにしたものでも良い
し、微小なファラデーカップをアレイ状に集積して構成
したビーム電流強度分布測定器でも良い。このようにビ
ーム電流強度分布を測定して画像化表示することで投射
像の形状や歪、倍率を明確に確認することができる。こ
こでは、この時点ではまだ、照射レンズ２の強度と投射
レンズ３の強度は、厳密には適正ではないものとして説
明を進める。

【００５０】ビーム検出器１４からの検出信号を信号処
理装置１６に導いて投射像の画像化信号処理を行ない、
得られた画像信号を画像表示手段１５に送ってイオンビ
ーム投射像を映像表示させる。この状態で、投射レンズ
３に前述した変動電圧を重畳し、その時のビーム投射像
の変化を観測する。その際、特に像の中心部分の変動に
注目し、上記した投射レンズ電圧の変動にも拘らず、像
がステンシルマスク８のパターンに対して所望の縮小率
となるように、照射レンズ２のレンズ強度を微調整す
る。所望の像縮小率が得られたら、その時の照射レンズ
強度を一定に維持した上で、投射レンズ電圧の変動速度
を鈍速にして、像のシャープさが最も良好となった時に
投射レンズへの変動電圧の印加をやめて、投射レンズ電
圧を一定に維持する。このような手順により、イオンビ
ーム４を投射レンズ３の中心位置にフォーカスさせるこ
とができる。

【００５１】イオンビーム投射像の倍率測定で、さらに
詳細な計測を行なうためには、投射像のほぼ中央と思わ
れる地点を含んでこの地点を端点とする直線上の３点に
注目する。そして、上記した投射レンズ強度の揺動に伴
なうこれら３点間での距離比と、マスク８上の対応する
３点間での距離比とを比較する。投射像の倍率が変動す
ると投射像上での上記３点間での距離比は著しく変化す
るため、像倍率の変動を容易に定量的に確認することが
できる。

【００５２】上記したような、投射レンズ３の中心にイ
オンビーム４のクロスオーバを形成するための操作手順
や実施例１で示した投射レンズ３の中心軸上にイオンビ
ーム４を通すための操作手順、および、投射レンズ強度
の揺動に伴なうイオンビーム投射像の像位置変動量の許
容範囲、レンズ電圧の調節に際しての昇圧速度、降圧速
度、投射レンズ電圧に重畳させる変動電圧の振幅および
中心電圧などの諸条件を、信号処理装置１６内に予めプ
ログラムとして入力しておき、このプログラムに従って
装置各部の制御を自動的に行なわせるようにすれば、目
的とするイオンビームの軌道修正を短時間で自動的に行
なわせることができ、より一層効率的である。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、照射レンズからのイオ
ンビームを投射レンズ中心軸上に容易かつ正確に通し、
かつ、投射レンズ中心位置に容易かつ正確に照射レンズ
からのイオンビームのクロスオーバを形成させることが
できるため、試料表面上にボケや歪の小さな高精度のパ
ターン投射像を容易に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用してなるイオンビーム投射装置の
概略構成を示す図である。

【図２】本発明によるイオンビーム投射装置のイオン光
学系部分の概略構成を示す図である。

【図３】図２のイオン光学系において、イオン源軸と投
射レンズ軸との双方が光学軸に一致していて試料面への
イオンビーム投射が理想的な場合のイオンビーム軌道を
示す図である。

【図４】図２のイオン光学系において、イオン源軸が光
学軸(照射レンズ軸)からズレている場合のイオンビーム
軌道を示す図である。

【図５】図２のイオン光学系において、投射レンズ軸が
光学軸(照射レンズ軸)からズレている場合のイオンビー
ム軌道を示す図である。

【図６】図２のイオン光学系において、照射レンズがオ
ーバーフォーカス状態の場合のイオンビーム軌道を示す
図である。

【図７】図２のイオン光学系において、照射レンズがア
ンダーフォーカス状態の場合のイオンビーム軌道を示す
図である。

【図８】図３に示したイオン源軸と投射レンズ軸との双
方が光学軸に一致している理想的な光学系において、投
射レンズ強度を揺動させた時のイオンビーム軌道および
投射像の変化を示す図である。

【図９】図４に示したイオン源軸が光学軸からズレてい
る光学系において、投射レンズ強度を揺動させた時のイ
オンビーム軌道および投射像の変化を示す図である。

【図１０】図５に示した投射レンズ軸が光学軸からズレ
ている光学系において、投射レンズ強度を揺動させた時
のイオンビーム軌道および投射像の変化を示す図であ
る。

【図１１】図９における問題点を解決するための本発明
による方法を説明するための図である。

【図１２】図１０における問題点を解決するための本発
明による方法を説明するための図である。

【図１３】図３に示したイオン源軸と投射レンズ軸との
双方が光学軸に一致している理想的なイオン光学系にお
いて、照射レンズ強度が適正である場合に投射レンズ強
度を揺動させた時の、光学軸上を通るイオンビームの軌
道およびその像位置の変化を示す図である。

【図１４】図３に示したイオン源軸と投射レンズ軸との
双方が光学軸に一致している理想的なイオン光学系にお
いて、照射レンズ強度が適正である場合に投射レンズ強
度を揺動させた時の、ステンシルマスクの最外部から投
射レンズに入射するイオンビームの軌道およびその像位
置の変化を示す図である。

【図１５】本発明が適用されるべきイオンビーム投射装
置の従来の基本構成を示す図である。

【図１６】本発明の実施例をより明瞭に理解するため
に、投射レンズ電圧，アライナ電圧および像移動量の変
化の関係を示した図である。

【図１７】従来のイオンビーム投射装置の一構成例を示
す図である。

【符号の説明】

１，３１，５１，５１’，６０，１７１……イオン源、２，４０，５２，８３，１７３……照射レンズ、３，４３，５４，８６，１３３，１７８……投射レン
ズ、４，３２，５６，５６’，５６”，６１……イオンビー
ム、８２，９２，１０２，１１２，１２２……イオンビー
ム、１３２，１４１，１７２……イオンビーム、５……加速電源、６……照射レンズ電源、７，７’７”……投射レンズ電源、８，３４，５３，８５，１３０，１７４……ステンシル
マスク、９，３７，５５，１７９……試料、８７，１３４……試料面、１０，１７５……マスクステージ、１１，１８０……試料ステージ、１２，１２’，１１３，１１４……アライナ、１４……ビーム検出器、１５……画像表示手段、１６……信号処理装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオン源からのイオンビームを照射レンズ
を介して開口パターンを有するステンシルマスク上に照
射し、上記ステンシルマスクを通過したイオンビームを
投射レンズの略中心位置に集束させて、上記投射レンズ
によって形成される上記開口パターンの像を試料表面上
に投射するイオンビーム投射方法において、上記投射レ
ンズの強度を揺動させて、この投射レンズ強度の揺動に
伴う上記開口パターン像の像位置の揺動量を測定する工
程を含んでなることを特徴とするイオンビーム投射方
法。
【請求項２】上記の開口パターン像の像位置揺動量がよ
り小さくなるように、上記イオン源から上記照射レンズ
へのイオンビームの軌道を修正する工程をさらに含んで
なることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム投
射方法。
【請求項３】上記のイオンビーム軌道を修正する工程
が、上記イオン源と上記照射レンズとの間に設置された
アライナを用いて行なわれることを特徴とする請求項２
に記載のイオンビーム投射方法。
【請求項４】イオン源からのイオンビームを照射レンズ
を介して開口パターンを有するステンシルマスク上に照
射し、上記ステンシルマスクを通過したイオンビームを
投射レンズの略中心位置に集束させて、上記投射レンズ
によって形成される上記開口パターンの像を試料表面上
に投射するイオンビーム投射方法において、上記投射レ
ンズの強度を揺動させて、この投射レンズ強度の揺動に
伴う上記開口パターン像の像中心位置付近における像倍
率の変動量を計測する工程を含んでなることを特徴とす
るイオンビーム投射方法。
【請求項５】上記の開口パターン像の像中心位置付近に
おける像倍率の変動量がより小さくなるように上記照射
レンズの強度を調整する工程をさらに含んでなることを
特徴とする請求項４に記載のイオンビーム投射方法。
【請求項６】イオン源からのイオンビームを照射レンズ
を介して開口パターンを有するステンシルマスク上に照
射し、上記ステンシルマスクを通過したイオンビームを
投射レンズの略中心位置に集束させて、上記投射レンズ
によって形成される上記開口パターンの像を試料表面上
に投射するイオンビーム投射方法において、上記投射レ
ンズの強度を揺動させて、この投射レンズ強度の揺動に
伴う上記開口パターン像の像中心位置近傍における像位
置の揺動量を検出し、この像位置揺動量が予め定められ
た像位置揺動量の許容範囲内に入るように、上記イオン
源から上記照射レンズに向かうイオンビームの軌道を修
正する工程と、上記投射レンズの強度を揺動させて、こ
の投射レンズ強度の揺動に伴う上記開口パターン像の像
中心位置近傍における像倍率の変動量を計測し、この像
倍率変動量が予め定められた像倍率変動量の許容範囲内
に入るように上記照射レンズの強度を調整する工程とを
含んでなることを特徴とするイオンビーム投射方法。
【請求項７】上記の試料表面上に投射されるべき開口パ
ターン像をイオンビーム検出器上に投射し、該イオンビ
ーム検出器からの検出信号に基づいて上記開口パターン
像を画像表示する工程をさらに含んでなることを特徴と
する請求項１〜６のいずれかに記載のイオンビーム投射
方法。
【請求項８】イオンビームを生成するためのイオン源
と、上記イオン源からのイオンビームを通過させ得る開
口パターンを有するステンシルマスクと、上記イオン源
からのイオンビームを上記ステンシルマスク上に照射す
るための少なくとも照射レンズを含むイオンビーム照射
光学系と、上記ステンシルマスクを通過したイオンビー
ムを試料表面上に投射するための一段の投射レンズを含
むイオンビーム投射光学系とを備え、上記ステンシルマ
スクを通過したイオンビームを上記投射レンズのほぼ中
心位置に集束させて上記試料表面上に上記開口パターン
の像を投射させるイオンビーム投射装置において、上記
試料表面上に投射される上記開口パターンの像を検出す
るためのイオンビーム検出手段と、上記投射レンズのレ
ンズ強度を揺動させるためのレンズ強度揺動手段と、上
記ステンシルマスクを通過したイオンビームが上記投射
レンズの中心軸上を通るように上記イオン源から上記投
射レンズに到る間のイオンビームの軌道を修正するため
のイオンビーム軌道修正手段とがさらに付加されてなる
ことを特徴とするイオンビーム投射装置。
【請求項９】上記イオンビーム検出手段が、蛍光板とＣ
ＣＤとの組み合わせからなるイオンビーム検出器を含ん
でなることを特徴とする請求項８に記載のイオンビーム
投射装置。
【請求項１０】上記イオンビーム検出手段が、微小なフ
ァラデーカップをアレイ状に配列してなるイオンビーム
検出器を含んでなることを特徴とする請求項８に記載の
イオンビーム投射装置。
【請求項１１】上記のレンズ強度揺動手段が、上記投射
レンズに供給されるレンズ電圧に変動電圧を重畳させる
ための変動電圧供給用電源を含んでなることを特徴とす
る請求項８に記載のイオンビーム投射装置。
【請求項１２】上記のイオンビーム軌道修正手段が、上
記イオン源と上記投射レンズとの間に設置されたアライ
ナを含んでなることを特徴とする請求項８に記載のイオ
ンビーム投射装置。
【請求項１３】上記のイオンビーム軌道修正手段が、上
記投射レンズおよびまたは上記イオン源を光学軸に対し
て垂直な面内で微動させるための微動手段であることを
特徴とする請求項８に記載のイオンビーム投射装置。
【請求項１４】上記イオンビーム検出手段からの検出信
号を取り込んで上記開口パターン像の像形状および像位
置を検知するための信号処理を行なう信号処理手段がさ
らに付加されてなることを特徴とする請求項８〜１３の
いずれかに記載のイオンビーム投射装置。
【請求項１５】上記のイオンビーム検出手段からの検出
信号に基づいて上記開口パターン像を画像表示するため
の画像表示手段がさらに付加されてなることを特徴とす
る請求項８〜１４のいずれかに記載のイオンビーム投射
装置。
【請求項１６】上記イオン源が、液体金属イオン源、電
界電離イオン源、および微小放出点を持つプラズマイオ
ン源のうちのいずれかであることを特徴とする請求項８
〜１５のいずれかに記載のイオンビーム投射装置。