JPH03166389A - エネルギービーム加工方法および同加工装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエネルギービーム加工技術に係り、特に、エッ
チングガスの存在下においてエネルギービームを照射し
、照射部で反応性エッチングを誘起する加工方法、およ
び同加工装置に関するものである。

〔従来の技術〕

電子ビームやイオンビームは０．１μｍ以下に集束が可
能で、そのエネルギーを用いて微細加工や局所ＣＶＤを
行うことができる。近年では集束イオンビームによる加
工と局所ＣＶＤを用いた、フォトマスク修正装置やＬＳ
Ｉ配線修正装置の実用化がさかんに進められている。こ
の種の集束イオンビーム加工装置としては例えば、特開
昭６１２４５５５３号が挙げられる。この公知技術にお
ける集束イオンビームによる加工は、照射したイオンビ
ームによって試料原子をたたき出すスパフタ加工である
。

上記公知技術の他に、電子ビームのエネルギーによる熱
加工も公知である。

さらに、エッチングガスの存在下においてイオンビーム
や電子ビームを照射し、ビーム照射部に反応性エフチン
グを誘起する加工方法が有り、この種の技術に関しては
例えば特開昭６３　−　２２８７２０号が公知である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ＬＳＩや光デバイスの高集積化，高機能化を進めるため
に、その配線や素子の多層化が進み、パターンの微細化
，各層の薄膜化が進んでいる。この様に高密度化したデ
バイスを製造あるいは修正するための加工方法としては
、微細でしかも被加工層の下層にダメージを与えない加
工が要求される。

またデバイス構造の複雑化により、これらの電子部品を
修正する場合に必要な加工工程がますます複雑になり加
工件数が増加する傾向にある。

このため、いっそう高速で、しかも歩留りの高い加工技
術の開発が要望されている。

スバッタ加工方式、若しくは熱加工方式の従来の電子ビ
ーム加工装置においては、高密度化したデバイスを加工
する際に下記のような問題が有つた。

（ａ）　微細なビームを得るためにはビーム電流に制限
があり、高速加工が難しい。（ｂｌ被加工物の材質に対
して選択性が小さク、薄膜化した各層を下層にダメージ
を与えないで加工することが難しい。

これに比して、エッチングガスの存在下でイオンビーム
又は電子ビームを照射する方法（ビームアシスト反応性
エッチング）においては、エッチングガスと試料原子の
化学反応を主体として加工が進行するので、エッチング
ガス圧，ビームエネルギー等のパラメータを制御し、反
応確率を高めることで、スバッタ加工や熱加工の１０倍
以上の高速加工が可能である。また、エッチングガスの
種類を選択することで、被加工層の下層に対する選択性
を大きくでき、下層にダメージのない精度よい加工を行
うことができる。

このビームアシスト反応性エッチングにおいて、試料表
面へのエッチングガス供給量が、加工速度を決める重要
なパラメータとなる。例えば特開昭６３　−　２２８７
２０号に記載の装置では、イオンビームの照射量を一定
にしても、ターゲット表面近傍のガス圧を変化させると
、加工速度が変化することが示されている。また、第３
６回応用物理学関係連合講演会予稿集４ａ−Ｖ−７，　
Ｐ１０６０では、エッチングガス供給量のみでなく、イ
オンビームの照射量も合せて変化させた時に、加工速度
ガス照射量とイオン照射量との比に依存して増加するこ
とが示されている。

上記のガス照射量とは、エネルギービーム照射部におけ
るエッチングガスの供給状況をξクロ的に把握して表現
した概念であって、単位時間内，単位面積内に供給され
るガス分子個数を意味する。

実際の工業的生産において高密度化した多層デバイスを
ビームアシスト反応性エッチングで加工する場合、各層
に応じたエッチングガスを切り替えて用いる必要が有る
。この場合、エッチングガスと被加工物の材質との組合
せは逐次変化する。

ところが、前記公知技術においてはエッチングガスと被
加工物材質との組合せ、イオンビームのエネルギー、試
料温度などのパラメータが変化した場合について配慮が
されておらず、ガス照射量とイオン照射量の比を条件の
変化に対応して最適に保ち、常に高効率の高速加工を行
うことは不可能であった。従って、極端な場合には最適
条件における加工速度に対して、１００分の１以下の低
効率で加工を行ってしまうという問題があった。こうし
た問題は、従来の電子ビームを用いたビームアシスト反
応性エッチングにおいても同様に存在する。

本発明の目的は、エッチングガスと被加工材質の組合せ
、エネルギービームのエネルギー、試料の温度が変化し
た場合に、これらの条件の変化に対応して、ガス照射量
とビーム照射量の比が最適となるように制御し、常に高
効率の高速加工を可能とする、エネルギービーム加工方
法およびその装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明者らは、ガス照射量
とイオン照射量との比率と、加工速度との関係について
試験研究を重ねた結果、次のような法則性を発見して実
験的にこれを確認した。

（ｉ）ガス照射量とイオン照射量の比を増加させると、
１イオン当りの加工速度は次第に増加しピークを示した
後滅小ずる。このとき加工速度の変化は１００倍以上で
ある。また加工速度がピークを示す条件に対し、両照射
量の比が前後１桁以内の範囲では、加工速度の変化もｌ
桁以内である。

（ｉｉ）エッチングガスと被加工材質の組合せ、イオン
ビームのエネルギー、試料の温度を変えると前記（ｉ）
項の関係が変化する。すなわち加工速度がピークを示す
条件も変化する。

上述の法則性を実際面に活用して前記の目的（高効率の
高速加工）を達或するため、本発明は、エッチングガス
と被加工材質の組合せ、エネルギービームのエネルギー
、試料の温度を設定した後、加工開始前にあらかしめそ
の条件におけるガス照射量とビーム照射量の最適バラン
スを求めておき、その最適バランスを保ちながら加工を
行う。

ガス照射量とビーム照射量の最適バランスを求める方法
としては以下の２つの方法がある。

（ａ）　　エッチングガスと被加工物材質の組合せ、エ
ネルギービームのエネルギー、試料の温度を実際の加工
と同じ条件に設定し、ガス照射量とビーム照射量の比を
変化させながら試し加工を行い、加工速度のピークを与
える最適バランスを求める。

（ｂｌ　　エッチングガスと被加工材質の組合せ、エネ
ルギービームのエネルギー、試料の温度を実際の加工と
同じ条件に設定し、ひとつの入射エネルギー粒子が、試
料表面に与えるエネルギー分布をシミュレーションによ
り求め、その時の表面エネルギー分布から反応が起こる
最大の試料原子数を求める。この原子数が全て反応する
だけの、エッチングガス分子を供給した状態が最適バラ
ンスの状態である。

上述のようにしてガス照射量とビーム照射量との最適バ
ランスを求めるには、エネルギービームとエッチングガ
スを試料上に照射する手段を設けたエネルギービームア
シスト反応性エンチング装置において、エネルギービー
ムの偏向制御部、電源制御部、ガス照射量の制御、およ
び試料温度の制御部を設け、データメモリに蓄積した最
適反応性エッチング条件に基づいて上記各制御部を制御
する全体制御ＣＰＵを設ける。

〔作用〕

前記ｆａｔ項の試し加工を行う場合は、予め試し加工プ
ログラムを作威して全体制？ＩＩＩＣＰＵに入力シてお
き、このプログラムに従って全体制＠ｃｐｕからビーム
偏向制御部およびガス照射量制御部に指示を送り、ガス
照射量とビーム照射量の比を自動的に変えながら加工を
行う。これにより、最も加工速度が速くなる条件すなわ
ち、ガス照射量とビーム照射量の最適バランスを求める
ことができる。

前記（ｂｌ項のシ旦ユレーションを用いる方法では、ひ
とつの入射粒子が試料表面に与えるエネルギーを求める
プログラム（モンテカルロシミュレーション等〉をあら
かじめ全体制御ＣＰＵに入力しておく。加工前に本シξ
ユレーションによりひとつの入射粒子当りの試料表面の
エネルギー分布を求め、反応が十分な確率で起こる試料
原子数を算出する。この原子数が全て反応するだけのエ
ッチングガス分子を供給する条件から、ガス照射量とビ
ーム照射量の最適バランスを求めることができる。

最適バランスを求めたら、これに基づいて全体制御ＣＰ
Ｕの指示によりガス照射量制御部、ビーム偏向制御部を
制御する。

エッチングガスと被加工材質の組合せが変わると、ガス
照射量とビーム照射量の最適バランスも変わるので、多
層デバイスの加工では目的とする加工におけるエッチン
グガスと被加工材質の全ての組合せに対して、最適バラ
ンスを求めると良い。

また、ビームのエネルギーすなわち加速電圧や、試料温
度が変った場合も、ガス照射量とビーム照射量の最適バ
ランスは変化するので、加工中はビーム電源制御部と試
料温度制御部により、それぞれ加速電圧と試料温度を一
定条件に維持する。

〔実施例〕

以下、本発明装置を用いて本発明方法を実施した例につ
いて、図を用いて説明する。本実施例はエネルギービー
ムとしてイオンビームを用いた場合について記載するが
、電子ビームを用いた場合も全く同様に実施することが
できる。

イオンビームアシスト反応性エフチングにおいて、イオ
ンビーム照射方法としては集束イオンビーム照射とシャ
ワーイオンビーム照射との２種類があり、エッチングガ
ス供給方法としてはノズルを用いる方法とサブチャンバ
を用いる方法との２種類がある。

第２図に集束イオンビーム照射におけるビームパラメー
タを示す。イオンビーム１を集束照射し加工領域２内を
図中の矢印の様に走査して加工を行うが、各ビームパラ
メータを以下の記号で表わす。

ビーム電流：ＩＢ ビーム径　：　ｄ 走査時間　：　ｔ． 走査線数　：　Ｎ， Ｘ加工巾　：Ｌｘ （Ａ） （ＣＩｌ１） （ｓｅｃ） （本） （　ａｍ　） ｙ加工巾　：　　Ｌ，　　（ｃｍ） このとき、集束イオンビームのスポットを円形と考える
と、ビーム径内のスポット領域の面積ｓｌＩ（ｃｎｌ）
は、 ４ で表わされる。集束イオンビーム照射中にこのスポット
領域内に単位時間，単位面積当り照射されるイオン数を
イオンフランクスδエ。，，（ｔｏｎ／ｃｏｔ・ｓｅｃ
）とするとδ．。７は次式で与えられる。

ここでｅは電気素量：　　１．６Ｘ１０−”（Ｃ）であ
る。

第３図にシャワーイオンビーム照射におけるビームパラ
メータを示す。本図は、シャワー状のイオンビームを広
い面積に一様に照射し、照射領域内を一度に加工する場
合を表わしたものであって、ビームパラメータとしては
ビーム電流密度＝Ｄ、（Ａ／ａｎ！）がある。このとき
、シャワーイオンビーム照射部に単位時間，単位面積当
り照射される？オン数をイオンフラックスδｉｏｎ（ｔ
ｏｎ／　ｃｎｌ−ｓｅｃ）とするとδ■。７は次式で与
えられる。

δ，。＝Ｄ・ ・・・　（３） ｅ 第４図にノズルを用いた場合のガスパラメータを示す。

チャンバ４内を真空に保ち、試料３表面にガスノズル５
からエッチングガスを供給すると同時に、イオンビーム
ｌを照射して加工を行う。

試料３表面の単位時間，単位面積当りのガス分子供給量
をδ９■（分子／　ｃｒＡ−ｓｅｃ）とすると、このδ
９■について以下の３つのパラメータが重要となる。

ガス流量　　　　：　　Ｑ　　（Ｐａ−ｒｄ　／ｓｅｃ
）ノズル開口面積　：　　Ｓ，，（ｃｎ！）ノズル試料
間距離：　　Ｌ．　　（ｃｄ）ここで、ガス流量Ｑを制
御するには、ノズルを接続したバッファチャンバ６内に
満たしたエッチングガス圧Ｐで制御してもよいし、また
ＭＦＣ（マスフローコントローラ）等によりボンベから
出たエッチングガス流量を直接制御してもよい。

ノズル先端開口部から単位時間に吹き゜出すガス分子数
をＮ　ｆ１ｇ （分子／ｓｅｃ）とすると、 Ｑ ＲＴ （４） となり、δｑｓｓ は次式で与えられる。

ここにＮ０はアボガド口数：　６．０２　Ｘ　１０２３
（ｍｏｌ−　’）、Ｒは気体定数：　８．３１　（Ｊ　
−ｍｏｌ−’　・Ｋ−’）、Ｔ（Ｋ）はエッチングガス
温度である。

また、ｋ，，はノズルから噴出して試料面に達するまで
のガスの拡がりを表わす係数であり、ノズル試料間距離
Ｌ９の関数となる。

ｋ，＝ｆ　　（Ｌ，）　　　　　　　　　　　・・・　
（６）ｋ７とＬ，との関係は、ノズル開口部の形状や、
ノズル試料間の部品配置等により影響を受け、各装置で
固有のものとなるが、おおむねｋ，ｌはＬ，の２乗に比
例する。

第５図にサブチャンバを用いた場合を描いた模式図であ
る。チャンバ４内を真空に保ち、試料３を収納したサブ
チャンバ７内をエッチングガスで満たし、試料３表面に
イオンビーム１を照射して加工を行う。サブチャンバ７
内のエッチングガス密度ｎｇｍｓ（分子／ｃｆｆｌ）は
ガス圧Ｐ（Ｐａ）、ガス温度Ｔ　（Ｋ）により次式で表
わされる。

Ｐ ｎｆ８！　＝Ｎｏ　　　　　　・１０−ｂ”・　　（７
）ＲＴ エッチングガスの平均２乗速度をＣ　（　ｃｔｎ　／　
ｓｅｃ）とすると、試料３表面に単位時間，単位面積当
り供給されるガス分子数６９．，（分子／　ｃｒＡ　−
　ｓｅｃ）は次式で与えられる。

以上の２種類のイオンビーム照射方法と２種類のエッチ
ングガス供給方法を組合せて、イオンビームアシスト反
応性エッチングを行う際の、ガスフラックスとイオンフ
ラソクスの比について第６図および第７図を用いて説明
する。

第６図に集束イオンビーム照射を用いた場合のガスフラ
ンクスとイオンフラックスの時間変化を示す。ガス供給
方法としては、ノズルとサブチャンバのいずれを用いて
も、加工領域内の任意の点のガスフラックスは、第６図
（ａ）に示す様に一定の値δｇａｓで加工中に時間変化
はない。一方、加工領域内の任意の点のイオンフランク
スは、集束イオンビームの面走査を反映して第６図（ｂ
）に示す様に周期的に変化する。図中のｔ＋（ｓｅｃ）
は、１回の走査中に、或る点を集束イオンビームが通過
する時間を示し、 となる。また、走査線の間隔がビーム径ｄよりも狭い場
合、任意の点を前後数回の走査によるビームが重なって
通過するが、図中のＮ＋（回）はこの重なって通過する
回数を示し、 となる。任意の点を時間ｔ，，Ｎ．回だけ通過すること
が、毎回の面走査で起こり、すなわち周期Ｔ　−　”　
ｔ　＊　　・Ｎ　，　（ｓｅｃ）間隔で起こることにな
る。

ここで、集束イオンビームの形状は円に近いためｔ，は
一定にはならず、またビーム径内のイオン分布は一様で
ない（ガウス分布に近い）ため各１，におけるイオンフ
ラックスδ，。７も一定にはならない。しかし本実施例
においては、ｔ１を一定、各ｔｉにおけるイオンフラッ
クスδ．。７も一定と仮定してフラックスのバランスを
算出することとする。

加工領域がビーム径に比して充分に小さい場合は前記の
仮定のもとてガスとイオンのフラソクスバランスを実用
上充分な精度で判定して制御することができる。

一方、ビーム径と同じ程度の大きさの領域を加工する場
合は、ビーム径内のイオン分布が無視できなくなるので
、例えば上記イオン分布をガウス分布として、積分によ
りイオンフラックスを求めることが必要となる。第６図
から、集束イオンビーム照射を用いた場合に、■回の面
走査時間Ｔ・内に単位面積当りに照射される、ガスとイ
オンのフラックスの比で、フランクスバランスＢ（分子
／ｉｏｎ）を定義すると、Ｂは次式で与えられる。

ここでｋ，はガスの吸着確率を表わす係数であり、試料
温度Ｔ，（Ｋ）の関数となる。

ｋｒ　＝ｇ　（Ｔ０）　　　　　　　　　・・・　（自
）また、αυ式を（９）式，αω式により変形して次式
を得る。

さらに（１１式，（２）式を用いて次式を得る。

Ｌ． Ｌ， Ｂ＝ｋ， ０４） Ｉｉ＋ ただし、 ？ 第７図にシャワーイオンビーム照射を用いた場合のガス
フランクスとイオンフラフクスの時間変化を示す。ガス
供給方法としてノズルとサブチャンバのいずれを用いて
も、加工領域内の任意の点のガスフラックスは、第７図
（ａ）に示す様に一定の値δ，■で加工中に時間変化は
ない。また、シャワーイオンビームを用いた場合、加工
領域内の任意の点のイオンフランクスも、第７図（ｂｌ
に示す様に一定の値δｉｏｎで加工中に時間変化はない
。従って、ガス分子と照射イオンの供給量の比は、単純
にガスフラックスδｗａｇとイオンフラックスδ■。９
の比で定義できるから、フラックスバランスＢ（分子／
ｉｏｎ）は次式で与えられる。

？，■ Ｂ＝ｋ，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　・・・　　ａ埼δ五。７ （具体的実施例その１） ここで、０１）式と同様にｋ，はガスの吸着確率を表わ
す係数である。α９式のＢを常に最適値に制御すること
により、シャワーイオンビームを用いた場合において、
最も効率よいエッチングが可能となる。

（実施例１〉 本実施例では、集束イオンビーム照射と、ノズルによる
ガス供給を用い、試し加工により最適なフラックスバラ
ンスを求める加工方法について説明する。

試し加工方法を第８図と第９図を用いて説明する。集束
イオンビーム照射とノズルによるガス供給を用いた場合
、フラックスバランスは前掲の（１４１式で表わされ、
δ９．１とＬＸ　−Ｌ，に比例すなわち、ガス流量Ｑと
加工面積に比例する。従って、第８図に示す様に加工面
積がＳ．　ＩＯＳ．　１０”　Ｓとなる様に、自動的に
加工領域を変えながら加工を行い、さらに流量ＱをＱ，
　１０３Ｑとなる様に制御して試し加工を行う。これに
より、流量Ｑと加工面積の積はＱ−Ｓから１０’Ｑ−Ｓ
まで広範囲に変化させることができる。すなわち、フラ
ックスバランスＢを広範囲に変化させて加工が行える。

各加工穴ごとの加工イールド（入射イオン１個当りの被
加工原子数）を算出し、フラックスバランスＢに対する
変化をプロットする。第９図にこうして得た試し加工結
果の一例を示すが、プロント間を最小２乗法等により補
関し、加工イールドのピークを与えるフラックスバラン
スの値を求め、これが最適フランクスバランスＢａｄと
なる。

試し加工を用いた加工方法のフローチャートを第１図に
示す。目的とする加工の被加工材料とエッチングガスの
組合せ、および加工中の基板温度Ｔ０′を設定する。さ
らに、プロセス上要求される目標加工イールドＹ，を設
定しておく。試し加工用のビームパラメータおよびガス
パラメータを設定し、上記試し加工方法を用いて最適フ
ラックスバランスＢａｄを算出する。ここで、第９図の
グラフでピーク値が見つからない場合は、Ｂａｄが求ま
らないので、Ｂ．が求まるまですなわち加工イ？ルドに
ピークが表われるまで、試し加工を繰り返し、求めたＢ
■をデータメモリに記憶しておく。

実際の加工において、まず基板温度Ｔ０と加速電圧■。

を試し加工時と等しく設定する。これにより、実加工に
おける最適フラックスバランスは試し加工時のそれと等
しくなる。次にビームパラメータを設定し、イオンフラ
ックスδｉｏｎを算出する。このδｔｏｎに対して最適
フラックスバランスとなる様にガスパラメータを設定す
る。具体的にはガスパラメータを設定し、ガスフラック
スδｇａｓを算出し、フラソクスバランスＢを算出する
。まず、Ｂが試し加工で求めたＢ。の前後１桁以内に入
っているかどうか判定し、入っている場合はそのまま加
工をスタートする。入っていない場合には、Ｂが目標加
工イールドとして設定した｛＋！Ｙ．より大きいかどう
か判定し、大きい場合は加工をスタートする。ＢがＢａ
ｄの前後１桁以内からはずれており、かつＹｐより小さ
い場合は、ガス流量Ｑを増減して再設定し、再びフラッ
クスバランスの判定を繰り返す。以上の様にして、試し
加工で得た最適フランクスバランスＢ。に、十分近いフ
ラソクスバランスの条件で加工が行え、加工中も各加エ
パラメータを設定条件に維持することで、効率のよい高
速加工を行うことができる。

（実施例２） 本実施例では、集束イオンビーム照射と、ノズルによる
ガス供給を用い、シミュレーションにより最適なフラッ
クスバランスを求める加工方法について説明する。

最適フラックスバランスを求めるシミュレーションを第
１ｌ図を用いて説明する。シミュレーシゴンの前提とし
て、被加工材質、入射イオン種、イオンエネルギー、基
板温度を決定しておく。第１１図（ａ）に示す様に、試
料３にひとつの入射イオン８が入射した時に、試料内に
生じる衝突の連鎖をモンテカルロシミュレーションによ
り求める。その結果、ひとつのイオンが入射した時に、
試料表面に与えるエネルギー分布が求まる。第１１図ｆ
ｂ）に示す様に、イオンの入射点を原点に極座標をとる
と、シミュレーションで求めた原点にピークをもつ入？
イオンによるエネルギー分布と、基板温度による一様な
エネルギー分布が存在する。実際のエネルギー分布は両
者の和で求まり、求めたエネルギー分布から、試料原子
とエッチングガス分子の反応確率ρの分布が第１１図（
Ｃ）の様に求まる。これにより、充分な反応確率ρ。を
越える領域が原点を中心に半径Ｒの円内であることが算
出され、１イオン当り最大加工面積Ｓ．（ｃ＋ａ）は次
式で求まる。

Ｓ．＝πＲ２　　　　　　　　　　　　・・・　（１４
９さらに、試料の面原子密度を６■１（原子／ｃ１ｌＩ
）とおくと１イオン当りの最大加工原子数すなわち最大
加工イールドＹ．（原子／ｉｏｎ）はＹ．＝δ１．・Ｓ
．　　　　　　　　　・・・　α乃となる。Ｙ０の原子
が全て反応するだけのガス分子を供給した状態が、最適
フラックスバランスの状態であり、従ってＹ１が最適フ
ラックスバランスの値に等しくなる。

シミュレーションを用いた方法のフローチャートを第１
０図に示す。目的とする加工の被加工材料とエッチング
ガスの組合せ、および加工中の基板温度Ｔ０を設定する
。被加工材料とエッチングガスの組合せで反応の種類が
決まり、反応の活性化エネルギーＥ０や反応時間ｔ０が
決定される。次にプロセス上要求される目標加工イール
ドＹ，を設定しておく。ビームパラメータを設定し、上
記シミュレーションにより、１イオン当り最大加工面積
Ｓ０を算出する。イオンフラックスδ．０，，を算出し
δｆａｎ・Ｓ１ｔ０を計算する。δｔｏｎ・Ｓ．・ｔ０
の値は反応時間ｔ０中に面積Ｓ．の中に入射するイオン
数を表わすから、δ．。７・Ｓ１ｔｏが１よりも大きい
場合、ひとつのイオンによる反応がおわらないうちに、
次のイオンが入射することになり、イオンが無駄に消費
される。一般にｔ．が１０−　’　”ｓｅｃ程度と小さ
いためこのようなことが起こる例は少ないが、イオンが
無駄にならない様に、すなわちδｔｏ，，・Ｓ．・ｔ０
≦１となる様にビームパラメータを設定し、次のステッ
プに移る。次のステップでは、シミュレーションで求め
たＳ．から最大加工イールドＹ８を算出し、先のステッ
プで設定したδ，。０に対して、フラックスバランスが
Ｙ１に充分近くなる様に、ガスパラメータを設定する。

具体的なガスパラメータの設定方法は実施例１の場合と
同様である。結局シミュレーションで得た最大加工イー
ルドＹ０に充分近いフラックスバランスの条件で加工が
スタートでき、加工中も各加工パラメータを設定条件に
維持することで、効率のよい高速加工を行うことができ
る。

（実施例３） 本実施例では、集束イオンビーム照射と、ノズルによる
ガス供給を用い、データメモリにあらかじめ記憶してお
いた最適フラックスバランスを利用して、ビームおよび
ガスのパラメータを設定する加工方法および装置につい
て説明する。

実際の多層デバイスの加工では、基板温度Ｔ０とイオン
の加速電圧ｖ０は一定条件に固定し、加工中の各被加工
層に応じてエッチングガスのみを切替えて加工を行う方
法が実用的である。このとき、固定するＴ．，Ｖ．の条
件における、各層に対応した反応の最適フランクスバラ
ンスＢａｄをあらかじめ求めてメモリしておく。この場
合に最適フラックスバランスＢ。を求めるには前述の実
施例１や実施例２におけると同様にすれば良い。

これにより、層が変わるたびにフラックスバランスをメ
モリから読み出した最適フラ、７クスバランスに容易に
設定でき、常に効率よい高速加工が可能となる。

第１２図にひとつの層に対応した加工方法のフローチャ
ートを示す。まず、被加工層に対応した、被加工材料と
エッチングガスの組合せが設定され、その組合せの反応
に対する最適フラソクスバランスＢａｄをデータメモリ
から読み出す。このとき、基板温度Ｔ０とイオンの加速
電圧Ｖ０は一定の値に固定している。次にキーボードか
らビームパラメータを人力（あるいはひとつ上の被加工
層のビームパラメータを自動設定）する。００式よりガ
スフラックスδｇｍｓを逆算し次の様に求める。

さらに（５）式，（６）式からガス流量Ｑとノズル距離
Ｌ，とを次のように算出する。

Ｌ，＝　ｆ−’　　（ｋｎ　）　　　　　　　　　　　
　　・　　ｅω以上のようにして求めたガスパラメータ
Ｑ，　　Ｌｙをビームパラメータおよび基板温度ととも
に装置各制御部に出力し加工をスタートする。

本実施例を実施する装置の構或図を第１３図に示す。

イオン源９から引き出し、電極１０を通して引き出した
イオンビーム１を、前段集束レンズ１１および後段集束
レンズ１６により試料２１上に集束する。

ビーム電流１．は口径可変アバーチャ１２の口径を駆動
部２８で切替えることにより選択できる。またプランキ
ング電極１３によりビームのＯＮ，ＯＦＦができるが、
ビームＯＦＦ時に、ブランキングアバーチャ１４上に設
けたファラデーカフプ１５内にビームを入射させ、ビー
ム電流Ｉ．をモニタする。

集束イオンビームはデフレクタ電極１７の作る電界によ
り、試料２１上の所望の領域に照射され、ビームの走査
と同期して２次粒子を２次粒子ディテクタ１８で検出し
Ｓ　Ｉ　Ｍ　（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｉｏｎ　Ｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｅ：走査イオン顕微鏡）像を得る。このＳＩＭ
像により、加工位置設定および観察が可能である。試料
２１には温度センサ２２が取付けられ、試料温度をモニ
タしており、ヒータ２３と冷却管２４とにより、試料温
度をコントロールする。エッチングガスボンベ３１から
のエッチングガスは、軸対称ノズル１９から試料２１表
面に吹き付ける。ガス流量は流量コントローラ３３によ
り制御する。またノズル高さは静電容量センサ２０によ
り検出し、ノズル高さ設定機構２９により設定する。イ
オンビーム光学系への電圧供給およびビーム制御はそれ
ぞれ、集束イオンビーム電源制御部３４と集束イオンビ
ーム偏向制御部３８により行う。また、基板温度設定、
ガス流量設定、ノズル高さ設定はそれぞれ、試料温度制
御部３６、ガス流量制御部３５、ノズル高さ制御部３７
により行う。これら装置各制御部は全て、全体制御ＣＰ
Ｕ３９の指示により動作する。本実施例の加工方法を実
施する際には、まず全体制御ＣＰＵから基板温度データ
とビームパラメータを、試料温度？御部３６および、集
束イオンビーム電源制御部３４、集束イオンビーム偏向
制御部３８に指示し設定する。

データメモリ４１から読み込んだ最適フラフクスバラン
スＢ■のデータから、全体制御ＣＰＵ内でガスパラメー
タを算出し、ガス流量制御部３５およびノズル高さ制御
部３７に指示を送って加工をスタートさせる。

本実施例によって多層デバイスを加工する際に、各被加
工層に応じて最適なフラックスバランスを設定するため
に、加工中に被加工材質をモニタする必要がある。ここ
で、ビームアシスト反応性エッチングにおいて、加工に
伴い被加工物から放出される反応生戒物は被加工層の元
素を含む。従って反応生戒物の元素分析を行うことで、
加工中に被加工層の材質を検出しモニタすることができ
る。

反応生成物の元素分析により被加工材質の検出を行う方
法について、第１６図乃至第２２図を用いて説明する． 第１６図に反応生戒物の光吸収を用いた被加工材質検出
系の模式図を示す。ハロゲンランプやキセノンランプ等
の光源４５から出た光は、モノクロメータ４６に入射し
、特定の波長λの単色光を取り出す。このときモノクロ
メータ４６により、取り出す光の波長λを走査すること
ができる。単色光をビームスプリンタ４７により２つに
分割し、一方を集光レンズ４８により試料２１の表面近
傍に集光照射し透過光強度をフォトマル等のディテクタ
５ｏで測定する。ビームスプリンタ４７からのもう一方
の光を、集光レンズ４８により参照セル４９に集光照射
し、透過光強度をディテクタ５０で測定する。ここで、
光路中に光を吸収する物質（光の波長λを吸収帯として
持つ物質）が存在すると、入射光の一部はその物質に吸
収され、透過光強度は減小する。光吸収物質の濃度０を
一様とし、厚さをｄとすると、照射光強度をＩＱ、透過
光強度を■，として吸光度（光の吸収の度合を示す物理
量）Ｅは次式で定義される。

Ｅミｌｏｇ　（Ｉｏ　／　Ｉｔ　）　＝ｏ　ｄ　ｅここ
でεは分子吸光係数と呼ばれる。照射光の波長λを走査
しつつ、Ｉ１を測定し、吸光度Ｅのス？クトルが得られ
るが、このスペクトルは光吸収物質の種類に特有のピー
クを持つ。従って、吸光度Ｅのスペクトルにより光路中
の光吸収物質を同定できる。第１６図において、イオン
ビームｌを照射し局所反応性エッチングを行う際に、同
時にディテクタ５０により透過光強度を測定し、吸光度
スペクトルを一定のサンプリング間隔で測定する。

例えば、ＣＣ！！４ガスを用いてＡｊｌ！配線を加工す
る場合、反応生戒物としてＡｌ，Ｃｌ．が生じるため、
吸光度スペクトル中に第１７図に示す様に／ｌ■Ｃｌ６
に対応するピークが表われる。加工が進行しＡ１５ｉ！
線の加工が終了すると、Ａｌ２Ｃｌｌ６のピークは消滅
し、被加工材を検出することができる。

このとき、被加工材質変化の精度は吸光度スペクトルの
サンプリング間隔で決まるが、毎回全波長域を走査して
いたのではサンプリング間隔を短くできない。そこで、
参照セル４９にＡＮ，Ｃｌ６を封入し、ディテクタ５０
による測定値により、あらかじめＡＩｔ　ｚ　Ｃ　ＩＩ
　ｂのピークが表われる波長λ，を得ておく。Ａ／配線
加工時には、照射光の波長をλ１に固定し、吸光度Ｅの
変化をモニタすることで、リアルタイムで被加工材質変
化の検出を行うことができる。多層デバイスを加工する
際には、各被加工層の加工時に生じる各々の反応生戒物
に対応するピークが表われる波長をあらかじめ得ておく
。

加工の際には、その時点の被加工層に対応する波長の光
を照射し、吸光度Ｅの変化をモニタして被加工材質変化
の検出を行う。材質の変化を検出したら、エッチングガ
スを切り替えるとともに、次の被加工層に対応する波長
に照射光の波長を切り替えて、ひき続き吸光度Ｅの変化
をモニタし、被加工材質の検出を行う。

第１８図に反応生戒物のけい光を用いた被加工材質検出
系の模式図を示す。照射光の発生部は第１６図の被加工
材質検出系と同様である。ビームスブリッタ４７により
２つに分割した一方の光を、集光レンズ４８により試料
２１の表面近傍に集光照射し、透過光強度をディテクタ
５２で測定する。ビームスプリンタ４７からのもう一方
の光の強度を、ディテクタ５３で測定する。ここで、試
料２■から生した反応生戒物は、照射光を吸収すると、
照射光の波長から長波長側（低エネルギー側）にずれた
波長のけい光を発する。

照射光の波長λを走査しつつ、けい光強度１，をディテ
クタ５Ｉで測定し、励起けい光スペクトルが得られるが
、このスペクトルは、けい光を発する物質特有のピーク
を持つ。従って、励起けい光スペクトルのピークにより
、光路中の物質を同定できる。ここで、照射光強度は波
長により変化するので、ディテクタ５１により測定した
照射光強度■。に対する、けい光強度Ｉｆの比１ｆ／Ｉ
．によりスペクトルを得る方が望ましい。第１８図にお
いて、イオンビームｌを照射し局所反応性エッチングを
行う際に、同時にディテクタ５ｌによりけい光強度を測
定し、励起けい光スペクトルを一定のサンプリング間隔
で測定する。例えば、ＣＣＩ．ガスを用いてＡｌ配線を
加工する場合、反応生戒物としてＡ　１２　ｚ　Ｃ　Ｉ
ｔ　ａが生じるため、励起けい光スペクトル中に第１９
図に示す様にＡｌｌｚＣｌ６に対応するピークが表われ
る。加工が進行しＡｌ配線の加工が終了すると、Ａｌ，
Ｃｌ，のビークは消滅し、被加工材質変化を検出するこ
とができる。このとき、被加工材質変化の検出精度は励
起けい光スペクトルのサンプリング間隔で決まるが、毎
回全波長域を走査していたのではサンプリング間隔を短
くできない。そこで、試し加工によりＡＡを加工し、励
起けい光スペクトル中にＡｌｔ２Ｃｌ６のピークが表わ
れる波長λ１をあらかじめ得ておく。Ａ１配線加工時に
は、照射光の波長をハに固定し、けい光強度■，の変化
をモニタすることで、リアルタイムで被加工材質変化の
検出を行うことができる。

また、この時Ａｌｌ２Ｃｌ，からのけい光波長ノ２を測
定しておく。けい光検出において、照射光の散乱光の影
響を避けるために、λ２近傍の波長帯のみを通すフィル
タ５４を通してディテクタ５１にけい光を入射させる。

多層ＬＳＩを加工する際には、各被加工層の加工時に生
じる、各々の反応生戒物に対応するピークが表われる照
射光の波長をあらかじめ得ておく。

加工の際には、その時点の被加工層に対応する波長の光
を照射し、けい光強度Ｉ，の変化をモニタし被加工材質
変化の検出を行う。材質の変化を検出したら、反応性ガ
スを切り替えるとともに、次の被加工層に対応する波長
に、照射光の波長を切り替えて、ひき続きけい光強度■
，の変化をモニタし、被加工材質の検出を行う。このと
き、けい光の波長帯も変化するため、フィルタ切替機構
５５により、被加工層の反応生底物に対応したけい光を
通すフィルタに切り替えて用いる。なお、けい光の検出
感度は吸収測定よりもはるかに高く、吸光度Ｅを用いた
場合よりもけい光強度１，を用いた方が、被加工材質変
化の検出精度が向上する。

第２０図に、特性Ｘ線の吸収を用いた被加工材質検出系
の模式図を示す。Ｘ線管５６から出た特性Ｘ線を試料２
１の表面近傍に照射し、試料上から参照チャンバ５７を
通過したＸ線の強度をフィルタを通してディテクタ５８
で測定する。例えば、ＣＣａ，ガスを用いてＡ６配線を
加工する場合、反応生成物としてＡβ２（１！，が生じ
る。照射Ｘ線としてＡｆｆＯＫａ線を用いると、Ａ　１
２　ｚ　Ｃ　Ｉｔｂは効率よ＜ＡＥのＫａ線を吸収し、
透過Ｘ線強度は減小する。加工が進行しＡｌ配線の加工
が終了すると、透過Ｘ線強度が増加し被加工材質変化を
検出することができる。ここで、あらかじめ既知の量の
Ａ　ｌ　ｚ　Ｃ　１　ｂを参照チャンバ５７に導入し、
透過Ｘ′ｆＩＩＡ強度の変化を測定しておくことにより
、加工中に生じるＡ１２Ｃａ６の量を定量的に評価する
ことができる。多層デバイスを加工する際には、各被加
工層の加工時に生じる、各々の反応生戒物が効率よくＸ
線を吸収する様に、照射Ｘ線の波長を切り替える必要が
ある。このためには、Ｘ線管５６を複数種類設けて切り
替える方法や、希ガス連続光源、シンクロトロン放射（
ＳＯＲ）等の連続波長光源からフィルタ等により所望の
波長を取り出す方法がある。

第２１図に反応生威物イオンを用いた被加工材質検出系
の模式図を示す。Ｘ線の発生部および照射部は、第２０
図の被加工材質検出系と同様であるが紫外レーザ等の短
波長光源を用いてもよい。本発明の局所反応性エッチン
グ中に、反応生戒物に十分な強度のＸ線を照射すると、
反応生戒物はＸ線を吸収してイオンに解離する。このイ
オンを分析することにより、その時点の被加工層の材質
を検出することができる。例えば、ＣＣＺ，ガスを用い
てＡ１配線を加工する場合、反応生戒物としてＡ　１　
ｚ　Ｃ　ｌ　ｉ，が生じる。Ｘ線管５６より十分な強度
のＡＩＫａ線を照射すると、Ａ　１　ｚ　Ｃ　ｌ！　ｂ
はＡＩ！”とＣｌ一に解離する。Ｃｌ−は互いに衝突し
合ったり、ＣＣＩｌ＆ガスのフラックスと衝突し、ほと
んどが再結合し分子状態となる。一方Ａ１５゛は比較的
安定にイオン状態を保つ。

静電レンズ群を用いたイオン引き込み光学系５９でＡｌ
”゜を引き込み、質量分析器６０へ導入しイオン強度を
検出する。加工が進行しＡ１配線の加工が終了すると、
Ａｌ”＋のイオン強度が消滅し、被加工材質の変化を検
出することができる。多層デバイスを加工する際には、
各被加工層の加工時に生じる、各々の反応生成物が効率
よくＸ線を吸収する様に、照射Ｘ線の波長を切り替える
必要がある。この点については、第２０図の被加工材質
検出系と同様に、Ｘ線の照射部に波長選択性を持たせる
。また、反応生戒物が解離して生じるイオン種も変わる
ため、検出器である質量分析器６０の検出質量数を、検
出すべきイオン種に逐次合わせる必要がある。

第２２図に反応生戒物に対する光電子分光を用いた被加
工材質検出系の模式図を示す。Ｘ線管あるいは紫外レー
ザ等の短波長光源５６から放出した励起光を、試料２１
の表面近傍に照射する。本発明の局所反応性エッチング
中に、反応生戊物に十分波長の短い（光子エネルギーｈ
ｖの大きい）励起光を照射すると、反応生成物から光電
子が放出される。この光電子をエネルギー分析すること
により、反応生戒物の種類を検出して、その時点の被加
工層の材質を検出することができる。例えば、ＣＣ１４
ガスを用いてＡｊ２配線を加工する場合、反応生戒物と
してＡ６．Ｃｊ２６が生じる。光源５６から励起光を照
射し、ＡＡ２（ｌｈから放出された光電子を、電子レン
ズ群を用いた光電子引き込み光学系６１で引き込み、エ
ネルギー分析器６２へ導入し、ディテクタ６３により光
電子強度を検出する。このとき、検出した光電子のエネ
ルギー（光電子が通過するエネルギー分析器６２の設定
エネルギー）から、Ａｆ２Ｃｊ２６を同定できる。加工
が進行しＡｊ２配線の加工が終了すると、Ａ　ｌ　ｚ　
Ｃ　ｌ　ｂからの光電子信号は消滅し、被加工材質の変
化を検出することができる。多層デバイスを加工する際
には、励起光の波長を十分短かくすることにより、全て
の被加工層の加工時に、共通に被加工材質検出のための
励起光として用いることができる。一方、エネルギー分
析器６２の設定エネルギーは、その時点で生じる反応生
戒物の種類に対応して、逐次切り替える必要がある。

以上第１６図乃至第２２図を用いて説明した様に、反応
生成物の検出により被加工材質の検出を行うことができ
る。本実施例では、反応生戒物に外部からエネルギーを
与えて検出を行ったが、反応のエネルギー自身により反
応生戒物は励起されており、余ったエネルギーがけい光
，光電子等の形で放出されるのを検出し、被加工材質の
検出を行うこともできる。また、加工に伴い物理的にス
パッタされる原子やイオンを検出して、被加工材質の検
出を行うことも可能である。以上述べてきたいずれかの
方法により被加工材質の検出を行い、材質の変化に対応
して最適なフランクスバランスを設定することにより、
常に効率よい高速加工が可能となる。

（実施例４） 以上に説明した実施例１，２．３は、いずれも集束イオ
ンビーム照射と、ノズルによるガス供給を用いた例につ
いて説明したが、シャワーイオンビーム照射や、サブチ
ャンバによるガス供給を用いた場合も、全く同様に本発
明を実施することができる。本実施例４では、実施例３
におけるガス供給方法をサブチャンバを用いた方法に代
えた場合の、加工方法および装置について説明する。

第１４図に本実施例の加工方法のフローチャートを示す
。まず、被加工層に対応した、被加工材料とエッチング
ガスの組合せが設定され、その組合せの反応に対する最
適フラソクスバランスＢａｄを？ータメモリから読み出
す。このとき、基板温度Ｔ０とイオンの加速電圧ｖ０は
一定である。キーボードからビームパラメータを入力（
あるいはひとつ上の被加工層のビームパラメータを自動
設定）する。αω式よりガスフラックスδ９■を逆算し
て求める。さらに（８）式からサブチャンバ内ガス圧力
Ｐを次のように算出する。

Ｃ　　−　Ｎ． 求めたガス圧力Ｐを、ビームパラメータおよび基板温度
とともに装置各制御部に出力し、加工をスタートする。

本実施例の装置構或図を第１５図に示す。実施例３の装
置と異なる点は、ガス供給部のみである。

エッチングガスボンベ３１からのエッチングガスは試料
２１を収納したサブチャンバ４２内に満たされる。

エッチングガス圧力Ｐはガス圧力計４３により検出し、
ガス流量コントローラ３３により制御する。

このエッチングガス圧力の検出制御は、ガス圧力制御部
４４により行う。本実施例の加工方法を実施する際には
、まず全体制御ＣＰＵから基板温度データとビームパラ
メータを、試料温度制御部３６および集束イオンビーム
電源制御部３４、集束イオンビーム偏向制御部３８に指
示し設定する。データメモリ４ｌから読み込んだ最適フ
ラックスバランスＢａｄのデータから、全体制御ＣＰＵ
内でガス圧力Ｐを算出し、ガス圧力制御部４４に指示を
送り加工をスタートする。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るエネルギービーム加
工装置を用いて本発明に係るエネルギービーム加工方法
を適用してエネルギービームアシスト反応性エッチング
を行うと、エッチングガスと被加工材質の組合せ、エネ
ルギービームのエネルギー、試料の温度が変化した場合
においても、エッチングガス照射量とエネルギービーム
照射量を最適なバランスに制御できるので、常に高効率
の高速加工を行い得るという、優れた実用的効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の加工方法を示すフローチャ
ート、第２図は集束イオンビーム照射ニおけるビームパ
ラメータの説明図、第３図はシャワーイオンビーム照射
におけるビームパラメータの説明図、第４図はノズルを
用いたエッチングガス供給におけるガスパラメータの説
明図、第５図はサブチャンバを用いたエッチングガス供
給におけるガスパラメータの説明図、第６図は集束イオ
ンビームアシスト反応性エッチングにおけるガスフラッ
クスとイオンフランクスの時間変化を示す図表、第７図
はシャワーイオンビームアシスト反応性エッチングにお
けるガスフランクスとイオンフラックスの時間変化を示
す図表、第８図は実施例ｌの試し加工方法の説明図、第
９図は実施例１の試し加工結果の一例を示す図表、第１
０図は本発明の実施例２の加工方法を示すフローチャー
ト、第１１図は実施例２におけるｌイオン当り最大加工
面積の算出方法の説明図、第１２図は本発明の実施例３
の加工方法を示すフローチャート、第１３図は実施例３
の装置構成図、第１４図は本発明の実施例４の加工方法
を示すフローチャート、第１５図は実施例４の装置構威
図である。第１６図は反応生成物の光吸収を用いた被加
工材質検出の原理説明図、第１７図は反応生戒物の吸光
スペクトルの一例を示す図表、第１８図は反応生戒物の
けい光を用いた被加工材質検出の原理説明図、第１９図
は反応生戒物のけい光スペクトルの一例を示す図表、第
２０図は特性Ｘ線の吸収を用いた被加工材質検出の原理
説明図、第２１図は反応生或物イオンを用いた被加工材
質検出の原理説明図、第２２図は反応生戒物に対する光
電子分光を用いた被加工材質検出の原理説明図である。 １・・・イオンビーム、２・・・加工領域、３・・・試
料、４・・・チャンバ、５・・・ガスノズル、６・・・
ガスチャンバ、７・・・サブチャンバ、８・・・入射イ
オン、９・・・イオン源、１０・・・引き出し電極、１
１・・・前段集束レンズ、１２・・・口径可変アパーチ
ャ、１３・・・プランキング電極、１４・・・ブランキ
ングアバーチャ、１５・・・ファラデーカップ、Ｉ６・
・・後段集束レンズ、１７・・・デフレクタ電極、１８
・・・２次粒子ディテクタ、１９・・・軸対称ガスノズ
ル、２０・・・静電容量センサ、２１・・・試料、２２
・・・温度センサ、２３・・・ヒータ、２４・・・冷却
管、２５・・・断熱材、２６・・・チャンバ、２７・・
・磁気シール、２８・・・口径可変アパーチャ駆動部、
２９・・・ノズル高さ設定機構、３０・・・チャンバ、
３１・・・エッチングガスボンベ、３２ａ．３２ｂ・・
・バルブ、３３・・・流量コントローラ、３４・・・集
束イオンビーム電源制御部、３５・・・ガス流量制御部
、３６・・・試料温度制御部、３７・・・ノズル高さ制
御部、３８・・・集束イオンビーム偏向制御部、３９・
・・全体制御ＣＰＵ、４０・・・キーボード、４１・・
・データメモリ、４２・・・サブチャンバ、４３・・・
ガス圧力計、４４・・・ガス圧力制御部、４５・・・光
源、４６・・・モノクロメータ、４７・・・ビームスプ
リッター４８・・・集光レンズ、４９・・・参照セル、
５０．　５１，　５２．　５３・・・ディテクタ、５４
・・・フィルタ、５５・・・フィルタ切替機構、５６・
・・Ｘ線源（紫外光源）、５７・・・参照ガスチャンバ
、５８・・・ディテクタ、５つ・・・イオン引き込み光
学系、６０・・・質量分析器、６１・・・光電子引き込
み光学系、６２・・・エネルギー分析器、６３・・・デ
ィテクタ。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．エッチングガス雰囲気中でエネルギービームを被加
   工物に照射し、エネルギービームの照射部で局所的に反
   応性エッチングを行う方法において、エッチングガス供
   給量とエネルギービーム照射量との割合を制御し、最も
   効率よくエッチングガス分子と被加工物原子とが反応す
   る最適バランスならしめることを特徴とする、エネルギ
   ービーム加工方法。
2. ２．前記の最適バランスを求める際、 被加工材質とエッチングガスとの組み合わせ、エネルギ
   ービームのエネルギー、および被加工物の温度を実際の
   加工と同じ条件に設定し、エッチングガス供給量とエネ
   ルギービーム照射量との比を変化させながら試し加工を
   行い、加工イールドを最大ならしめる条件から、エッチ
   ングガス供給量とエネルギービーム照射量との最適なバ
   ランスを求めることを特徴とする、請求項１に記載のエ
   ネルギービーム加工方法。
3. ３．前記の最適バランスを求める際、 被加工材質とエッチングガスとの組み合わせ、エネルギ
   ービームのエネルギー、および被加工物の温度を実際の
   加工と同じ条件に設定し、エネルギービームのひとつの
   入射粒子が被加工物表面に与えるエネルギー分布を、シ
   ュミレーションによって求め、 求めたエネルギー分布から、エッチングガス分子との反
   応が充分な確率で起こる被加工物原子数を求め、 求めた被加工物原子が全て反応するだけのエッチングガ
   ス分子を供給する条件から、エッチングガス供給量とエ
   ネルギービーム照射量との最適なバランスを求めること
   を特徴とする、請求項１に記載のエネルギービーム加工
   方法。
4. ４．多層デバイスを加工する際、 エネルギービームのエネルギー、および被加工物の温度
   を一定条件に固定し、 被加工層の材質とエッチングガスのそれぞれとの組合せ
   について、予めエッチングガス供給量とエネルギービー
   ム照射量との最適なバランスを求めてメモリしておき、 実際の加工において、順次に現われる被加工層に対して
   その材質に対応してエッチングガスを切替えて供給する
   とともに、 エッチングガス供給量とエネルギービーム照射量との比
   を、逐次メモリから読み出した最適バランスとなるよう
   に制御することを特徴とする、請求項１に記載のエネル
   ギービーム加工方法。
5. ５．エネルギービーム源、集束光学系、ステージ、２次
   粒子検出器、エッチングガス供給手段、基板温度制御手
   段、およびそれらを駆動する電源コントローラからなり
   、エッチングガス雰囲気中でエネルギービームを被加工
   物に照射して局所的に反応性エッチングを行うエネルギ
   ービーム加工装置において、 被加工物の材質を検出する手段と、 エッチングガス種、エネルギービームのエネルギー、お
   よび基板温度を設定する手段と、検出された被加工物の
   材質、設定したエッチングガス種、設定したエネルギー
   ビームのエネルギー、および設定した基板温度の条件に
   基いて、エッチングガス供給量とエネルギービーム照射
   量との比を制御する手段と、を設けたことを特徴とする
   、エネルギービーム加工装置。
6. ６．前記の被加工物の材質を検出する手段は、光源とモ
   ノクロメータとよりなる、波長可変の単色光の照射手段
   、並びに、 上記単色光の照射手段から試料付近に照射されて通過し
   た光の強度を検出する手段を具備していることを特徴と
   する、請求項５に記載のエネルギービーム加工装置。
7. ７．前記の被加工物の材質を検出する手段は、光源とモ
   ノクロメータとよりなる、波長可変の単色光の照射手段
   、並びに、 上記単色光に照射されて試料近傍から発生するけい光の
   強度を検出する手段を具備していることを特徴とする、
   請求項５に記載のエネルギービーム加工装置。
8. ８．前記の被加工物の材質を検出する手段は、Ｘ線源と
   、該Ｘ線源から試料近傍に照射されて通過したＸ線の強
   度を検出する手段とからなることを特徴とする、請求項
   ５に記載のエネルギービーム加工装置。
9. ９．前記の被加工物の材質を検出する手段は、Ｘ線源と
   、上記Ｘ線源から照射されたＸ線によって発生した被加
   工物イオンの検出手段とからなることを特徴とする、請
   求項５に記載のエネルギービーム加工装置。
10. １０．前記の被加工物の材質を検出する手段は光電分光
    器を用いたものであることを特徴とする、請求項５に記
    載のエネルギービーム加工装置。
11. １１．前記の被加工物の材質を検出する手段は質量分析
    器を用いたものであることを特徴とする、請求項５に記
    載のエネルギービーム加工装置。