(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、試料の位置決めとＦＩＢ加工を速やか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、試料上に大小１つずつの参照画像をもつ少なくとも１つ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の出力を受けて画像のずれの方向と量とに基づいて画像のずれを補正してビーム偏向系の補正を行なうビーム偏向系調整手段とを具備して構成される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料上へのＦＩＢ加工時において、試料上に大小１つずつの参照画像をもつ少なくとも１つの参照画像領域を設けるステップと、
前記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、
前記演算により求めた画像のずれの方向と量とに基づいて画像のずれを補正して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であって、
先ず、加工開始前のステージ移動には、前記大きい方の参照画像を用いて位置補正を行ない、イオンビーム加工時には前記小さい方の参照画像を用いて位置補正を行なう
ことを特徴とする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、試料上に大小１つずつの参照画像をもつ少なくとも１つ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画像のずれの方向と量とに基づいて画像のずれを補正してビーム偏向系の補正を行なうビーム偏向系調整手段と、
を具備し、
先ず、加工開始前のステージ移動には、前記大きい方の参照画像を用いて位置補正を行ない、イオンビーム加工時には前記小さい方の参照画像を用いてドリフト補正を行なう
ように構成されたことを特徴とする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）。
【０００４】
従来のこの種のＦＩＢ装置においては、高精度のパルスモータを用いたり、ステージ用マークを利用したステージ移動を実施している。そこでステージ位置を決定後、加工が開始され、位置補正がされる。つまり、ドリフト補正は加工開始後からなる。
【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】
【０００５】
前述した従来の技術では、イオンビームの位置において、ステージの移動を伴う自動加工を実施する場合、あるマークによるステージの移動を補正しているのが現状である。ＦＩＢ装置では、試料を自動加工することが目的であるが、加工位置を複数加工するため、ステージ位置を機械的精度により正確に再現することは困難であった。このため、ステージの機械的精度を上げたり、固有のマークをつけてステージ移動で補正をして再現させていた。
【０００６】
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、試料の位置決めとＦＩＢ加工を速やか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】
【０００７】
（１）請求項１記載の発明は、試料上へのＦＩＢ加工時において、試料上に大小１つずつの参照画像をもつ少なくとも１つの参照画像領域を設けるステップと、前記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、前記演算により求めた画像のずれの方向と量とに基づいて画像のずれを補正して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であって、先ず、加工開始前のステージ移動には、前記大きい方の参照画像を用いて位置補正を行ない、イオンビーム加工時には前記小さい方の参照画像を用いて位置補正を行なうことを特徴とする。
【０００８】
（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。
【０００９】
（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、試料上に大小１つずつの参照画像をもつ少なくとも１つ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画像のずれの方向と量とに基づいて画像のずれを補正してビーム偏向系の補正を行なうビーム偏向系調整手段とを具備し、先ず、加工開始前のステージ移動には、前記大きい方の参照画像を用いて位置補正を行ない、イオンビーム加工時には前記小さい方の参照画像を用いてドリフト補正を行なうように構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
（１）請求項１記載の発明によれば、ビーム加工開始前のステージ移動には、大きい方の参照画像を用いてステージ位置決めを行ない、ビーム加工時には小さい方の参照画像を用いてドリフト補正を行なうようにしているので、試料の位置決めとＦＩＢ加工を速やかに行なうことができる。
【００１１】
（２）請求項２記載の発明によれば、小さな参照画像を用いて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フーリエ変換を用いて求めることができ、速やかなドリフト補正を行なうことができる。
【００１２】
（３）請求項３記載の発明によれば、小さな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フーリエ変換による画像のずれの方向と量をより正確に求めることができる。
【００１３】
（４）請求項４記載の発明によれば、小さな参照用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。
（５）請求項５記載の発明によれば、ビーム加工開始前のステージ移動には、大きい方の参照画像を用いてステージ位置決めを行ない、ビーム加工時には小さい方の参照画像を用いてドリフト補正を行なうようにしているので、試料の位置決めとＦＩＢ加工を速やかに行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図２は加工設定画面を示す図である。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、図では、加工設定画面を１０Ａと１０Ｂの２個設けた場合を示しているが、これに限るものではない。これら加工設定画面は参照画像設定手段（図示せず）により与えられる。参照画像領域１１Ａ,１１Ｂのうち、１Ａ,１Ｂは大きい方の参照画像、２Ａ,２Ｂは小さい方の参照画像である。大きい方の参照画像１Ａ,１Ｂは、加工開始前のステージ移動による位置決めを行なうために用いられ、小さい方の参照画像２Ａ,２ＢはＦＩＢ加工時のドリフト補正のために用いられる。なお、この参照画像１Ａ,２Ａ,１Ｂ,２Ｂは、何らかの構造が含まれるものであればよい。
【００１６】
第１の加工領域（加工１領域）１２Ａ,１２Ｂと第２の加工領域（加工２領域）１３Ａ,１３Ｂ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。１４Ａ,１４Ｂ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１４Ａ,１４ＢをＳＥＭ（走査電子顕微鏡）やＴＥＭ（透過電子顕微鏡）で観察する。
【００１７】
再び、図１の説明に戻る。２０は参照画像領域１１Ａ，１１Ｂ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１１Ａ，１１Ｂ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から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。
【００１８】
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。
【００１９】
先ず、加工設定画面１０Ａ,１０Ｂの設定を行なう。この加工設定画面１０Ａ,１０Ｂ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１０Ａ,１０Ｂ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１１Ａ，１１Ｂの何れかを決定する。この参照画像領域１１Ａ,１１Ｂ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。
【００２０】
次に、加工１領域１２Ａ,１２Ｂと加工２領域１３Ａ,１３Ｂとを決定する。加工１領域１２Ａ,１２Ｂと加工２領域,１３Ａ,１３Ｂとは、ＴＥＭ等で観察する薄片１４Ａ,１４Ｂ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１２Ａ,１３Ａと加工２領域１２Ｂ,１３Ｂ間の距離が決定される。加工１領域１２Ａ,１２Ｂと加工２領域１３Ａ,１３Ｂ間の距離はとりもなおさず薄片１４Ａ,１４Ｂの厚さとなる。このようにして決定された参照画像領域１１Ａ,１１Ｂと加工１領域１２Ａ,１３Ａ,加工２領域１３Ａ,１３Ｂ領域の画像読み込み手段２０で読み取った画像は演算制御手段３０に付属のメモリ（図示せず）に格納される。
【００２１】
このようにして参照画像領域１１Ａ，１１Ｂと加工１領域１２Ａ,１２Ｂと加工２領域１３Ａ,１３Ｂ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１１Ａ，１１Ｂの画像データに基づいて参照画像領域１１Ａ，１１Ｂ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。
【００２２】
ここで、ステージ移動により加工設定画面１０Ａを所定の位置にステージ移動させる場合、演算制御手段３０は、大きい方の参照画像１Ａを用いて、ステージの位置決めを行なう。具体的には、加工設定画面１０Ａを画像読み込み手段２０により読み込み、予めメモリに記憶されている画像との間で演算制御手段３０を用いてフーリエ変換を行ない、位置補正のための画像のずれと量とを求める。そして、画像のずれと量とから画像のずれがなくなる方向へステージ移動を行なう。このように、本発明はステージの位置決めが行われていない場合には、大きい方の画像である参照画像１Ａを用いてステージの位置決めを行なうことができる。
【００２３】
この位置決めは、加工設定画面１０Ａから加工設定画面１０Ｂにステージ移動を行なう際にも用いることができる。
このようにして試料の位置決めが終了したら、今度は小さい方の参照画像２Ａを用いてドリフトによる画像のずれと量とを算出してドリフト補正を行なう。先ず、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２Ａ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。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画像のずれと量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。
【００２４】
このようにして、画像のドリフト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１２Ａ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。
【００２５】
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１１Ａ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で画像のずれと量を求め、該画像のずれと量に基づく補正量を増幅器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。
【００２６】
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１４Ａ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。以上の操作は、加工設定画面１０Ｂ側についても全く同様である。
【００２７】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ビーム加工開始前のステージ移動には、大きい方の参照画像を用いてステージ位置決めを行ない、ビーム加工時には小さい方の参照画像を用いてドリフト補正を行なうようにしているので、試料の位置決めとＦＩＢ加工を速やかに行なうことができる。
【００２８】
以上の説明において、参照画像としては、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３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。
【００２９】
マークを形成する場合、先ず蒸着領域１５を形成し、次に蒸着領域１５の中央部にエッチングにより穴１６を形成する。このようにすれば、参照画像として画像の構造が明確なものを作成することができる。このようなマークを含む領域を参照画像として用いると、画像のずれと量とをより正確に求めることができる。
【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】加工設定画面を示す図である。
【図３】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】
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【図２】
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【図３】
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