(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット上に材料を堆積させるために又はターゲットから材料を除去するために集束イオンビームを用いる方法において、
イオンソースからイオンを抽出する抽出工程と、
該イオンを、ターゲット面において、成形されていないガウス形状のビームより低い平均電流密度を有する非ガウス形状の成形イオンビームへ成形する工程であって、該イオンにアパーチャを通過させる工程と、該ターゲット表面において均一な電流密度を生成するように該イオンビームを前記ターゲット表面を越えた焦点面で集束させる工程とを有するイオンビーム成形工程と、
ターゲットを備える提供工程と、
作動物質のジェットを該ターゲットへ向けて方向付けるジェット案内工程と、
ビーム内のイオンが該ターゲット上に材料を堆積させるための又は該ターゲットから材料を除去するための該作動物質の反応を誘発するように、該イオンビームを該ターゲットへ向けて方向付けるイオンビーム案内工程と、を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、該イオンにアパーチャを通過させる工程及び該イオンビームを前記ターゲット表面を越えた焦点面で集束させる工程は、
該イオンを非成形ビームより大きい電流を有するビームへ成形するため、該作動物質を使い果たすことなく、非成形ビームより素早く材料を堆積若しくは除去する、ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、
前記非ガウス形状の成形イオンビームは、前記ターゲット面において、電流密度プロファイルが、非成形ビームと同様のエッジ解像度を有する幾何学的特徴を有するため、非成形ビームによって生成されたと同等に微細な特徴を前記ターゲット上に生成する、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法であって、
前記集束イオンビームを成形する工程は、該イオンビームの形に対応したパターンをターゲットにおいてエッチング若しくは堆積し、次いで、該イオンビームに該パターンを段階的に繰り返させる、ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法であって、
前記イオンビーム成形工程は、真っ直ぐなエッジをイオンのパスにおけるビーム中心近くに配置するため、ターゲット面において高エッジ解像度を有する真っ直ぐなエッジを有する成形イオンビームを成形し、ターゲット上に真っ直ぐなエッジを有する特徴を生成する、ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法であって、
前記ジェット案内工程は、前駆気体を方向付けることを含み、
該イオンビームによって誘発された前記反応は、導電性物質若しくは絶縁物質の堆積を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
ターゲット面に配置されたターゲットを照射する集束イオンビーム・システムにおいて、
真空システムと、
ターゲット上に衝突するためのイオンビームを生成するため、該真空システムに配置されているイオンビーム・カラムであって、集束カラム電極、ビームブランキング電極、走査電極、及びアパーチャを有し、該イオンに該アパーチャを通過させ、かつ該ターゲット表面において均一な電流密度を生成するように該イオンビームを前記ターゲット表面を越えた焦点面で集束させることによって非成形ビームより低い平均電流密度を有する非ガウス形状の成形イオンビームを生成する、イオンビーム・カラムと、
二次電子若しくはイオン検知及び画像化システムと、
気体ジェットを該成形イオンビームのターゲット上の衝突点へ向けて方向付ける気体噴射システムと、
該ターゲット上のエリアをエッチングする又は該エリア上へ材料をデポジットさせる反応が該ターゲットへ接着した気体によって開始させられるように、該エリアを照射するように該成形イオンビームを制御するコントローラと、を有することを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項７記載の集束イオンビーム・システムであって、
低電流密度は、該ターゲット面において、該成形ビーム全体にわたり均一であることを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項７記載の集束イオンビーム・システムであって、
該成形ビームは、該ターゲット面における電流密度プロファイルによって特徴付けられ、
該電流密度プロファイルは、高エッジ解像度を有する少なくとも１つの幾何学的特徴を表す、ことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項７記載の集束イオンビーム・システムであって、
前記気体噴射システムは、導電性物質若しくは絶縁物質を堆積させる前駆気体を有することを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項７記載の集束イオンビーム・システムであって、
該ビームのパスの中心近くに配置された真っ直ぐなエッジを更に有するため、ターゲット面において色収差及び球面収差による影響を受けない高解像度を有する真っ直ぐなエッジを有するイオンビームを形成する、ことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項７記載の集束イオンビーム・システムであって、
前記イオンビーム・カラムは、色収差を制限することを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項７記載の集束イオンビーム・システムであって、
前記イオンビーム・カラムは、１以上の真っ直ぐなエッジを有し、少なくとも１つのシャープに規定されたエッジを有するビームを生成するアパーチャを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項７記載の集束イオンビーム・システムであって、
前記アパーチャは、真っ直ぐなエッジを有し、
該ターゲット上の該画像のエッジ解像度の色収差部分は、該真っ直ぐなアパーチャ・エッジの該ビーム光軸からの最短距離に反比例する、ことを特徴とするシステム。
【請求項１５】
成形イオンビームを生成する方法において、
イオンソースからイオンを発する工程と、
該発せられたイオンからイオンビームを形成する工程と、
該イオンビームにアパーチャを通過させる工程と、
ターゲット面において、該イオンビームが該焦点面において有する直径よりも大きい直径と、非成形ビームから低下していないエッジ解像度と、該ターゲット面での均一な電流密度と、対応する非成形ビームの電流密度から減少した、該ターゲット面での電流密度を有するビームを生成するために、該イオンビームを、該ターゲット面を越えた焦点面上に集束させる工程と、を有することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法であって、
前記アパーチャは、長方形であることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法であって、
前記アパーチャは、
該ビームの中心近くに配置されたナイフ・エッジを有し、
よって、色収差及び球面収差による影響を受けない高解像度を有する真っ直ぐなエッジを該ターゲット面において有するイオンビームを形成する、ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１５記載の方法であって、
前記成形イオンビームを集束させる工程は、該イオン・カラムの色収差によって制限されることを特徴とする方法。
【請求項１９】
成形イオンビームを生成する装置において、
光軸に沿ったイオンビームを形成するためのイオンを提供するイオンソースと、
該イオンソースの後に配置され、該イオンビームを制限するアパーチャと、
該イオンビームのターゲット面における電流密度が均一となり、かつ非成形ビームの前記ターゲット面での電流密度よりも低くなるように、該イオンビームを、該ターゲット面を超えた交点へ集光させるレンズと、を有することを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の装置であって、
前記アパーチャは、前記光軸近くにおいて真っ直ぐなエッジを有し、収差を低減することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】  本発明は、表面をミリングし、エッチングし、表面上に材料をデポジットさせる集束イオンビーム（ＦＩＢ）システムに関する。
【０００２】
高度な精度で材料をデポジットさせ、又は微小な構造をエッチングする能力のために、ＦＩＢシステムは、集積回路の加工、ディスク・ドライブ用の薄膜ヘッドのトリミング、超小型電子機械システム（ＭＥＭＳ）の加工、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）において閲覧するためのサンプルの準備、などの多様な用途に用いられる。これらの用途及び他の継続的な需要が、より小さく、より精巧な固体面上の微小な構造を作成する速度及び精度を向上させた。多くの用途において、数多くのミクロン立方単位の材料が秒若しくは分単位で除去若しくは追加されなければならない。
【０００３】
微小な構造を作成する標準的な方法は、材料をミリングし、エッチングし、又は、デポジットさせるために、ターゲット面上のパターンを精巧に集束されたイオンビームで走査することを含む。ミリングには、スパッタリングと呼ばれる処理において、イオン衝突によって、表面材料が直接的に除去されることを含む。ＦＩＢデポジッションにおいて、通常は有機金属化合物を含むガスが、ターゲット面上のＦＩＢ衝突点に向けて導かれる。このガスは、イオンビームのあるところで、材料をターゲット面へ加えるために、分解する。イオンビームによるデポジッション処理は、当業者には良く知られている。ＦＩＢ強化エッチングは、各衝突イオンによって除去される表面原子の数を増やすために、ＦＩＢと共に反応性ガスを用いる。このような処理は、当業者には良く知られている。デポジッション及びエッチングにおいて、反応性ガスは、試料面上へ吸収され、イオンビームのあるところで反応する。材料除去若しくは堆積の速度は、ターゲット面に衝突するイオン数、気体分子が表面によって吸収される速度、及び各イオンによって除去若しくは堆積された原子数、に依存する。
【０００４】
より小さい構造を生成するために、ユーザはより高い解像度のＦＩＢシステムを要求している。より高い解像度は、より小さい直径のイオンビームを意味し、それはしばしば１／１０マイクロかそれ以下のオーダである。小さい直径のイオンビームは、通常、イオンソースの画像をターゲット表面上に形成することによって生成されるガウス形状ビームである。イオンビーム・リソグラフィにおいて用いられる、小さい直径のビームを形成する別の方法は、アパーチャの画像をターゲット上に形成することを含む。このようなアパーチャ画像化技術は、当業者には良く知られている。このような小さい直径のビームは、通常、イオンがほとんど含まれていない。すなわち、より大きい直径のビームよりも、よりビーム電流が低い。このようなビームによる材料のエッチング若しくはデポジッションの速度は、ビームにおけるイオン総数が減るために、減少する。
【０００５】  イオンビーム生成技術における改善によって、ビーム電流密度、すなわち単位エリア当たりの電流、は向上されている。イオンビームがその走査パターンにおけるそれぞれの表面サイト若しくはピクセル上に滞在するとき、吸収された気体分子が反応し、幅広く目的化されたガスジェットよって補充され得るよりも素早く、高電流密度によって除去される。この現象は、「オーバーミリング」として知られており、ガス・フラックスがイオン・フラックスを支持するのに不十分なときに、ＦＩＢエッチング及びデポジッティングの両方に対して当てはまる。この大規模なガス除去は、イオンビームによって生じるエッチング若しくはデポジッティングを、より高密度の吸収分子が表面上に存在する場合よりも効率悪くする。デポジッションにおいて、低密度な吸収気体は、堆積速度を低下させるだけでなく、既に堆積された材料の一部がイオンビームによってエッチングされ得る。
【０００６】  ＦＩＢデポジッション速度若しくはＦＩＢ強化エッチング速度は、要求された解像度におけるビーム電流若しくは気体分子の供給のいずれかによって、制限され得る。白金のデポジッションは、特に難しいケースであり、吸収された白金有機物質のオーバーミリングを防ぐために、ビーム電流及び対応する電流密度が制限されなければならない。
【０００７】  ガスジェットはサブミクロンのイオンビームよりもかなり幅広いため、単に、試料へ向けられたガス流を増やしても、イオンビームの衝突点近くで吸収されるガスの十分な供給を提供するには多くの場合不十分である。更に、真空室内へ噴射されたガスのほとんどは反応しない。ＦＩＢエッチング及びデポジッションにおいて用いられるガスは、腐食性であることが多く、流束が増加されると増える未反応気体分子は真空システムにおける成分を低下させ得る。ガスの流速を大幅に増やすことも、イオンビームを維持するために要求される真空に不利に影響を与え得る。
【０００８】  オーバーミリング問題への１つの解決策は、ビーム電流を下げることである。この解決策は、デポジッション若しくはエッチングの速度を下げ、特に大量の材料がデポジット若しくはエッチングされなければならないときに、許容し得ない長い加工時間をもたらす。オーバーミリング問題への別の解決策は、走査速度を上げること、すなわち、接着ガスが使い果たされる前にビームを新しい位置へ動かすように、走査パターンにおける各表面ピクセルにおけるイオンビームの滞在時間を減らすこと、である。しかし、ビームがどのくらい素早く正確に走査され得るかには、物理的限界がある。ビームのガリウムイオンは、通常、ナノ秒当たり０．３ミリメートル移動し、イオンカラム偏向板は数十ミリメートルの長さがあるため、イオンが偏向板を横断するのに掛かる時間は、短い滞在時間において重大であり、走査速度を制限する。現在用いられる最小ピクセル滞在時間は、約１００ナノ秒である。このように、いくつかのガスでは、イオンビームは、接着気体分子が大規模に反応する前に場所を変えるように十分に素早く走査されることができない。
【０００９】
別の解決策は、より幅広く、より低電流密度のビームを生成するやや非集束化されたイオンビーム・システムを用いることである。しかし、このようなビームは、シャープなエッジや現代的用途において要求される高解像度を生成できない。最も集束されたイオンビームの一次元電流密度プロファイル（ビームの中心を通る単一軸に沿った電流密度）は、ほぼガウス形状若しくはベル形状である。イオンのほとんどは、ビームの中心部分にあり、イオン数はビーム端へ向かうほど徐々に減る。この非均一なビーム分布は、不均等なエッチング及びデポジッションを生じさせる。幅広いビームは、エッチングされた若しくはデポジットされた構造上にシャープで垂直なエッジの代わりに、許容し得ない傾斜をもたらすおおまかに先細りしたエッジを有する。
【００１０】  このように、高解像度及び高処理速度を提供するオーバーミリング問題への解決策が必要とされる。
【００１１】  本発明の目的は、集束イオンビーム・デポジッション及びエッチングの速度を向上させることである。
【００１２】  本発明の別の目的は、エッジ解像度を低下させることなく、集束イオンビーム・デポジッション及びエッチングの速度を向上させることである。
【００１３】  本発明の更に別の目的は、均一で且つオーバーミリングを減らすのに十分に低い電流密度と、効果的な加工のために十分に高い電流と、を有するイオンビームを提供することである。
【００１４】  本発明の更に別の目的は、中〜大規模のエリアにわたるデポジッション若しくはエッチングの速度を向上させることである。
【００１５】  本発明の更に別の目的は、高いビーム電流、低いビーム電流密度、及び高いエッジ解像度を有する大きいサイズのイオンビームを提供することである。
【００１６】  本発明の更に別の目的は、特定用途向けにカスタマイズされた、長方形などの特定の形状を有するイオンビームを提供することである。
【００１７】  本発明によれば、比較的低い電流密度とシャープなエッジ解像度とを有する成形されたイオンビームが生成される。ビームの「形状」とは、その横断面エリア上の電流密度を指す。例えば、我々が我々の参照として半最大電流密度を選択する場合、ビーム形状は、２次元電流密度分布若しくは輪郭における半分の電流密度輪郭線の形状である。このように、ビームの形状は、そのパスに沿って、場所毎に異なる。「成形されたイオンビーム」は、非円形で、２次元電流密度輪郭を有するビームを意味する。集束イオンビームの形状は、シリコン・ウェハなどの表面を非走査ビームでミリングし、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いてスポット・パターンの形状を観測することによって、決定され得る。
【００１８】
成形されたイオンビームの電流密度は、エッチング若しくはデポジッション速度が吸収気体分子の枯渇によって制限されないほど十分に低く作られ得る。成形イオンビームの全体的なビーム電流は、従来の成形されていないビームのものと比べて、エッチング及びデポジッション速度を十分に増やすのに十分なほど高く作られ得る。加えて、成形ビームの一部の幾何学的特徴を有した態様のエッジ解像度は、従来の成形されていない高解像度ビームによって生成されたものと比べて、構造を生成するために十分にシャープである。一部の実施形態において、成形ビームは、成形されていないビームよりかなり大きいサイズ若しくは直径を有し、シャープなエッジ解像度を伴うほぼ均一な電流密度を有する。このようなビームは、ターゲット表面を越えて進められ、大きなエリアにわたって均一なエッチング若しくはデポジッションを生成し得る。
【００１９】  本発明を具体化する集束イオンビーム・システムは、真空システムに配置され、ターゲットに衝突するようにイオンビームを方向付けるイオンビーム・カラムを有する。このイオンビーム・カラムは、電子を加速させ、電子を走査し、更に、通常は、二次電子若しくはイオン検知及び画像化システムと、ターゲット上に材料をデポジットさせるか若しくはエッチングするために気体を供給する気体噴射システムと、を有する。
【００２０】  「アパーチャ画像化」実施形態と呼ばれる好ましい実施形態の一において、イオン・カラムは、ターゲットにおいて、アパーチャの縮小画像を提供する。この実施形態において、色収差及び球面収差は非常に低く、有限なソース・サイズは、成形ビームのエッジ解像度を大幅に低下させない。ビーム・エッジ解像度に対する主な残った寄与要因は、アパーチャのエッジ粗さ及びビーム相互作用である。更に、この実施形態において、成形ビーム・サイズは、ビーム・エッジ解像度が焦点に依存するにもかかわらず、集束条件から比較的独立している。
【００２１】  非集束化実施形態と呼ばれる別の好ましい実施形態は、大きくて、強力な、非集束化された、好ましくは長方形若しくは正方形で、ほぼ均一なビーム密度を有する、成形ビームを生成する。強い非集束化は、全体のビーム電流が劇的に増加されても、電流密度を大幅に減らし得る。非集束化方法は、最終レンズ前若しくは後に、長方形若しくは正方形に成形されたアパーチャを用いることが好ましい。これらの状況下で、ミクロン・オーダーの辺を有する大きな長方形ビームが、比較的シャープなエッジと共に生成され得る。長方形ビームのサイズは、ビーム非集束化量に依存し、非集束の度合を大きくするほど、ビームは大きくなる。この成形ビーム用の非集束化方法は、短いカラムにおいて成形アパーチャによってより大幅に縮小化されたビームが形成されることを可能にするため、より小さい直径のビームにより適したものとなる。しかし、それはビーム・サイズに対するより大きな収差寄与を有し、成形ビーム・サイズはビーム非集束化量に依存する。
【００２２】  ここまでは、以下の本発明の詳細な説明がより良く理解されるために、本発明の特徴及び技術的利点について幅広く概略を述べた。本発明の請求項の主題を形成する本発明の追加的特長及び利点は、以下に説明される。開示された概念及び特定の実施形態は、本発明と同じ目的を実行するための他の構成を修正・設計する基礎として容易に用いられ得ることは当業者には明らかである。このような等化な構成は、付属の請求項で説明される本発明の意図及び範囲を逸脱しないことも当業者には明らかである。本発明の態様な実施形態は、用途毎にカスタマイズすることが可能であり、本発明の全目的がそれぞれの実施形態において達成されるわけではない、ことも当業者には明らかである。
【００２３】  本発明及びその利点のより完全な理解のために、ここで、添付図面と共に、以下の説明が参照される。
【００２４】  本発明の好ましい実施形態によれば、集束イオンビーム・システムにおけるイオン光カラムが、シャープなエッジ解像度を有する真っ直ぐなエッジなどの１以上の望ましい幾何学的地形を有する成形イオンビームを生成する。イオン光カラムは、図１に示すような集束イオンビーム・システムにおいて、実施される。
【００２５】  図１において、真空エンベロープ１０は、内部に配置された上部ネック部分１２と、液体金属イオンソース１４と、搾出電極手段及び静電光学系を有する集束カラム１６と、を有する。イオンビーム１８は、ソース１４から、カラム１６及び符号２０で示される静電偏向手段間を通り、サンプル２２へ向かう。サンプル２２は、例えば、より下部のチャンバ２６内の移動可能なＸ−Ｙステージ２４上に配置された半導体装置を有する。イオン・ポンプ２８は、ネック部分１２を真空にするために採用される。チャンバ２６は、ターボ分子と真空制御器３２の制御下にある機械式ポンピング・システム３０とを用いて、真空にされる。
【００２６】  高電圧電源３４は、約３０ｋｅＶのイオンビーム１８を形成し、下方へ方向付ける集束カラム１６における適切な電極と同様に、液体金属イオンソース１４へも接続される。偏向制御器及び増幅器３６は、パターン生成器３８によって提供されたラスター・パターンなどの命令されたパターンに従って作動されると共に、偏向板２０へ接続されるため、ビーム１８は対応するパターンをサンプル２２の上部表面上に対応するパターンをトレースするように制御され得る。本分野では良く知られているように、システムによっては、偏向板が最終レンズの前に配置される場合もある。
【００２７】  ソース１４は、通常、ガリウムの金属イオンビームを提供するが、マルチカスプなどの他のイオンソースやその他のプラズマ・イオンソースも用いられ得る。このソースは、通常、イオン・ミリング、強化エッチング、材料デポジッションによって表面２２を改良するためか、又は、表面２２を画像化するために、サンプル２２において１／１０サブミクロン幅のビームへと集束され得る。画像化のために二次放出を検知するのに用いられる電子乗算器４０は、映像モニタ４４に原動力を供給すると共に、制御器３６から偏向信号を受信するビデオ回路及び増幅器４２へ、接続される。
【００２８】  ガスソース４６は、ベローズ５２内の支持手段を経由して前記ソースを位置決めするように適応された移行装置４８によって、チャンバ２６の側面内に置かれる。ガス蒸気を導入し、サンプルへ導く装置は、当業者には良く知られている。ソース４６は、リザーバ５０と、ヒータ５４と、を有する。ヒータ５４は、膜型ヒータを有してもよく、以下により完全に説明するように、適切な蒸気圧を提供する温度まで、リザーバ５０内の化合物の温度を上げるのに用いられ得る。皮下注射針によって提供される毛細管を有する移送チューブ若しくはノズル５６は、リザーバ５０から伸び、ガス蒸気を放すように適応された制御弁５８を経由して、そこに接続される。このノズルは、気体蒸気がサンプル２２の頂面上の領域に直接的に向けられ得るように、移行装置４８を採用したその軸に対してほぼ垂直な直交方向へ伸ばされ、移行される。
【００２９】  ドア６０は、加熱され得るステージ２４上にサンプルを挿入し、リザーバ５０を取り付けるために、開かれる。このドアは、リザーバ５０における温度が室温を実質的に上回ると開くことができないように連動されている。符号６２で示されるゲート弁は、イオンソースを密閉し、カラム装置を集束させるために、ドア６０が開かれる前に、閉じられる。
【００３０】  リザーバ５０が、リザーバ５０内の化合物を蒸発させるために望ましい温度まで上げられると、ノズル５６がサンプルの所望エリアへ向けて方向付けられている間、弁プランジャを開け、その位置を調整するために、装置外から駆動ロッドを引くことによって、弁５８は開けられ得る。ベローズ５２は、チャンバ２６内の真空に影響を与えることなく、ノズル・アッセンブリ及びリザーバのサンプルに対する動きに順応する。
【００３１】  ガス蒸気ソース４６のヒータを伴う真空制御システムは、材料をエッチング若しくはデポジッティングするために、チャンバにおけるガス蒸気フラックスを基板２２へ向けられるように確立するための適切な蒸気圧状態を提供するように操作される。所定のガス・フラックスが確立されると、リザーバは所定の温度まで加熱される。
【００３２】  高電圧電源は、イオンビーム１８にエネルギを与え、集束させるために、イオンビーム・カラム１６における電極に適切な加速電圧を提供する。イオンビームが凝縮されたガス蒸気がその上に付着したサンプルに衝突すると、イオンビームはガス化合物と基板との間の反応を開始させ、サンプル上に強化エッチング若しくは材料のデポジッションのいずれかを行うためのエネルギを提供する。
【００３３】  偏向制御器及び増幅器３６は、イオンビームをサンプル２２をエッチングするための所望パターンへ偏向させる。偏向速度、ループ時間などに対する考慮は、当業者には明らかである。
【００３４】  前述のように、真空システムは、チャンバ２６内に、約１×１０−７Ｔｏｒｒ〜５×１０−４Ｔｏｒｒの真空を提供する。ガス蒸気の排出を伴う場合、チャンバ背圧は約１×１０−５Ｔｏｒｒとなるのが適切である。例示的実施形態において、ガスソース４６は、金属イオンソース及び集束カラムが対応する適切なイオン・フラックスを生成するように適切に制御されている間、皮下注射針の毛細管を経由して、適切な気体フラックスを提供する温度まで加熱される。当業者は、あらゆる用途に対して、適切な圧力及び気体流を容易に決定し得る。
【００３５】  本発明に係るイオンビーム光カラム１６の２つの好ましい実施形態が以下に説明される。
【００３６】  第一の好ましい実施形態は、「アパーチャ画像化」実施形態と呼ばれる。アパーチャ画像化実施形態は、二レンズ式イオン集束カラムを用いる。ここで、第一のレンズは、第二のレンズ面上若しくは付近にイオンソースの画像を形成し、第二のレンズは、第一のレンズと第二のレンズとの間に置かれた成形アパーチャのターゲット面上に画像を形成する。集束されたイオンビームと共に用いられる上記レンズ及び他の「光学的」要素は、ビーム内のイオンを制御するために静電界若しくは磁界を用い、光学的要素は光ではなく、イオン流を制御していることは当業者には明らかである。更に、上記設計には、レンズを１つだけ用いる場合から、複数個用いる場合まで含まれ得る。
【００３７】  図２Ａ及び２Ｂは、本発明のアパーチャ画像化実施形態に係る集束イオンビーム・カラム１０２の光線図である。イオン・カラム１０２は、ソース面１０６上に配置されたソース１０４を有する。焦点距離Ｆ１を有する第一のイオン・レンズ１１２は、ソース面１０６から距離Ｆ１のところに配置される。成形アパーチャ１１４は、第一のレンズ１１２の面から距離Ｌ１のところに配置され、焦点距離Ｆ２を有する第二のイオン・レンズ１１６は、成形アパーチャ１１４から距離Ｌ２のところに配置される。よって、第一のレンズ１１２によるソースの倍率Ｍ１は、（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｆ１であり、第二のレンズによる成形アパーチャの倍率は、Ｆ２／Ｌ２である。一実施形態において、Ｌ１は３５ｍｍ、Ｌ２は４００ｍｍ、Ｆ１は２５ｍｍ、Ｆ２は１０ｍｍ、であり、Ｍ１は１７、Ｍ２は０．０２５、となる。
【００３８】  上記説明したイオン・カラムは、ターゲット面において、均一な電流密度を有する拡大されたイオンビームを提供する。このビームは、ターゲット表面にアパーチャの低減された画像、すなわち縮小画像、を形成する。この画像は、高いエッジ解像度値、すなわちシャープ若しくは小さいエッジ幅、を有する。換言すれば、イオンの衝突スポットはアパーチャの形状となり、イオン衝突率は、該スポットを通じてほぼ均一であり、該スポットの端においてシャープに零へ落ちる。シャープな若しくはシャープでないビームのエッジ解像度は、様々な方法で特徴付けられ得る。１つの方法は、ビーム電流密度がその最大値の８５％から１５％まで落ちる距離である。高いエッジ解像度とは、多くの用途に対して、コンマ数ミクロンのオーダかそれ以下のエッジ解像度であり、１／１０ミクロンより小さいと好ましく、５０ナノメートルより小さいとより好ましい。我々は、以下に、アパーチャ画像化実施形態においてエッジ解像度を決定する要因を説明する。ビーム・エッジのシャープさは、該ビームによって形成される画像のエッジ幅Ｗに対応する。小さいエッジ幅は、シャープなエッジ及び高解像度に対応する。エッジ幅Ｗに寄与する６つの主要因は、成形アパーチャ１１４のエッジ粗さ、第二のレンズ１１６の球面収差、第二のレンズ１１６の色収差、第二のレンズ１１６の回折、ビーム内のイオンの相互作用、及び拡張ソースによる幾何学収差、である。これら各要因からのエッジ幅に対する寄与を、それぞれ、ＷＡ、ＷＳ、ＷＣ、ＷＤ、ＷＢ、及び、ＷＧ、と呼ぶ。以下に示すように、拡張ソースの寄与は、上記述べた二レンズ式カラムにおいては原則として零であるため、画像エッジ幅はＷ＝（ＷＣ２＋ＷＳ２＋ＷＤ２＋ＷＡ２＋ＷＢ２）０．５に等しくなる。これら各要因は、異なる用途に対して適切となる本発明の他の実施形態を作り、利用するためには光学要素をいかに変えるべきかを当業者に教えるために、説明される。
【００３９】  第二のレンズ１１６を離れるイオンの半値角拡がりＡ２は、エッジ幅の球面収差（ＷＳ）、色収差（ＷＣ）、及び回折（ＷＤ）に対する寄与を決定する因子である。角拡がりＡ２は、倍率Ｍ２によって除算された入射角拡がりＢに等しい。図２Ａ及び２Ｂは、角拡がりＢに寄与する因子を示す。
【００４０】  図２Ａの右側は、イオンソース１０４の真ん中の点から発せられ、異なる方向に伝搬する光線１１８が、レンズ収差が存在しなければ、第二のレンズ１１６の真ん中における同一点に画像化されることを示す。図２Ａの左側は、ソース１０４に沿った異なる点から発せられ、成形アパーチャ１１４を擦する光線１２０が、異なる点で第二のレンズ１１６を通過し、よって第二のレンズ１１６においてビームを広げることを示す。第二のレンズ１１６がアパーチャ１１４の画像をターゲット面１２２上に形成するように配置されているため、光線１２０は、単一点に集束され（第二のレンズからの収差がないものと仮定する）、拡張ソースからのエッジ幅に対する直接的寄与（ＷＧ）は零である。しかし、拡張ソースは、第二のレンズ１１６へ入射するイオンの角拡がりＢに寄与する。
【００４１】  図２Ｂは、ソースの中心から発せられた光線の色収差及び球面収差の影響を示す。図２Ｂの左側の光線１２８ａ、１２８ｂ、及び１２８ｃは、色収差の影響を示すものであり、光線１２８ａは公称ビーム・エネルギＥを有し、光線１２８ｂはエネルギＥ＋ｄＥを有し、光線１２８ｃはエネルギＥ−ｄＥを有する。一実施形態において、Ｅは３０，０００Ｖであり、ｄＥは５Ｖである。図２Ｂの右側の光線１３０ａ及び１３０ｂは、球面収差の影響を示すものであり、光線１３０ａは１次光線のパスを示し、光線１３０ｂは球面収差を有する光線の実際のパスを示す。量的に、角拡がりＢは、下記式（１）によって決定される。
【００４２】
【数１】
0005259035.tif 000002
ここで、ＢＧはソース・サイズによる角拡がりであり、ＢＣは色収差による角拡がりであり、ＢＳは球面収差による角拡がりであり、それぞれ、
【００４３】
【数２】
0005259035.tif 000003
【００４４】
【数３】
0005259035.tif 000004
【００４５】
【数４】
0005259035.tif 000005
となる。ここで、ｒＧはソース半径であり、ｒＣは色半径であり、ＣＣ１は第一のレンズ１１２の色収差係数であり、ＣＳ１は第一のレンズ１１２の球面収差係数である。Ｂを決定するために用いられるこれらパラメータの通常の値を、下記表１に示す。
【００４６】
【表１】
0005259035.tif 000006
このように、第一のレンズ１１２の色収差及び球面収差はいずれも、角拡がりＢに寄与する。角拡がりＢは、通常は小さく、Ａ１が０．０２ラジアン（ｒａｄ）より小さく、ｄＥ／Ｅ＝５／３０，０００であるとき、１０−４ラジアン以下のオーダである。
【００４７】  第二のレンズ１１６の球面収差及び色収差も、ビーム・エッジ幅に直接的に寄与する。色収差からの寄与ＷＣはＣＣ２Ａ２ｄＥ／Ｅであり、球面収差からの寄与ＷＳはＣＳ２Ａ２３である。表１によれば、一実施形態において、ＣＣ２は１００ｍｍであり、ＣＳ２は５００ｍｍである。
【００４８】  回折による画像エッジ幅への寄与ＷＤは、波長と、第二のレンズ１１６への入射角Ａ２とに依存する。イオンの波長も、角拡がりＢに依存する角度Ａ２も小さいため、ＷＤは、通常、５つの因子の中で最も小さい。例えば、Ｌ２が２００ｍｍで、Ｂが１０−４ラジアンの場合、第二のレンズ１１６におけるビーム直径は２０μｍであり、小さい角度Ａ２に対応し、１０−３ラジアンより小さいＡ１に対する１０−３ラジアンのオーダである。
【００４９】  縮小アパーチャ・エッジ粗さによる画像エッジ幅への寄与ＷＡは、主要な寄与である。電気エッチングされたアパーチャを用いる場合、容易に達成できる最良のエッジ粗さは約２マイクロンである。Ｍ２＝１／１０の場合、ＷＡ＝０．２となる。これは、ビーム相互作用による寄与を除いた他のすべてのエッジ幅への寄与よりも大きいオーダである。シリコン若しくは他の半導体組立材料がアパーチャに用いられることができ、よりスムースなエッジを提供するため、より良いエッジ解像度を提供する。しかし、このようなアパーチャのエッジは、イオンビームによって容易に削り取られ、頻繁なアパーチャの交換が必要となる。
【００５０】  ビーム相互作用からのエッジ幅への寄与ＷＢは、別の大きな寄与である。ビーム相互作用による寄与は、特にビームがその距離を伸ばしながら細められる点において、ビーム内で互いに反発するイオンによって生じる。第二のレンズ１１６の中心をクロスオーバーする光線とビーム角Ｂとは非常に奥行きがないため、このカラム設計においてビーム相互作用は１つの心配事である。幸いにも、エッジ幅に対するビーム相互作用の影響は、上記クロスオーバーがカラムの末端であるため、低減される。
【００５１】  第一のレンズ１１２によって第二のレンズ１１６の面へ集束させられるビームに対するビーム相互作用の分析は、ビーム相互作用を含む最小ＲＭＳ（二条平均）ブラー（ｂｌｕｒ）は３．１２μｍであり、ビーム相互作用を考慮しない最小ＲＭＳブラーは２．７４μｍである。ビーム相互作用ブラーが４乗根で加わると考えられ得る場合、ビーム相互作用部分は、第一のレンズによって第二のレンズの面へ集束させられるビームに対して、
【００５２】
【数５】
0005259035.tif 000007
となる。最終的なビーム・エッジ幅へのビーム相互作用の寄与を決定する１つの方法は、アパーチャへ戻るように挿入されるときにこれら光線が有する偏差を推定することである。個々の粒子の直線からの偏差が、
【００５３】
【数６】
0005259035.tif 000008
と表されるカラム長への依存性を有するものと仮定する。ここで、Ｚはビーム相互作用長さであり、Ｋ及びＮはパラメータである。距離Ｚにおける光線の傾きを得るための微分は、
【００５４】
【数７】
0005259035.tif 000009
を与える。次いで、Ｚ＝０へ戻され挿入される光線偏差は、
【００５５】
【数８】
0005259035.tif 000010
となる。Ｗ．Ｓｔｉｃｋｅｌは、第４２回「Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、Ｉｏｎ、  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｎａｎｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ」に関する国際会議（イリノイ州シカゴ、１９９８年５月２６〜２８日）での論文：「Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｕｌｏｍｂ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  −  Ａ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  Ｍｏｄｅｌ」において、この場合、Ｎ＝１．４であれば、
【００５６】
【数９】
0005259035.tif 000011
となる、と提案している。
【００５７】  このように、ビーム相互作用からエッジ幅への０．６μｍの寄与は、アパーチャ・エッジ粗さからの２μｍより小さい。しかし、この推定は低い。なぜなら、ビームが第二のレンズ１１６の近くに集束する時、ビームの相互作用はより強く、アパーチャへ戻る軌道を外挿することはより大きな寄与を有するからである。加えて、ここで開発された近似は、イオンの軌道が該軌道の全体にわたって一方向のみから外乱を受けること仮定されているため、おおざっぱなものである。
【００５８】  成形ビーム・モデルにおけるビーム相互作用による寄与は、第一のレンズ１１２からのビームを第二のレンズ１１６の面をやや超えて集束させることによって、低減され得る。これは、第二のレンズ１１６におけるビームの直径を増やすため、ビームの相互作用を減らす。第二のレンズ１１６の収差は増えるが、これは、カラムが非常に低い球面収差及び色収差から始まっているため、許容され得る。レンズ２からのこれら小さい収差は、第二のレンズ１１６の面における小さいビーム・サイズをもたらす。
【００５９】  説明したように、得られるエッジ解像度は、アパーチャ画像化実施形態を用いて、最高のエッジ解像度を有するＦＩＢを生成するのに十分なほど小さくされ得る。この実施形態は、更に、均一な電流密度を提供する。表２は、上記述べた多様なパラメータを、第一のレンズ１１２の半角Ａ１の関数として与える。この表は、表１のパラメータを用いて計算された。表２の最後の列におけるビーム電流は、ステラジアンあたり２０マイクロアンペアのソース角強度を用いて計算される。
【００６０】
【表２】
0005259035.tif 000012
Ｂは非常に小さいことに注意。すなわち、ビームは、第二のレンズ１１６を非常に小さいビーム直径（Ｌ２＝２００ｍｍ及びＢ＝１０−４に対して、第二のレンズ１１６におけるビーム直径は２０ミクロンでしかない）で満たし、したがってＡ２も非常に小さい。第二のレンズ１１６の収差を扱う際、回折は成形ビームのエッジ幅Ｗについての我々の計算の一部として考慮される。しかし、回折は、依然として、５つの寄与項目の中で最小の寄与である。
【００６１】  上記説明した実施形態は、成形ビーム・サイズが焦点から比較的独立しているという利点を有する。しかし、成形ビームのサイズは、比較的柔軟でない。なぜなら、成形ビームは、ターゲット面上にアパーチャの画像を形成するため、ターゲット面上でのビームのサイズはアパーチャのサイズ及びアパーチャからターゲット面までの縮尺によって決定されるからである。この実施形態は、大きなサイズのビーム、すなわち数十ミクロンのビーム、に対して最も適する。これは、より密度の濃いビームにおいて置かれなければならない小さいアパーチャは、該ビームによってすぐに破壊され、より大きな縮尺を生成するより長いカラムはビーム相互作用効果を増やすことによってエッジ解像度に不利に影響するからである。更に、有益なアパーチャ・サイズの範囲は、電気エッチングされたアパーチャによるエッジ幅への寄与（約２ミクロン）のために、制限される。正方形のアパーチャが２００ミクロン四方である場合、エッジ粗さはたった１％である。しかし、２０ミクロンのアパーチャは、１０％のエッジ粗さを有し、一アパーチャを通る電流は１００倍も少ない。２０ミクロンのアパーチャは、シリコンから作られ得るが、より小さく、より密度の低いビームに置かれなければならず、非常に容易に破壊される。用途要求に応じて、多様な形状のアパーチャが用いられ得る。
【００６２】  上記実施形態及び上記実施形態の基礎を成す理論の上記説明に基づいて、当業者は、レンズの特性、要素間の距離、及びアパーチャ・サイズを変え、特定の用途に適した成形ビームを生成するために成形する、ことができるであろう。
【００６３】  本発明の第二の実施形態は、「非集束化」実施形態と呼ばれる。出願人は、色収差が球面収差を大幅に上回る場合、大幅に不足焦点化されたイオンビームは比較的均一な電流密度を有し、このようなビームのビーム・パスにおける真っ直ぐな辺のアパーチャは、真っ直ぐな側面とシャープなエッジとを有するビームをもたらすことを発見した。換言すれば、ビーム・パスに、好ましくは最終レンズの近くで且つ大幅な不足焦点化と共に、置かれた正方形若しくは長方形のアパーチャは、正方形若しくは長方形のビームを生成する。
【００６４】  非集束化実施形態は、成形アパーチャを有する２つのレンズ・カラムを用い、イオンビームを不足焦点化させる。一例を図３に示す。図３は、イオンソース１４０、第一のレンズ１４２、第二のレンズ１４４、及び、ビーム成形アパーチャ１４６を示す。ターゲットは、ターゲット面１４８に置かれる。図３は、更に、第二のレンズ１４４がイオンをターゲット面１４８より下の交点１５２上へ集束させることを示す。カラムが実質的な球面収差寄与を有し得るにもかかわらず、この大幅な不足焦点化状態において、ビームは、依然として、電流密度について比較的均一である。収差を有するビームの電流密度がその横断面全体にわたって比較的均一である場合、ビームは「大幅に」不足焦点化される。すべての特定のカラムにおける「大幅な」不足焦点化の度合は、イオン・カラムの設計に依存する。通常のイオン・カラムにおいて、大幅に不足焦点化されたビームは、多くの場合、ターゲット面を少なくとも１００μｍ超えて集束する。ターゲット面を少なくとも５００μｍ超えて集束することが好ましい。図４Ａ及び４Ｂは、元々はポイント・ソースから発せられ、最終レンズからターゲットへ向けて現れる光線を示す光線図である。図４Ａは、収差がなく、交差面上の一点へ集束する光線１６０を示す。図４Ｂは、実質的な球面収差を有する光線１６０を示す。光線１６０は、単一点には集束しない。なぜなら、光線１６０のほとんどはターゲット面に達する前に光軸を横切るからである。図４Ａの場合、ソースが均一な角度分布で荷電粒子を発し、Ｚ＝０がビーム・クロスオーバー面と定義される場合、クロスオーバー面から距離Ｚに置かれた面はビーム上に均一な電流密度を有する。換言すれば、ターゲットが正の若しくは負のＺ位置に置かれる場合、ビームはその全直径にわたって均一となる。他方、図４Ｂにおいて球面収差を有するビームは均一でない電流密度を有し、大きな負のＺに対して、光線はビーム端において丸まりがちとなる。より小さい負のＺにおいて、球面収差がビーム全体にわたって不均一性を生成する、最小混乱のディスクと呼ばれる最小ビーム直径位置１６２が存在する。
【００６５】  図５Ａ、５Ｂ、及び５Ｃは、本発明の譲受人であるＦＥＩ  Ｃｏｍｐａｎｙによって製造されたマグナム型ＦＩＢカラムからの非成形（円形）イオンビーム全体にわたる計算された電流密度を示す。図５Ａは、Ｚ＝０に置かれたターゲットにおけるイオンビーム電流密度を示す。図５Ｂは、Ｚ＝−２０μｍにおける最小混乱のディスクに置かれたターゲットにおける電流密度を示す。電流密度は、当業者には良く知られた方法に従って決定される。図５Ａ及び５Ｂは、電流密度に強いピークと、ガウス形ようなピーク形状若しくはビーム・プロファイルとを有する。これら種類のビームは、従来から、ＦＩＢシステムにおいて採用されている。
【００６６】  図５Ｃは、ビームの電流密度が比較的均一となる、大幅な不足焦点若しくは大きな負のＺ（−１，０００μｍ）を有するターゲット位置における電流密度を有する。大幅な不足焦点状態に対する図５Ｃは、大きなビーム直径にわたって比較的均一で、エッジにおいて幾分増加された、電流密度を示す。カラムが実質的な球面収差寄与を有するにもかかわらず、この大幅な不足焦点状態において、ビームは、依然として、電流密度について均一である。図５Ｃは、大幅な不足焦点化と共に最終レンズ近くに置かれた正方形若しくは長方形のアパーチャは、正方形若しくは長方形のビームを生成することを示す。
【００６７】  他の収差源が色収差と比べて小さい場合、すなわち色収差がイオンビームが理想的な１次画像に集束することを妨げる最も重大な因子である場合、ビームは色収差によって制限される。以下に示すように、ビームが色収差によって制限されると、成形ビームは高エッジ解像度、すなわちシャープなエッジ若しくは小さいエッジ幅、を有する。色収差はレンズ角度Ａに比例してビームを広げるため、拡大ソース寄与はＡから独立している。幾何学的光近似において、色収差及び不足焦点若しくは過焦点を有するビーム半径は、
【００６８】
【数１０】
0005259035.tif 000013
となる。ここで、ＲＣは色半径であり、ＣＣは色収差係数であり、ｄＥ／Ｅは正規化されたエネルギー拡散であり、Ｚは１次焦点面からの画像面距離（最終レンズから離れる方向が正のＺ）である。図６は、ビームを２つの光軸に沿って切る真っ直ぐで、紙面に垂直なアパーチャ・エッジを示す。図６に示すように、
【００６９】
【数１１】
0005259035.tif 000014
【００７０】
【数１２】
0005259035.tif 000015
【００７１】
【数１３】
0005259035.tif 000016
である。ここで、Ｙ０は真っ直ぐで平行なアパーチャ・エッジの光軸からの距離であり、ｋは一定値であり、Ｔ及びｒはアパーチャ・エッジに沿った異なる位置を説明するために用いられる変数であり、Ａ０はアパーチャ幅によって決定されるレンズ角である。
【００７２】  次いで、平行なエッジに垂直なＹ方向の色寄与は、
【００７３】
【数１４】
0005259035.tif 000017
によって与えられる。
【００７４】  コサインがキャンセルされるため、ＲＣＹはＴ（若しくはＸ）から独立であり、よって、真っ直ぐで平行なアパーチャ側面は、真っ直ぐなアパーチャ・エッジによって制限されたビームに対してＹ方向における一定の色寄与を与える。この色収差は、図６におけるアパーチャ・サイズＹ０に比例する。拡大ソースはＴにおいて円筒型に対称であるため、その寄与はＹ方向にＸの依存性を加えず、式（１４）は、Ｙ方向に対する修正されたソース半径を含むように、
【００７５】
【数１５】
0005259035.tif 000018
及び
【００７６】
【数１６】
0005259035.tif 000019
と書き直され得る。ここで、ＷＹはビームのＹ方向における半幅であり、ｄＷＹはＹ方向におけるビーム・エッジ幅であり、このビームは大幅に不足焦点化されている（Ｚ＜＜０）ものと仮定する。式（１６）のソース寄与は、エッジにおいて色収差を有する平らなビーム密度で屈曲されたソースから生じる。故に半径に対するソース寄与は、その半径の２乗となる。このように、真っ直ぐで平行なアパーチャ側面は、Ｙ方向において、Ｘに対して、零から無限大まで、一定の色及びソース寄与を有する真っ直ぐなビーム・エッジをもたらす。
【００７７】  再び図３を参照する。図示されたビーム成形アパーチャは、第一のレンズの前やその他の場所に置かれ得るにもかかわらず、最終レンズの前に置かれている。Ｘ方向に真っ直ぐなアパーチャ・エッジが、Ｙ方向においてビーム光軸から距離Ｙ０のところに置かれる場合、Ｙ方向にビームの角Ａ０が存在し、これはＸから独立した成形ビームのＸ方向に沿った色収差を規定する。換言すると、真っ直ぐなアパーチャによって切られたビームは、一定のエッジ解像度を有する。長方形のアパーチャが採用される場合、各辺はそれぞれ異なる一定エッジ幅を有し、この各幅はそのＹ０及び対応するＡ０の値によって規定される。正方形のアパーチャがビーム軸に対して対称的に置かれた特殊なケースでは、すべての辺が同じエッジ解像度を有する。長方形のアパーチャについて有益なケースは、スロットがイオンビームで切られなければならず、長く薄い長方形のアパーチャが、短い辺よりも長い辺の方がよりシャープなエッジを有する長く薄いビームを形成し得る。
【００７８】  カラムにおける重大な球面収差に対する式（１５）及び（１６）と同様の計算式は、当業者によって導かれ得る。この場合のアパーチャは、そのエッジに沿って成形され、真っ直ぐなエッジのビームを与える。
【００７９】  式（１５）は、成形ビームのサイズがＡ０及びデフォーカス距離Ｚに比例することを示す。このように、最終レンズに対してターゲット面を正確に設定することが重要である。通常、この設定は、Ｚについて、数ミクロン以内に収めなければならない。これは、例えば、ＡＤＥ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（マサチューセッツ州ニュートン）などによって製造される静電容量距離測定装置を用いて、実現され得る。
【００８０】  非集束化実施形態の中心カット・アパーチャ変動と呼ばれる特殊なケースは、真っ直ぐなアパーチャ・エッジがカラム光軸を通るように置かれるときに生じる。式（１６）を参照すると、この場合、Ａ０＝０であり、且つ、エッジ幅における色項目が零となることがわかる。これも球面収差について示され得る。このように中心がカットされた真っ直ぐなアパーチャは、球面収差及び色収差がビームのエッジ解像度に寄与しないという特性を有する。このエッジに沿ったビーム解像度への残る寄与は、拡大ソース（式（１６）参照）及びビーム相互作用を含む。このように、この方法は、ビーム電流を減らすという代償を払うものの、ビーム・エッジをシャープにするために採用され得る。
【００８１】  低密度イオンビームは、イオンビーム及びガスジェットが表面上で一致し、表面上でのエッチング若しくは材料のデポジッションのいずれかを促進する場合に、ＦＩＢ加工に対して有益となり得る。これら用途の一部において、従来のイオンビームは、吸収気体を素早く使い果たしてしまうため、化学反応が効果的でない。これら成形ビーム方法のいずれかは、これら用途において用いられ、該加工の効率を向上させることができる。実験例を図７に示す。この例において、白金デポジッション速度は、より低密度で成形されたビームを精製する非集束化方法を用いることによって、大幅に向上された。８ｎＡのイオンビーム電流を採用したこの特定の例において、デポジッションは、実際に、負（表面を削る）から正（堆積）へ行く。この向上された効率は、より低密度でより低電流のビームを用いた通常のデポジッション状態において、デポジッションの処理能力を約５０倍に向上させることができる。
【００８２】  成形ビームを適用する他の方法は、正方形若しくは長方形のビームがより大きなパターンを形成するために「縫合」され得る、電子ビーム・リソグラフィと同様である。電子ビーム・リソグラフィの場合、エッジ若しくはアパーチャの列は、ビームの飛行計画を混合及び一致させるために、機械的若しくは電気的（ビーム・ステアリング）な手段によって、容易に切り替えられ得る。
【００８３】  本発明及びその利点は詳細に説明されたが、様々な変更、置換、及び代替が、付属の請求項によって定義される本発明の意図及び範囲を逸脱することなく、ここに為され得る。更に、本願の範囲は、明細書に説明されたプロセスや、機械や、製造や、物、手段、方法、及び工程の構成の特定の実施形態に制限される意図ではない。当業者が本発明の開示から容易に理解するように、現在存在するプロセスや、機械や、製造や、物、手段、方法、若しくは工程の構成、又は、同じ機能を実行する若しくはここに説明された対応する実施形態とほぼ同じ結果を実現する後から開発されたプロセスや、機械や、製造や、物、手段、方法、若しくは工程の構成、は、本発明に従って利用され得る。従って、付属請求項は、このようなプロセスや、機械や、製造や、物、手段、方法、若しくは工程の構成などをその範囲内に含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  成形イオンビームが生成され、適用されることが可能な集束イオンビーム・システムを示す図である。
【図２Ａ】  本発明のアパーチャ画像化実施形態に係る集束イオンビーム・カラムの光線図であって、右側に第二のレンズの中心へ画像化されるポイント・ソースからの光線を示し、左側に成形アパーチャを擦り、第二のレンズを通過する拡張ソースからの光線を示す図である。
【図２Ｂ】  本発明のアパーチャ画像化実施形態に係る集束イオンビーム・カラムの光線図であって、左側及び右側の光線について、それぞれの色収差及び球面収差の効果を示す図である。
【図３】  成形ビームを形成する非集束化実施形態の光線図である。
【図４Ａ】  最終レンズからターゲットに向けて発せられた、収差を持たない光線の図である。
【図４Ｂ】  最終レンズからターゲットに向けて発せられた、かなりの収差を有する光線の図である。
【図５Ａ】  ターゲットがＺ＝０のポイントに置かれたときの集束イオンビームを横切る電流密度プロファイルを示すグラフである。
【図５Ｂ】  ディスクが最小混乱となるターゲット配置における集束イオンビームを横切る電流密度プロファイルを示すグラフである。
【図５Ｃ】  ビームが電流密度において比較的均一となる大きな負のＺにおける集束イオンビームを横切る電流密度プロファイルを示すグラフである。
【図６】  光軸の側面に沿ってビームをカットする直進アパーチャ・エッジを示す図である。
【図７】  本発明及び従来技術による白金デポジッションを比較するグラフである。
【図１】
0005259035.tif 000020
【図２Ａ】
0005259035.tif 000021
【図２Ｂ】
0005259035.tif 000022
【図３】
0005259035.tif 000023
【図４Ａ】
0005259035.tif 000024
【図４Ｂ】
0005259035.tif 000025
【図５Ａ】
0005259035.tif 000026
【図５Ｂ】
0005259035.tif 000027
【図５Ｃ】
0005259035.tif 000028
【図６】
0005259035.tif 000029
【図７】
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