(57)【要約】【課題】異物や金属汚染の発生が無く、微細な素子においても電気的に観察可能となるようにリデポ物を除去する。【解決手段】ＦＩＢ装置（荷電粒子線装置）２０は、集束イオンビーム（荷電粒子線）２１を放出するＦＩＢ鏡筒２２と、試料（基板）１１を保持するステージ１３と、試料１１からのリーク電流を計測する微小電流測定器（電流計測部）１０と、集束イオンビーム２１の照射の時刻および前記リーク電流の計測の時刻を計測するタイマー（時刻計測部）９と、を有している。さらに、ＦＩＢ装置２０は、集束イオンビーム２１の照射の時刻と微小電流測定器１０による前記リーク電流の計測の時刻とを同期させるシステム制御部（制御部）８を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板に集束イオンビームを照射して微細構造のセンサ、または前記微細構造のセンサとテスト用素子とを形成する集束イオンビーム加工を行う工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記微細構造のセンサまたは前記テスト用素子の何れか一方に荷電粒子線を照射し、前記基板からのリーク電流を計測する工程、
を有し、
前記リーク電流の計測結果に基づいて前記センサを評価する、センサの特性評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサの特性評価方法において、
前記（ｂ）工程では、前記荷電粒子線を照射したことに起因する前記基板からのリーク電流を計測し、前記リーク電流のパルス波形の状態に基づいて前記センサを評価する、センサの特性評価方法。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサの特性評価方法において、
前記微細構造のセンサは、ＭＥＭＳセンサであり、
前記荷電粒子線は、集束イオンビームであり、
前記（ａ）工程と前記（ｂ）工程と、を同一の集束イオンビーム装置で行う、センサの特性評価方法。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサの特性評価方法において、
前記微細構造のセンサは、ＭＥＭＳセンサであり、
前記（ｂ）工程では、前記ＭＥＭＳセンサの周辺に形成された前記テスト用素子に前記荷電粒子線を照射する、センサの特性評価方法。
【請求項５】
請求項２に記載のセンサの特性評価方法において、
前記（ｂ）工程では、前記荷電粒子線の照射の時刻と前記リーク電流の計測の時刻とを同期させて前記センサを評価する、センサの特性評価方法。
【請求項６】
請求項１に記載のセンサの特性評価方法において、
前記（ａ）工程の後、かつ、前記（ｂ）工程の前に、前記基板にエッチングガスを照射して前記基板をエッチング処理する、センサの特性評価方法。
【請求項７】
請求項６に記載のセンサの特性評価方法において、
前記（ａ）工程と、前記エッチング処理と、前記（ｂ）工程と、を同一の集束イオンビーム装置で行う、センサの特性評価方法。
【請求項８】
請求項１に記載のセンサの特性評価方法において、
前記（ｂ）工程の前記リーク電流の計測結果に基づく前記センサの特性評価により前記リーク電流の再計測となった場合、前記（ｂ）工程の後、前記基板にエッチングガスを照射して前記基板をエッチング処理する、センサの特性評価方法。
【請求項９】
請求項５に記載のセンサの特性評価方法において、
前記基板はシリコン基板であり、
前記（ａ）工程で形成された前記シリコン基板の前記微細構造のセンサまたは前記テスト用素子の何れかの溝に導体膜もしくは半導体膜が付着しているか否かを、前記（ｂ）工程で前記リーク電流のパルス波形の状態に基づいて検出して前記センサを評価する、センサの特性評価方法。
【請求項１０】
請求項５に記載のセンサの特性評価方法において、
前記基板はシリコン基板であり、
前記（ａ）工程で形成された前記シリコン基板の前記テスト用素子の凹部に埋め込まれた金属膜の底部に絶縁膜が付着しているか否かを、前記（ｂ）工程で前記リーク電流のパルス波形の状態に基づいて検出して前記センサを評価する、センサの特性評価方法。
【請求項１１】
請求項５に記載のセンサの特性評価方法において、
前記基板はシリコン基板であり、
前記（ａ）工程で形成された前記シリコン基板の前記微細構造のセンサの梁部の下部の空洞部に異物が残存しているか否かを、前記（ｂ）工程で前記リーク電流のパルス波形の状態に基づいて検出して前記センサを評価する、センサの特性評価方法。
【請求項１２】
請求項１に記載のセンサの特性評価方法において、
前記（ｂ）工程では、前記基板を支持するステージからのリーク電流を計測し、前記リ
ーク電流のパルス波形の状態に基づいて前記センサを評価する、センサの特性評価方法。
【請求項１３】
荷電粒子線を放出する荷電粒子線放出部と、
基板を保持するステージと、
前記基板からのリーク電流を計測する電流計測部と、
前記荷電粒子線の照射の時刻および前記リーク電流の計測の時刻を計測する時刻計測部と、
前記荷電粒子線放出部から放出される前記荷電粒子線の照射の時刻と、前記電流計測部による前記リーク電流の計測の時刻と、を同期させる制御部と、
を有し、
前記制御部により、前記荷電粒子線放出部から放出される前記荷電粒子線の照射の時刻と、前記電流計測部による前記リーク電流の計測の時刻と、を同期させ、この状態で前記荷電粒子線を前記基板に照射し、前記電流計測部により、前記基板からのリーク電流を計測して前記基板に形成されたセンサの評価を行う、荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の荷電粒子線装置において、
前記基板にエッチングガスを照射するガス銃を有する、荷電粒子線装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の荷電粒子線装置において、
前記センサは、ＭＥＭＳセンサであり、前記基板の前記ＭＥＭＳセンサの周辺にテスト用素子が形成されており、
前記テスト用素子に前記荷電粒子線を照射し、前記電流計測部により、前記ステージからの前記リーク電流を計測して前記基板に形成された前記ＭＥＭＳセンサの評価を行う、荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線を用いたセンサの特性評価方法および荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン（Ｓｉ）などの半導体基板を局所加工する技術として、集束イオンビーム（Focused Ion Beam、以降ＦＩＢとも言う）を用いた技術が知られている。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】
また、ＭＥＭＳセンサの製造では、ＴＡＴ（Turn Around Time）の短縮化のため、ＦＩＢによる直接造形が検討されている。ＦＩＢによる直接造形では、被加工物が周辺に再付着する現象が起こる（この現象を以降、リデポと言い、このリデポによって付着した異物をリデポ物と言う）。リデポ物が絶縁膜の場合、配線接続部に再付着すれば接触抵抗の増大や断線不良の要因となる。一方、リデポ物が導体膜の場合は、配線間や電極間の短絡不良の要因となる。したがって、ＦＩＢによる直接造形では、リデポ物の除去を確実に行うことが必須となる。
【０００４】
ＦＩＢ加工で試料表面に付着したリデポ物を、イオンビームで除去しながら試料をその場で観察する技術が、例えば、特開２０１３−２３４８５５号公報（特許文献１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２３４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された技術では、リデポ物の除去の観察を行う際に、試料にリード線を接続する必要がある。リード線を試料に接続するには、比較的大きな領域が必要であり、例えば、微細なＭＥＭＳ素子などへは適用することができない。
【０００７】
また、リード線の接続作業は素子周辺に異物が付着し易く、リード線接触に伴う金属汚染も発生する。さらに、試料を次の工程に進めるためには、異物やリード線を綺麗に除去することが不可欠であり、それ自体が非常に困難な作業である。
【０００８】
本発明の目的は、異物や金属汚染の発生が無く、微細な素子においても電気的に観察可能となるようにリデポ物を除去することができる技術を提供することにある。
【０００９】
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】
【００１０】
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。
【００１１】
代表的なセンサの特性評価方法は、（ａ）基板に集束イオンビームを照射してセンサ用パターンまたは上記センサ用パターンとその周辺にテスト用パターンとを形成する集束イオンビーム加工を行う工程、（ｂ）上記センサ用パターンまたは上記テスト用パターンの何れか一方に荷電粒子線を照射し、上記基板からのリーク電流を計測する工程、を有する。そして、上記リーク電流の計測結果に基づいてセンサを評価する。
【００１２】
また、代表的な荷電粒子線装置は、荷電粒子線を放出する荷電粒子線放出部と、基板を保持するステージと、上記基板からのリーク電流を計測する電流計測部と、を有する。さらに、荷電粒子線装置は、上記荷電粒子線の照射の時刻および上記リーク電流の計測の時刻を計測する時刻計測部と、上記荷電粒子線放出部から放出される上記荷電粒子線の照射の時刻と、上記電流計測部による上記リーク電流の計測の時刻と、を同期させる制御部と、を有する。そして、上記制御部により、上記荷電粒子線放出部から放出される上記荷電粒子線の照射の時刻と、上記電流計測部による上記リーク電流の計測の時刻と、を同期させ、この状態で上記荷電粒子線を上記基板に照射し、上記電流計測部により、上記基板からのリーク電流を計測して上記基板に形成されたセンサの評価を行う。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【００１４】
微細なセンサ素子におけるリデポ物の除去の有無を非破壊・非接触で確認することができ、センサの製造の歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１の荷電粒子線装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す荷電粒子線装置を用いた実施の形態１のセンサの特性評価方法の処理手順の一例を示すフロー図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるリデポ物の除去方法の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態１のセンサの特性評価方法における計測パターンの一例を示す平面図である。
【図５】図４に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造におけるリデポ物が付着した構造の一例を示す断面図である。
【図６】図４に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造におけるリデポ物が付着していない構造の一例を示す断面図である。
【図７】図４に示す計測パターンを用いたリーク電流の計測方法の一例を示す概略図である。
【図８】図５に示すリデポ物が付着した構造におけるリーク電流の計測結果の一例を示すパルス波形図である。
【図９】図６に示すリデポ物が付着していない構造におけるリーク電流の計測結果の一例を示すパルス波形図である。
【図１０】本発明の実施の形態２のセンサの特性評価方法における計測パターンの一例を示す平面図である。
【図１１】図１０に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した構造におけるリデポ物が付着した構造の一例を示す断面図である。
【図１２】図１０に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した構造におけるリデポ物が付着していない構造の一例を示す断面図である。
【図１３】図１１に示すリデポ物が付着した構造におけるリーク電流の計測結果の一例を示すパルス波形図である。
【図１４】図１２に示すリデポ物が付着していない構造におけるリーク電流の計測結果の一例を示すパルス波形図である。
【図１５】本発明の実施の形態２のセンサの特性評価方法における計測パターンの一例を示す平面図である。
【図１６】図１５に示すＣ−Ｃ線に沿って切断した構造で、気相エッチングによりＳｉＯ2膜（ＢＯＸ層）の一部がエッチングされず残存した構造の一例を示す断面図である。
【図１７】図１５に示すＣ−Ｃ線に沿って切断した構造で、気相エッチングによりＳｉＯ2膜（ＢＯＸ層）が残っていない構造の一例を示す断面図である。
【図１８】図１６に示すリＳｉＯ2膜（ＢＯＸ層）が残存した構造におけるリーク電流の計測結果の一例を示すパルス波形図である。
【図１９】図１７に示すＳｉＯ2膜（ＢＯＸ層）が残っていない構造におけるリーク電流の計測結果の一例を示すパルス波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の荷電粒子線装置の一例を示す概略構成図である。
【００１７】
図１を用いて本実施の形態１の荷電粒子線装置の構成について説明する。なお、本実施の形態１では、荷電粒子線装置の一例として、集束イオンビーム２１を用いて基板などの試料１１を加工するＦＩＢ装置２０を取り上げて説明する。
【００１８】
図１に示すＦＩＢ装置２０は、試料１１への集束イオンビーム（ＦＩＢ、荷電粒子線）２１の照射が行われるチャンバを備えた装置本体１２を有している。そして、上記チャンバには、集束イオンビーム２１を放出するＦＩＢ鏡筒（荷電粒子線放出部）２２が設けられている。
【００１９】
また、基板などの試料１１を保持するステージ１３が、ＦＩＢ鏡筒２２と対向するように設けられている。
【００２０】
また、ステージ１３の上方には、ＦＩＢ鏡筒２２以外にも、試料１１に対して電子ビームを照射してＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）像による観察を行う際に用いられる電子ビーム鏡筒７や、ＦＩＢ加工後、リデポ物を除去する際に試料１１にエッチングガス（後述する図３参照）１４を放出するガス銃１７が設けられている。
【００２１】
また、ＦＩＢ装置２０は、試料１１からリークし、さらにステージ１３から漏れ出るリーク電流２３を計測する微小電流測定器（電流計測部）１０と、集束イオンビーム（荷電粒子線）２１の照射の時刻およびリーク電流２３の計測の時刻のそれぞれを計測するタイマー（時刻計測部）９と、を備えている。
【００２２】
さらに、ＦＩＢ装置２０は、ＦＩＢ鏡筒２２から放出される集束イオンビーム２１の照射の時刻と、微小電流測定器１０によるリーク電流２３の計測の時刻と、を同期させるシステム制御部（制御部）８を備えている。
【００２３】
すなわち、本実施の形態１のＦＩＢ装置２０では、タイマー９によって、集束イオンビーム２１の照射の時刻およびリーク電流２３の計測の時刻のそれぞれを測定し、さらにシステム制御部８によって、ＦＩＢ鏡筒２２から放出される集束イオンビーム２１の照射の時刻と、微小電流測定器１０によるリーク電流２３の計測の時刻と、を同期させる制御が行われる。
【００２４】
次に、図１〜図３を用いて、本実施の形態１のセンサの特性評価方法の概略について説明する。図２は図１に示す荷電粒子線装置を用いた実施の形態１のセンサの特性評価方法の処理手順の一例を示すフロー図、図３は本発明の実施の形態１におけるリデポ物の除去方法の一例を示す概略図である。
【００２５】
まず、図２に示すステップＳ１のＦＩＢ加工を実施する。ここでは、図１に示すＦＩＢ装置２０において、ステージ１３上に保持された基板などの試料１１に対して、ＦＩＢ鏡筒２２から集束イオンビーム２１を照射してＦＩＢ加工を実施する。
【００２６】
この時、集束イオンビーム２１で加工を行った部分には、リデポ物が付着しやすい。例えば、集束イオンビーム２１の照射により、後述する図５に示すような溝３ｅを形成した場合、溝３ｅ内にリデポ物としてＳｉ膜４などが付着する場合がある。
【００２７】
このような場合、Ｓｉ膜４を除去しないと不具合に到ることがある。
【００２８】
そこで、ステップＳ２に示すリデポ物除去を行う。ここでは、一例として、図３に示すように、試料１１へのエッチングガス照射を行ってエッチング処理を行い、リデポ物であるＳｉ膜４を除去する。
【００２９】
リデポ物除去後、ステップＳ３に示す微小電流測定（通電チェック）を行う。その際、少なくとも上記微小電流測定を開始する前に、図１に示すタイマー９によって、集束イオンビーム２１の照射の時刻およびリーク電流２３の計測の時刻のそれぞれを測定し、さらにシステム制御部８によって、ＦＩＢ鏡筒２２から放出される集束イオンビーム２１の照射の時刻と、微小電流測定器１０によるリーク電流２３の計測の時刻と、を同期させておく。
【００３０】
これにより、集束イオンビーム２１の照射開始とリーク電流２３の計測開始のタイミングを合わせることができる。
【００３１】
本実施の形態１の上記微小電流測定では、試料１１に照射する集束イオンビーム２１を測定用プローブの代わりとして用いている。すなわち、試料１１に集束イオンビーム２１を照射してその際に試料（基板）１１の裏面側から漏れ出るリーク電流２３を測定し、このリーク電流２３のパルス波形の状態をモニタする。これにより、リデポ物が残留しているか否かを判定し、図２に示すように、リデポ物無しと判定した場合には、センサの特性評価の終了（ステップＳ４）となる。これに対してリデポ物有りと判定した場合には、再度、ステップＳ２のリデポ物除去を行い、その後、ステップＳ３に示す微小電流測定を再度実施する。そして、リデポ物無しという判定になるまでリデポ物除去と微小電流測定とを繰り返す。
【００３２】
なお、本実施の形態１のセンサの特性評価では、ＭＥＭＳセンサなどの微細素子の製造途中の段階でＦＩＢ装置２０を用いて上記微小電流測定を実施することが好ましい。
【００３３】
ここで、ステップＳ３に示す微小電流測定時の集束イオンビーム２１のビーム電流（照射電流量）の値は、１０ｐＡ〜１μＡであり、スポット径は１００ｎｍ〜５μＡである。一例として、ビーム電流値は、１ｎＡである。一方、スポット径は、２００ｎｍ程度である。
【００３４】
次に、図４〜図９を用いて、本実施の形態１のセンサの特性評価方法の詳細について説明する。リデポ物は、ＦＩＢで加工する材料や構造で異なっており、導体物（導体膜）の場合と絶縁物（絶縁膜）の場合がある。本実施の形態１では、リデポ物が導体膜であり、かつリデポ物の除去不足（リデポ物残り）が短絡不良となる場合の例を示す。本実施の形態１では、ＭＥＭＳセンサの製造過程を一例として説明する。また、ここではＸｅプラズマ集束イオンビームを試料１１に照射して、リデポ物の除去状況を確認する例を示す。
【００３５】
図４では、ＦＩＢ装置２０で集束イオンビーム２１を照射して加工したＭＥＭＳセンサ（微細構造のセンサ）の一例として片持ち梁センサ１が形成された構造を示しており、さらに片持ち梁センサ１の周辺にテスト用素子２が形成された構造となっている。
【００３６】
まず、試料１１である基板に集束イオンビーム２１を照射して片持ち梁センサ（ＭＥＭＳセンサ）１を形成するためのＦＩＢ加工を行う。もしくは、試料１１である基板に集束イオンビーム２１を照射して片持ち梁センサ１とテスト用素子２とを形成するためのＦＩＢ加工（図２のステップＳ１に示すＦＩＢ加工）を行う。その際、後述する図７に示すファラデーカップ１５を用いて、照射される集束イオンビーム２１のビーム電流値が設定値通りであることを予め測定（確認）しておく。
【００３７】
なお、図４は、図５および図６に示すＳｉ基板３上に、酸化膜（ＢＯＸ層）３ａを介してＳＯＩ（Silicon On Insulator) 膜３ｂが形成されてなるＳＯＩ基板を所定の形状にＦＩＢ加工した後、Ｓｉ膜（リデポ物）４の除去処理を行なった状態の例を示している。ＳＯＩ膜３ｂの上層にはＳｉＮ膜３ｃが形成されている。
【００３８】
また、図５は、ＦＩＢで加工した片持ち梁センサ１の一部にＳｉ膜４のリデポ物が残っている構造を示すものであり、図６は図４のＡ−Ａ断面の構造においてリデポ物が除去された構造を示している。
【００３９】
図７は、図４に示す計測パターンを用いたリーク電流の計測方法の一例を示す概略図である。ＦＩＢ装置２０は照射電流を測定するファラデーカップを有しており、最初に所望の照射電流（ビーム電流）をファラデーカップ１５で調整（確認）してからＦＩＢ加工を実施する。そして、基板である試料１１を保持するステージ１３とファラデーカップ１５とは同じ電流計（図１に示す微小電流測定器１０）に接続されており、ＦＩＢ加工中の電流値（試料１１からのリーク電流２３）もモニタできる構成になっている。
【００４０】
図８は図５に示すリデポ物が付着した構造におけるリーク電流の計測結果の一例を示すパルス波形図、図９は図６に示すリデポ物が付着していない構造におけるリーク電流の計測結果の一例を示すパルス波形図である。
【００４１】
図４に示す片持ち梁センサ１、もしくは片持ち梁センサ１とテスト用素子２を形成するＦＩＢ加工を実施した後、図２のステップＳ２に示すリデポ物除去を行う。ここでは、一例として、図３に示すように、試料１１へのエッチングガス１４の照射を行ってエッチング処理を行い、リデポ物である図５に示すＳｉ膜４を除去する。ここで用いられるエッチングガス１４は、例えば、ＸｅＦ2 ガスである。
【００４２】
リデポ物除去後、図２のステップＳ３に示す微小電流測定（通電チェック）を行う。まず、試料本体（片持ち梁センサ１）、もしくはリデポ物除去用のテスト用素子（テストパターン）２に照射する集束イオンビーム２１のスポット径、電流量、パルス幅、およびリーク電流２３の判定電流値１６を設定する。集束イオンビーム２１のスポット径は、ビームの広がりを考慮して所定の領域内に入る大きさにすることが好ましい。
【００４３】
また、微小電流測定の際の集束イオンビーム２１は、Ｇａイオンビームの他、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの希ガスのイオンビームを採用することが好ましい。
【００４４】
また、微小電流測定の際の集束イオンビーム２１は、最適な加速電圧（平均注入深さ制御）、パルス幅、照射電流を選択して注入する。すなわち、平均注入深さが適切な深さであり、かつ照射電流で素子がダメージを受けない条件を選択することが好ましい。具体的には、基板の裏面に集束イオンビーム２１が貫通しないようにＦＩＢ加工時とは別の通電用の条件を設定する。
【００４５】
なお、微小電流測定時の集束イオンビーム２１のビーム電流（照射電流）の値は、例えば、１０ｐＡ〜１μＡであり、スポット径は１００ｎｍ〜５μＡである。一例として、ビーム電流値は、１ｎＡである。一方、スポット径は、２００ｎｍ程度である。
【００４６】
また、微小電流測定で計測される基板電流（リーク電流２３）の最大値は、照射電流と試料内で発生した２次電子電流の総和となる。照射電流の大きさは、素子特性が損なわれない範囲に設定する必要がある。もしくは、素子への電流照射を許容できない場合は、リデポ物除去用のテスト用素子２を用いる。
【００４７】
そして、図８および図９に示すリデポ物除去の判定電流値１６は、基板電流（リーク電流２３）の最大値（注入電流（照射電流）と２次電子電流の和である電流合計１８）より小さい電流値に設定する。つまり、リデポ物が残留しているか否かの判定を行う判定電流値１６は、注入電流と２次電子電流の和である電流合計１８より小さい電流値に設定する。なお、観測される基板電流（リーク電流２３）は、リデポ物の材料や付着状態に依存するが、リデポ物の有無で１桁以上の違いがあるため、基板電流の観測により、リデポ物の有無を容易に判定することができる。
【００４８】
上述のように微小電流測定（通電チェック）では、まず、任意のパルス幅で集束イオンビーム２１を試料１１である基板に対して照射する。その際、図４に示す片持ち梁センサ１の局所領域１ａもしくはテスト用素子２の局所領域２ａに対してスポット的に集束イオンビーム２１を照射する。
【００４９】
この時、図７に示すように、予めファラデーカップ１５に集束イオンビーム２１を照射して所望の照射電流（ビーム電流）であるか否かを確認してから所望のビーム電流の集束イオンビーム２１を試料１１に照射する。つまり、片持ち梁センサ１またはテスト用素子２の何れか一方に集束イオンビーム２１を照射し、その際の試料１１からのリーク電流２３を図１に示す微小電流測定器１０によって計測する。そして、リーク電流２３の計測結果に基づいて片持ち梁センサ１を評価する。
【００５０】
詳細には、集束イオンビーム２１を照射したことに起因する試料１１からのリーク電流２３を計測し、その結果、リーク電流２３のパルス波形を取得して上記パルス波形の状態に基づいて片持ち梁センサ１を評価する。ここでは、図５に示す試料１１の溝３ｅにリデポ物であるＳｉ膜４が付着しているか否かをチェックする。
【００５１】
なお、微小電流測定（通電チェック）では、見方を変えると、試料１１を支持するステージ１３からのリーク電流２３を計測していることにもなる。そして、このリーク電流２３のパルス波形の状態に基づいて片持ち梁センサ１を評価する。
【００５２】
また、微小電流測定（通電チェック）では、図４に示す片持ち梁センサ１そのものではなく、片持ち梁センサ１の周辺に形成されたテスト用素子２に集束イオンビーム２１を照射して片持ち梁センサ１を評価してもよい。さらに、本実施の形態１の微小電流測定（通電チェック）では、Ｓｉ基板３の片持ち梁センサ１またはテスト用素子２の何れかの溝３ｅに導電性を有した半導体膜であるＳｉ膜４が付着しているか否かを、リーク電流２３のパルス波形の状態に基づいて検出して片持ち梁センサ１を評価する。なお、Ｓｉ基板３の溝３ｅにリデポ物として付着しているか否かの対象膜は、半導体膜に限らず導通を取ることが可能な膜であれば導電性を有する導体膜であってもよい。
【００５３】
さらに、微小電流測定では、集束イオンビーム２１の照射開始時間と基板電流（リーク電流２３）の測定開始時間を同期させ、極短時間の電流測定を可能にすることが好ましい。つまり、図１に示すタイマー９を用いて集束イオンビーム２１の照射の時刻とリーク電流２３の計測の時刻とを同期させて片持ち梁センサ１を評価することが好ましい。
【００５４】
具体的には、リデポ物除去処理（図２のステップＳ２）を経てもリデポ物が除去されていない場合は、図５に示すようにＳｉ膜（リデポ物）４が電流経路となるため、図８に示すように、照射した集束イオンビーム２１のパルス電流のパルス波形がそのまま観測される。その際、測定開始初期から判定電流値１６以上の電流が観測されるので、この場合はリデポ物有りと判定することができる。
【００５５】
一方、上記リデポ物除去処理を経て図６に示すようにリデポ物が除去されている場合は、図９に示すように、フローティング状態になった片持ち梁センサ１（ＭＥＭＳセンサ）に一定の電荷が蓄積されるまで、基板電流（リーク電流２３）は判定電流値１６以下になる。フローティング状態の片持ち梁センサ１に電荷が蓄積されると、リデポ物が存在しなくてもリーク電流２３が流れ出すので、所定の電荷蓄積時間１９を経過した後、照射した集束イオンビーム２１のパルス電流のパルス波形がそのまま観測されるようになる。つまり、リデポ物の有無は、片持ち梁センサ１の電荷蓄積時間１９内に判定することが重要となる。そして、この電荷蓄積時間１９は、片持ち梁センサ１の各寸法や照射電流量に強く依存するため、集束イオンビーム２１の照射開始時間とリーク電流２３の測定開始時間とを同期させることにより、高い精度でリデポ物の有無を判定することができる。
【００５６】
そして、図９に示すような微小電流測定（リーク電流測定）の開始初期段階に電荷蓄積時間１９が存在し、その後、パルス波形が観測された場合、リデポ物は無しと判定し、図２のステップＳ４に示す処理の終了となる。
【００５７】
これに対し、図８に示すように微小電流測定の開始初期段階からパルス波形が観測された場合、リデポ物有りと判定し、リーク電流２３の再計測とする。この場合には、図２に示すように、再度、ステップＳ２に戻りリデポ物除去を実施する。すなわち、図３に示すように、試料１１にエッチングガス１４を照射して試料１１をエッチング処理し、リデポ物を除去する。このようにして試料１１の片持ち梁センサ１に付着したリデポ物が除去されるまで、図１に示すＦＩＢ装置２０を用いて、図２のステップＳ２のリデポ物除去とステップＳ３の微小電流測定とを繰り返す。
【００５８】
なお、リデポ物の除去方法としては、種々実施可能であるが、ＦＩＢ装置２０内でＸｅＦ2 ガスなどのエッチングガス１４を照射してリデポ物を除去する場合は、同一のＦＩＢ装置２０内で試料１１を大きく移動させることも無くリデポ物除去を実施することが可能である。すなわち、同一のＦＩＢ装置２０において、リデポ物除去工程とリデポ物除去の確認工程（微小電流測定工程）とを連続して実施できるため、リデポ物の除去処理のスループットが大きくなる利点を得ることができる。
【００５９】
本実施の形態１の片持ち梁センサ１の特性評価方法および荷電粒子線装置（ＦＩＢ装置２０）によれば、ＦＩＢを用いて加工した片持ち梁センサ１の本体パターン、またはその周辺に形成されたテスト用素子２に対し、集束イオンビーム２１を照射し、試料１１からステージ１３に流れ込む微小な電流をモニタリングすることにより、片持ち梁センサ１の状態を評価することができる。この時、片持ち梁センサ１は、試料１１に形成された微細素子である。
【００６０】
具体的には、ＦＩＢを用いて微細素子を所望の形状に加工した後、ＦＩＢ加工で加工領域周辺に付着したリデポ物を除去する工程と、集束イオンビーム２１を微細素子の所定の領域に照射し、試料１１を支持しているステージ１３に流れる電流値を測定してこの電流値によりリデポ物の有無を判定する工程と、を繰り返す。そして、集束イオンビーム２１を照射した際の電流値（リーク電流２３の大きさ）が所定の電流値以下、もしくは以上になるまで、リデポ物の除去を行う。
【００６１】
また、集束イオンビーム２１などの荷電粒子線は、ビームスポット径を数１０ｎｍ程度まで収束することが容易であり、したがって、照射する電流量や時間も任意に制御することができる。すなわち、本実施の形態１のセンサの特性評価の場合、荷電粒子線が片持ち梁センサ１の観測用のプローブとなるため、片持ち梁センサ１を非接触状態で観測することができる。
【００６２】
つまり、片持ち梁センサ１などの微細なセンサ素子におけるリデポ物の有無を非破壊・非接触で確認することができ、微細なセンサ素子の製造の歩留りを向上させることができる。
【００６３】
また、片持ち梁センサ１などの微細なセンサ素子におけるリデポ物の有無を非破壊・非接触で確認することができるため、リデポ物除去の観測に伴う異物の発生も金属汚染も抑制することが可能となる。
【００６４】
さらに、異物や金属汚染を抑制することができるため、次工程のプロセス適用にも容易であり、片持ち梁センサ１などの微細なセンサ素子の製造スループットや歩留りを向上させることができる。
【００６５】
また、本実施の形態１のセンサの特性評価では、片持ち梁センサ（ＭＥＭＳセンサ）１などの微細素子の製造途中の段階で、ＦＩＢ装置２０を用いて上記微小電流測定を実施することも可能である。
【００６６】
これにより、微細素子の製造が完了してから不具合を発見するのではなく、製造途中で不具合を発見し、その段階で不具合を修復して製造することが可能なため、ＭＥＭＳセンサなどの製品の歩留りを向上させることができる。さらに、上記製品のコストの低減化を図ることができる。
【００６７】
また、本実施の形態１のＦＩＢ装置２０では、片持ち梁センサ１などのＭＥＭＳセンサの製造途中で集束イオンビーム２１を所定の箇所に照射することで、ＭＥＭＳセンサが動作するか否かを基板電流（リーク電流２３）の測定により確認することができる。例えば、一定量のイオンや電子の注入を行うことでＭＥＭＳセンサのスイッチングが起こる場合、動作判定が可能になる。この時、ＭＥＭＳセンサが動作不能の場合には、再度、リデポ物除去処理を行って、再びＭＥＭＳセンサの動作確認を行う。
【００６８】
また、本実施の形態１の片持ち梁センサ１の特性評価方法およびＦＩＢ装置２０では、荷電粒子線の照射開始の時刻と基板電流の測定開始の時刻とを同期させることにより、所定の荷電粒子線の照射方法と電流判定方法とを用いることで、リデポ物の有無を自動判定する装置を実現することができる。
【００６９】
また、本実施の形態１のセンサの特性評価では、ＦＩＢ加工と、微小電流測定（通電チェック）と、を同一のＦＩＢ装置２０で行うことにより、センサの特性評価の効率を向上させることができる。
【００７０】
さらに、ＦＩＢ加工と、エッチング処理によるリデポ物除去と、微小電流測定（通電チェック）と、を同一のＦＩＢ装置２０で行うため、片持ち梁センサ１の製造途中でもセンサの特性評価を行うことが可能であるとともに、センサの特性評価の効率をさらに向上させることができる。
【００７１】
（実施の形態２）
図１０は本発明の実施の形態２のセンサの特性評価方法における計測パターンの一例を示す平面図、図１１は図１０に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した構造におけるリデポ物が付着した構造の一例を示す断面図、図１２は図１０に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した構造におけるリデポ物が付着していない構造の一例を示す断面図である。さらに、図１３は図１１に示すリデポ物が付着した構造におけるリーク電流の計測結果の一例を示すパルス波形図、図１４は図１２に示すリデポ物が付着していない構造におけるリーク電流の計測結果の一例を示すパルス波形図である。
【００７２】
上記実施の形態１では、リデポ物が導電性の半導体または導体の場合を説明したが、本実施の形態２では、リデポ物が絶縁物（絶縁膜）の場合について説明する。
【００７３】
まず、Ｓｉ基板３の電位を制御するため、ＦＩＢで開口穴である凹部３ｆを形成し（図２に示すステップＳ１）、Ｓｉ基板３の表面を露出させる。この際、加工した凹部３ｆの底や凹部３ｆの内壁にはＳｉＯ膜などの絶縁膜５であるリデポ物が付着するため、リデポ除去処理を行う（図２に示すステップＳ２）。その後、ＦＩＢによる成膜で所定の形状にタングステン電極であるタングステン膜（金属膜）３ｄを形成する。
【００７４】
図１１には、ＦＩＢで加工したコンタクト部（凹部３ｆ）に絶縁膜（ＳｉＯ膜）５のリデポ物が残っている状態が示されている。図１２には、コンタクト部（凹部３ｆ）に、図１１に示す絶縁膜（ＳｉＯ膜）５のリデポ物が除去された状態が示されている。
【００７５】
本実施の形態２では、ＦＩＢ加工で形成されたＳｉ基板３のテスト用素子２の凹部３ｆに埋め込まれたタングステン膜３ｄの底部に絶縁膜５が付着しているか否かを、微小電流測定工程でリーク電流２３のパルス波形の状態に基づいて検出して片持ち梁センサ１を評価する。
【００７６】
実施の形態１で説明したように、微小電流測定（通電チェック）では、まず、図１０に示す片持ち梁センサ１の本体、もしくはリデポ除去のためのテスト用素子（テストパターン）２に照射する集束イオンビーム２１のスポット径、電流量、パルス幅、およびリーク電流２３の判定電流値１６を設定する。続いて、任意のパルス幅で集束イオンビーム２１を照射する。この際、実施の形態１と同様に、荷電粒子線照射の開始時間と基板電流（リーク電流２３）の測定開始時間とを同期させ、極短時間の電流測定を可能にすることが好ましい。
【００７７】
図１１に示すようにリデポ物がコンタクト部（凹部３ｆ）に存在している場合は、タングステン電極であるタングステン膜３ｄがフローティング状態となるため、タングステン膜３ｄに一定の電荷が蓄積されるまで、図１３に示されるように、基板電流（リーク電流２３）は判定電流値１６以下になる。そして、フローティングのタングステン膜（タングステン電極）３ｄに電荷が蓄積されると、リデポ物が存在してもリーク電流２３が流れ出すので、電荷蓄積時間１９を経て、照射された集束イオンビーム２１のパルス電流によるパルス波形がそのまま観測されるようになる。つまり、微小電流測定の開始初期段階から電荷蓄積時間１９が存在し、その後、パルス波形が観測された場合、リデポ物は有りと判定する。
【００７８】
一方、図１２に示されるように凹部３ｆにリデポ物が存在しない場合は、図１４に示されるように、照射された集束イオンビーム２１のパルス電流のパルス波形が微小電流測定の測定開始初期の段階からそのまま観測される。つまり、微小電流測定の測定開始初期の段階から判定電流値１６以上の電流値が観測されるため、この場合はリデポ物無しと判定することができる。
【００７９】
このように、コンタクト部（凹部３ｆ）に絶縁性のリデポ物が存在した場合は、照射電流と観測される基板電流（リーク電流２３）の関係が、実施の形態１とは逆の振る舞いとなる。
【００８０】
なお、絶縁膜５の残渣は、リーク電流２３が大きいため、電荷蓄積時間１９が非常に短い。したがって、判定電流値１６やパルス幅の設定を厳密に管理する必要がある。
【００８１】
本実施の形態２の片持ち梁センサ１の特性評価方法および荷電粒子線装置（ＦＩＢ装置２０）によって得られる効果は、実施の形態１の効果と同様であるため、その重複説明は省略する。
【００８２】
（実施の形態３）
図１５は本発明の実施の形態２のセンサの特性評価方法における計測パターンの一例を示す平面図、図１６は図１５に示すＣ−Ｃ線に沿って切断した構造で、気相エッチングによりＳｉＯ2膜（ＢＯＸ層）の一部がエッチングされず残存した構造の一例を示す断面図、図１７は図１５に示すＣ−Ｃ線に沿って切断した構造で、気相エッチングによりＳｉＯ2膜（ＢＯＸ層）が残っていない構造の一例を示す断面図である。さらに、図１８は図１６に示すリＳｉＯ2膜（ＢＯＸ層）が残存した構造におけるリーク電流の計測結果の一例を示すパルス波形図、図１９は図１７に示すＳｉＯ2膜（ＢＯＸ層）が残っていない構造におけるリーク電流の計測結果の一例を示すパルス波形図である。
【００８３】
上記実施の形態１および２では、ＦＩＢで加工したリデポ物除去の判定方法としての適用例を説明したが、本実施の形態３では、気相エッチプロセスの成否の判定方法に適用した例を説明する。
【００８４】
図１５〜図１７に示す片持ち梁センサ１は、ＦＩＢで加工した微細素子からなり、実施の形態１および２と同様に、Ｓｉ基板３上に形成されたＳｉＯ2 膜から成るＢＯＸ層を有するＳＯＩ膜３ｂを所定の形状にＦＩＢ加工した後、リデポ物（異物）である酸化膜残り６を除去した試料１１に形成されている。図１７に示す構造では、リデポ物を除去した試料１１を、気相エッチング法でＢＯＸ層のＳｉＯ2 膜をエッチングした工程の状態の例を示している。
【００８５】
そして、図１６は、気相エッチング不足により図１５に示す片持ち梁センサ１の片持ち梁（梁部）３ｈの下部に酸化膜残り６が存在している状態を示しており、一方、図１７は、気相エッチング工程が完了し、片持ち梁３ｈの下部のＳｉＯ2 膜が除去されている状態を示している。
【００８６】
本実施の形態３では、ＦＩＢ加工で形成された試料１１において片持ち梁センサ１の片持ち梁３ｈの下部の空洞部３ｇに異物（酸化膜残り６）が残存しているか否かを、微小電流測定の工程でリーク電流２３を測定し、このリーク電流２３のパルス波形の状態に基づいて検出して片持ち梁センサ１を評価する。
【００８７】
実施の形態１で説明したように、微小電流測定では、まず、片持ち梁センサ１の本体に照射する集束イオンビーム２１のスポット径、電流量、パルス幅、およびリーク電流２３の判定電流値１６を設定する。続いて、任意のパルス幅で集束イオンビーム２１を片持ち梁センサ１に照射する。この際、これまでと同様に、荷電粒子線の照射開始時間と基板電流（リーク電流２３）の測定開始時間を同期させ、極短時間の電流測定を可能にすることが好ましい。
【００８８】
図１６に示すように、片持ち梁センサ１の片持ち梁（可動部）３ｈの下部に、ＳｉＯ2 膜からなる酸化膜残り６が僅かでも存在している場合、外部から電圧を印加しても片持ち梁３ｈは全く動かない。
【００８９】
すなわち、ＭＥＭＳセンサ（片持ち梁センサ１）の一部に集束イオンビーム２１をパルス照射した場合、基板電流（リーク電流２３）は、図１８に示すような測定結果となる。これは、実施の形態１の図９で示した結果と同じ結果である。つまり、フローティングになった片持ち梁センサ１の素子に一定の電荷が蓄積されるまで、基板電流（リーク電流２３）は判定電流値１６以下になる。そして、フローティングの片持ち梁センサ１に電荷が蓄積され、電荷蓄積時間１９を経過すると、ＳｉＯ2 膜を介してリーク電流が流れ出すため、照射された集束イオンビーム２１のパルス電流のパルス波形がそのまま観測されるようになる。
【００９０】
この現象が観測された場合（図１８に示す測定結果の場合）、気相エッチング不足と判定される。上記現象が観測された場合、気相エッチングの追加エッチングを実施し、再度同じ特性評価を繰り返す。この方法は何度繰り返しても異物や金属汚染の増加は極めて少ない。また、気相エッチング不良を製造途中で確認することができ、さらに不良を良品にすることができるため、片持ち梁センサ１の製造の歩留りを向上させることができる。
【００９１】
一方、図１７に示すように、片持ち梁センサ１の可動部である片持ち梁３ｈの下部において、ＳｉＯ2 膜が全て除去されている場合、外部から電圧を印加すると静電気力により片持ち梁３ｈが動作する。電圧印加に伴う片持ち梁３ｈの動作とは、静電気力により片持ち梁３ｈが曲がり、片持ち梁３ｈとＳｉ基板３とが接触することを示す。
【００９２】
図１９に示すように、集束イオンビーム２１を照射して電荷が蓄積されるまでは（電荷蓄積時間１９では）、基板電流（リーク電流２３）は判定電流値１６以下であるが、静電気力により片持ち梁３ｈとＳｉ基板３とが接触する（スイッチングする）と、蓄積された電荷が一瞬で放電される（図１９に示すＳ部）。つまり、瞬間的に大きな基板電流（リーク電流２３）が観測される。そして、電荷が放電された瞬間に静電気力は無くなり、片持ち梁３ｈとＳｉ基板３とは離脱して基板電流（リーク電流２３）は判定電流値１６以下になる。
【００９３】
このように、気相エッチングが正常に行われた場合（酸化膜残り６が無い場合）、電荷蓄積と放電とを一定周期で繰り返す現象が観測される。この現象が確認された場合には、正常品と判定され次工程に進む。
【００９４】
本実施の形態３の片持ち梁センサ１の特性評価方法および荷電粒子線装置（ＦＩＢ装置２０）によって得られるその他の効果は、実施の形態１の効果と同様であるため、その重複説明は省略する。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
上記実施の形態１〜３では、微小電流測定において照射する荷電粒子線として、ＦＩＢ装置２０の集束イオンビーム２１を用いる場合を説明したが、ＦＩＢ装置２０が備える電子ビーム鏡筒７から放出される電子ビームを、荷電粒子線として用いてもよい。
【００９８】
また、上記実施の形態１〜３では、ＦＩＢ加工、リデポ物除去処理およびリーク電流判定処理を同一のＦＩＢ装置２０で実施する場合を説明した。ただし、ＦＩＢ装置２０は、例えば、ＦＩＢ加工およびリーク電流判定処理を実施し、リデポ物除去処理は、他の装置によって行ってもよい。
【００９９】
その際、ＦＩＢ装置２０は、ＦＩＢ加工およびリーク電流判定処理を自動で実施する装置であってもよいし、また、ＦＩＢ装置２０は、ＦＩＢ加工、リデポ物除去処理およびリーク電流判定処理を自動で実施する装置であってもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１  片持ち梁センサ（センサ、ＭＥＭＳセンサ、微細構造のセンサ）
１ａ  局所領域
２  テスト用素子
２ａ  局所領域
３  Ｓｉ基板
３ａ  酸化膜
３ｂ  ＳＯＩ膜
３ｃ  ＳｉＮ膜
３ｄ  タングステン膜（金属膜）
３ｅ  溝
３ｆ  凹部
３ｇ  空洞部
３ｈ  片持ち梁（梁部）
４  Ｓｉ膜（半導体膜、リデポ物）
５  絶縁膜（リデポ物）
６  酸化膜残り（異物、リデポ物）
７  電子ビーム鏡筒
８  システム制御部（制御部）
９  タイマー（時刻計測部）
１０  微小電流測定器（電流計測部）
１１  試料（基板）
１２  装置本体
１３  ステージ
１４  エッチングガス
１５  ファラデーカップ
１６  判定電流値
１７  ガス銃
１８  電流合計
１９  電荷蓄積時間
２０  ＦＩＢ装置（荷電粒子線装置）
２１  集束イオンビーム（ＦＩＢ、荷電粒子線）
２２  ＦＩＢ鏡筒（荷電粒子線放出部）
２３  リーク電流
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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