(57)【要約】  試作構造体の作製開始から本番構造体の作製完成までの時間短縮を可能にする技術である。デバイス加工方法は、基板上の第１領域において第１条件でイオンビームを用いて第１の構造体を作製する工程と、作製した第１の構造体の寸法を計測する工程と、計測結果と設計データとを比較する工程と、比較結果から第２条件を決定する工程と、基板上の第２領域において第２条件でイオンビームを用いて第２の構造体を作製する工程と、を有する。
2017158820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の第１領域において第１条件でイオンビームを用いて第１の構造体を作製する工程と、
作製した前記第１の構造体の寸法を計測する工程と、
計測結果と設計データとを比較する工程と、
比較結果から第２条件を決定する工程と、
前記基板上の第２領域において前記第２条件で前記イオンビームを用いて第２の構造体を作製する工程と、
を有する、デバイス加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイス加工方法において、
前記第２の構造体は、ＭＥＭＳを構成する構造体であり、前記第２領域にある製造途中段階のＭＥＭＳの上に作製される、デバイス加工方法。
【請求項３】
請求項１に記載のデバイス加工方法において、
前記第１の構造体の寸法を計測する工程は、前記イオンビームを用いたエッチングにより前記第１の構造体の断面を露出し、前記断面を利用して前記第１の構造体の寸法計測を実施する、デバイス加工方法。
【請求項４】
請求項１に記載のデバイス加工方法において、
前記第１の構造体の寸法を計測する工程は、前記第１の構造体の寸法計測をＳＥＭまたはＳＩＭを用いて実施する、デバイス加工方法。
【請求項５】
請求項１に記載のデバイス加工方法において、
前記設計データは、ＭＥＭＳ構造の寸法データとその許容範囲のデータとを含み、
前記計測結果と前記設計データとを比較する工程は、前記第１の構造体の寸法計測結果と前記設計データとの差分を自動計算し、前記差分が前記許容範囲に含まれるか否かを自動判定し、前記差分が前記許容範囲に含まれない場合にのみ前記第２条件を決定する、デバイス加工方法。
【請求項６】
請求項１に記載のデバイス加工方法において、
前記第１の構造体を作製する工程と、前記第１の構造体の寸法を計測する工程と、前記第２の構造体を作製する工程とは、同一装置内で、インラインで真空条件を破ることなく実施する、デバイス加工方法。
【請求項７】
請求項１に記載のデバイス加工方法において、
前記第２条件を決定する工程は、前記第１の構造体の作製時のＦＩＢドーズ量に対する成膜量である成膜レートおよび加工量である加工レートのうち少なくとも一方を算出する工程と、前記第１条件に対して追加または削減するＦＩＢドーズ量を算出する工程と、を含む、デバイス加工方法。
【請求項８】
請求項１に記載のデバイス加工方法において、
前記第１の構造体を作製する工程は、前記第１条件での前記第１の構造体の作製を前記第１領域とそれ以外の複数点で実施する、デバイス加工方法。
【請求項９】
ＦＩＢ装置とＳＥＭ装置との複合装置であるＦＩＢ−ＳＥＭ装置と、前記ＦＩＢ−ＳＥＭ装置における加工および観察を指示するコンピュータシステムと、を有し、
前記コンピュータシステムからの開始指示により、前記ＦＩＢ−ＳＥＭ装置は、基板上の第１領域において第１条件でイオンビームを用いて第１の構造体を作製し、作製した前記第１の構造体の寸法を計測し、計測結果と設計データとを比較し、比較結果から第２条件を決定し、前記基板上の第２領域において前記第２条件で前記イオンビームを用いて第２の構造体を作製する、デバイス加工装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のデバイス加工装置において、
前記第２の構造体は、ＭＥＭＳを構成する構造体であり、前記第２領域にある製造途中段階のＭＥＭＳの上に作製される、デバイス加工装置。
【請求項１１】
請求項９に記載のデバイス加工装置において、
前記ＦＩＢ−ＳＥＭ装置は、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内にあり、ＭＥＭＳを製造する基板を載せるためのステージと、
前記真空チャンバ内にあり、前記イオンビームを用いたエッチングと成膜と接合とＳＩＭ画像取得とに用いるイオン銃と、
前記真空チャンバ内にあり、ＳＥＭ画像取得に用いる電子銃と、
前記ＳＩＭ画像取得または前記ＳＥＭ画像取得に用いる荷電粒子検出器と、
を含み、
前記コンピュータシステムは、
取得したＳＩＭ画像またはＳＥＭ画像を用いて寸法計測を行い前記設計データと比較する計算処理装置と、
前記基板上の第１領域と第２領域とを表示する第１インターフェースと、前記イオンビームを用いて前記第１の構造体を作製するための第１条件と前記第２の構造体を作製するための第２条件とを表示する第２インターフェースと、前記ＳＩＭ画像または前記ＳＥＭ画像を表示する第３インターフェースと、開始を指示する開始オブジェクトと、を有する表示入力装置と、
前記設計データと作製レシピと加工データとが電子情報として格納されるストレージと、
を含み、
前記開始オブジェクトにより、前記ＭＥＭＳの作製開始から作製完成までが自動で実行される、デバイス加工装置。
【請求項１２】
請求項９に記載のデバイス加工装置において、
前記第１の構造体の寸法を計測する場合においては、前記イオンビームを用いたエッチングにより前記第１の構造体の断面を露出し、前記断面を利用して前記第１の構造体の寸法計測を実施する、デバイス加工装置。
【請求項１３】
請求項９に記載のデバイス加工装置において、
前記第１の構造体の寸法を計測する場合においては、前記第１の構造体の寸法計測をＳＥＭまたはＳＩＭを用いて実施する、デバイス加工装置。
【請求項１４】
請求項９に記載のデバイス加工装置において、
前記設計データは、ＭＥＭＳ構造の寸法データとその許容範囲のデータとを含み、
前記計測結果と前記設計データとを比較する場合においては、前記第１の構造体の寸法計測結果と前記設計データとの差分を自動計算し、前記差分が前記許容範囲に含まれるか否かを自動判定し、前記差分が前記許容範囲に含まれない場合にのみ前記第２条件を決定する、デバイス加工装置。
【請求項１５】
請求項９に記載のデバイス加工装置において、
前記第１の構造体を作製する場合と、前記第１の構造体の寸法を計測する場合と、前記第２の構造体を作製する場合とにおいては、同一の前記ＦＩＢ−ＳＥＭ装置内で、インラインで真空条件を破ることなく実施する、デバイス加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイス加工方法およびデバイス加工装置に関し、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を製造するデバイス加工方法およびデバイス加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）で作製した試作構造体の形状と設計形状との比較を行い、その差を修正するように成膜条件および（または）加工条件を補正し、本番構造体を作製する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０９６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献１の技術では、試作構造体の作製と本番構造体の作製を直列に実施するため、本番構造体の完成までに両者の作製時間の合計値を要する。さらに、２番目の作製で所望の構造が完成しない場合、再度ゼロから３番目の構造を作製することになり、その作製時間も直列に加算される。したがって、試作構造体の作製開始から本番構造体の作製完成までに長い時間が必要になるという課題があった。【０００５】
本発明の目的は、試作構造体の作製開始から本番構造体の作製完成までの時間短縮を可能にする技術を提供することにある。【０００６】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。【０００８】
一実施の形態におけるデバイス加工方法は、基板上の第１領域において第１条件でイオンビームを用いて第１の構造体を作製する工程と、作製した前記第１の構造体の寸法を計測する工程と、計測結果と設計データとを比較する工程と、比較結果から第２条件を決定する工程と、前記基板上の第２領域において前記第２条件でイオンビームを用いて第２の構造体を作製する工程と、を有する。【０００９】
一実施の形態におけるデバイス加工装置は、ＦＩＢ装置とＳＥＭ装置との複合装置であるＦＩＢ−ＳＥＭ装置と、前記ＦＩＢ−ＳＥＭ装置における加工および観察を指示するコンピュータシステムと、を有する。前記コンピュータシステムからの開始指示により、前記ＦＩＢ−ＳＥＭ装置は、基板上の第１領域において第１条件でイオンビームを用いて第１の構造体を作製し、作製した前記第１の構造体の寸法を計測し、計測結果と設計データとを比較し、比較結果から第２条件を決定し、前記基板上の第２領域において前記第２条件でイオンビームを用いて第２の構造体を作製する。
【発明の効果】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。【００１１】
一実施の形態によれば、試作構造体の作製開始から本番構造体の作製完成までの時間短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態におけるＭＥＭＳのデバイス加工装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２】実施の形態におけるＭＥＭＳのデバイス加工方法の手順の第１の例を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態におけるＭＥＭＳのデバイス加工方法の手順の第２の例を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態において、構造体の一例を示す説明図である。
【図５】実施の形態において、設計データの一例を示す説明図である。
【図６】実施の形態において、計測データの一例を示す説明図である。
【図７】実施の形態において、差分データの一例を示す説明図である。
【図８】実施の形態におけるＭＥＭＳのデバイス作製方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】図８において、各工程における作製状態の一例を示す説明図である。
【図１０】図９に続く、各工程における作製状態の一例を示す説明図である。
【図１１】図１０に続く、各工程における作製状態の一例を示す説明図である。
【図１２】図１１に続く、各工程における作製状態の一例を示す説明図である。
【図１３】図１２に続く、各工程における作製状態の一例を示す説明図である。
【図１４】図１３に続く、各工程における作製状態の一例を示す説明図である。
【図１５】実施の形態における寸法計測に用いる観察用断面の形成方法において、構造体の内部に空洞がある場合の一例を示す説明図である。
【図１６】実施の形態における寸法計測に用いる観察用断面の形成方法において、構造体の端部にだれがある膜の場合の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１４】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１５】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１６】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１７】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために、平面図であってもハッチングを付す場合があり、また断面図であってもハッチングを省略する場合がある。
【００１８】
以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。実施の形態の特徴をわかりやすくするために、まず、関連技術に存在する改善の余地について説明する。
【００１９】
［改善の余地］
例えば、デバイスの一例であるＭＥＭＳデバイスの開発では、半導体製造技術を利用して試作することが多い。この方法では、開発試作に１年以上の長期間を要することが多く、短期間で製品をリリースできなかったり、開発費がかさんだりという課題がある。その理由のひとつとして、成膜やフォトリソ、加工、検査といった各プロセスを別々の装置で実施することが挙げられる。
【００２０】
一方、微細な立体構造体を製造するために、ＦＩＢやレーザなどを用いた直接造形技術を応用する試みもなされている。中でも、ＦＩＢを用いた直接造形では、成膜や、加工、検査といった工程を同一装置の中で連続して行うことができる。また、フォトリソ工程を必要としないため、フォトマスクの準備が不要である。これらの利点を活用することにより、ＭＥＭＳデバイスの試作期間を大幅に短縮できると考えられる。そこで発明者らは、ＦＩＢを用いた直接造形技術をＭＥＭＳデバイスの試作、製造に利用することとした。
【００２１】
一般にＭＥＭＳのようなデバイスの作製においては、構造の寸法や形状を観察し、事前の設計どおりに作製できているか検査することが重要である。造形形状が設計構造と異なると所望のＭＥＭＳ特性が得られないためである。これは、ＦＩＢを利用した直接造形の場合も例外でなく、前述した特許文献１では、ＦＩＢで作製した試作構造体の形状と設計形状との比較を行い、その差を修正するように成膜条件および（または）加工条件を補正し、本番構造体を作製している。
【００２２】
この特許文献１の技術では、試作構造体の作製と本番構造体の作製を直列に実施するため、本番構造体の完成までに両者の作製時間の合計値を要する。さらに、２番目の作製で所望の構造が完成しない場合、再度ゼロから３番目の構造を作製することになり、その作製時間も直列に加算される。したがって、試作構造体の作製開始から本番構造体の作製完成までに長い時間が必要になる。このため、試作構造体と本番構造体の作製時間が直列に加算されないようにし、試作構造体の作製開始から本番構造体の作製完成までの時間を短縮することが課題である。
【００２３】
また、特許文献１には、比較検査に関して自動化できるようなアルゴリズムが開示されておらず、自動化により上記時間をさらに短縮することが課題である。
【００２４】
さらに、特許文献１の技術では、試作構造体の形状観察は外側からだけしか行われておらず、内部情報の把握が課題である。
【００２５】
そこで、本実施の形態では、上述した関連技術に存在する改善の余地に対する工夫を施している。以下では、この工夫を施した本実施の形態における技術的思想について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態における技術的思想は、試作構造体の作製開始から本番構造体の作製完成までの時間短縮を可能にする技術を提供することにある。さらに、試作構造体の内部の寸法計測を可能にする技術を提供することにある。
【００２６】
［実施の形態］
実施の形態におけるデバイス加工装置およびデバイス加工方法について、図１〜図１６を用いて説明する。本実施の形態では、デバイス加工装置およびデバイス加工方法において、デバイスの一例として、ＭＥＭＳデバイスを説明するが、他のデバイスにも適用できるものである。
【００２７】
＜デバイス加工装置＞
実施の形態におけるデバイス加工装置について、図１を用いて説明する。図１は、ＭＥＭＳのデバイス加工装置の構成の一例を示す構成図である。
【００２８】
本実施の形態におけるＭＥＭＳのデバイス加工装置は、図１に示すように、ＦＩＢ装置とＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）装置との複合装置であるＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０と、コンピュータシステム２０と、を有する。
【００２９】
ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０は、真空チャンバ１１と、ステージ１２と、イオン銃１３と、電子銃１４と、ガス銃１５、荷電粒子検出器１６と、制御装置１７などを有する。ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０の各構成要素は、制御装置１７により制御される。
【００３０】
真空チャンバ１１は、基板３０に製造するデバイスのエッチングと成膜と接合などの加工や、加工後のデバイスの観察などを行うチャンバである。ステージ１２は、真空チャンバ１１内にあり、デバイスを製造する基板３０を載せるステージである。
【００３１】
イオン銃１３は、真空チャンバ１１内にあり、イオンビーム１３ａを用いたエッチングと成膜と接合とＳＩＭ（Scanning Ion Microscope）画像取得とに用いるイオン銃である。電子銃１４は、真空チャンバ１１内にあり、電子ビーム１４ａを用いたＳＥＭ画像取得に用いる電子銃である。ガス銃１５は、真空チャンバ１１内にあり、ガス１５ａを用いたエッチングと成膜と接合とに用いるガス銃である。
【００３２】
荷電粒子検出器１６は、ＳＩＭ画像取得またはＳＥＭ画像取得に用いる検出器である。制御装置１７は、ステージ１２の移動、イオン銃１３からのイオンビーム１３ａの照射、電子銃１４からの電子ビーム１４ａの照射、ガス銃１５からのガス１５ａの照射などを制御する装置である。
【００３３】
コンピュータシステム２０は、計算処理装置２１と、表示・入力装置２２と、出力装置２３などを有する。計算処理装置２１は、ストレージ２４などを有する。コンピュータシステム２０は、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０の制御装置１７に対して、デバイスの加工や観察などを指示するシステムである。
【００３４】
コンピュータシステム２０では、例えば観察において、ＳＩＭ画像またはＳＥＭ画像を用いて寸法計測を行い、設計データと比較する処理などを計算処理装置２１で行う。表示入力装置２２は、表示機能とタッチ方式などによる入力機能とを有する。表示入力装置２２は、第１領域用インターフェース２２ａと、第２領域用インターフェース２２ｂと、第１条件用インターフェース２２ｃと、第２条件用インターフェース２２ｄと、画像用インターフェース２２ｅと、開始ボタン２２ｆなどを有する。
【００３５】
第１領域用インターフェース２２ａは、基板３０上の第１領域を表示し、操作者が第１領域を入力するインターフェースである。第２領域用インターフェース２２ｂは、基板３０上の第２領域を表示し、操作者が第２領域を入力するインターフェースである。
【００３６】
第１条件用インターフェース２２ｃは、イオンビーム１３ａを用いて第１の構造体を作製するための第１条件を表示し、操作者がイオンビームドーズ量をはじめとした成膜条件および（または）加工条件を入力するインターフェースである。第２条件用インターフェース２２ｄは、イオンビーム１３ａを用いて第２の構造体を作製するための第２条件を表示し、操作者がイオンビームドーズ量をはじめとした成膜条件および（または）加工条件を入力するインターフェースである。
【００３７】
画像用インターフェース２２ｅは、イオンビーム１３ａを用いた荷電粒子検出器１６によるＳＩＭ画像、または電子ビーム１４ａを用いた荷電粒子検出器１６によるＳＥＭ画像を表示し、操作者がＳＩＭ像またはＳＥＭ画像を確認したり解析したりする際に使用するインターフェースである。開始ボタン２２ｆは、操作者による必要情報の入力後に開始入力（ワンクリック、ワンタッチ、ワンタップ）することで、加工開始を指示するボタン（オブジェクト）である。
【００３８】
出力装置２３は、加工や観察の結果などを出力する。出力装置２３は、基板３０上の第１領域および第２領域、イオンビーム１３ａを用いる第１条件および第２条件、ＳＩＭ画像またはＳＥＭ画像などを出力する。
【００３９】
ストレージ２４は、基板３０に製造するデバイスの設計データや、この設計データに基づいて加工を行うための作製レシピおよび加工データなどが電子情報として格納されるストレージ（記憶装置）である。
【００４０】
本実施の形態におけるＭＥＭＳのデバイス加工装置では、操作者による必要情報の入力後に開始ボタン２２ｆがワンクリックされることで、試作構造体の作製開始から本番構造体の作製完成までが自動で実行される。例えば、デバイス加工装置は、基板３０上の第１領域において第１条件でイオンビーム１３ａを用いて第１の構造体を作製し、作製した第１の構造体の寸法を計測し、計測した結果と設計データとを比較し、比較結果から第２条件を決定し、基板３０上の第２領域において第２条件でイオンビーム１３ａを用いて第２の構造体を作製する工程を自動で行う。
【００４１】
＜デバイス加工方法＞
実施の形態におけるデバイス加工方法について、図２〜図７を用いて説明する。図２は、ＭＥＭＳのデバイス加工方法の手順の第１の例を示すフローチャートである。図３は、ＭＥＭＳのデバイス加工方法の手順の第２の例を示すフローチャートである。図４は、構造体の一例を示す説明図である。図５は、設計データの一例を示す説明図である。図６は、計測データの一例を示す説明図である。図７は、差分データの一例を示す説明図である。
【００４２】
本実施の形態におけるＭＥＭＳのデバイス加工方法は、上述したデバイス加工装置において実行され、図２に示すような第１の例と、図３に示すような第２の例とがある。第１の例は、第１の構造体の作製開始から第２の構造体の作製終了までを自動で行う例である。第２の例は、第１の構造体の作製開始から第２の構造体の作製終了までを半自動で行う例である。
【００４３】
＜＜第１の例＞＞
本実施の形態におけるＭＥＭＳのデバイス加工方法の手順の第１の例では、図２に示すように、デバイス加工装置は、まず、基板３０上の第１領域において、第１条件でイオンビーム１３ａを用いて第１の構造体を作製する（工程Ｓ１）。この工程Ｓ１は、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０において、イオン銃１３からイオンビーム１３ａを照射して、基板３０上の第１領域に第１の構造体を作製する。基板３０上の第１領域は、ＭＥＭＳを製造する領域以外の領域である。第１条件は、イオンビームドーズ量などの条件である。第１の構造体は、試作構造体であり、本番構造体を作製するためのダミーの構造体である。
【００４４】
第１の構造体は、例えば、図４に示すような構造体である。この構造体は、空洞を有する角筒状からなり、この角筒状の一方の一対の側面を上下にして基板に作製される。角筒状の一方の一対の側面は、ａ×ｃの寸法である。角筒状の他方の一対の側面は、ｂ×ｃの寸法である。角筒状の内側の空洞は、ｄ×ｅの寸法で開口されている。
【００４５】
工程Ｓ１の第１条件での第１の構造体の作製は、望ましくは、第１領域とそれ以外の複数点で実施される。第１領域以外の複数点も、ＭＥＭＳを製造する領域以外の領域内に存在する点である。
【００４６】
次に、デバイス加工装置は、作製した第１の構造体の寸法を計測する（工程Ｓ２）。この工程Ｓ２は、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０において、イオン銃１３からイオンビーム１３ａを照射し、荷電粒子検出器１６で検出したＳＩＭ画像、または電子ビーム１４ａを照射し、荷電粒子検出器１６で検出したＳＥＭ画像を用いて、コンピュータシステム２０の計算処理装置２１で計算処理して第１の構造体の寸法を計測する。なお、第１の構造体の寸法を計測する際に、第１の構造体の断面が露出していない場合には、イオンビーム１３ａを用いたエッチングにより第１の構造体の断面を露出し、この断面を利用して第１の構造体の寸法計測を実施する。
【００４７】
そして、デバイス加工装置は、計測した結果と設計データとを比較する。この計測した結果と設計データとの比較においては、第１の構造体の寸法計測結果と設計データとの差分を自動計算し（工程Ｓ３）、差分が許容範囲に含まれるか否かを自動判定する（工程Ｓ４）。この工程Ｓ３〜Ｓ４は、コンピュータシステム２０の計算処理装置２１において、荷電粒子検出器１６で検出したＳＩＭ画像またはＳＥＭ画像を用いて計算処理した第１の構造体の寸法の計測結果を、ストレージ２４に格納されている設計データと比較して、差分の自動計算および許容範囲内か否かの自動判定を行う。
【００４８】
設計データ１５０は、図４に示した構造体に対応し、図５に示すように、構造体の寸法データ（μｍ）１５１と、その許容範囲（μｍ）１５２とを含む。図５の例では、寸法データ１５１において、寸法ａは「１０．２」、寸法ｂは「５．１」、寸法ｃは「２．２」である。許容範囲１５２において、寸法ａの許容範囲±Δａは「±０．４」、寸法ｂの許容範囲±Δｂは「±０．２」、寸法ｃの許容範囲±Δｃは「±０．３」である。
【００４９】
計測データ１５３は、図６に示すように、寸法ａは「９．９」、寸法ｂは「５．０」、寸法ｃは「２．４」である。この計測データ１５３における設計データ１５０に対する差分データ１５４は、図７に示すように、寸法ａは「０．３」、寸法ｂは「０．１」、寸法ｃは「０．２」である。この例では、計測結果の計測データ１５３と設計データ１５０との差分（差分データ１５４）が許容範囲１５２に含まれている。
【００５０】
工程Ｓ４の判定の結果、差分が許容範囲に含まれない場合に、デバイス加工装置は、第２条件を決定する（工程Ｓ５）。第２条件の決定方法として、成膜レートおよび（または）加工レートからイオンビームドーズ量を自動計算する方法がある。この方法では、コンピュータシステム２０の計算処理装置２１において、ストレージ２４に格納されている成膜レートおよび（または）加工レートからイオンビームドーズ量を自動計算する。この第２条件を決定する自動計算には、第１の構造体の作製時のイオンビームドーズ量に対する成膜量および（または）加工量である成膜レートおよび（または）加工レートの算出と、第１条件に対して追加または削減するイオンビームドーズ量の算出とを含む。
【００５１】
第２条件の決定方法の別の方法として、事前に準備したデータベースから条件を自動選択する方法がある。この別の方法では、コンピュータシステム２０の計算処理装置２１において、ストレージ２４に事前に準備したデータベースから条件を自動選択する。
【００５２】
一方、工程Ｓ４の判定の結果、差分が許容範囲に含まれる場合は、デバイス加工装置は、第１条件を第２条件とする（工程Ｓ６）。
【００５３】
そして、デバイス加工装置は、基板３０上の第２領域において、第２条件でイオンビーム１３ａを用いて第２の構造体を作製する（工程Ｓ７）。この工程Ｓ７は、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０において、イオン銃１３からイオンビーム１３ａを照射して、基板３０上の第２領域に第２の構造体を作製する。基板３０上の第２領域は、ＭＥＭＳを製造する領域である。第２の構造体は、本番構造体であり、ＭＥＭＳを構成する主要構造体である。第２の構造体は、第２領域にある製造途中段階のＭＥＭＳの上に作製される。
【００５４】
以上により、第１の例におけるＭＥＭＳのデバイス加工方法が終了となる。工程Ｓ１〜Ｓ７において、工程Ｓ１における第１の構造体の作製と、工程Ｓ２における第１の構造体の寸法計測と、工程Ｓ７における第２の構造体の作製とは、本実施の形態における同一のＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０内で、インラインで真空条件を破ることなく実施される。
【００５５】
＜＜第２の例＞＞
上述した第１の例は、第１の構造体の作製開始から第２の構造体の作製終了までを自動で行う例であるが、第２の例は、半自動で行う例である。半自動とは、第１の構造体の作製開始から第２の構造体の作製終了までの工程のうち、一部の工程に加工作業者などの人が介在することである。第２の例では、上述した第１の例と異なる点を主に説明する。
【００５６】
本実施の形態におけるＭＥＭＳのデバイス加工方法の手順の第２の例では、図３に示すように、まず、上述した第１の例と同様に、デバイス加工装置は、基板３０上の第１領域において、第１条件でイオンビーム１３ａを用いて第１の構造体を作製する（工程Ｓ１１）。この工程Ｓ１１は、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０において、イオン銃１３からイオンビーム１３ａを照射して、基板３０上の第１領域に第１の構造体を作製する。
【００５７】
工程Ｓ１１の第１条件での第１の構造体の作製は、望ましくは、第１領域とそれ以外の複数点で実施される。第１領域以外の複数点も、ＭＥＭＳを製造する領域以外の領域内に存在する点である。
【００５８】
次に、デバイス加工装置は、作製した第１の構造体の寸法を計測する（工程Ｓ１２）。この工程Ｓ１２は、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０において、イオン銃１３からイオンビーム１３ａを照射し、荷電粒子検出器１６で検出したＳＩＭ画像、または電子ビーム１４ａを照射し、荷電粒子検出器１６で検出したＳＥＭ画像を用いて、コンピュータシステム２０の計算処理装置２１で計算処理して第１の構造体の寸法を計測する。
【００５９】
そして、デバイス加工装置は、計測した結果と設計データとを比較する。この計測した結果と設計データとの比較においては、第１の構造体の寸法計測結果と設計データとの差分を自動計算し（工程Ｓ１３）、差分が許容範囲に含まれるか否かを自動判定する（工程Ｓ１４）。この工程Ｓ１３〜Ｓ１４は、コンピュータシステム２０の計算処理装置２１において、荷電粒子検出器１６で検出したＳＩＭ画像またはＳＥＭ画像を用いて計算処理した第１の構造体の寸法の計測結果を、ストレージ２４に格納されている設計データと比較して、差分の自動計算および許容範囲内か否かの自動判定を行う。
【００６０】
工程Ｓ１４の判定の結果、差分が許容範囲に含まれない場合に、デバイス加工装置は、第２条件を決定する（工程Ｓ１５）。第２条件の決定方法として、上述した第１の例と同様に、成膜レートおよび（または）加工レートからイオンビームドーズ量を自動計算する方法がある。この方法では、コンピュータシステム２０の計算処理装置２１において、ストレージ２４に格納されている成膜レートおよび（または）加工レートからイオンビームドーズ量を自動計算する。第２条件の決定方法の別の方法として、事前に準備したデータベースから条件を自動選択する方法がある。この別の方法では、コンピュータシステム２０の計算処理装置２１において、ストレージ２４に事前に準備したデータベースから条件を自動選択する。
【００６１】
これに加えて、第２の例では、第２条件の決定方法として、人が考えて条件を入力する方法、または、事前に準備したデータベースから条件を人が選択する方法がある。これらの人が介在する方法では、コンピュータシステム２０の表示入力装置２２において、第２条件用インターフェース２２ｄから人が条件を入力するか、または、ストレージ２４に事前に準備したデータベースから条件が第２条件用インターフェース２２ｄに表示され、この表示された条件を人が選択する。
【００６２】
一方、工程Ｓ１４の判定の結果、差分が許容範囲に含まれる場合は、デバイス加工装置は、第１条件を第２条件とする（工程Ｓ１６）。
【００６３】
次に、第２条件で第２の構造体を作製するか否かを人が判断する（工程Ｓ１７）。工程Ｓ１７の判断の結果、第２条件で第２の構造体を作製する場合には、基板３０上の第２領域において、デバイス加工装置は、第２条件でイオンビーム１３ａを用いて第２の構造体を作製する（工程Ｓ１８）。この工程Ｓ１８は、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０において、イオン銃１３からイオンビーム１３ａを照射して、基板３０上の第２領域に第２の構造体を作製する。
【００６４】
一方、工程Ｓ１７の判断の結果、第２条件で第２の構造体を作製しない場合には、デバイス加工装置は、第２の構造体の作製を中止する（工程Ｓ１９）。
【００６５】
以上により、第２の例におけるＭＥＭＳのデバイス加工方法が終了となる。工程Ｓ１１〜Ｓ１９において、工程Ｓ１１における第１の構造体の作製と、工程Ｓ１２における第１の構造体の寸法計測と、工程Ｓ１８における第２の構造体の作製とは、本実施の形態における同一のＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０内で、インラインで真空条件を破ることなく実施される。
【００６６】
＜デバイス作製方法＞
実施の形態におけるデバイス作製方法について、図８〜図１４を用いて説明する。図８は、ＭＥＭＳのデバイス作製方法の手順の一例を示すフローチャートである。図９〜図１４は、図８において、各工程における作製状態の一例を示す説明図である。
【００６７】
本実施の形態におけるＭＥＭＳのデバイス作製方法は、上述したデバイス加工装置において実行され、まず、コンピュータシステム２０の表示入力装置２２を介して操作者から設計データを入力受付する（工程Ｓ２１）。この設計データは、ストレージ２４に格納される。
【００６８】
そして、コンピュータシステム２０の計算処理装置２１は、設計データに基づいて作製レシピを生成する（工程Ｓ２２）。
【００６９】
次に、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０は、ＭＥＭＳ作製を開始する（工程Ｓ２３）。ＭＥＭＳ作製が開始されると、コンピュータシステム２０の計算処理装置２１は、検査が必要な工程か否かを判定する（工程Ｓ２４）。検査が必要な工程には、例えばＭＥＭＳ作製の各工程において安定性が低い工程や、新しい構造体を作製する場合のような未知の工程などがある。
【００７０】
工程Ｓ２４の判定の結果、検査が必要な工程の場合には、デバイス加工装置は、上述した図２または図３に示したＭＥＭＳのデバイス加工方法の処理を行う（工程Ｓ２５）。一方、工程Ｓ２４の判定の結果、検査が必要な工程でない場合は、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０は、基板３０上の第２領域にイオンビーム１３ａを用いてＭＥＭＳの一部の構造体を作製する（工程Ｓ２６）。
【００７１】
そして、コンピュータシステム２０の計算処理装置２１は、ＭＥＭＳ作製工程が全て終了したか否かを判定する（工程Ｓ２７）。工程Ｓ２７の判定の結果、ＭＥＭＳ作製工程が全て終了していない場合には、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０は、工程Ｓ２４に戻り、工程Ｓ２４〜Ｓ２７の処理を繰り返す。一方、工程Ｓ２７の判定の結果、ＭＥＭＳ作製工程が全て終了した場合には、ＭＥＭＳ作製方法が終了となる。
【００７２】
次に、図９〜図１４により、ＭＥＭＳのデバイス作製方法の手順において、各工程における作製状態を説明する。
【００７３】
図９は、基板３０上に、製造途中段階のＭＥＭＳの一部の構造体３１が作製されている状態を示す。図９の例では、製造途中段階のＭＥＭＳの一部の構造体３１は、基板３０上の第２領域である中央部の領域に作製されている。この構造体３１は、例えば、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０において、イオン銃１３からイオンビーム１３ａを照射して、成膜により作製する。この図９に示す状態は、上述した図２、図３に示したＭＥＭＳのデバイス加工方法における工程Ｓ１、Ｓ１１を行う前段階の状態である。
【００７４】
図１０は、図９に示した状態に対して、基板３０上の第１領域において、デバイス加工装置が、第１条件でイオンビーム１３ａを用いて試作構造体である第１の構造体３２を作製する状態を示す。図１０の例では、第１の構造体３２は、基板３０上の第１領域である周辺部の領域に作製されている。この第１の構造体３２は、例えば、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０において、イオン銃１３からイオンビーム１３ａを照射して、上述した図４に示したような構造体を接合により作製する。この図１０に示す状態は、上述した図２、図３に示したＭＥＭＳのデバイス加工方法における工程Ｓ１、Ｓ１１に対応する状態である。
【００７５】
図１１は、図１０に示した状態に対して、基板３０上の第２領域において、デバイス加工装置が、製造途中段階のＭＥＭＳの一部の構造体３１の上に、第２条件でイオンビーム１３ａを用いて本番構造体である第２の構造体３３を作製する状態を示す。図１１の例では、第２の構造体３３は、基板３０上の第２領域である中央部の領域で、製造途中段階のＭＥＭＳの一部の構造体３１の上に作製されている。この第２の構造体３３は、例えば、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０において、イオン銃１３からイオンビーム１３ａを照射して、上述した図４に示したような構造体を接合により作製する。この図１１に示す状態は、上述した図２、図３に示したＭＥＭＳのデバイス加工方法における工程Ｓ７、Ｓ１８に対応する状態である。
【００７６】
図１２は、図１１に示した工程が完了し、製造途中段階のＭＥＭＳの一部の構造体３１の上に、第２の構造体３３の作製が完了した状態を示す。
【００７７】
図１３および図１４は、図１２に示した状態に対して、デバイス加工装置が、さらに別の構造体を、上述した図１０および図１１と同様に作製する状態を示す。
【００７８】
図１３は、図１２に示した状態に対して、基板３０上の第１Ａ領域において、デバイス加工装置が、第１Ａ条件でイオンビーム１３ａを用いて試作構造体である第１Ａの構造体３４を作製する状態を示す。この状態において、基板３０上の第１Ａ領域は、第１領域と同じ定義の領域で第１領域とは異なる領域である。第１Ａ条件は、第１条件と同じ定義の条件で第１条件とは異なる条件である。第１Ａの構造体３４は、第１の構造体３２と同じ定義の構造体で第１の構造体とは異なる構造体である。この第１Ａの構造体３４は、例えば、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０において、イオン銃１３からイオンビーム１３ａを照射して、成膜により作製する。
【００７９】
図１４は、図１３に示した状態に対して、基板３０上の第２Ａ領域において、デバイス加工装置が、第２の構造体３３の上に、第２Ａ条件でイオンビーム１３ａを用いて本番構造体である第２Ａの構造体３５を作製する状態を示す。この状態において、基板３０上の第２Ａ領域は、第２領域と同じ定義の領域で第２の構造体３３の上の領域である。第２Ａ条件は、第２条件と同じ定義の条件で第２条件とは異なる条件である。第２Ａの構造体３５は、第２の構造体３３と同じ定義の構造体で第２の構造体とは異なる構造体である。この第２Ａの構造体３５は、例えば、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０において、イオン銃１３からイオンビーム１３ａを照射して、成膜により作製する。
【００８０】
以上により、基板３０上には、製造途中段階のＭＥＭＳの一部の構造体３１、その上に第２の構造体３３、さらにその上に第２Ａの構造体３５が作製され、ＭＥＭＳのデバイス作製方法が終了となる。
【００８１】
このＭＥＭＳデバイスは、例えば、製造途中段階のＭＥＭＳの一部の構造体３１が下部電極となり、その上の第２の構造体３３がバネなどの構造部となり、さらにその上の第２Ａの構造体３５が上部電極となる加速度センサのデバイス構造である。
【００８２】
＜寸法計測に用いる観察用断面の形成方法＞
実施の形態における寸法計測に用いる観察用断面の形成方法について、図１５〜図１６を用いて説明する。図１５は、寸法計測に用いる観察用断面の形成方法において、構造体の内部に空洞がある場合の一例を示す説明図である。図１６は、寸法計測に用いる観察用断面の形成方法において、構造体の端部にだれがある膜の場合の一例を示す説明図である。
【００８３】
図１５において、（ａ）は基板３０上に、内部に空洞４２がある構造体４０が作製された状態、（ｂ）は構造体４０の断面４１を露出する状態、（ｃ）は構造体４０の断面４１が露出された状態の鳥瞰図を示している。
【００８４】
図１５に示すように、基板３０上に作製された構造体４０の内部に空洞４２がある場合には、デバイス加工装置は、構造体４０の寸法を計測する際に、イオンビーム１３ａを用いたエッチングにより構造体４０の断面４１を露出し、この断面４１を利用して構造体４０の寸法計測を実施する。構造体４０の断面４１を露出することで、例えば、上述した図４に示したような構造体の例では、空洞の寸法ｄ×ｅも計測することができる。
【００８５】
図１６において、（ａ）は基板３０上に、端部にだれがある膜の構造体５０が作製された状態、（ｂ）は構造体５０の断面５１を露出する状態、（ｃ）は構造体５０の断面５１が露出された状態の断面図を示している。
【００８６】
図１６に示すように、基板３０上に作製された構造体５０の端部にだれがある膜の場合には、デバイス加工装置は、構造体５０の寸法を計測する際に、イオンビーム１３ａを用いたエッチングにより構造体５０の断面５１を露出し、この断面５１を利用して構造体５０の寸法計測を実施する。
【００８７】
＜効果＞
以上説明した本実施の形態によれば、試作構造体の作製開始から本番構造体の作製完成までの時間短縮が可能となる。より具体的には、デバイス加工装置が、基板３０上の第１領域に第１条件で第１の構造体３２である試作構造体を作製し、この試作構造体の寸法計測結果と設計データとの比較結果から決定した第２条件で基板上の第２領域に第２の構造体３３である本番構造体を作製することで、試作構造体と本番構造体の作製時間が直列に加算されないようにすることができる。この結果、試作構造体の作製開始から本番構造体の作製完成までの時間を短縮することができる。
【００８８】
また、デバイス加工装置が、試作構造体の寸法を計測し、この計測結果と設計データとを比較し、この比較結果から第２条件を決定する工程を自動化することで、試作構造体の作製開始から本番構造体の作製完成までの時間をさらに短縮することが可能となる。
【００８９】
また、試作構造体である構造体４０の内部に空洞４２がある場合には、デバイス加工装置が、イオンビーム１３ａを用いたエッチングにより構造体４０の断面４１を露出し、この断面４１を利用して構造体４０の寸法計測を実施することで、構造体４０の内部の寸法計測が可能となる。
【００９０】
また、試作構造体の作製と、試作構造体の寸法計測と、本番構造体の作製とを同一のＦＩＢ−ＳＥＭ装置１０内で、インラインで真空条件を破ることなく実施することができる。
【００９１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００９２】
例えば、前記実施の形態においては、デバイスの一例として、ＭＥＭＳデバイスを説明したが、他のデバイスなどにも適用することができる。また、ＭＥＭＳデバイスの一例として、加速度センサを説明したが、他のセンサなどにも適用することができる。
【００９３】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【００９４】
また、実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１０  ＦＩＢ−ＳＥＭ装置
１１  真空チャンバ
１２  ステージ
１３  イオン銃
１３ａ  イオンビーム
１４  電子銃
１４ａ  電子ビーム
１５  ガス銃
１５ａ  ガス
１６  荷電粒子検出器
１７  制御装置
２０  コンピュータシステム
２１  計算処理装置
２２  表示入力装置
３０  基板
３１  製造途中段階のＭＥＭＳの一部の構造体
３２  第１の構造体
３３  第２の構造体
３４  第１Ａの構造体
３５  第２Ａの構造体
４０  構造体
４１  断面
４２  空洞
５０  構造体
５１  断面
【図１】
2017158820.tif 000003
【図２】
2017158820.tif 000004
【図３】
2017158820.tif 000005
【図４】
2017158820.tif 000006
【図５】
2017158820.tif 000007
【図６】
2017158820.tif 000008
【図７】
2017158820.tif 000009
【図８】
2017158820.tif 000010
【図９】
2017158820.tif 000011
【図１０】
2017158820.tif 000012
【図１１】
2017158820.tif 000013
【図１２】
2017158820.tif 000014
【図１３】
2017158820.tif 000015
【図１４】
2017158820.tif 000016
【図１５】
2017158820.tif 000017
【図１６】
2017158820.tif 000018
【国際調査報告】
2017158820.tif 000019
2017158820.tif 000020