(57)【要約】【課題】  本発明はＦＩＢ自動加工時のドリフト補正方法及び装置に関し、試料照射位置に回転が生じた場合でもこの回転の補正を正確に行なうことができるＦＩＢ自動加工時のドリフト補正方法及び装置を提供することを目的としている。【解決手段】  試料上へのＦＩＢ加工時において、試料上に複数の参照画像領域を設定する参照画像設定手段と、ＦＩＢ加工時に前記参照画像領域の画像を読み込む画像読み込み手段２０と、ＦＩＢ加工時に、前記読み込んだ画像からイオンビーム照射前と照射後の画像のずれの方向と量を求める演算制御手段３０と、該演算制御手段３０の出力を受けてイオンビーム照射領域に回転が生じている場合に、回転を補正する方向にビーム偏向系の調整を行なうビーム偏向系調整手段とを有して構成される。【選択図】    図１
2006156152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料上へのＦＩＢ加工時において、試料上に複数の参照画像領域を設けるステップと、
それぞれの参照画像領域のイオンビーム照射前と照射後の画像から画像のずれの方向と量を演算により求めるステップと、
前記演算によりイオンビーム照射領域において回転が生じている場合には、回転を補正する方向にビーム偏向系の調整を行なうステップと、
により構成されるＦＩＢ自動加工時のドリフト補正方法。
【請求項２】
前記参照用画像のイオンビーム照射前と照射後の画像から画像のずれの方向と量を求める手段としてフーリエ変換を用いることを特徴とする請求項１記載のＦＩＢ自動加工時のドリフト補正方法。
【請求項３】
前記参照用画像として特定の形状のマークを付したものを用いることを特徴とする請求項１記載のＦＩＢ自動加工時のドリフト補正方法。
【請求項４】
前記イオンビーム照射前と照射後の画像からフーリエ変換以外の画像処理を用いて画像のずれの方向と量を求めることを特徴とする請求項１記載のＦＩＢ自動加工時のドリフト補正方法。
【請求項５】
試料上へのＦＩＢ加工時において、試料上に複数の参照画像領域を設定する参照画像設定手段と、
ＦＩＢ加工時に前記参照画像領域の画像を読み込む画像読み込み手段と、
ＦＩＢ加工時に、前記読み込んだ画像からイオンビーム照射前と照射後の画像のずれの方向と量を求める演算制御手段と、
該演算制御手段の出力を受けてイオンビーム照射領域に回転が生じている場合に、回転を補正する方向にビーム偏向系の調整を行なうビーム偏向系調整手段と、
を有して構成されるＦＩＢ自動加工時のドリフト補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＦＩＢ自動加工時のドリフト補正方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＩＢ装置（集束イオンビーム装置）により、試料面を微細加工するためビーム照射を行なう場合、ビーム照射時間が長くなると、試料が載置されるステージ系や電気系が時間と共にドリフトすることにより、正確なビーム描画が得られないことがある。特に半導体デバイスのデザインルールの縮小下により微細加工で必要とされる位置精度は１００ｎｍ以下になってきている。このような位置精度を実現するためには微細加工中に照射位置が動いてしまうドリフト量はその１／１０位の１０ｎｍ以下が必要になってきている。このため、試料上に固有のマークを付けて、このマークの位置ずれを基にドリフトによるビーム照射補正を行なうことが行われる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、作成する試料断面と平行な方向に直線形状加工を行ない、加工中にこの直線形状加工領域を参照して直線に対して垂直方向に限定した直線位置をドリフト補正のための計測値として加工位置を補正する技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−２７４８７９号公報（段落０００９〜段落００１１、図１）
【特許文献２】特開２００３−３３１７７５号公報（段落００１７〜段落００３１、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来の技術では、ビーム照射位置のドリフトを補正するために、マーク検出法を用いているが、マークを正確に設けないと、ドリフト位置を正確に算出することができないという問題があった。また、従来の技術では、ドリフトによる回転が生じた時にこれを正確に補正する方法がなかった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、試料照射位置に回転が生じた場合でもこの回転の補正を正確に行なうことができるＦＩＢ自動加工時のドリフト補正方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）請求項１記載の発明は、試料上へのＦＩＢ加工時において、試料上に複数の参照画像領域を設けるステップと、それぞれの参照画像領域のイオンビーム照射前と照射後の画像から画像のずれの方向と量を演算により求めるステップと、前記演算によりイオンビーム照射領域において回転が生じている場合には、回転を補正する方向にビーム偏向系の調整を行なうステップとにより構成されることを特徴とする。
【０００７】
（２）請求項２記載の発明は、前記参照用画像のイオンビーム照射前と照射後の画像から画像のずれの方向と量を求める手段としてフーリエ変換を用いることを特徴とする。
（３）請求項３記載の発明は、前記参照用画像として特定の形状のマークを付したものを用いることを特徴とする。
【０００８】
（４）請求項４記載の発明は、前記イオンビーム照射前と照射後の画像からフーリエ変換以外の画像処理を用いて画像のずれの方向と量を求めることを特徴とする。
（５）請求項５記載の発明は、試料上へのＦＩＢ加工時において、試料上に複数の参照画像領域を設定する参照画像設定手段と、ＦＩＢ加工時に前記参照画像領域の画像を読み込む画像読み込み手段と、ＦＩＢ加工時に、前記読み込んだ画像からイオンビーム照射前と照射後の画像のずれの方向と量を求める演算制御手段と、該演算手段の出力を受けてイオンビーム照射領域に回転が生じている場合に、回転を補正する方向にビーム偏向系の調整を行なうビーム偏向系調整手段とを有して構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
（１）請求項１記載の発明によれば、加工領域の近辺に設けた参照用画像領域の画像を読み込んで、イオンビーム照射前と照射後の画像から画像のずれの方向と量を求め、求めた画像のずれ量と方向とからイオンビーム照射領域に回転が生じている場合に、ビーム偏向系を用いて回転の補正を行なうので、正確な回転の補正ができ、微細加工時に生じる回転の誤差を補正して正確な微細加工を行なうことができる。
【００１０】
（２）請求項２記載の発明によれば、参照用画像のイオンビーム照射前と照射後の画像から画像のずれの方向と量を求める手段としてフーリエ変換を用いることにより、画像のずれの方向と量を正確に求めることができる。
【００１１】
（３）請求項３記載の発明によれば、参照用画像として特定のマークを付したものを用いることにより、より正確に画像のずれの方向と量を求めることができる。
（４）請求項４記載の発明によれば、イオンビーム照射前と照射後の画像からフーリエ変換以外の画像処理を用いて画像のずれの方向と量を求めることができる。
【００１２】
（５）請求項５記載の発明によれば、加工領域の近辺に設けた参照用画像領域の画像を画像読み込み手段により読み込んで、イオンビーム照射前と照射後の画像から演算制御手段により画像のずれの方向と量を求め、求めた画像のずれ量と方向とからイオンビーム照射領域に回転が生じている場合に、ビーム偏向系調整手段を用いて回転の補正を行なうので、正確な回転の補正ができ、微細加工時に生じる回転の誤差を補正して正確な微細加工を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は本発明の要部の一実施の形態例を示す構成図である。図において、１はイオンを出射するイオン源、２はイオン源１から出射されたイオンビームを収束させる光学系、３はイオンビームを偏向するビーム偏向系調整手段としての偏向器である。１０は加工領域と参照画像領域とからなる加工設定画面である。該加工設定画面１０において、１１は参照画像領域、１２は第１の加工領域（加工１領域）、１３は第２の加工領域（加工２領域）である。
【００１４】
図２は加工設定画面の説明図である。図に示す加工設定画面は、イオンビームでスキャンされる試料の領域に対応しており、参照画像設定手段（図示せず）により与えられる。参照画像領域１１は、イオンビームによる微細加工時に生じるドリフトを測定するためのものであり、該参照画像領域１１から読み込まれた画像を画像１とする。参照画像領域１１’から読み込まれた画像を画像２とする。この画像１,画像２は、何らかの構造が含まれるものであればよい。１１’は同様にして加工設定画面１０内に設定された別の参照画像領域である。
【００１５】
第１の加工領域（加工１領域）１２と第２の加工領域（加工２領域）１３は、実際にイオンビームを照射してエッチング等の加工を行なう領域である。１４は加工１領域と加工２領域により挟まれた領域であり、薄膜となる。つまり、試料を加工１領域と加工２領域とに分けてエッチングすることにより、これら２つの領域に挟まれた領域を形成せしめ、薄膜として利用するものである。この薄膜１４をＳＥＭ（走査電子顕微鏡）やＴＥＭ（透過電子顕微鏡）で観察する。
【００１６】
再び、図１の説明に戻る。２０は参照画像領域１１，１１’の画像を読み込む画像読み込み手段である。具体的には、イオンビームで参照画像領域１１，１１’をスキャンして該参照画像領域から反射される反射粒子信号を検出器で検出して電気信号に変換する。該画像読み込み手段２０としては、例えばＰＭＴが用いられる。２１はドリフト前の画像、２２はドリフト後の画像である。３０は画像読み込み手段２０から読み込んだ画像情報を受けて、イオンビーム照射前と照射後の画像のずれの方向と量を求める演算制御手段である。該演算制御手段３０としては、例えばコンピュータが用いられる。
【００１７】
演算制御手段３０は、前記ずれの方向と量とから位置補正量を求め、偏向器３に偏向補正量として与える。具体的には、演算制御手段３０から出力されるｘ方向、及びｙ方向の補正量信号は、増幅器４，５を介してこれら増幅器４，５で増幅された後、偏向器３に与えられる。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００１８】
先ず、加工設定画面１０の設定を行なう。この加工設定画面１０の設定は、オペレータが試料の適当な領域を設定することで行なう。加工設定画面１０が設定されると、オペレータは、参照画像設定手段（図示せず）を用いて参照画像領域１１，１１’を決定する。この参照画像領域は、イオンビーム照射前と照射後における画像のずれの方向と量を算出するのに最も適当な部分が用いられる。また、この参照画像領域は、１つあれば、画像のずれの方向と量とを求めることができるが、画像の回転のずれを検出する場合には、１つでは足りず、２個設ける必要がある。そこで、参照画像領域１１と１１’が設けられている。
【００１９】
次に、加工１領域と加工２領域とを決定する。加工１領域と加工２領域とは、ＴＥＭ等で観察する薄片１４を作成するために必要な領域である。このことから、イオンビームによりエッチングされる面積と加工１領域と加工２領域間の距離が決定される。加工１領域と加工２領域間の距離はとりもなおさず薄片１４の厚さとなる。このようにして決定された参照画像領域１１,１１’と加工１領域と加工２領域は演算制御手段３０に付属のメモリ（図示せず）に格納される。
【００２０】
このようにして参照画像領域１１，１１’と加工１領域と加工２領域とが決定されたら、オペレータは、装置の動作をスタートさせる。演算制御手段３０は、付属のメモリに格納された参照画像領域１１，１１’の位置データに基づいて参照画像領域１１，１１’を偏向器３によりスキャンし、ドリフト前の画像データ２１を読み込む。読み込まれた画像データ２１は、演算制御手段３０に付属のメモリに格納される。
【００２１】
次に、演算制御手段３０は偏向器３を走査して加工１領域をスキャンする。このスキャンは試料が所定の深さまでエッチングされるまで繰り返される。例えば、加工１領域の全面スキャンを５回行なうと、装置のスキャン動作を停止させて、画像のずれの補正操作を行なう。具体的には、参照画像領域１１と１１’をスキャンして画像情報を得る。そして、このようにして得られた画像情報と、前記メモリに格納されていたドリフト前の画像情報との間でフーリエ変換を行なうことにより、画像のずれの方向と量を検出する。ここで、参照用画像として画像１と画像２を用いることにより回転の変化を検出する。具体的には、演算制御手段３０がドリフト前の画像情報と、５回スキャンした後の画像情報との間でフーリエ変換を行なうことにより回転の変化量を検出する。フーリエ変換を用いて画像のずれを求める技術は周知である（例えば、特開平９−４３１７３号公報参照）。フーリエ変換を用いれば、画像のずれの方向と量を正確に求めることができる。なお、前記したスキャンの回数５は、これに限るものではなく、任意の数を設定することができる。
【００２２】
図３はビーム照射領域の回転の説明図である。図２と同一のものは、同一の符号を付して示す。参照画像領域１１の画像がＡからＡ’に変化し、参照画像領域１１’の画像がＢからＢ’に変化した場合、加工２領域のスキャン方向は回転補正を行わない場合、図に示すように回転が生じ、スキャン方向が狂ってしまう。このようにスキャン方向が狂ってしまわないように、本発明による回転補正を行なうものである。
【００２３】
このようにして、画像の回転補正量が求まったら、演算制御手段３０は、その回転補正量を増幅器４，５で増幅した後、偏向器３に加えて第１の加工領域１２をスキャンする。そして、同じ回転補正量で５回全面スキャンしたら、また装置の動作を停止して、回転の補正を行なう。このような操作を繰り返していくと、加工１領域はだんだんけずられ（エッチングされ）、凹部の深さが深くなっていく。
【００２４】
所定の深さまで加工１領域がエッチングされたら、今度は装置を操作して加工領域２のスキャンを行なう。その場合でも、参照画像領域１１，１１’のスキャン画像を得て、得られたスキャン画像と、ドリフト前の画像情報とから演算制御手段３０で回転補正量を求め、該回転補正量を増幅器４，５で増幅した後、偏向器３に加える。このようにして、回転が補正された状態で加工２領域のスキャンを行なう。
【００２５】
そして、５回の全面スキャンが終了したら、装置を止めて、再び回転補正を行ない、また５回の全面スキャンを行なう。このような処理を繰り返して試料の凹部の深さが加工１領域の深さと同じになったら、装置の動作を停止させる。この結果、図２の１４に示すような薄膜が形成されるので、この薄膜を用いてＴＥＭ等により試料の観察を行なわせるようにすることができる。
【００２６】
以上、説明したように、本発明によれば、加工領域の近辺に設けた参照用画像領域の画像を読み込んで、イオンビーム照射前と照射後の画像から画像のずれの方向と量を求め、求めた画像のずれ量と方向とからイオンビーム照射領域に回転が生じている場合に、ビーム偏向系を用いて回転の補正を行なうので、正確な回転の補正ができ、微細加工時に生じる回転の誤差を補正して正確な微細加工を行なうことができる。
【００２７】
以上の説明において、参照用画像としては、試料中に存在する何らかの構造が存在する領域を用いる場合を例にとった。しかしながら、試料によっては構造がほとんどないものもあるので、そのような場合には、特定のマークを用いる必要がある。以下、マークの形成について説明する。図４はマークの形成方法の説明図である。図において、１０は加工設定画面である。１５は蒸着領域（デポ領域）、１６は蒸着領域１５の中心近傍にエッチングにより形成された穴である。
【００２８】
先ず、試料の特定の位置に蒸着領域を形成する方法について説明する。この場合には、先ず、参照画像領域に相当する部分を蒸着領域として決定する。そして、例えばガス供給部（図示せず）より堆積物形成用ガスを目的位置に供給している状態で被マーク部にイオンビームを走査する。すると、被マーク部に堆積物が形成され、蒸着領域１５が形成される。この蒸着成分としては、例えばカーボンを用いることが好ましい。その理由は、蒸着膜形成後に、ビームスキャンしてもエッチングの影響を受けにくいからである。
【００２９】
蒸着領域１１が形成されたら、蒸着領域１１の中央部に穴１６を掘る。この穴掘りは、イオンビームを用いたエッチングにより行なう。このようにして作成された蒸着領域１５と穴１６より形成される画像を２個設ける。そして、図２の参照画像領域１１又は１１’として決定する。このような画像を参照用画像領域に設定すれば、画像の構造がより明確になったものとなるので、単に画像のパターンを用いる場合に比較して、より正確に画像のずれの方向と量を求めることが可能になる。
【００３０】
上述の実施の形態例では、画像のずれの方向と量を求めるのにフーリエ変換を用いた場合を例にとった。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、画像のずれの方向と量とが求まるものであれば、フーリエ変換以外の画像処理技術を用いて、画像のずれの方向と量とを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の要部の一実施の形態例を示す構成図である。
【図２】加工設定画面の説明図である。
【図３】ビーム照射領域の回転の説明図である。
【図４】マークの形成方法の説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    イオン銃
２    光学系
３    偏向器
４    増幅器
５    増幅器
１０  加工設定画面
１１  参照画像領域
１２  加工領域
１３  加工領域
２０  画像読み込み手段
２１  ドリフト前画像
２２  ドリフト後画像
３０  演算制御手段
【図１】
2006156152.tif 000003
【図２】
2006156152.tif 000004
【図３】
2006156152.tif 000005
【図４】
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