(57)【要約】【課題】イオンビーム加工装置を用いた試料の加工において、試料の性能を低下させることなく、試料の使用可能な範囲を広く確保する。【解決手段】イオンビーム加工装置を用いた試料加工方法は、（ａ）イオンビーム加工装置の真空容器内で試料にイオンビームを照射して上記試料に孔部を形成する工程（ステップＳ１）、（ｂ）上記真空容器内において、予め設定された複数の圧力に応じて上記試料の電気特性を複数回測定する工程（ステップＳ２）、（ｃ）上記複数回の測定結果に基づいて、上記孔部を封止する際の封止用圧力を決定する工程（ステップＳ３）、（ｄ）上記真空容器内を上記封止用圧力に設定した状態で、イオンビーム加工装置によりイオンビームを照射して上記試料の上記孔部を封止する工程（ステップＳ４）、を有している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）イオンビーム加工装置の真空容器内で試料にイオンビームを照射して前記試料に孔部を形成する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記真空容器内において、予め設定された複数の圧力に応じて前記試料の電気特性を複数回測定する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記複数回の測定結果に基づいて、前記孔部を封止する加工の際の封止用圧力を決定する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記真空容器内を前記封止用圧力に設定した状態で、前記イオンビーム加工装置によりイオンビームを照射して前記試料の前記孔部を封止する工程、
を有する、試料加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の試料加工方法において、
前記（ａ）工程から前記（ｄ）工程までを同一の前記真空容器内で大気開放することなく処理する、試料加工方法。
【請求項３】
請求項１に記載の試料加工方法において、
前記（ｄ）工程の後、前記孔部が封止された前記試料の電気特性を測定する（ｅ）工程と、
前記（ｅ）工程の後、前記（ｅ）工程の測定結果に基づいて前記イオンビーム加工装置によりイオンビームを照射して前記孔部を再度形成する（ｆ）工程と、
前記（ｆ）工程の後、前記封止用圧力を再度決定する（ｇ）工程と、
前記（ｇ）工程の後、前記真空容器内を再度決定した前記封止用圧力に設定した状態で、前記イオンビーム加工装置によりイオンビームを照射して前記試料の前記孔部を封止する（ｈ）工程と、
を有する、試料加工方法。
【請求項４】
請求項３に記載の試料加工方法において、
前記（ａ）工程から前記（ｈ）工程までを同一の前記真空容器内で大気開放することなく処理する、試料加工方法。
【請求項５】
請求項１に記載の試料加工方法において、
前記試料は、半導体チップ上に形成されたＭＥＭＳセンサであり、
前記（ｂ）工程における前記電気特性の測定は、前記ＭＥＭＳセンサに形成されたテストパッドに測定用プローブを接触させ、前記ＭＥＭＳセンサに所定の周波数の電圧を印加して前記ＭＥＭＳセンサにおける出力電圧を測定する、試料加工方法。
【請求項６】
請求項１に記載の試料加工方法において、
前記試料は、半導体チップ上に形成されたＭＥＭＳセンサであり、かつ、前記孔部は、前記半導体チップ上の被覆層に形成された孔部である、試料加工方法。
【請求項７】
請求項６に記載の試料加工方法において、
前記ＭＥＭＳセンサの素子部は、前記孔部に連通する空間部上に配置されている、試料加工方法。
【請求項８】
請求項６に記載の試料加工方法において、
前記（ｂ）工程では、前記複数の圧力に応じて前記ＭＥＭＳセンサの出力を複数回測定する、試料加工方法。
【請求項９】
イオン源と、
前記イオン源から放出されるイオンビームを集束する複数のレンズと、
試料を保持するステージと、
内部に前記ステージが設けられ、前記ステージにより保持された前記試料に前記イオンビームが照射されて前記試料の加工が行われる真空容器と、
前記真空容器内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記真空容器内の前記試料の電気特性を測定する測定部と、
を有し、
予め設定された複数の圧力に対応させて前記圧力調整部により前記真空容器内を複数の圧力に変化させ、前記測定部により前記複数の圧力に応じて前記試料の電気特性を複数回測定する、イオンビーム加工装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のイオンビーム加工装置において、
前記測定部により前記真空容器内において予め設定された複数の圧力に応じて前記試料の電気特性を複数回測定し、前記測定後、前記複数回の測定結果に基づいて封止用圧力を決定し、さらに、前記真空容器内を前記封止用圧力に設定した状態で前記試料にイオンビームを照射して前記試料に形成された孔部の封止を行う、イオンビーム加工装置。
【請求項１１】
請求項９に記載のイオンビーム加工装置において、
前記試料は、半導体チップ上に形成されたＭＥＭＳセンサであり、
前記電気特性の測定では、前記ＭＥＭＳセンサに形成されたテストパッドに測定用プローブを接触させ、前記測定部によって、前記ＭＥＭＳセンサに所定の周波数の電圧を印加して前記ＭＥＭＳセンサにおける出力電圧の測定を行う、イオンビーム加工装置。
【請求項１２】
請求項９に記載のイオンビーム加工装置において、
前記試料は、半導体チップ上に形成されたＭＥＭＳセンサであり、前記イオンビームにより、前記半導体チップ上の被覆層に形成された孔部の封止が行われる、イオンビーム加工装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のイオンビーム加工装置において、
前記ＭＥＭＳセンサの素子部は、前記孔部に連通する空間部上に配置されている、イオンビーム加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビームを用いた試料加工方法およびイオンビーム加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン（Ｓｉ）などの半導体を局所加工する技術として、集束イオンビーム（Focused Ion Beam、以下ＦＩＢとも言う）を用いた加工技術が知られている。そして、集束イオンビームは、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems) 技術によるセンサ素子の形成にも用いられている。
【０００３】
ＭＥＭＳセンサの製造プロセスにおいて、イオンビーム加工装置のチャンバ内でＭＥＭＳセンサの電気特性の測定と、集束イオンビームによる加工とを行うイオンビーム加工装置が知られている。
【０００４】
例えば、特開２０１５−４３４２５号公報（特許文献１）には、集束イオンビームによる試料の加工と、プローブによる電気特性の測定と、を交互に行うことが可能な装置技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−４３４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＭＥＭＳセンサの製造プロセスでは、センサ特性のばらつきとなる要因として、シリコン基板に形成されたデバイス層や絶縁層の厚さばらつきによるギャップ量および機械特性の誤差が挙げられる。
【０００７】
さらに、デバイス層の加工後のエッジ形状のばらつきによるガス粘性の誤差などが挙げられる。これらの誤差は、デバイス層の下部の位置に起因するため、上面や斜めからの観察だけでは、修正困難な場合が多い。
【０００８】
したがって、線形なデバイスとして使用するには、振動周波数において共振周波数の領域より十分に周波数が低い領域のみをデバイスとして使用するか、もしくは各半導体チップごとに封止用圧力を調整する必要がある。
【０００９】
しかしながら、共振周波数の領域より十分に周波数が低い領域のみをデバイスとして使用する方法では、センサの感度の低下を招くことが課題である。一方、各半導体チップごとに封止用圧力を調整する方法では、半導体チップごとの修正によるコスト増が避けられないと言う課題が発生する。
【００１０】
本発明の目的は、試料の加工において試料の性能を低下させることなく、試料の使用可能な範囲を広く確保することができる技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記の目的と新規な特徴は、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】
【００１２】
本願において開示される実施の形態のうち、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。
【００１３】
一実施の形態における試料加工方法は、（ａ）イオンビーム加工装置の真空容器内で試料にイオンビームを照射して上記試料に孔部を形成する工程、（ｂ）上記真空容器内において、予め設定された複数の圧力に応じて上記試料の電気特性を複数回測定する工程、を有する。さらに、（ｃ）上記複数回の測定結果に基づいて、上記孔部を封止する加工の際の封止用圧力を決定する工程、（ｄ）上記真空容器内を上記封止用圧力に設定した状態で、上記イオンビーム加工装置によりイオンビームを照射して上記試料の上記孔部を封止する工程、を有する。
【００１４】
また、一実施の形態におけるイオンビーム加工装置は、イオン源と、上記イオン源から放出されるイオンビームを集束する複数のレンズと、試料を保持するステージと、内部に上記ステージが設けられ、上記ステージにより保持された上記試料に上記イオンビームが照射されて上記試料の加工が行われる真空容器と、を有する。さらに、上記真空容器内の圧力を調整する圧力調整部と、上記真空容器内の上記試料の電気特性を測定する測定部と、を有し、予め設定された複数の圧力に対応させて上記圧力調整部により上記真空容器内を複数の圧力に変化させ、上記測定部により上記複数の圧力に応じて上記試料の電気特性を複数回測定する。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【００１６】
試料の加工において試料の性能を低下させることなく、試料の使用可能な範囲を広く確保することができる。ＭＥＭＳセンサにおいては、センサ感度を低下させることなく、ＭＥＭＳセンサの使用可能な範囲を広く確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態のイオンビーム加工装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１のイオンビーム加工装置によって加工されるＭＥＭＳセンサの概略構造の一例を示す断面図である。
【図３】図１のイオンビーム加工装置によって加工されるＭＥＭＳセンサの特性を示すグラフ図である。
【図４】本発明の実施の形態のＭＥＭＳセンサの製造方法の手順の一例を示すフロー図である。
【図５】図１のイオンビーム加工装置によって加工されるＭＥＭＳセンサの封止前の構造の一例を示す断面図である。
【図６】図１のイオンビーム加工装置によって加工されるＭＥＭＳセンサの圧力依存性測定時の構造の一例を示す断面図である。
【図７】図１のイオンビーム加工装置によって加工されるＭＥＭＳセンサの封止後の構造の一例を示す断面図である。
【図８】図１のイオンビーム加工装置によって加工されるＭＥＭＳセンサの封止後の圧力依存性測定時の構造の一例を示す断面図である。
【図９】比較例のＭＥＭＳセンサの製造方法の手順を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明の実施の形態のイオンビーム加工装置の一例を示す概略構成図である。
【００１９】
図１を用いて本実施の形態のイオンビーム加工装置の構成について説明する。なお、本実施の形態では、イオンビーム加工装置のことを単にイオンビーム装置もしくは集束イオンビーム装置などとも呼ぶ。
【００２０】
図１に示されるイオンビーム加工装置２３は、試料１１への集束イオンビーム３６の照射が行われるチャンバである真空容器４１を備えている。また、真空容器４１には、ガリウムイオンを放出するイオン源３１、コンデンサレンズ３２、アパーチャ３３が載置されるアパーチャ回転機構３７およびイオンビーム走査偏向器３４などから構成されるイオンビーム照射系が取り付けられている。
【００２１】
すなわち、イオンビーム照射系においては、イオン源３１から放出されるイオンビームを複数のレンズであるコンデンサレンズ３２に通して集束し、さらにアパーチャ３３およびイオンビーム走査偏向器３４を介して集束イオンビーム３６として、試料１１に照射して試料１１の加工を行う。
【００２２】
また、真空容器４１内には、試料１１を保持するステージ１３が設けられ、ステージ１３により保持された試料１１に集束イオンビーム３６が照射されて試料１１の加工が行われる。
【００２３】
また、本実施の形態のイオンビーム加工装置２３は、真空容器４１内の圧力を調整する圧力調整部であるチャンバ圧調整装置３５と、真空容器４１内のステージ１３上に載置された試料１１の電気特性を測定する測定部４０と、を有している。
【００２４】
チャンバ圧調整装置３５には、吸気装置３５ａと排気装置３５ｂとが接続されており、吸気装置３５ａによって真空容器４１内の圧力を大きくすることができ、一方、排気装置３５ｂによって真空容器４１内の圧力を小さくすることができる。
【００２５】
また、測定部４０には、ＭＥＭＳセンサなどの試料１１の電気特性を測定する測定用プローブ３９が電気的に接続されている。すなわち、試料１１の電極などに測定用プローブ３９を接触させて試料１１の電気特性を測定することができる。
【００２６】
また、イオンビーム加工装置２３は、電子ビーム８を放出する電子銃７、電子ビーム８を集束する電子レンズ９および電子ビーム走査偏向器１０などで構成される電子ビーム照射系を備えている。
【００２７】
さらに、イオンビーム加工装置２３は、二次粒子検出器１２、ハンド部１５が設けられたマニピュレータ４２およびガス源１７などを備えている。
【００２８】
また、イオンビーム加工装置２３は、その制御系として、イオン源制御装置８１、レンズ制御装置８２、ステージ制御装置１４、マニピュレータ制御装置１６、ガス源制御装置１８、二次粒子検出器制御装置１９、アパーチャ回転制御装置３８および計算処理装置８５などを備えている。
【００２９】
ここで、計算処理装置８５は、イオンビーム加工装置２３のユーザが必要な情報を入力するための情報入力手段や、二次粒子検出器１２の検出信号を基に生成された画像、上記情報入力手段によって入力した情報を表示するディスプレイなどを備えている。
【００３０】
また、イオンビーム加工装置２３のステージ１３は、試料載置面に平行で、かつ直交する２つの方向（Ｘ方向とＹ方向）への移動を可能にする直線移動機構、試料載置面に対して垂直方向への移動を可能にする直線移動機構、試料載置面に対する回転機構、および試料載置面に対して傾斜軸を有する傾斜機構を備えている。そして、ステージ１３の上記移動の制御は、計算処理装置８５から送信される指令によってステージ制御装置１４で行われる。
【００３１】
また、イオンビーム加工装置２３では、イオン源３１より放出されたガリウムイオンは、コンデンサレンズ３２などによって試料上に集束される。なお、集束条件設定は、計算処理装置８５への入力によってなされる。さらに、試料１１に照射されるイオンビームのビーム径は、イオン源３１を光源とする試料１１上への結像と、レンズによる収差によって決定される。
【００３２】
また、イオンビーム加工装置２３は、チャンバ圧調整装置３５と、測定部４０とを有しており、予め設定された複数の圧力に対応させてチャンバ圧調整装置３５によって真空容器４１内を複数の圧力に変化させる（調整する）ことができる。さらに、測定部４０によって、予め設定された複数の圧力に応じて試料１１の電気特性を複数回測定することができる。
【００３３】
以上により、本実施の形態のイオンビーム加工装置２３は、真空容器４１内において、測定部４０によって、予め設定された複数の圧力に応じて試料１１の電気特性を複数回測定し、かつ上記測定後、上記複数回の測定結果に基づいて封止用圧力を決定する。さらに、チャンバ圧調整装置３５によって真空容器４１内を所定の上記封止用圧力に設定し、この状態で試料１１に集束イオンビーム３６を照射して試料１１に形成された後述する孔部２ｄの封止を行うことができる。
【００３４】
次に、本願の課題の詳細を、本発明者が検討した例を用いて詳細に説明する。図２は図１のイオンビーム加工装置によって加工されるＭＥＭＳセンサの概略構造の一例を示す断面図、図３は図１のイオンビーム加工装置によって加工されるＭＥＭＳセンサの特性を示すグラフ図である。
【００３５】
ここでは、図１に示すイオンビーム加工装置２３によって加工される試料１１が、図２に示すようなＭＥＭＳセンサ１の場合について説明する。ＭＥＭＳセンサ１の製造プロセスでは、センサ特性のばらつきとなる要因として、以下の２つが考えられる。
【００３６】
１つは、半導体チップ（シリコン基板）２に形成されたデバイス層２ａや絶縁層（ＢＯＸ層）２ｂの厚さのばらつきによるギャップ２ｇや機械特性の誤差である。さらに、他の１つは、デバイス層２ａに形成された貫通孔２ｋ加工後のエッジ部２ｆの形状のばらつきによるガスダンピング（ガスの粘性）の誤差である。
【００３７】
これらの誤差は、デバイス層２ａの貫通孔２ｋの下部（エッジ部２ｆの形状）に起因するため、デバイス層２ａの上部や斜めからの観察だけでは、修正困難な場合が多い。したがって、ＭＥＭＳセンサ１を線形なデバイスとして使用するには、測定領域から１０倍程度高い共振周波数を設計するか、または各チップ毎に封止用圧力を調整する必要がある。しかしながら、測定領域から１０倍程度高い共振周波数を設計することは、センサ感度の低下につながるという課題が発生する。一方、各チップ毎に封止用圧力を調整することは、検査やチップ毎の修正によるコスト増が避けられないという課題に至る。
【００３８】
ここで、図３を用いて、ガスのダンピング（粘性）と圧力依存性の関係について説明する。
【００３９】
ガスのダンピングの大きさは、封止用圧力とＭＥＭＳの形状（ギャップ２ｇの大きさやエッジ部２ｆの形状のばらつきを含む）とに依存する。したがって、ＭＥＭＳのセンサ慣性体に付属するクシ歯型の検出電極の持つ突起構造が、空気粘性の抵抗効果を受ける際の主原因である場合、封止ガスによるダンピング係数Ｃは、
Ｃ＝９６ηeff ＬＷ3 ／（π4 ｇ3 ）
ηeff ＝η／（１＋９. ６３８Ｋn1.159 ）
Ｋn ＝λ／Ｌc ＝ｋB Ｔ／（（√２）πｄgas2 ＰＬc ）
と表されることが知られている。ただし、Ｗは突起構造の幅、ｇは突起構造間の距離（ギャップ）、ηeff は周辺気体の粘性の実効値、ηは周辺気体の粘性定数、Ｋn はクヌッセン数、λは周辺気体の平均自由行程、Ｌは流れ場の代表長さであり突起構造間の距離に相当する長さ、ｋB はボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｄgas は周辺気体の分子の直径、Ｐは周辺気体の圧力である。
【００４０】
ここで、ＭＥＭＳにおいては、図３の線分（ａ）が最も圧力が低い場合の感度周波数特性であり、線分（ｃ）が最も圧力が高い場合の感度周波数特性である。
【００４１】
以下、図３を用いてＭＥＭＳセンサの感度周波数特性と封止用圧力の関係を説明する。周波数が低い場合（例えば、真空の場合）は、感度は周波数に対してほぼ一定で圧力依存性はない。周波数が高くなると、低圧では線分（ａ）に示すようにＭＥＭＳセンサの共振周波数でピーク（Ｑ部）が発生する。線分（ａ）の場合よりさらに圧力が高くなると、線分（ｂ）および線分（ｃ）に示すように、封止気体のダンピングの影響を受け、ピークが消滅する過減衰ダンピング特性となる。ＭＥＭＳセンサの場合、共振によってピークが発生すると振動が増大して正確なセンサ特性を検出できないだけでなく、素子が破壊される危険性がある。
【００４２】
したがって、１つのＭＥＭＳセンサに対して振動周波数を振って複数箇所でのセンサ感度を測定した上で、得られる線分においてセンサ感度の大きさが、周波数の高い領域までフラットな状態（Ｒ部）となるようなダンピング係数を取得する。図３においては、線分（ａ）であり、その際のダンピング係数Ｃは、線分（ｃ）のダンピング係数Ｃより小さい。さらに、周辺気体の圧力Ｐについては、線分（ｃ）の圧力Ｐより線分（ａ）の圧力Ｐの方が小さい。また、突起構造間の距離（ギャップ）ｇについては、線分（ｃ）の突起構造間の距離（ギャップ）ｇより線分（ａ）の突起構造間の距離（ギャップ）ｇの方が大きい。
【００４３】
次に、図４〜図７を用いて本実施の形態の試料加工方法について説明する。ここでは、試料１１がＭＥＭＳセンサ１の場合を取り上げて説明する。図４は本発明の実施の形態のＭＥＭＳセンサの製造方法の手順の一例を示すフロー図、図５は図１のイオンビーム加工装置によって加工されるＭＥＭＳセンサの封止前の構造の一例を示す断面図である。図６は図１のイオンビーム加工装置によって加工されるＭＥＭＳセンサの圧力依存性測定時の構造の一例を示す断面図、図７は図１のイオンビーム加工装置によって加工されるＭＥＭＳセンサの封止後の構造の一例を示す断面図、図８は図１のイオンビーム加工装置によって加工されるＭＥＭＳセンサの封止後の圧力依存性測定時の構造の一例を示す断面図である。
【００４４】
まず、図４のステップＳ１に示すＦＩＢによるＭＥＭＳ形状加工を行う。ここでは、図５に示すシリコン基板上の半導体チップ２において、ＭＥＭＳセンサ１の形状を加工する。ＭＥＭＳセンサ１は、例えば、加速度センサや角加速度センサなどである。すなわち、イオンビーム加工装置２３の真空容器４１内で、試料１１である半導体チップ２に集束イオンビーム３６を照射し、所望の膜を堆積してＭＥＭＳセンサ１の形状を加工するとともに、半導体チップ２上の被覆層、例えばシリコン膜に孔部２ｄを形成する。なお、ＭＥＭＳセンサ１では、孔部２ｄに連通する空間部２ｃ上にＭＥＭＳの素子部２ｅが形成されており、さらに、素子部２ｅ上に電極２ｉおよび電極２ｊが形成されている。
【００４５】
そして、半導体チップ２上には、ＭＥＭＳセンサ１の形状が加工されたデバイス層２ａ上の空間部２ｍを覆う蓋部（被覆層）２ｎが形成され、さらに蓋部２ｎには、空間部２ｍや貫通孔２ｋに連通する孔部２ｄが形成されている。
【００４６】
ＭＥＭＳセンサ１の形状を加工した後、図４のステップＳ２に示すＦＩＢ中での電気特性測定を行う。すなわち、イオンビーム加工装置２３内でＭＥＭＳの電気特性の圧力依存性を測定する。具体的には、イオンビーム加工装置２３の同一の真空容器４１内において、予め設定された複数の圧力に応じてＭＥＭＳセンサ１の電気特性を複数回測定する。
【００４７】
ここで、圧力依存性の測定について詳細に説明する。まず、所定の圧力となるように、図１に示すチャンバ圧調整装置３５によって真空容器４１の内圧を調整する。次に、半導体チップ２上におけるＭＥＭＳセンサ１の電極２ｉ、２ｊと電気的に接続された図６に示すセンサ動作テスト用のテストパッド２ｐに、図１に示す測定用プローブ３９を接触させる。そして、テストパッド２ｐに測定用プローブ３９を接触させた状態で一定（所定）の周波数の電圧を印加して、テストパッド２ｐに流れる電圧を測定する。この時、周波数の値を、複数の周波数の値に振りながらそれぞれの周波数におけるテストパッド２ｐでの電圧を測定する。これにより、図３に示すセンサ特性に示すように、測定対象のＭＥＭＳセンサ１の線分（特性、周波数とセンサ感度の関係）を求めてセンサ特性の周波数依存性を測定する。
【００４８】
その後、チャンバ圧調整装置３５により、予め設定された他の圧力値に真空容器４１内の圧力を変更（調整）する。そして、変更された圧力において上記センサ特性の周波数依存性を測定する。すなわち、真空容器４１内の圧力が変更された状態で、上記同様に、複数の周波数の値に振りながらそれぞれの周波数におけるテストパッド２ｐでの電圧を測定する。これにより、真空容器４１内の圧力が変更された状態でのＭＥＭＳセンサ１の線分（特性、周波数とセンサ感度）を求めてセンサ特性の周波数依存性を測定する。
【００４９】
本実施の形態の試料加工方法では、上述のセンサ特性の周波数依存性の測定を、予め設定された複数の圧力値に応じてＭＥＭＳセンサ１の電気特性として複数回測定する。つまり、ＭＥＭＳセンサ１の加工を行うイオンビーム加工装置２３の真空容器４１内で、ＭＥＭＳセンサ１の電気特性の圧力依存性を、予め設定された複数の圧力値に応じて複数回測定する。
【００５０】
その後、複数回の測定結果に基づいて、形成されたＭＥＭＳセンサ１のダンピング係数Ｃを取得する。すなわち、複数回の測定で求められた複数のダンピング係数Ｃの中から適切なダンピング係数Ｃを決める（選択する）。
【００５１】
次に、図４のステップＳ３に示す封止用圧力の決定を行う。ここでは、上述の複数回の測定結果に基づいて、孔部２ｄを封止する加工の際の封止用圧力を決定する。
【００５２】
なお、形成されたＭＥＭＳセンサ１の上記測定結果による周波数とセンサ感度の関係の線分（特性）が何れの曲線になるかは、ＭＥＭＳセンサ１におけるデバイス層２ａに設けられた貫通孔２ｋの開口部分の平面視の大きさと、上述の複数回のＭＥＭＳセンサ１の電気特性の測定結果と、によって決まる。つまり、図５に示す貫通孔２ｋにおけるエッジ部２ｆの形状によって貫通孔２ｋの開口部分の大きさが決まるため、この開口部分を通過するガスの圧力も開口部分の大きさに影響される。したがって、ＭＥＭＳセンサ１のダンピング係数Ｃは、ＭＥＭＳセンサ１におけるデバイス層２ａの貫通孔２ｋの開口部分の大きさと、上述の複数回のＭＥＭＳセンサ１の電気特性の測定結果と、によって決まる。
【００５３】
具体的には、予め算出された貫通孔２ｋの開口部分の大きさおよび封止用圧力と、ＭＥＭＳセンサ１のセンサ特性との相関関係から適切な封止用圧力を決定する。
【００５４】
次に、図４のステップＳ４に示す所定圧力で封止（ＦＩＢによる堆積）を行う。ここでは、真空容器４１内を所定の封止用圧力に設定した状態で、図１に示すイオンビーム加工装置２３を用いて集束イオンビーム３６を照射し、これにより、半導体チップ２の孔部２ｄを封止する。
【００５５】
具体的には、上記ステップＳ３で決定された封止用圧力となるように堆積条件を調整する。すなわち、イオンビーム加工装置２３の真空容器４１内の圧力を、チャンバ圧調整装置３５によって上記ステップＳ３で決定された封止用圧力となるように調整するとともに、ガス源制御装置１８によってガス源１７の位置を調整する。
【００５６】
以上のように堆積条件を調整した上で、半導体チップ２上に形成された蓋部２ｎの孔部２ｄの封止を行う。すなわち、図７に示すように、ＭＥＭＳセンサ１が形成された半導体チップ２上の蓋部２ｎにおいて、図５の孔部２ｄに集束イオンビーム３６を照射することで封止部２ｈを形成し、孔部２ｄを封止部２ｈによって塞ぐ（封止する）。
【００５７】
これにより、半導体チップ２上に形成された空間部２ｍは封止部２ｈによって封止された状態となる。
【００５８】
なお、本実施の形態１の試料加工方法では、図４のステップＳ１のＦＩＢによるＭＥＭＳ形状加工からステップＳ４の所定圧力で封止（ＦＩＢによる堆積）までの処理を、イオンビーム加工装置２３の真空容器４１内で大気開放することなく行う。すなわち、ＦＩＢによるＭＥＭＳセンサ１の形状加工から所定の圧力で封止（ＦＩＢによる堆積）してＭＥＭＳセンサ１を形成するまでの処理を、イオンビーム加工装置２３の同一の真空容器４１内で大気開放することなく行う。
【００５９】
これにより、半導体チップ２上でのＭＥＭＳセンサ加工において、ＭＥＭＳセンサ１の形状加工から封止までを効率良く処理することができる。
【００６０】
封止後、図４のステップＳ５に示す電気特性確認を行う。すなわち、封止部２ｈが形成されて孔部２ｄが封止されたＭＥＭＳセンサ１の電気特性を測定する。ここでは、イオンビーム加工装置２３の同一の真空容器４１内において、ステップＳ２で行った電気特性の測定と同じ方法でＭＥＭＳセンサ１の圧力依存性を測定する。つまり、予め設定された複数の圧力に応じてＭＥＭＳセンサ１の電気特性を複数回測定する。具体的には、所定の圧力に真空容器４１の内圧を調整した状態で、半導体チップ２における図８に示すセンサ動作テスト用のテストパッド２ｐに、図１に示す測定用プローブ３９を接触させ、一定（所定）の周波数の電圧を印加して、テストパッド２ｐに流れる電圧を測定する。これにより、ＭＥＭＳセンサ１の周波数依存性を測定する。
【００６１】
そして、上記測定の結果に基づき図４に示す以下のステップに進む。
【００６２】
上記測定の結果がステップＳ２で行った測定結果と一致した場合（ＯＫ）には、ステップＳ６に示すプロセス完了となり、ＭＥＭＳセンサ１の製造を完了する。
【００６３】
一方、上記測定の結果がステップＳ２で行った測定結果と一致しなかった場合（ＮＧ）には、再度孔部２ｄの封止をやり直す。すなわち、上記測定の結果がステップＳ２で行った測定結果と一致しなかった場合（ＮＧ）には、ステップＳ７の封止の開放を行う。具体的には、イオンビーム加工装置２３により封止部２ｈに集束イオンビーム３６を照射して封止部２ｈを開放、つまり孔部２ｄを再度形成する。
【００６４】
その後、ステップＳ３に示す封止用圧力の決定を再度行う。すなわち、封止用圧力を再度決定する。言い換えると、封止用圧力の修正を行う。
【００６５】
ここでは、事前に計算した貫通孔２ｋの寸法などを用い、封止用圧力とＭＥＭＳセンサ１の特性の相関関係から封止用圧力を決め直す（封止用圧力を修正する）。
【００６６】
上記封止用圧力を再度決定した後、ステップＳ４に示す所定圧力で封止（ＦＩＢによる堆積）を行う。ここでは、真空容器４１内を再度決定した封止用圧力に設定した状態で、イオンビーム加工装置２３により孔部２ｄに集束イオンビーム３６を照射し、これにより、半導体チップ２の孔部２ｄを再度封止する。つまり、孔部２ｄに封止部２ｈを形成し、再度孔部２ｄを塞ぐ（再封止する）。
【００６７】
再封止後、再度ステップＳ５に示すＭＥＭＳセンサ１の電気特性確認を行って、ＭＥＭＳセンサ１の周波数依存性を測定する。そして、上記測定の結果がステップＳ２で行った測定結果と一致した場合（ＯＫ）には、ステップＳ６に示すプロセス完了となり、ＭＥＭＳセンサ１の製造を完了する。一方、上記測定の結果がステップＳ２で行った測定結果と一致しなかった場合（ＮＧ）には、もう一度孔部２ｄの封止をやり直す。つまり、上記測定の結果がステップＳ２で行った測定結果と一致するまで封止用圧力を決め直して封止を行い、ＭＥＭＳセンサ１の電気特性の圧力依存性を測定する。
【００６８】
なお、本実施の形態の試料加工方法では、再封止を行う際にも、図４に示すステップＳ１〜ステップＳ７および２回目のステップＳ３、ステップＳ４、ステップＳ５をイオンビーム加工装置２３の同一の真空容器４１内で大気開放することなく処理する。
【００６９】
これにより、ＭＥＭＳセンサ１の製造において、エッチング加工〜封止までを同一の真空容器４１内で行うことができる。
【００７０】
本実施の形態のイオンビーム加工装置および試料加工方法によれば、真空容器４１内において、予め設定された複数の圧力に応じてＭＥＭＳセンサ１の電気特性を複数回測定して決定した封止用圧力より孔部２ｄを封止することで、ＭＥＭＳセンサ１のセンサ感度を低下させることなく、ＭＥＭＳセンサ１において線形に使用可能な範囲を確保することができる。すなわち、ＭＥＭＳセンサ１の使用可能な範囲を広く確保することができる。つまり、本実施の形態のイオンビーム加工装置２３は、真空容器４１内の真空度を変化させつつ、ＭＥＭＳの電気特性を測定する機能を備えている。したがって、本実施の形態の試料加工方法では、イオンビーム加工装置２３の真空容器４１内において、複数の圧力に調整しながらそれら複数の圧力ごとにＭＥＭＳセンサ１の電気特性を複数回測定することができる。
【００７１】
さらに、上述のように、ＭＥＭＳセンサ１の製造においてエッチング加工〜封止までを同一の真空容器４１内で行うことができるため、ＭＥＭＳセンサ１の製造のタクトタイムの増加およびコストの増加を最小限に抑えることができる。
【００７２】
ここで、図９は、本願発明者が比較検討を行った比較例のＭＥＭＳの製造方法の手順を示すフロー図である。
【００７３】
図９に示す比較例のＭＥＭＳの製造手順では、ステップＳ１１に示すＭＥＭＳ形状加工およびステップＳ１２に示す事前設計の圧力で封止まではイオンビーム装置の同一のチャンバ内で処理を行う。しかしながら、ステップＳ１３に示す電気特性確認では、イオンビーム装置ではなく、ＭＥＭＳをプローバなどの他の製造装置の所定箇所に移してそこで特性の測定を実施し、この測定で良品と判断された場合にステップＳ１４に示すプロセス完了となる。
【００７４】
すなわち、図９に示す比較例のＭＥＭＳの製造手順では、電気特性確認工程に移る際に、イオンビーム装置のチャンバから必ずＭＥＭＳ（試料）を取り出さなければならず、非常に効率が悪い。さらに、電気特性確認の結果、良品と判断されなかった場合には、そのＭＥＭＳは不良品として判断され、本実施の形態の図４に示すプロセスのように、ＭＥＭＳの製造工程にフィードバックされる手順とはなっていない。したがって、図９に示す比較例の方法では、ＭＥＭＳの製造における歩留りを低下させることに繋がる。
【００７５】
そこで、本実施の形態の試料加工方法では、加工を行ったＦＩＢの真空容器４１内でＭＥＭＳセンサ１の電気特性測定を実施し、さらに上述の測定結果から各ＭＥＭＳセンサ１の封止用圧力を決定し、同一の真空容器４１内で大気開放することなく封止を行うことができる。
【００７６】
これにより、同一のイオンビーム加工装置２３において、ＭＥＭＳ形状加工〜封止までの処理、さらにその後の電気特性確認と再封止を効率良く行うことができる。また、同一のイオンビーム加工装置２３において、決定された封止用圧力で封止し、その後の電気特性確認と再封止を、ＭＥＭＳセンサ１の製造手順においてフィードバックさせて製造することで、不良品を減らすことができ、ＭＥＭＳセンサ１の歩留りを向上させることができる。
【００７７】
また、本実施の形態のイオンビーム加工装置２３は、チャンバ圧調整装置３５によって真空容器４１内の圧力（真空度）を細かく調整することが可能なため、デバイスごとに封止用圧力を調整することができる。したがって、同一の半導体チップ２上に感度が異なる加速度センサアレイを形成することもできる。さらに、必要な封止用圧力が異なるセンサを同時に実装することができる。
【００７８】
例えば、高真空（一例として１００Ｐａ程度）が必要な角速度センサと、中程度の真空（一例として大気圧〜１００００Ｐａ程度）が必要な加速度センサと、を同じ半導体チップ２上で個別に封止し、パッケージ（半導体装置）の小型化を実現することも可能である。
【００７９】
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。
【００８０】
また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各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。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本発明を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装上はより複雑な形状となる。
【００８１】
上記実施の形態では、イオンビーム加工装置２３において、試料１１の特性を測定する測定用プローブ３９と接続された測定部４０が独立して設けられている構成を説明したが、測定部４０は、計算処理装置８５に組み込まれていてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１  ＭＥＭＳセンサ
２  半導体チップ（シリコン基板）
２ａ  デバイス層
２ｂ  絶縁層
２ｃ  空間部
２ｄ  孔部
２ｅ  素子部
２ｆ  エッジ部
２ｇ  ギャップ
２ｈ  封止部
２ｉ、２ｊ  電極
２ｋ  貫通孔
２ｍ  空間部
２ｎ  蓋部（被覆層）
２ｐ  テストパッド
７  電子銃
８  電子ビーム
９  電子レンズ
１０  電子ビーム走査偏向器
１１  試料
１２  二次粒子検出器
１３  ステージ
１４  ステージ制御装置
１５  ハンド部
１６  マニピュレータ制御装置
１７  ガス源
１８  ガス源制御装置
１９  二次粒子検出器制御装置
２３  イオンビーム加工装置
３１  イオン源
３２  コンデンサレンズ
３３  アパーチャ
３４  イオンビーム走査偏向器
３５  チャンバ圧調整装置（圧力調整部）
３５ａ  吸気装置
３５ｂ  排気装置
３６  集束イオンビーム（ＦＩＢ）
３７  アパーチャ回転機構
３８  アパーチャ回転制御装置
３９  測定用プローブ
４０  測定部
４１  真空容器（チャンバ）
４２  マニピュレータ
８１  イオン源制御装置
８２  レンズ制御装置
８５  計算処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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