特開 2022-182527 集束イオンビーム装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022182527

(43)【公開日】2022-12-08

(54)【発明の名称】集束イオンビーム装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/317 20060101AFI20221201BHJP

   H01J 37/09 20060101ALI20221201BHJP

   H01J 37/153 20060101ALI20221201BHJP

【ＦＩ】

H01J37/317 D

H01J37/09 A

H01J37/153 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021090128

(22)【出願日】2021-05-28

(71)【出願人】

【識別番号】500171707

【氏名又は名称】株式会社ブイ・テクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】110001520

【氏名又は名称】弁理士法人日誠国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】水村 通伸

【テーマコード（参考）】

5C101

【Ｆターム（参考）】

5C101AA32

5C101BB03

5C101DD02

5C101EE04

5C101EE08

5C101EE19

5C101EE43

5C101EE69

5C101EE75

(57)【要約】

【課題】イオンビームの電流値を迅速に精度よく調整できる集束イオンビーム装置を提供すること。
【解決手段】コンデンサレンズは、イオンビームを平行ビーム形状となるように加工し、コンデンサレンズとオブジェクトレンズとの間に、コンデンサレンズで加工されたイオンビームの通過面積を変えてビーム径を制御する電動アパーチャを備え、コンデンサレンズを通過したイオンビームを両側から挟むように対峙してイオンビームの光軸に対して直角をなす方向に沿って移動可能な一対のビーム遮蔽板でなるビーム遮蔽板ユニットを複数備え、複数のビーム遮蔽板ユニットがイオンビームを取り囲んでイオンビームの通過イオンビーム径を設定し、複数のビーム遮蔽板ユニットがイオンビームの光軸方向に沿って互いにオフセットされている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体金属イオン源と、当該液体金属イオン源から発生したイオンビームを加工するコンデンサレンズと、当該コンデンサレンズを通過したイオンビームを集束して試料面に照射させるオブジェクトレンズと、を備えた集束イオンビーム装置であって、
前記コンデンサレンズは、イオンビームを平行ビーム形状となるように加工し、
前記コンデンサレンズと前記オブジェクトレンズとの間に、当該コンデンサレンズで加工されたイオンビームの通過面積を変えてビーム径を制御する電動アパーチャを備え、
当該電動アパーチャは、
前記コンデンサレンズを通過したイオンビームを両側から挟むように対峙してイオンビームの光軸に対して直角をなす方向に沿って移動可能な一対のビーム遮蔽板でなるビーム遮蔽板ユニットを複数備え、
前記複数のビーム遮蔽板ユニットを構成する前記ビーム遮蔽板が前記イオンビームを取り囲んでイオンビームの通過面積を設定し、
前記複数のビーム遮蔽板ユニットがイオンビームの光軸方向に沿って互いにオフセットされている、
ことを特徴とする集束イオンビーム装置。

【請求項2】

前記電動アパーチャの下流側に、イオンビームを取り囲むように配置された、複数の極子レンズを備える非点収差補正用スティグマが配置され、
前記電動アパーチャは、前記極子レンズと同数の前記ビーム遮蔽板を備える、
請求項１に記載の集束イオンビーム装置。

【請求項3】

前記電動アパーチャは、４つの前記ビーム遮蔽板ユニットで構成され、
前記ビーム遮蔽板ユニットは、イオンビームの光軸方向からの投影において、イオンビームの光軸を中心として、イオンビームの外周方向沿って互いに４５度の角度を回転移動した位置に配置されている、
請求項１または請求項２に記載の集束イオンビーム装置。

【請求項4】

前記ビーム遮蔽板ユニットは、イオンビームの光軸に対して、前記ビーム遮蔽板が互いに同距離となるように同期して移動する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の集束イオンビーム装置。

【請求項5】

前記複数のビーム遮蔽板ユニットは、同期して移動する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の集束イオンビーム装置。

【請求項6】

前記電動アパーチャは、イオンビームの通過面積を連続的に変化させる、
請求項１から５のいずれか一項に記載の集束イオンビーム装置。

【請求項7】

前記複数のビーム遮蔽板ユニットは、イオンビームの光軸方向からの投影において、イオンビームを通過させる開口が、イオンビームの光軸を中心として、前記非点収差補正用スティグマによる電界制御方向に沿って周縁が規則的に変化する多角形である、
請求項２に記載の集束イオンビーム装置。

【請求項8】

イオンビームの光軸方向からの投影において、前記電動アパーチャを構成する複数の前記ビーム遮蔽板は、前記極子レンズに、順次対応する位置に配置されている
請求項２に記載の集束イオンビーム装置。

【請求項9】

イオンビームのビーム径を制御する、開口径の異なる複数の開口が形成された選択アパーチャ基板を備える、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の集束イオンビーム装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、集束イオンビーム装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の集束イオンビーム装置は、コンデンサレンズと対物レンズの２段の静電レンズ系により試料面にイオンビームを集束するように構成されている。イオンビームは、液体金属である例えばガリウムがフィールドエミッションにてイオン化されて発生する。このイオンビームは、液体金属イオン源の先端から放出された後、加速電圧（一部はイオン過電圧）で加速されて、所定の放射角度で円錐形状に広がりながらコンデンサレンズに入射する。コンデンサレンズに入射したイオンビームは、コンデンサレンズ内の電界分布により軌道が変化することでビームの広がりが緩和されて上記所定の放射角度よりも狭い広がりの放射形状に加工される。

【0003】

従来の集束イオンビーム装置としては、コンデンサレンズの上流側および下流側に絞りを配置した技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。コンデンサレンズの下流側に配置された絞りは、開口の径寸法が異なる複数の穴を設定できるようになっている。この下流側の絞りは、上記のように広がる放射形状を有するイオンビームが通過する開口面積を調整することができる。この集束イオンビーム装置では、下流側の絞りを通過したイオンビームが対物レンズで集束されて試料面に到達する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－６４７８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の集束イオンビーム装置では、コンデンサレンズを通過したイオンビームが放射形状のまま下流側の絞りに到達する。放射形状のイオンビームでは、光軸に直角をなす方向の位置おいて、通過イオン量の偏りが存在する。したがって、下流側の絞りにおける穴の径寸法が変化するたびに、この絞りを通過したイオンビームの特性は変わる。したがって、上記の集束イオンビーム装置では、下流側の絞りの開口を異なる径寸法に切り換えるたびに、非点収差補正電圧や軸調整アライナ電圧を個別に調整する必要があった。このため、イオンビームの電流値の調整に時間を要するという課題があった。

【0006】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、イオンビームの電流値を迅速に精度よく調整できる集束イオンビーム装置を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の態様は、液体金属イオン源と、当該液体金属イオン源から発生したイオンビームを加工させるコンデンサレンズと、当該コンデンサレンズを通過したイオンビームを集束して試料面に照射させるオブジェクトレンズと、を備えた集束イオンビーム装置であって、前記コンデンサレンズは、イオンビームを平行ビーム形状となるように加工し、前記コンデンサレンズと前記オブジェクトレンズとの間に、前記コンデンサレンズで加工されたイオンビームの通過面積を変えてビーム径を制御する電動アパーチャを備え、当該電動アパーチャは、前記コンデンサレンズを通過したイオンビームを両側から挟むように対峙してイオンビームの光軸に対して直角をなす方向に沿って移動可能な一対のビーム遮蔽板でなるビーム遮蔽板ユニットを複数備え、前記複数のビーム遮蔽板ユニットを構成する前記ビーム遮蔽板が前記イオンビームを取り囲んでイオンビームの通過面積を設定し、前記複数の前記ビーム遮蔽板ユニットがイオンビームの光軸方向に沿って互いにオフセットされていることを特徴とする。

【0008】

上記態様としては、前記電動アパーチャの下流側に、イオンビームを取り囲むように配置された、複数の極子レンズを備える非点収差補正用スティグマが配置され、前記電動アパーチャは、前記極子レンズと同数の前記ビーム遮蔽板を備えることが好ましい。

【0009】

上記態様としては、前記電動アパーチャは、４つのビーム遮蔽板ユニットで構成され、前記ビーム遮蔽板ユニットは、イオンビームの光軸方向からの投影において、イオンビームの光軸を中心として、イオンビームの外周方向沿って互いに４５度の角度を回転移動した位置に配置されていることが好ましい。

【0010】

上記態様としては、前記ビーム遮蔽板ユニットは、イオンビームの光軸に対して、前記ビーム遮蔽板が互いに同距離となるように同期して移動することが好ましい。

【0011】

上記態様としては、前記複数のビーム遮蔽板ユニットは、同期して移動することが好ましい。

【0012】

上記態様としては、前記電動アパーチャは、イオンビームの通過面積を連続的に変化させることが好ましい。

【0013】

上記態様としては、前記複数のビーム遮蔽板ユニットは、イオンビームの光軸方向からの投影において、イオンビームを通過させる開口が、イオンビームの光軸を中心として、前記非点収差補正用スティグマによる電界制御方向に沿って周縁が規則的に変化する多角形であることが好ましい。

【0014】

上記態様としては、イオンビームの光軸方向からの投影において、前記電動アパーチャを構成する複数の前記ビーム遮蔽板は、前記極子レンズに、順次対応する位置に配置されていることが好ましい。

【0015】

上記態様としては、イオンビームのビーム径を制御する、開口径の異なる複数の開口が形成された選択アパーチャ基板を備えることが好ましい。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る集束イオンビーム装置によれば、イオンビームの電流値を迅速に精度よく調整できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る集束イオンビーム装置の概略を模式的に示す構成説明図である。

【図2-1】図２－１は、本発明の第１の実施の形態に係る集束イオンビーム装置におけるイオンビームの光軸方向の投影を示す説明図であり、電動アパーチャのイオンビーム通過面積（開口）を広く設定した状態を示す。

【図2-2】図２－２は、本発明の第１の実施の形態に係る集束イオンビーム装置におけるイオンビームの光軸方向の投影を示す説明図であり、電動アパーチャのイオンビーム通過面積（開口）を狭く設定した状態を示す。

【図3】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る集束イオンビーム装置におけるビーム遮蔽板ユニットの動作を示す説明図である。

【図4】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る集束イオンビーム装置における非点収差補正用スティグマの平面図である。

【図5】図５は、本発明に係る集束イオンビーム装置を用いてイオンビームを発生させた場合のビーム電流とビーム径との関係を示す図である。

【図6】図６は、本発明の第２の実施の形態に係る集束イオンビーム装置の概略を模式的に示す構成説明図である。

【図7】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る集束イオンビーム装置における選択アパーチャ基板を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、本発明の実施の形態に係る集束イオンビーム装置の詳細を図面に基づいて説明する。但し、図面は模式的なものであり、各部材の数、各部材の寸法、寸法の比率、形状などは現実のものと異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率や形状が異なる部分が含まれている。

【0019】

本実施の形態に係る集束イオンビーム装置は、試料としてのフォトマスク、ＴＦＴ基板などの修正に用いることができる。なお、本発明の集束イオンビーム装置は、試料への直接描画を行う描画装置や、試料の表面状態の観察を可能にする走査電子顕微鏡などにも適用可能である。

【0020】

［第１の実施の形態］
（集束イオンビーム装置の概略構成）

【0021】

図１は、第１の実施の形態に係る集束イオンビーム装置１の概略構成を示している。集束イオンビーム装置１は、集束イオンビームカラム（以下、ＦＩＢカ
ラムという）２と、制御部１３と、を備える。ＦＩＢカラム２の下方には、試料Ｓを配置する基板支持台１５が設けられ、この基板支持台１５をＸ－Ｙ方向に移動させるＸ－ＹステージやＺ方向に移動させる昇降手段などを備える。

【0022】

ＦＩＢカラム２には、図示しない真空ポンプが接続されており、ＦＩＢカラム２内が所定の低い圧力に保たれるようになっている。ＦＩＢカラム２内には、順次、液体金属イオン源３と、コンデンサレンズ４と、電動アパーチャ５と、非点収差補正用スティグマ６と、ブランカ７と、ブランキングアパーチャ８と、ディフレクタ９と、オブジェクトレンズ１０と、２次荷電粒子検出器１１と、堆積用ガス供給パイプ１２と、が配置されている。

【0023】

液体金属イオン源３は、液体金属である例えばガリウム（Ｇａ）を備える。液体金属イオン源３では、フィールドエミッションにてイオン化され、液体金属イオン源３の先端から放出される。液体金属イオン源３から放出されたガリウムイオン（Ｇａ^＋）は、コンデンサレンズ４における最上流側の引出電極により加速電圧（一部はイオン過電圧）で加速されて、所定の放出角度をもつイオンビームＩＢとなる。

【0024】

コンデンサレンズ４は、静電レンズであり、入射したイオンビームＩＢを平行ビーム形状のイオンビームＩＢｐに加工するように設定されている。

【0025】

図１および図２－１に示すように、電動アパーチャ５は、４つのビーム遮蔽板ユニット５１，５２，５３，５４を備える。これらビーム遮蔽板ユニット５１，５２，５３，５４は、イオンビームＩＢｐの光軸方向に沿って互いにオフセットした位置に配置されている。なお、図１に示す方向Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、図面では同方向に描いているが、実際は、図２－１に示すように、光軸ＩＢａを中心として互いに４５度ずつ回転移動した向きになるように設定されている。

【0026】

図３は、ビーム遮蔽板ユニット５１をイオンビームＩＢｐの光軸ＩＢａ方向から見た投影を示す。図２－１および図３に示すように、ビーム遮蔽板ユニット５１は、一対のビーム遮蔽板５Ａ，５Ｅでなる。図２－１に示すように、ビーム遮蔽板ユニット５２は、一対のビーム遮蔽板５Ｂ，５Ｆでなる。ビーム遮蔽板ユニット５３は、一対のビーム遮蔽板５Ｃ，５Ｇでなる。ビーム遮蔽板ユニット５４は、一対のビーム遮蔽板５Ｄ，５Ｈでなる。なお、図２－１および図２－２では、投影で重なる部分もあるが、説明の便宜上すべてのビーム遮蔽板５Ａ～５Ｈを実線で描いている。

【0027】

ビーム遮蔽板ユニット５１のビーム遮蔽板５Ａ，５Ｅは、コンデンサレンズ４を通過して平行ビーム形状となったイオンビームＩＢｐを両側（光軸ＩＢａに直角をなす方向Ａ１の両側）から挟むように対峙して配置されている。これらビーム遮蔽板５Ａ，５Ｅは、方向Ａ１に沿って互いに近接、離反するように同期して移動するように設定されている。なお、ビーム遮蔽板５Ａ，５Ｅは、図示しないアクチュエータで方向Ａ１に沿って移動するように駆動される。

【0028】

このビーム遮蔽板ユニット５１は、ビーム遮蔽板５Ａ，５Ｅを互いに近接させたり離反させたりすることにより、イオンビームＩＢｐの通過幅を両方から均等に変更することができる。また、ビーム遮蔽板５Ａ，５Ｅを互いに離反させることにより、イオンビームＩＢｐに干渉しない位置に後退させることも可能である。

【0029】

ビーム遮蔽板ユニット５２，５３，５４は、ビーム遮蔽板ユニット５１と同様の構成を有する。ただし、ビーム遮蔽板ユニット５２は、図２－１に示すように、ビーム遮蔽板５Ｂ，５Ｆが方向Ａ２に沿って移動するように配置されている。方向Ａ２は、上記方向Ａ１に対して、イオンビームＩＢｐの光軸ＩＢａを回転中心として図中時計回り方向に４５度だけ回転移動させた方向である。

【0030】

ビーム遮蔽板ユニット５３は、図２－１に示すように、ビーム遮蔽板５Ｃ，５Ｇが方向Ａ３に沿って移動するように配置されている。方向Ａ３は、上記方向Ａ２に対して、イオンビームＩＢｐの光軸ＩＢａを回転中心として時計回り方向に４５度だけ回転移動させた方向である。

【0031】

ビーム遮蔽板ユニット５４は、図２－１に示すように、ビーム遮蔽板５Ｄ，５Ｈが方向Ａ４に沿って移動するように配置されている。方向Ａ４は、上記方向Ａ３に対して、イオンビームＩＢｐの光軸ＩＢａを回転中心として時計回り方向に４５度だけ回転移動させた方向である。

【0032】

上記構成の電動アパーチャ５は、４つのビーム遮蔽板ユニット５１，５２，５３，５４を構成する８枚のビーム遮蔽板５Ａ～５Ｈの移動動作を制御することにより、形成する開口ＡＰの径を連続的に変化するように制御できる。開口ＡＰは、イオンビームＩＢｐの光軸ＩＢａを中心として、非点収差補正用スティグマ６による電界制御方向に沿って周縁が規則的に変化する多角形である。本実施の形態によれば、開口ＡＰが円形でなくても、イオンビームＩＢｐの通過面積を精度よく連続的に調整することができる。

【0033】

イオンビームＩＢｐは、電動アパーチャ５を通過してビーム径が調整されてイオンビームＩＢｔとなる。図２－１は、電動アパーチャ５の開口ＡＰの径を大きくなるように制御した状態の開口ＡＰ１を示す。本実施の形態では、開口ＡＰの径が、イオンビームＩＢｐの径より大きい場合も含む。図２－２は、電動アパーチャ５の開口ＡＰの径が小さくなるように制御した状態の開口ＡＰ２を示す。この状態では、イオンビームＩＢｐが電動アパーチャ５により、ビーム径が小さくなるように加工される。

【0034】

図４に示すように、本実施の形態においては、非点収差補正用スティグマ６が、２組の四極子レンズを組み合わせた八つの極子レンズ（八極子レンズ）６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆ，６Ｇ，６Ｈで構成されている。２組の四極子レンズは、イオンビームＩＢｔの光軸ＩＢａを中心として４５度回転させて配置され、それぞれの極子レンズ６Ａ～６Ｈは、互いに４５度回転移動した位置に配置されている。２組の四極子レンズの電流値の大きさと比を変えることで、イオンビームＩＢｔの補正量と補正方向を変えることができる。なお、上記した電動アパーチャ５を構成する８枚のビーム遮蔽板５Ａ～５Ｈは、上記極子レンズ６Ａ～６Ｈと対応する位置に配置されている。

【0035】

ブランカ７は、ブランキング電圧が印加されることにより、イオンビームＩＢｔを偏向させてイオンビームＩＢｔが試料Ｓに向かわないように、ブランキングアパーチャ８の遮光部（開口が形成されていない領域）へ導く機能を有する。

【0036】

ディフレクタ９は、電動アパーチャ５を通過したイオンビームＩＢｔを偏向させてＸ－Ｙ方向に走査することができる。オブジェクトレンズ１０は、イオンビームＩＢｔを試料Ｓの上面に合焦するように制御に応じて集束させる。

【0037】

図１に示すように、ＦＩＢカラム２の下部には、２次荷電粒子検出器１１および堆積用ガス供給パイプ１２が設けられている。

【0038】

制御部１３は、液体金属イオン源３、コンデンサレンズ４、電動アパーチャ５、非点収差補正用スティグマ６、ブランカ７、ディフレクタ９、２次荷電粒子検出器１１、堆積用ガス供給パイプ１２に堆積用ガスを供給する図示しない堆積用ガス供給部などに接続されている。

【0039】

（作用・動作および効果）
このような構成の集束イオンビーム装置１では、制御部１３からの制御信号に基づいて、液体金属イオン源３に引出電圧を印加することにより、液体金属イオン源３からイオンビームＩＢが所定の放射形状で放出される。

【0040】

コンデンサレンズ４は、制御部１３からの制御信号に基づいて、液体金属イオン源３から放出されたイオンビームＩＢを、平行ビーム形状のイオンビームＩＢｐに加工する。

【0041】

電動アパーチャ５は、制御部１３からの制御信号に基づいて、それぞれのビーム遮蔽板ユニット５１，５２，５３，５４が作動して、イオンビームＩＢｐの通過面積を決定する開口ＡＰの径寸法が設定される。電動アパーチャ５は、開口ＡＰの径寸法を設定することにより、試料Ｓの上面に到達する所望のビーム電流値およびビーム径の制御が可能である。

【0042】

図２－１および図２－２は、電動アパーチャ５の開口ＡＰの広さを変化させた状態を示す。図２－１は、試料Ｓの加工処理に適した強さのビーム電流値とビーム径を確保できる比較的広い通過面積を有する開口ＡＰ１に設定した状態を示す。図２－２は、試料Ｓの加工予定箇所の検出や表面の観察に適した強さのビーム電流値とビーム径を実現する比較的狭い通過面積を有する開口ＡＰ２に設定した状態を示す。

【0043】

図２－１に示すような比較的広い開口ＡＰ１に設定した電動アパーチャ５を通過したイオンビームＩＢｔ（図１参照）は、オブジェクトレンズ１０で集束されて試料Ｓの加工予定箇所に照射されるように設定されている。このとき、堆積用ガス供給パイプ１２から堆積用ガスを試料Ｓに向けて供給することにより、試料Ｓの上面に堆積膜を形成することが可能となる。

【0044】

図２－２に示すような比較的狭い開口ＡＰ２に設定した電動アパーチャ５を通過したビーム径の小さいイオンビームＩＢｔ（図１参照）は、オブジェクトレンズ１０で集束されて試料Ｓの観察予定箇所に照射されるように設定されている。このとき、２次荷電粒子検出器１１は、イオンビームＩＢｔが照射された位置から発生する２次荷電粒子（２次電子、２次イオンなど）を捕捉する。この２次荷電粒子検出器１１で検出した強度情報をもとにイオンビームＩＢｔをスキャンしながら画像としてデータを取得することができる。このため、イオンビームＩＢｔが照射されていた試料Ｓの表面形状が確認できる。イオンビームＩＢｔのスキャン動作は、ディフレクタ９の作用によって行われる。

【0045】

図５は、本実施の形態に係る集束イオンビーム装置１を用いた場合の試料Ｓの表面に到達するイオンビームＩＢｔの電流値と、ビーム径との関係を示す。曲線（１）、（２）、（３）は、平行ビーム形状のイオンビームＩＢｐの印加電圧を、順次、１５ｋＶ、１０ｋＶ、５ｋＶとした実施例であり、ビーム電流値を小さくするとビーム径も小さくなり、ビーム電流値を大きくするとビーム径も大きくなる関係を示している。

【0046】

曲線（１）の○で示す位置Ｃｏは、試料Ｓの表面観察に適したビーム電流値とビーム径が得られる位置である。具体的には、位置Ｃｏでは、ビーム電流値が１ｐＡでビーム径が４０ｎｍの条件を実現できる。位置Ｃｏの条件では、ビーム電流値が小さいため、試料Ｓを損傷させることがない。

【0047】

また、曲線（１）の○で示す位置Ｃｐは、試料Ｓの表面への加工処理に適したビーム電流値とビーム径が得られる位置である。具体的には、位置Ｃｐでのビーム電流値は２０ｎＡでビーム径が２．５μｍの条件を実現できる。上記の位置Ｃｏの条件と、位置Ｃｐの条件と、の間の移動は、電動アパーチャ５の開口を制御することで、連続的にかつ迅速に変化させることが可能である。

【0048】

特に、本実施の形態に係る集束イオンビーム装置１によれば、コンデンサレンズ４により平行ビーム形状のイオンビームＩＢｐが形成されるため、イオンビームＩＢｐの光軸に対して直角方向のビーム強度（通過イオン密度）に偏りが小さい。また、コンデンサレンズ４により平行ビーム形状のイオンビームＩＢｐとしたことにより、ビーム遮蔽板ユニット５１，５２，５３，５４が光軸ＩＢａ方向に沿ってオフセットされていても、イオンビームＩＢｐの外周近傍に対して均一にビームを遮蔽するため、イオンビームＩＢｔの集束性能が悪化することを回避できる。

【0049】

また、本実施の形態に係る集束イオンビーム装置１では、電動アパーチャ５を構成するビーム遮蔽板５Ａ～５Ｈと、非点収差補正用スティグマ６を構成する極子レンズ６Ａ～６Ｈと、の数が同じであり、ビーム遮蔽板５Ａ～５Ｈと極子レンズ６Ａ～６Ｈとの配置位置が整合されている。このため、電動アパーチャ５の開口ＡＰの径寸法を連続的に変化させても、イオンビームＩＢｔが受ける非点収差補正用スティグマ６からの電界による補正作用に変化がない状態でビーム電流値の調整ができる。このため、電動アパーチャ５の開口ＡＰの径寸法を変化させても、その都度、非点収差補正や軸調整アライナ補正などの調整を行う必要がない。したがって、本実施の形態に係る集束イオンビーム装置１によれば、連続的かつ迅速にビーム電流値を調整することができる。

【0050】

上述したように、本実施の形態では、電動アパーチャ５により連続的にビーム電流値を調整することができるため、図５に示す位置Ｃｏの条件のようにビーム電流値を低く、例えば１ｐＡに設定した状態で、非点収差補正電圧やアライナ電圧と、フォーカス電圧（コンデンサレンズ４やオブジェクトレンズ１０の電圧）を調整することができる。このときは、ビーム電流値が低いため、試料Ｓの表面でスパッタリングが殆ど起こらず、試料Ｓが損傷されることなく、正確なビーム調整を行うことができる。そして、この状態で電動アパーチャ５により開口ＡＰの径を大きく変更しても、フォーカス条件が変化することなくビーム電流値だけを増加させることができる。すなわち、本実施の形態によれば、図５に示す位置Ｃｐの条件（ビーム電流値が２０ｎＡ）に変化させてすぐに試料Ｓを加工することが可能となる。

【0051】

本実施の形態に係る集束イオンビーム装置１において、非点収差補正用スティグマ６に加えて、図示しないアライナ、ディフレクタ９などの電極に合わせて８方向（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４）から電動アパーチャ５のビーム遮蔽板５Ａ～５Ｈが移動してビーム電流値の制限を行う構成とすれば、さらに非点収差補正に影響されないビーム電流値の調整が可能となる。

【0052】

本実施の形態に係る集束イオンビーム装置１においては、コンデンサレンズ４でイオンビームＩＢを平行ビーム形状のイオンビームＩＢｐにしたことにより、光軸ＩＢａ方向にビーム遮蔽板ユニット５１，５２，５３，５４がオフセットしていても、イオンビームＩＢｐの外周側から均等にビーム径を絞ることができる。

【0053】

一般に、試料Ｓの表面の観察を行う場合、非点収差補正用スティグマ６でイオンビームＩＢｐを制御してビーム径を絞ろうとしても、調整に時間がかかるため、試料Ｓへのダメージが発生する。本実施の形態では、非点収差補正用スティグマ６の条件を変更せずに、電動アパーチャ５だけを動かすだけでよいため、調整がいらず、時間がかからずに迅速に観察を行うことが可能である。

【0054】

［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る集束イオンビーム装置１Ａの概略構成を示している。この集束イオンビーム装置１Ａの構成は、上記の第１の実施の形態に係る集束イオンビーム装置１の構成と略同様であり、異なる点は、集束イオンビーム装置１Ａでは、選択アパーチャ基板１４を備えている構成である。

【0055】

図６に示すように、選択アパーチャ基板１４は、電動アパーチャ５の下流側に配置されている。図７に示すように、選択アパーチャ基板１４は、ビーム遮蔽性を有する金属板の長手方向に沿って、漸次、開口径寸法の異なる開口部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを１列に配置した構成である。本実施の形態では、選択アパーチャ基板１４は、列方向が方向Ａ１に一致するように設定されている。

【0056】

本実施の形態では、電動アパーチャ５に加えて、選択アパーチャ基板１４を用いてイオンビームＩＢｐのビーム径の調整を行うことができる。本実施の形態において、選択アパーチャ基板１４は、液体金属イオン源３から放出されたイオンビームＩＢがコンデンサレンズ４によって、選択アパーチャ基板１４の付近で集束するビームモード時に用いる。このとき、電動アパーチャ５の影響がないように開口ＡＰの径を大きくした状態にする。そして、選択アパーチャ基板１４の開口部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを選択して選択アパーチャ基板１４を図示しないアクチュエータで移動させてビーム電流値を調整する。

【0057】

図５において、曲線（４）は、印加電圧が１５ｋＶで選択アパーチャ基板１４を用いたときの、各開口部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを選択したときのビーム電流値とビーム径を連続的に示した図である。イオンビームＩＢが選択アパーチャ基板１４の付近で集束するビームモード時においては、この選択アパーチャ基板１４を用いることにより、観察のビーム電流値を小さくしてビーム径をより小さくする選択が可能となる。このため、試料Ｓの表面の観察を行う場合には、選択アパーチャ基板１４を用いて微小なビーム電流値で小さなビーム径とすることが有効となる。

【0058】

（その他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態について説明したが、実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

【0059】

上記の各実施の形態では、電動アパーチャ５を構成するビーム遮蔽板５Ａ～５Ｈを非点収差補正用スティグマ６の極子レンズ６Ａ～６Ｈと同数に設定したが、上記したように電動アパーチャ５を構成するビーム遮蔽板の数を、図示しないアライナやディフレクタ９の電極と同数の構成としてもよい。なお、アライナの電極と非点収差補正用スティグマ６の極子レンズの数は同数とすることが好ましい。また、上記の各実施の形態では、ビーム遮蔽板５Ａ～５Ｈが８つであるが、複数対で構成されるものであれば、これに限定されるものではない。

【0060】

上記の各実施の形態では、ＦＩＢカラム２の下部に堆積用ガス供給パイプ１２を設けて堆積用ガスを供給する構成としたが、エッチングガスを供給する構成としてもよい。

【0061】

上記の各実施の形態では、イオンビーム電流値を増加して試料Ｓの表面をスパッタリングして加工することもできる。この現象を利用して、集束イオンビーム装置１，１Ａを、フォトマスクなどの修正装置として用いることもできる。

【0062】

上記の各実施の形態では、ビーム遮蔽板ユニット５１，５２，５３，５４において、イオンビームＩＢｐの光軸ＩＢａに対して、それぞれを構成する対をなすビーム遮蔽板同士が互いに同距離となるように同期して移動するように設定したが、イオンビームＩＢｔによる加工や観察を行うときに移動が終了していればよく、互いに同期しない構成としてもよい。

【符号の説明】

【0063】

ＡＰ，ＡＰ１，ＡＰ２ 開口
ＩＢ イオンビーム
ＩＢａ イオンビームの光軸
ＩＢｐ 平行なイオンビーム
ＩＢｔ 通過したイオンビーム
１，１Ａ 集束イオンビーム装置
２ 集束イオンビームカラム（ＦＩＢカラム）
３ 液体金属イオン源
４ コンデンサレンズ
５ 電動アパーチャ
５Ａ～５Ｈ ビーム遮蔽板
６ 非点収差補正用スティグマ
６Ａ～６Ｈ 極子レンズ
７ ブランカ
８ ブランキングアパーチャ
９ ディフレクタ
１０ オブジェクトレンズ
１１ ２次荷電粒子検出器
１２ 堆積用ガス供給パイプ
１３ 制御部
１４ 選択アパーチャ基板
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ 開口部
１５ 基板支持台
５１，５２，５３，５４ ビーム遮蔽板ユニット

【図1】

【図2-1】

【図2-2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】