JP2019040747A - 微細構造体の加工方法、および微細構造体の加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】荷電粒子ビームを試料へ照射する照射部と、試料の形状を計測する形状計測部と、制御部と、を備えた装置において、第1の工程及び第2の工程により微細構造体を加工する方法である。第1の工程では、照射部は、試料の第1の領域において、単一視野の複数箇所へ荷電粒子ビームを照射し、形状計測部は、試料の第1の領域に形成されたスポット穴の形状を計測し、制御部は、スポット穴の形状の計測結果に基づいて、単一視野のそれぞれの箇所における荷電粒子ビームのスキャン条件又は荷電粒子ビームの成形マスクを設定する。第2の工程では、照射部は、第1の工程において設定されたスキャン条件又は成形マスクに基づいて、試料の第2の領域へ荷電粒子ビームを照射する。
【選択図】図3
Description
<デバイス加工装置の構成>
図1は、本発明の実施の形態1に係るデバイス加工装置の構成の一例を示す構成図である。
次に、本実施の形態に係るデバイス加工方法(微細構造体の加工方法)について説明する。本実施の形態におけるデバイス加工方法は、まず、第1の工程において、試料13の第1の領域にイオンビーム(荷電粒子ビーム)7を照射し、第1の領域に形成されたスポット穴の形状を計測し、計測結果に基づいて、単一視野のそれぞれの箇所におけるイオンビームのスキャン条件を設定する。そして、第2の工程において、設定されたスキャン条件に基づいて、試料13の第2の領域へイオンビーム7が照射されることにより、微細構造体が形成される。
まず、ステップS10では、ビーム条件が設定される。ここでいう、ビーム条件とは、例えば、イオンビーム7の電流値等のイオンビーム7に関する各種条件のことをいう。
ステップS20では、試料13の第1の領域において、単一視野の複数箇所へイオンビーム7を照射する。試料ステージ制御装置21は、試料13の第1の領域がビーム照射系と対向するように、試料13を所定の位置に移動させる。なお、試料13の第1の領域は、ビームのテスト領域であって、例えば、試料の端部付近に設定されてもよいし、微細構造体が製造される第2の領域に隣接する場所に設定されてもよい。あるいは、試料13に複数の微細構造体が製造される場合、第1の領域は、隣り合う複数の第2の領域の間に設定されてもよい。試料13に近い場所に第1の領域が設定されると、第1の領域と第2の領域との間における試料13の歪みが少ないので、製造される微細構造体に対する加工の面均一性をより向上させることが可能となる。
ステップS30では、イオンビーム7により形成されたスポット穴の形状を計測する。例えば、二次粒子検出器14は、イオンビーム照射系がイオンビーム7を照射することにより得られる二次電子像を用いて、試料13の第1の領域の画像(SIM画像)を取得する。また、二次粒子検出器14は、電子ビーム照射系が電子ビームを照射することにより得られる二次電子像を用いて、試料13の第1の領域の画像(SEM画像)を取得してもよい。二次粒子検出器14は、取得した画像を、二次粒子検出器制御装置24を介してデータベース32のCADデータ32bへ送信し、格納する。
ステップS40では、単一視野のそれぞれの箇所におけるイオンビーム7のスキャン条件を設定する。図5は、本発明の実施の形態1に係るスキャン情報の設定方法の一例を示す工程図である。図5(a)は、単一視野におけるそれぞれの箇所における電流密度を示す図であり、図5(b)は、それぞれの箇所におけるスキャンピッチおよび照射時間を示す図である。
ステップS50では、すべてのビーム条件に関するスキャン条件が設定されたかどうかを判定する。すべてのビーム条件に対応するスキャン条件が設定されていなければ、ステップS10に戻り、新たなビーム条件に基づいて単一視野のそれぞれの箇所についてのスキャン条件が設定される。このように、本実施の形態では、設定されたすべてのビーム条件に対応するスキャン条件が設定されるまで、ステップS10〜S40の処理が繰り返し実行される。
ステップS60では、試料13の第2の領域がイオンビーム照射系と対向するように、試料ステージ制御装置21は、試料13を所定の位置に移動させる。
ステップS70では、デバイス加工に関する各種情報がデバイス加工装置に入力される。図6〜8は、本発明の実施の形態1に係るデバイス加工に関する各種情報の入力画面の一例を示す図である。図6は、製造されるデバイス(微細構造体)の選択画面の例を示す図であり、図7は、スキャン条件の入力画面の例を示す図である。図8は、スキャン条件の入力画面のその他の例を示す図である。
ステップS80では、ステップS70において入力された各種情報に基づいて、デバイス加工に関する具体的なデータを作成する。
ステップS90では、中央制御部35から出力されたビーム制御データ36及びガス制御データ38に基づいてデバイス加工が実行される。なお、スキャン条件の設定の際、成形マスクにより成形したイオンビーム7を照射した場合、デバイス加工の際にも同一の成形マスクにより成形したイオンビーム7を照射することによりデバイス加工が行なわれる。
本実施の形態によれば、第1の工程では、試料13の第1の領域において、単一視野のそれぞれの箇所におけるスキャン条件が設定された後、第2の工程では、設定されたスキャン条件に基づいてデバイスの製造が行われる。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。なお、以下の各実施の形態においては、前述の実施の形態と重複する箇所について、原則として詳細な説明を省略する。本実施の形態では、第1の工程において計測されたスポット穴の形状に応じて、第2の工程で使用される成形マスクが設定される。
本実施の形態では、イオンビーム照射系は、ビーム軸に対し成形マスクを回転させるマスク回転部を備えている。マスク回転部は、例えば、アパーチャ回転機構6に設けられている。マスク回転部は、中央制御部35において設定される、後述する回転角に基づいて成形マスクを回転させる。
本実施の形態に係るデバイス加工方法について説明する。図10は、本発明の実施の形態1に係るデバイス加工方法の一例を示すフローチャート図である。デバイス加工においては、図10に示すように、ステップS110〜S190が実行される。第1の工程においては、ステップS110〜S150が実行され、第2の工程においては、ステップS160〜S190が実行される。
ステップS110では、図3に示すステップS10と同様に、イオンビーム7に関するビーム条件が設定される。また、ステップS110では、イオンビーム7の照射時に使用される成形マスクが設定される。なお、設定される成形マスクがビーム条件に含まれても構わない。なお、ここでは、開口形状が正方形となっている成形マスクが設定されたとする。
ステップS120では、ステップS110において設定されたビーム条件により、成形マスクを用いて、試料13の第1の領域において、単一視野の複数箇所へイオンビーム7を照射する。
ステップS130では、SIM画像又はSEM画像に基づいて、イオンビーム7により形成されたスポット穴の形状を計測する。
ステップS140では、スポット穴の形状の計測結果に基づいて、単一視野のそれぞれの箇所において使用される成形マスクを設定する。例えば、中央制御部35は、スポット穴の形状の計測結果に基づいて、単一視野のそれぞれの箇所に対し、イオンビームのビーム軸の中心と同等の形状のスポット穴を形成する成形マスクを選択する。具体的には、中央制御部35は、前回までのデバイス加工において、それぞれの成形マスクを用いて形成されたスポット穴の形状を参照する。そして、中央制御部35は、単一視野のそれぞれの箇所に対し、所望の形状(例えば、ビーム軸中心の形状)を選択し、この形状に最も近い形成のスポット穴を形成する成形マスクを、第2の工程において使用する成形マスクに設定する。
ステップS150では、すべてのビーム条件について使用する成形マスクが設定されたかどうかを判定する。また、ステップS150では、使用可能なすべての成形マスクにより形成されるスポット穴の形状が計測されたかどうかを判定する。
ステップS160では、試料13の第2の領域がイオンビーム照射系と対向するように、試料ステージ制御装置21は、試料13を所定の位置に移動させる。
ステップS170では、デバイス加工に関する各種情報がデバイス加工装置に入力される。ここでは、製造するデバイスが選択された後の処理について説明する。
ステップS180では、ステップS170において入力された各種情報に基づいて、デバイス加工に関する具体的なデータを作成する。中央制御部35は、入力されたビーム軸の中心のスポット穴の形状に基づいて、所定の成形マスク対応情報を参照する。また、中央制御部35は、入力されたデバイス番号及び成形マスク対応情報に基づいて、デバイス加工用のビーム制御データ36を生成する。本実施の形態においても、ビーム制御データ36とともにガス制御データ38が生成されてもよい。
ステップS190では、中央制御部35から出力されたビーム制御データ36及びガス制御データ38に基づいてデバイス加工が実行される。
本実施の形態によれば、前述の実施の形態による効果に加え、以下の効果が得られる。本実施の形態によれば、スポット穴の形状の計測結果に基づいて、イオンビーム7のビーム軸の中心と同等の形状のスポット穴を形成する成形マスクを、単一視野のそれぞれの箇所に対して選択する。この構成によれば、イオンビーム7により形成されるスポット穴の形状を揃えることができるので、より正確な形状のデバイスを製造することが可能となる。 また、本実施の形態によれば、第1の工程において、複数の成形マスクを用いてスポット穴が形成される。この構成によれば、直前に形成されたスポット穴の形状に基づいて使用する成形マスクが選択されるので、デバイスの加工精度をより向上させることが可能となる。
荷電粒子ビームを試料へ照射する照射部と、
前記試料の形状を計測する形状計測部と、
制御部と、
を備え、
前記照射部は、前記荷電粒子ビームを成形する複数の成形マスクを備え、前記試料の第1の領域において、同一の前記成形マスクを用いて、単一視野の複数箇所へ前記荷電粒子ビームを照射し、
前記形状計測部は、前記試料の前記第1の領域に形成されたスポット穴の形状を計測し、
前記制御部は、前記スポット穴の前記形状の計測結果に基づいて、前記荷電粒子ビームのビーム軸の中心と同等の形状の前記スポット穴を形成する前記成形マスクを、前記単一視野のそれぞれの箇所に対して選択し、
前記照射部は、前記単一視野のそれぞれの前記箇所に対して、前記成形マスクを切り替えながら、前記試料の第2の領域へ前記荷電粒子ビームを照射する、
微細構造体の加工装置。
付記1に記載の微細構造体の加工装置において、
前記照射部は、前記試料の前記第1の領域において、前記単一視野のそれぞれの前記箇所に対し、複数の前記成形マスクを用いて前記荷電粒子ビームを照射し、
前記形状計測部は、それぞれの前記成形マスクに対応する前記スポット穴の前記形状を計測し、
前記制御部は、前記荷電粒子ビームのビーム軸の中心における前記スポット穴の前記形状を選択し、前記単一視野のそれぞれの前記箇所に対し、それぞれの前記成形マスクに対応する前記スポット穴の前記形状の計測結果に基づいて、選択した前記スポット穴の前記形状と同等の形状の前記スポット穴を形成する前記成形マスクを選択する、
微細構造体の加工装置。
付記1に記載の微細構造体の加工装置において、
前記制御部は、前記スポット穴の前記形状の計測結果に基づいて、前記単一視野のそれぞれの前記箇所における前記荷電粒子ビームのスキャン条件を設定し、
前記照射部は、設定された前記スキャン条件及び前記成形マスクに基づいて前記荷電粒子ビームを照射する、
微細構造体の加工装置。
付記1に記載の微細構造体の加工装置において、
前記制御部は、前記荷電粒子ビームの前記ビーム軸の中心からほぼ同一の距離にある複数の前記箇所に対し、同一の前記成形マスクを設定し、前記ビーム軸に対する回転角を設定する、
微細構造体の加工装置。
付記4に記載の微細構造体の加工装置において、
前記照射部は、前記ビーム軸に対し前記成形マスクを回転させるマスク回転部を備え、
前記マスク回転部は、前記制御部において設定される前記回転角に基づいて前記成形マスクを回転させる、
微細構造体の加工装置。
Claims (15)
- 荷電粒子ビームを試料へ照射する照射部と、
前記試料の形状を計測する形状計測部と、
制御部と、
を備えた加工装置において微細構造体を加工する方法であって、
前記微細構造体の加工には第1の工程及び第2の工程を有し、
前記第1の工程では、
前記照射部は、前記試料の第1の領域において、単一視野の複数箇所へ前記荷電粒子ビームを照射し、
前記形状計測部は、前記試料の前記第1の領域に形成されたスポット穴の形状を計測し、
前記制御部は、前記スポット穴の前記形状の計測結果に基づいて、前記単一視野のそれぞれの前記箇所における前記荷電粒子ビームのスキャン条件又は前記荷電粒子ビームの成形マスクを設定し、
前記第2の工程では、
前記照射部は、前記第1の工程において設定された前記スキャン条件又は前記成形マスクに基づいて、前記試料の第2の領域へ前記荷電粒子ビームを照射する、
微細構造体の加工方法。 - 請求項1に記載の微細構造体の加工方法において、
前記第1の工程では、
前記制御部は、前記スポット穴の前記形状の計測結果に基づいて、前記単一視野のそれぞれの前記箇所におけるスキャンピッチ及び前記荷電粒子ビームの照射時間を前記スキャン条件として設定する、
微細構造体の加工方法。 - 請求項2に記載の微細構造体の加工方法において、
前記第1の工程では、
前記制御部は、前記単一視野のそれぞれの前記箇所における前記スキャンピッチ及び前記照射時間の、前記荷電粒子ビームのビーム軸の中心における前記スキャンピッチ及び前記照射時間に対する比率を算出する、
微細構造体の加工方法。 - 請求項2に記載の微細構造体の加工方法において、
前記第1の工程では、
前記制御部は、前記単一視野の前記荷電粒子ビームが照射された前記箇所における前記スキャンピッチ及び前記荷電粒子ビームの前記照射時間に基づいて、前記単一視野の前記荷電粒子ビームが照射されていない前記箇所における前記スキャンピッチ及び前記荷電粒子ビームの照射時間を前記スキャン条件として設定する、
微細構造体の加工方法。 - 請求項4に記載の微細構造体の加工方法において、
前記第1の工程では、
前記制御部は、前記単一視野の前記荷電粒子ビームが照射されていない前記箇所における前記スキャンピッチ及び前記照射時間の、前記荷電粒子ビームのビーム軸の中心における前記スキャンピッチ及び前記照射時間に対する比率を算出する、
微細構造体の加工方法。 - 請求項1に記載の微細構造体の加工方法において、
前記第1の工程では、
前記照射部は、前記単一視野のそれぞれの前記箇所に対し、複数のビーム条件で前記荷電粒子ビームを照射し、
前記制御部は、前記複数のビーム条件のそれぞれに対応する前記スキャン条件を設定する、
微細構造体の加工方法。 - 請求項1に記載の微細構造体の加工方法において、
前記第1の工程では、
前記照射部は、前記成形マスクにより成形した前記荷電粒子ビームを前記第1の領域へ照射し、
前記制御部は、同一の前記成形マスクを用いた場合の前記スキャン条件を設定し、
前記第2の工程では、
前記照射部は、前記第1の工程と同一の前記成形マスクにより成形した前記荷電粒子ビームを前記試料の第2の領域へ照射する、
微細構造体の加工方法。 - 請求項1に記載の微細構造体の加工方法において、
前記第1の工程では、
前記照射部は、前記成形マスクにより成形した前記荷電粒子ビームを前記第1の領域へ照射し、
前記制御部は、前記スポット穴の前記形状の計測結果に基づいて、前記荷電粒子ビームのビーム軸の中心と同等の形状の前記スポット穴を形成する前記成形マスクを、前記単一視野のそれぞれの前記箇所に対して選択する、
微細構造体の加工方法。 - 請求項8に記載の微細構造体の加工方法において、
前記第1の工程では、
前記照射部は、前記単一視野のそれぞれの前記箇所に対し、複数の前記成形マスクを用いて前記荷電粒子ビームを照射し、
前記形状計測部は、それぞれの前記成形マスクに対応する前記スポット穴の前記形状を計測し、
前記制御部は、前記荷電粒子ビームの前記ビーム軸の中心における前記スポット穴の前記形状を選択し、前記単一視野のそれぞれの前記箇所に対し、それぞれの前記成形マスクに対応する前記スポット穴の前記形状の計測結果に基づいて、選択した前記スポット穴の前記形状と同等の形状の前記スポット穴を形成する前記成形マスクを選択する、
微細構造体の加工方法。 - 請求項8に記載の微細構造体の加工方法において、
前記第1の工程では、
前記制御部は、前記スポット穴の前記形状の計測結果に基づいて、前記単一視野のそれぞれの前記箇所における前記荷電粒子ビームの前記スキャン条件を設定し、
前記第2の工程では、
前記照射部は、前記第1の工程において設定された前記スキャン条件及び前記成形マスクに基づいて前記荷電粒子ビームを照射する、
微細構造体の加工方法。 - 請求項8に記載の微細構造体の加工方法において、
前記第1の工程では、
前記制御部は、前記荷電粒子ビームの前記ビーム軸の中心からほぼ同一の距離にある複数の前記箇所に対し、同一の前記成形マスク設定し、前記ビーム軸に対する回転角を設定する、
微細構造体の加工方法。 - 請求項1に記載の微細構造体の加工方法において、
前記第1の工程では、
前記形状計測部は、前記照射部が前記荷電粒子ビームを照射することにより得られる二次電子像により前記スポット穴の前記形状を計測する、
微細構造体の加工方法。 - 荷電粒子ビームを試料へ照射する照射部と、
前記試料の形状を計測する形状計測部と、
制御部と、
を備え、
前記照射部は、前記荷電粒子ビームを成形する複数の成形マスクを備え、前記試料の第1の領域において、同一の前記成形マスクを用いて、単一視野の複数箇所へ前記荷電粒子ビームを照射し、
前記形状計測部は、前記試料の前記第1の領域に形成されたスポット穴の形状を計測し、
前記制御部は、前記スポット穴の前記形状の計測結果に基づいて、前記荷電粒子ビームのビーム軸の中心と同等の形状の前記スポット穴を形成する前記成形マスクを、前記単一視野のそれぞれの前記箇所に対して選択し、
前記照射部は、前記単一視野のそれぞれの前記箇所に対して、前記成形マスクを切り替えながら、前記試料の第2の領域へ前記荷電粒子ビームを照射する、
微細構造体の加工装置。 - 請求項13に記載の微細構造体の加工装置において、
前記荷電粒子ビームは、集束されたスポットビームからなる、
微細構造体の加工装置。 - 請求項13に記載の微細構造体の加工装置において、
前記荷電粒子ビームは、イオンビームからなる、
微細構造体の加工装置。
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