(57)【要約】本発明は、イオンビームを生成するための装置に関するものである。本発明による装置は、イオン源（２）と、このイオン源から放出されるイオンのための抽出手段（６）と、そのようにして抽出されたイオンのための加速手段（８）と、そのようにして加速されたイオンのための選択手段（３４）と、第１軸（Ｚ１）に沿ってそのようにして選択されたイオンを焦点合わせするための静電的光学システム（１０）と、を具備している。本発明による装置は、さらに、イオン源と抽出手段との間の距離（Ｄ）を変化させ得る手段（Ｆ）を具備し、その距離（Ｄ）は、第１軸に対して平行でありかつイオン源によって放出されるイオンビーム（１４）の軸を形成する第２軸（Ｚ）に沿った距離である。本発明は、ナノ構造の形成に際して特に好適である。
2004527078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビーム生成装置であって、
イオン源（２）と、
このイオン源から放出されるイオンのための抽出手段（６）と、
そのようにして抽出されたイオンのための加速手段（８）と、
そのようにして加速されたイオンのための選択手段（３４）と、
第１軸（Ｚ１）に沿ってそのようにして選択されたイオンを焦点合わせするための静電的光学システム（１０）と、
を具備してなり、
さらに、前記イオン源と前記抽出手段との間の距離（Ｄ）を変化させ得る手段（Ｆ）を具備し、
前記距離（Ｄ）が、前記第１軸に対して平行でありかつ前記イオン源によって放出されるイオンビーム（１４）の軸を形成する第２軸（Ｚ）に沿った距離であることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記イオン源が、ポイント状イオン源（２）であることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記ポイント状イオン源が、液体金属イオン源（２）であることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置において、
前記抽出手段（６）と前記加速手段（８）とが、互いに独立であるとともに、それぞれ可変電圧を印加することによって互いに個別的に制御されることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置において、
前記選択手段（３４）が、複数のダイヤフラムの中から１つのダイヤフラム（４０）を選択するとともその選択されたダイヤフラムを前記第１軸（Ｚ１）上に配置するための手段（３８）を備えていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置において、
さらに、前記イオン源（２）を前記選択手段に対して平行に変位させるための変位手段（４８）を具備し、
この変位手段（４８）が、前記第１軸（Ｚ１）と前記第２軸（Ｚ）とを一致させるよう機能することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビーム生成装置に関するものであり、また、イオンビームの制御方法に関するものである。
【０００２】
本発明は、特に、５０ｎｍ未満といったような非常に小さなサイズの構造の製造に適用される。より詳細には、１０ｎｍ未満といったような程度のサイズを有したナノ構造の製造に適用される。
【０００３】
本発明は、例えば、エレクトロニクス（特に、例えばトランジスタといったような電子のみに関連したもの）や、超高密度でのデータ貯蔵（磁性材料上に形成されたナノ構造を使用した超高速データ貯蔵）や、超高速半導体デバイス（半導体材料上に形成されたナノ構造を使用した超高速半導体デバイス）、といったような、様々な分野に応用することができる。
【０００４】
以下においては、本発明は、好ましくは、ポイント状イオン源、すなわち、非常に輝度の高いポイント状放出ゾーンを有したイオン源、を使用している。
【０００５】
さらに、このポイント状イオン源は、好ましくは、ＬＭＩＳ（liquid metal ion source）、すなわち、液体金属イオン源、とされる。
【背景技術】
【０００６】
液体金属イオン源は、［１］Jacques Gierak 氏およびGerard Ben Assayag 氏による国際出願ＰＣＴ／ＦＲ  ９５／００９０３、国際公開番号第ＷＯ９６／０２０６５であるとともに、対応米国特許第５，９３６，２５１号明細書によって公知である。この文献の記載内容は、参考のため、その全体がここに組み込まれる。
【０００７】
この文献［１］に記載されたイオン源は、本発明において使用可能なイオン源の一例である。
【０００８】
液体金属イオン源と非対称３部材型静電レンズシステムとを備えたイオンビーム生成装置は、［２］J.H. Orloff 氏および L.W. Swanson 氏による米国特許第４，４２６，５８２号明細書によって公知である。
【０００９】
この文献［２］によって公知の装置は、イオン抽出機能とイオン加速機能とを分離することができないという欠点を有している。
【００１０】
さらに、イオン源とダイヤフラムと焦点合わせ用の静電レンズとが、イオン源とダイヤフラムとの適切な変位によって位置合わせされているような、イオンビーム生成装置が公知である。
【００１１】
ＦＩＢと称される焦点合わせされたイオンビームを生成するこれら公知の装置は、５０ｎｍ未満というサイズでは良好な品質のナノ構造を製造することができない。
【００１２】
さらに、焦点合わせされたイオンビームの形状を制御する装置は、［３］H. Kyogoku氏および T. Kaito 氏（Seiko Instruments and Electronics Ltd.）による米国特許第４，７０４，５２６号明細書によって公知である。
【００１３】
この文献［３］によって公知の制御方法は、走査型電子顕微鏡や電子ビームリソグラフィーにおいて従来より使用されている制御方法の変形に過ぎない。
【００１４】
このような技術は、ナノメートルの分野においては使用することができない。
【００１５】
さらに、この公知方法は、再使用不可であるような高価なかつ脆い校正マーカーの事前形成を必須としている。
【特許文献１】
国際出願ＰＣＴ／ＦＲ  ９５／００９０３
【特許文献２】
国際公開番号第ＷＯ９６／０２０６５
【特許文献３】
米国特許第５，９３６，２５１号明細書
【特許文献４】
米国特許第４，４２６，５８２号明細書
【特許文献５】
米国特許第４，７０４，５２６号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の目的は、上述した各種欠点を克服することである。
【００１７】
文献［２］によって公知の装置とは異なり、本発明による装置は、イオン抽出機能とイオン加速機能とを分離することができる。
【００１８】
さらに、本発明においては、機械的に完全な軸に沿ってダイヤフラムと静電的レンズとを位置合わせするための技術を使用し、この技術は、上述した公知のＦＩＢデバイス性能よりも、ずっと良好な性能をもたらす。本発明は、５０ｎｍ未満といったようなサイズの良好な品質のナノ構造の製造を可能とする。
【００１９】
さらに、本発明の主題をなすイオンビーム制御方法は、文献［３］によって公知の技術よりもずっと正確であって、高価で脆い校正用マーカーを事前形成する必要がない。
【００２０】
本発明による方法は、有利には、ＦＩＢによってナノ製造を行うすべてのシステムにおいて使用することができ、特に、本発明による装置によって生成されたイオンビームの制御に適用される。
【００２１】
より詳細には、本発明の目的は、イオンビーム生成装置であって、イオン源と、このイオン源から放出されるイオンのための抽出手段と、そのようにして抽出されたイオンのための加速手段と、そのようにして加速されたイオンのための選択手段と、第１軸に沿ってそのようにして選択されたイオンを焦点合わせすることを意図した静電的光学システムと、を具備してなり、さらに、イオン源と抽出手段との間の距離を変化させ得る手段を具備し、その距離は、第１軸に対して平行でありかつイオン源によって放出されるイオンビームの軸を形成する第２軸に沿った距離であることを特徴とする装置である。
【００２２】
本発明による装置の好ましい実施形態においては、イオン源は、ポイント状イオン源とされる。
【００２３】
好ましくは、ポイント状イオン源は、液体金属イオン源とされる。
【００２４】
本発明による装置の好ましい実施形態においては、抽出手段と加速手段とは、互いに独立であるとともに、それぞれ可変電圧を印加することによって互いに個別的に制御される。
【００２５】
好ましくは、選択手段は、複数のダイヤフラムの中から１つのダイヤフラムを選択するとともその選択されたダイヤフラムを第１軸上に配置するための手段を備えている。
【００２６】
本発明による装置は、好ましくは、さらに、イオン源を選択手段に対して平行に変位させるための変位手段を具備し、この変位手段は、第１軸と第２軸とを一致させるよう機能する。
【００２７】
また、本発明の目的は、ターゲットに向けてイオンビーム生成装置から放出され、そのターゲットを侵食し得るイオンビームを制御するための方法であって、この方法においては、デジタル化された所定参照パターンに基づいて、ターゲット上にテストパターンをエッチング形成し、エッチング形成されたテストパターンのデジタル化された画像を形成し、エッチング形成されたテストパターンのデジタル化画像と、所定参照パターンのデジタル化画像と、を比較識別し、イオンビーム生成装置の少なくとも１つの制御パラメータを変更した後に上記すべてのステップを繰り返すことにより、適切な制御を達成する、ことを特徴としている。
【００２８】
本発明による方法の第１の特別の実施形態においては、イオンビーム生成装置を走査型イオン顕微鏡モードとして動作させることにより、イオンビーム生成装置によってテストパターンの画像を形成し、イオンビームによってターゲットを走査することによって生成された二次電子を収集し、これによって得られた画像をデジタル化し、イオンビーム生成装置の少なくとも１つの制御パラメータを変更した後に上記すべてのステップを繰り返すことにより、テストパターンのデジタル化画像を、参照パターンのデジタル化画像に一致させる。
【００２９】
この場合、制御パラメータは、焦点合わせパラメータや、非点収差修正パラメータ、とすることができる。
【００３０】
本発明による方法の第２の特別の実施形態においては、テストパターンは、イオンビームを固定位置としつつターゲットを変位させて形成した一組をなす所定長さのラインとし、テストパターンの画像を、イオンマイクロコピーを走査することによって形成した後に、デジタル化し、パラメータを、ゲインパラメータとして、書込フィールドのサイズを校正する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明は、添付図面を参照しつつ、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示として与えられるいくつかの実施形態に関する以下の説明を読むことにより、明瞭となるであろう。
【００３２】
図１は、本発明によるイオンビーム生成装置の特別の実施形態を概略的に示している。
【００３３】
図１の装置は、イオンビームを生成するためのイオン源（２）と、生成されたイオンビームのための抽出および加速システム（４）と、を具備している。システム（４）は、生成されたイオンビームのための抽出電極（６）と、抽出されたイオンビームの最終加速のための電極（８）と、を備えている。この電極（８）は、図１の装置が具備している静電的光学システム（１０）に対しての導入部分を構成している。
【００３４】
イオン源（２）の支持体（１２）も、同様に、図１に示されている。
【００３５】
イオン源（２）は、例えばガリウムイオンビーム（１４）を形成するためのものといったような、従来型の液体金属イオンビーム源である。
【００３６】
しかしながら、本発明においては、他のＬＭＩＳを使用することもできる。例えば、文献［１］に記載されたタイプのＬＭＩＳを使用することができる。これにより、例えば、アルミニウムイオンビームを形成することができる。
【００３７】
図１に示すように、従来型のイオン源（２）は、ポイントにおいて終端している導電性ロッド（１６）と、ポイントを挿通させているコイル（２０）を有した導電性フィラメント（１８）と、を備えている。公知なように、ロッド（１６）は、一対をなすジョー（２２）によって保持されている。フィラメント（１８）の端部を保持するための導電性部材（２４，２６）も、また、図示されている。イオン源（２）のための支持体（１２）を設置するためのベース（２８）も、また、図示されている。
【００３８】
抽出電極（６）には、抽出ダイヤフラム（３０）と、例えば穴（３２）といったような複数の穴と、が設けられている。穴は、装置を真空下で動作させる場合に、残留ガスを吸引可能とするためのものである。
【００３９】
図１の装置において使用されている抽出および加速システム（４）は、その形状において、独自的なものである。イオンビーム（１４）のための抽出電極（６）は、どの場所においても、イオンビーム（１４）と干渉していない。イオン放出に際して特徴的な抽出電圧（Ｖ０）は、この例においては、イオン源（２）と抽出電極（６）との間の距離（Ｄ）を機械的に変化させることによって、制御される。この距離（Ｄ）は、イオン源（２）から放出されるイオンビーム（１４）の軸（Ｚ）に対して平行な方向における距離である。
【００４０】
これを行うために、イオン源（２）に対して抽出電極（６）を変位させるための手段が使用される（あるいは、抽出電極（６）に対してイオン源（２）を変位させるための手段が使用される）。この変位手段は、図１においては、矢印（Ｆ）によって示されている。当業者であれば、変位手段を形成することができる（例えば、ネジ山付きロッドを原理とした機械的手段として、変位手段を構成することができる）。
【００４１】
さらに、抽出電極（６）と最終加速電極（８）とは、互いに独立であって、様々な電圧の印加によって互いに個別的に制御することができる。
【００４２】
抽出および加速システム（４）は、その光学的特性において、独自的なものである。動作時には、電圧（Ｖ１）が、イオン源（２）に対して印加され、電圧（Ｖ２）が、抽出電極（６）に対して印加される。電圧（Ｖ０）に等しい差（Ｖ１−Ｖ２）が、１０ｋＶの程度である場合には、Ｇａ＋イオンからなるビームが、単位立体角あたりにつき（回転中心軸を形成するＺ軸のレベルにおいて）２０μＡの程度という角密度を有して、放出される。
【００４３】
電圧（Ｖ０）を約１７ｋＶへと増大させた場合には、同じ条件下で測定した角密度は、約８０μＡ／ステラジアンに到達する。
【００４４】
よって、システムは、ＬＭＩＳの有効輝度をかなり増大させることができ、このことは、ナノ製造分野に対してのＦＩＢ技術の応用においては、重要なポイントの１つを形成する。
【００４５】
抽出および加速システムは、イオン源（２）の動作を改良し得るという動作特性において、独自的なものである。
【００４６】
各電極（６，８）は、適切な高電圧源（例えば、２０ｋＶ〜４０ｋＶという程度の高電圧源）（図示せず）により、互いに独立にかつ特定の態様で制御することができ、
【００４７】
イオン放出は、イオン源（２）から放出されるイオンビーム電流を制御するのに特に最適化された第１高電圧源（図示せず）によって、制御される。この電流の値は、迅速なダイナミックレスポンスを有するように最適化されたアナログデバイスによって、フィードバックによりサーボ制御される。このサーボ制御は、イオン源（２）に対して印加された電圧値を、電界放出を維持し得るような値（１０９Ｖ／ｍ）の近辺へと、変更することによって、得られる。
【００４８】
付加的には、電源内に配置されたマイクロ電流計によって放出電流を測定することができ、これにより、イオン源のポイントを分極させることができる。変形例においては、この電流を測定するために、加速電極（８）によって抽出される電流を測定することができる。
【００４９】
最終的イオンエネルギーは、最終加速電極（８）を、グラウンドに対して正の値とされた電圧（Ｖ２）とすることによって得られる。この電圧（Ｖ２）は、非常に大きな安定性でもって制御される。この安定性は、安定性レベルが１０−６という程度である電源（図示せず）によって確保される。例えば、そのような安定性レベルを有したチョッピングタイプの電源が使用される。
【００５０】
イオンビーム（１４）の抽出および加速システム（４）は、従来の抽出および加速システムよりも、より良好な特性でもって動作する。
【００５１】
図１の装置は、さらに、装置の焦点合わせイオンコラムの光学的開口を選択するためのシステム（３４）（図２）を具備している。このイオンコラムは、イオン源（２）と、イオン源の支持体（１２）と、静電的光学システム（１０）と、を備えている。
【００５２】
光学的開口選択システム（３４）は、ストリップ（３８）を受領し得るよう構成されたブッシング（３６）を有してなるアセンブリを備えている。ストリップ（３８）は、矢印（Ｆ１）によって示されているようにして、機械的または電気機械的に制御される。このストリップ（３８）には、複数の校正されたダイヤフラム（４０）が形成されている。
【００５３】
このストリップ（３８）は、ストリップ（３８）に設置された複数の校正ダイヤフラムの中から選択された１つの校正ダイヤフラム（４０）を、静電的光学システム（１０）の中心軸（Ｚ１）上に、配置することができる。この配置は、軸（Ｚ１）に対して垂直なＸ軸に沿っての並進移動によって、もたらされる。複数のダイヤフラムは、焦点合わせイオンコラムの静電的光学システム（１０）のための様々な開口値を規定している。
【００５４】
図１および図２に示すように、Ｘ軸に対して垂直なものとして、かつ、Ｚ１軸に対して平行なＺ軸に対して垂直なものとして、Ｙ軸が規定されている。
【００５５】
光学的開口選択システム（３４）は、その目的そのものが、独自的なものである。
【００５６】
光学的開口選択のためのすべての公知システムとは異なり、図１の装置において使用されている光学的開口選択システムは、Ｘ軸およびＹ軸に沿った『中心合わせ』を行うための可動手段としてダイヤフラムとイオン源とを使用してイオン源とダイヤフラムと静電的レンズとの間の位置合わせを可能とするという目的を有していない。そのような公知のシステムは、実際、様々なサイズまたは同じサイズを有した容易に交換可能な複数のダイヤフラムを配置することができるに過ぎない。
【００５７】
図１の装置の場合には、静電的光学システム（１０）の各主要構成要素の中心合わせ、すなわち、ダイヤフラム（４０）と後述の静電的レンズ（４２，４４）とによって形成されたアセンブリの中心合わせは、正確な機械加工許容度によって確保される。よって、静電的な導入ダイヤフラムと、関連するレンズ（４２，４４）は、唯一の光学軸（Ｚ１）に沿って、正確に位置合わせされる。
【００５８】
主要目的は、中心ズレ欠陥によって誘起される光学収差を制限することである。このような欠陥は、すべての公知の光学システムにおいて実験的制限をもたらしている。
【００５９】
図１の装置において使用されている静電的レンズ（４２，４４）に関しては、数として２個として形成され、第１のレンズ（４２）は、図１においては非常に概略的な断面図で示されており、第２のレンズ（４４）は、外面が示されている。各レンズには、複数の穴（４６）が形成されている。これら穴は、特に、静電的光学システム（１０）の真空引きを可能とする。
【００６０】
ダイヤフラム（４０）（図１）の交換を可能とし得るよう、また、その交換ダイヤフラムを、Ｘ軸方向において、１０μｍ未満という正確さでもって配置し得るよう、各ダイヤフラムの中心のＸ軸に沿っての絶対的位置の事前校正が必要とされる。光学的チェックベンチ上におけるベンチチェックにより、様々なダイヤフラムの位置を正確に知ることができる。
【００６１】
図１の装置の場合に実際に必要な唯一の調整は、イオン源（２）を付帯している支持体（１２）を、静電的光学システム（１０）の導入面に対して平行に、すなわち、ダイヤフラム（図１）に対して平行に、変位させることである。その導入面は、Ｘ軸およびＹ軸に対して平行である。これにより、イオンビーム（１４）の放出コアの中心軸（Ｚ）を、静電的光学システム（１０）の光学軸（Ｚ１）に対して、位置合わせすることができる。
【００６２】
これを行うために、イオン源の支持体（１２）を付帯しているベース（２８）には、一点鎖線（４８）によって概略的に示されているようなマイクロメータープレートが設けられている。このマイクロメータープレート（４８）は、ベースを、Ｘ軸およびＹ軸に沿って変位させることができ、よって、支持体（１２）を、Ｘ軸およびＹ軸に沿って変位させることができる。
【００６３】
公知のシステムと比較して、図１の装置における光学開口選択システムは、以下の機能を満足する。
−可能な最良の精度でもって、静電的光学システムの導入ダイヤフラムの中心、および、２つの電気光学的レンズを形成している様々な電極（図示せず）の中心、を通過する唯一の光学軸を規定すること。
−焦点合わせされたイオンビームの光学的開口を非常に迅速に変化させ得ること。
【００６４】
複数のダイヤフラムを配置することにより、静電的光学システムをより良好に制御する可能性がもたらされること、および、装置を維持するための介入どうしを離間させ得ることに、注意されたい。
【００６５】
次に、本発明による方法について説明する。特に、イオンビームによって焦点合わせされたナノ構造上に関する書込フィールドの焦点合わせ方法および調節方法について説明する。これら方法は、ＦＩＢによるナノ製造の効果的な自動化に関して、重要である。
【００６６】
後述の方法は、イオンコラムの各パラメータを制御するという基本的問題を解決することにより、数十ナノメートルという範囲上にわたってイオンプローブ（ターゲット上に向けられた焦点合わせイオンビーム）を供給することを目的としている。
【００６７】
このイオンプローブは、制御されたイオン照射によって、ナノメートルサイズの構造を形成することを意図している。
【００６８】
幾何的形態（サイズ）、アスペクト比（ビームの中心軸から放出される際の粒子数のいささか急激な減少）、および、ターゲットレベルにおけるイオンプローブ内の分散の球状特性が、支配的である。ナノメートルスケールにおいては、これら問題点は、なおさら、複雑である。
【００６９】
ここで提案する方法は、手動モード（使用者による介入を必要とする）であるいは自動モード（一切の介入を必要としない）であるいは半自動モードで、このイオンプローブの形状の迅速かつ非常の精度の高い調節を可能とすることを目的としている。
【００７０】
関心のある点は、以下の通りである。
−ナノメートル寸法という衝撃に関し、ターゲットすなわち試料のレベルにおいて、（ビーム生成装置内に属する）静電的レンズの作用によって、イオンビームの焦点合わせ（濃縮）を行うこと。
−入射イオンプローブの球形度の欠陥に関する修正を行うこと。
−ターゲットの表面上において、書込フィールド（静電的偏向手段の作用下においてビームによってアドレッシング可能なフィールド）の校正を行い、これにより、数ナノメートルの精度で、相対位置を常に知ること。
【００７１】
ビーム生成装置が、ビームを偏向させるための静電的ビーム偏向手段を具備していること、および、図１における特別の静電的光学システムが、静電的偏向手段を形成する走査型電極（図示せず）を備えていること、を付記しておく。
【００７２】
解決すべき問題点について、考察する。
【００７３】
ナノ製造応用の場合に、１０ｎｍという衝撃内において焦点合わせイオンビームを使用することは、例えば走査型電子顕微鏡の場合に発生する制約とは大きく異なるような、特定の制約を備えている。
【００７４】
−ターゲットに対しての高エネルギーイオンの衝撃による粉砕効果によって、例えば電子ビームリソグラフィーにおいて従来から使用されているような校正構造（一般的には、シリコン上の金マーカー）が長期的に破壊されてしまうこと。さらに、数十ｎｍの校正構造は、製造が困難であるとともに、非常に脆いものであり、しかも、非常に高価なものである。
【００７５】
−イオンビームの使用期間が、数時間にも達することがあり、ドリフトとか経時的不安定性といったような悪影響を制限するために、このイオンビームの特性を周期的に制御する必要があること。
【００７６】
−動作距離が、低減されること。このため、単位未満にまでソース衝撃を幾何学的に拡大する必要があり、被写界深度をさらに低減させる。さらに、ある種の試料においては、高さ変化の大きなパターンどうしの間で妥協を行う。そのため、すべてのパターンが、理想的な焦点距離のところに位置するわけではない。
【００７７】
−後者の場合、光学軸のレベルにおいてそのような試料上に到達するイオンは、他のイオンよりもずっと短い経路を通過し、光学軸から数ｍｍ偏向される。この光学経路差は、欠陥または収差の発生を引き起こす。このような収差を許容可能な範囲内に制限するために、書込のサイズが、１００μｍの程度のフィールドに制限される。よって、付加的なデバイスが無ければ、ＦＩＢによるナノ製造技術は、小さな基本的パターンしか形成することができない。
【００７８】
−極めて精度の高い試料変位が使用されたときには、複数のサブ構造を連結して大きなサイズのパターンを形成するという可能性が発生する。しかしながら、これは、ＦＩＢによる基本書込フィールドの厳密な校正を前提としている。実際、走査フィールド内に規定された座標点と、試料を付帯したプレートの変位座標との間において可能な最大に完全な対応が、必要とされる。
【００７９】
上記すべてが複雑である。それは、イオンプローブの走査が、デジタル／アナログタイプのＣＡＯ（computer assisted design、コンピュータ支援設計）要素によって得られ、一方、試料を付帯したプレートの操作が、特定の個別のインターフェースによって得られるからである。また、試料とイオンコラムとの間の距離の変動や、イオンエネルギーの変動や、あるいは、イオンの性質の変動、といったようなものが、走査フィールドの大きさを変化させてしまうことに、注意されたい。
【００８０】
本発明においては、迅速であるとともに、衝撃対象をなすターゲットを局所的にエッチングするような例えばガリウムイオンといったような重イオンや例えばアルミニウムといったような他の金属イオンの特性を使用することによって、イオンコラムをなす光学系の校正を自動化することができる方法が提供される。
【００８１】
この本発明による方法においては、同一のイオンビーム生成装置が、完全に自己完結的な態様でもって、それ自身の校正用マークを形成することができ、その後、それら校正用マークを検証することができる。
【００８２】
−まず最初に、イオンビーム生成装置によって生成された入射イオンビームの侵食的効果を使用して、ＣＡＯによって決定されたパターンに基づく例えば正方形や単純な穴（『スポット』）や十字形といったようなタイプの単純な構造を、試料の『犠牲』ゾーン内にエッチング形成することが、提案される。ＦＩＢエッチングの後に、この構造を、この場合にはＭＩＢとしての動作によってあるいは走査型イオン顕微鏡としての動作によって、何の変更もすることなく同じ条件下とされたモードにおいて、イオンビームによって試料表面を走査することに起因する二次電子を単に収集することにより、同じ装置によって画像化する。得られたＭＩＢ画像は、デジタル化され、実効的にエッチングされた構造に対応するこのデジタル化ＭＩＢ画像上において、デジタル化された初期的所定パターン（例えば、正方形、穴、あるいは、十字形）を情報的に重ね合わせることができ、２つの画像を（デジタル的に）比較識別することができる。例えば、正方形タイプのパターンの場合には、焦点合わせの悪さに基づく欠陥を検出することができ、ビーム生成装置に設置されているレンズの局所的効果を徐々に増大させることによって、修正することができる。プロセスは、様々な倍率において自動化することができ、デジタル化されたＭＩＢ画像と初期的パターンとが完全に一致するまでステップバイステップで繰り返すことができる。
【００８３】
−また、同じ侵食性効果を利用することによって、入射イオンの衝撃面においての、非点収差欠陥とも称される可能な球面の欠陥を修正することもできる。この場合、１０〜２０ｎｍ程度の単一の穴を穿孔することにより、０．２〜０．３秒といったように非常に迅速に、インプリントの忠実な画像を得ることができる。常に『理想的な』参照画像（円形画像）と比較されるように、衝撃が楕円アスペクトであるように思われる場合には、得られた楕円の向きによって、修正操作を開始することができ、使用者によって前もって確立されている満足のいく決定基準が得られるまで反復試験を行うことができ、このシーケンスを終了する（好ましくは、自動的に）。
【００８４】
−ＦＩＢ書込フィールドのサイズの校正は、本発明による方法において利用可能であるような、好ましくは自動的な態様で本発明による方法において利用可能であるような、最後の重要なポイントである。この方法においては、まず最初に、非常にわずかの不確かさしか有していないような既知長さの複数のライン（一組をなす互いに平行な複数のライン、あるいは、一組をなす互いに交差する複数のライン）をエッチングする。これを行うために、イオンビームは、『スポット』モードに維持され、試料の表面を走査しない。試料の表面は、試料を支持しているプレートによって変位される。このプレートの変位の測定は、レーザー干渉分光法によって行われる。この場合、機械的精度は、数ｎｍとすることができる（１０ｎｍ〜５ｎｍの程度）。
【００８５】
この場合、マーカーは、イオンプローブによってターゲット表面を走査することによって見出すのではなく、ターゲットを変位させることによってのみ見出され、エッチングイオンビームの中心軸は、固定されたままである。このようにして形成された構造のＭＩＢ画像は、この画像のデジタル化後に、イオンビーム生成装置の増幅ステージのゲインを調節することを可能とする。これにより、１つまたは複数のビットのデジタル重量は、試料のレベルにおいて（数ｎｍという）既知の変位に対応する。走査フィールドの校正は、レーザー干渉分光測定技術によって行われる。この技術は、相対変位を測定するためのものとしては、現時点で公知の技術の中で最も効果的なものであって、National Bureau of Measurement においても使用されている技術である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明による装置の特別の実施形態を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の装置を、部分的に断面によって示す斜視図であって、図１の装置において使用されるダイヤフラム支持体を形成するストリップを示している。
【符号の説明】
【００８７】
２  イオン源
６  抽出電極（抽出手段）
８  加速電極、最終加速電極（加速手段）
１０  静電的光学システム
１４  イオンビーム
３４  光学的開口選択システム（選択手段）
３８  ストリップ（配置するための手段）
４０  ダイヤフラム
４８  マイクロメータープレート（変位手段）
【国際公開パンフレット】
2004527078.tif 000003
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004527078.tif 000029
2004527078.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月14日(2002.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビーム生成装置であって、
イオン源（２）と、
このイオン源から放出されるイオンのための抽出手段（６）と、
そのようにして抽出されたイオンのための加速手段（８）と、
そのようにして加速されたイオンのための選択手段（３４）と、
第１軸（Ｚ１）に沿ってそのようにして選択されたイオンを焦点合わせするための静電的光学システム（１０）と、
を具備してなり、
さらに、前記イオン源と前記抽出手段との間の距離（Ｄ）を変化させ得る手段（Ｆ）を具備し、
前記距離（Ｄ）が、前記第１軸に対して平行でありかつ前記イオン源によって放出されるイオンビーム（１４）の軸を形成する第２軸（Ｚ）に沿った距離であることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記イオン源が、ポイント状イオン源（２）であることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記ポイント状イオン源が、液体金属イオン源（２）であることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置において、
前記抽出手段（６）と前記加速手段（８）とが、互いに独立であるとともに、それぞれ可変電圧を印加することによって互いに個別的に制御されることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置において、
前記選択手段（３４）が、複数のダイヤフラムの中から１つのダイヤフラム（４０）を選択するとともその選択されたダイヤフラムを前記第１軸（Ｚ１）上に配置するための手段（３８）を備えていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置において、
さらに、前記イオン源（２）を前記選択手段に対して平行に変位させるための変位手段（４８）を具備し、
この変位手段（４８）が、前記第１軸（Ｚ１）と前記第２軸（Ｚ）とを一致させるよう機能することを特徴とする装置。
【請求項７】
ターゲットに向けてイオンビーム生成装置から放出され、そのターゲットを侵食し得るイオンビームを制御するための方法であって、
デジタル化された所定参照パターンに基づいて、前記ターゲット上にテストパターンをエッチング形成し、
エッチング形成された前記テストパターンのデジタル化された画像を形成し、
エッチング形成された前記テストパターンの前記デジタル化画像と、前記所定参照パターンの前記デジタル化画像と、を比較識別し、
前記イオンビーム生成装置の少なくとも１つの制御パラメータを変更した後に上記すべてのステップを繰り返すことにより、適切な制御を達成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、
前記イオンビーム生成装置を走査型イオン顕微鏡モードとして動作させることにより、前記イオンビーム生成装置によって前記テストパターンの前記画像を形成し、
イオンビームによって前記ターゲットを走査することによって生成された二次電子を収集し、
これによって得られた画像をデジタル化し、
前記イオンビーム生成装置の少なくとも１つの制御パラメータを変更した後に上記すべてのステップを繰り返すことにより、前記テストパターンの前記デジタル化画像を、前記参照パターンの前記デジタル化画像に一致させることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、
前記制御パラメータを、焦点合わせパラメータとすることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８記載の方法において、
前記制御パラメータを、非点収差修正パラメータとすることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項７記載の方法において、
前記テストパターンを、前記イオンビームを固定位置としつつ前記ターゲットを変位させて形成した一組をなす所定長さのラインとし、
前記テストパターンの前記画像を、イオンマイクロコピーを走査することによって形成した後に、デジタル化し、
前記パラメータを、ゲインパラメータとして、書込フィールドのサイズを校正することを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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