(57)【要約】【課題】試料の加工予定位置にビームを正確に照射する。【解決手段】一の実施形態によれば、試料加工装置は、試料を載置するための複数の電極を有する試料台と、前記試料台の各電極の極性を第１または第２極性に設定する極性設定部とを備える。さらに、前記装置は、前記第２極性の電極上に位置する前記試料の部分にビームを照射するビーム発生源を備える。さらに、前記装置は、前記試料の先端を認識する先端認識部と、前記先端認識部により認識された前記試料の先端と前記第２極性の電極との位置ずれを測定する測定部とを備える。さらに、前記装置は、前記測定部により測定された位置ずれに基づいて、前記試料と前記ビーム発生源との相対位置を変更する位置変更部と、前記測定部により測定された位置ずれに基づいて、前記先端認識部により認識された前記試料の先端下の電極の極性を前記第２極性に変更する極性変更部とを備える。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置するための複数の電極を有する試料台と、
前記試料台の各電極の極性を第１または第２極性に設定する極性設定部と、
前記第２極性の電極上に位置する前記試料の部分にビームを照射するビーム発生源と、
前記試料の先端を認識する先端認識部と、
前記先端認識部により認識された前記試料の先端と前記第２極性の電極との位置ずれを測定する測定部と、
前記測定部により測定された位置ずれに基づいて、前記試料と前記ビーム発生源との相対位置を変更する位置変更部と、
前記測定部により測定された位置ずれに基づいて、前記先端認識部により認識された前記試料の先端下の電極の極性を前記第２極性に変更する極性変更部と、
を備える試料加工装置。
【請求項２】
前記位置変更部は、前記測定部により測定された位置ずれに基づいて、前記ビーム発生源の位置を移動させる、請求項１に記載の試料加工装置。
【請求項３】
前記位置変更部は、前記測定部により測定された位置ずれに基づいて、前記試料台の位置を移動させる、請求項１に記載の試料加工装置。
【請求項４】
前記複数の電極は、２次元格子状に配置されている、請求項１に記載の試料加工装置。
【請求項５】
前記極性設定部および前記極性変更部は、前記第１極性の電極に第１電位を印加し、前記第２極性の電極に前記第１電位と異なる第２電位を印加する、請求項１に記載の試料加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、試料加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＩＢ（Focused Ion Beam）などのイオンビームを用いて試料を加工する際に、試料と試料台との温度差などにより、試料が試料台上で移動することがある。これをドリフト現象と呼ぶ。ドリフト現象が発生すると、試料の加工予定位置とイオンビームの照射位置とがずれて、試料の加工予定位置にイオンビームが照射されない可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８２８２５号公報
【特許文献２】特開２００６−３２９８４４号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１０／００４９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
試料の加工予定位置にビームを正確に照射することが可能な試料加工装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一の実施形態によれば、試料加工装置は、試料を載置するための複数の電極を有する試料台と、前記試料台の各電極の極性を第１または第２極性に設定する極性設定部とを備える。さらに、前記装置は、前記第２極性の電極上に位置する前記試料の部分にビームを照射するビーム発生源を備える。さらに、前記装置は、前記試料の先端を認識する先端認識部と、前記先端認識部により認識された前記試料の先端と前記第２極性の電極との位置ずれを測定する測定部とを備える。さらに、前記装置は、前記測定部により測定された位置ずれに基づいて、前記試料と前記ビーム発生源との相対位置を変更する位置変更部と、前記測定部により測定された位置ずれに基づいて、前記先端認識部により認識された前記試料の先端下の電極の極性を前記第２極性に変更する極性変更部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】第１実施形態の試料加工装置の構成を模式的に示す断面図(1/2)である。
【図１Ｂ】第１実施形態の試料加工装置の構成を模式的に示す断面図(2/2)である。
【図２】第１実施形態の試料台の構成を模式的に示す上面図である。
【図３】第１実施形態の試料加工方法を説明するためのフローチャートである。
【図４Ａ】第１実施形態の変形例の試料加工装置の構成を模式的に示す断面図(1/2)である。
【図４Ｂ】第１実施形態の変形例の試料加工装置の構成を模式的に示す断面図(2/2)である。
【図５Ａ】第２実施形態の試料加工装置の構成を模式的に示す断面図(1/2)である。
【図５Ｂ】第２実施形態の試料加工装置の構成を模式的に示す断面図(2/2)である。
【図６Ａ】第３実施形態の試料加工装置の構成を模式的に示す断面図(1/2)である。
【図６Ｂ】第３実施形態の試料加工装置の構成を模式的に示す断面図(2/2)である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１実施形態）
（１）第１実施形態の試料加工装置
図１Ａおよび図１Ｂは、第１実施形態の試料加工装置の構成を模式的に示す断面図である。本実施形態の試料加工装置は、イオンビーム（ＦＩＢ）２を用いて試料１を加工するＦＩＢ加工装置である。図１Ａは、イオンビーム２を発生前の試料加工装置を示し、図１Ｂは、イオンビーム２を発生中の試料加工装置を示す。
【０００９】
本実施形態の試料加工装置は、試料台１１と、極性設定部１２と、ビーム発生源の例であるＦＩＢ発生源１３と、先端認識部１４と、測定部１５と、位置変更部の例である発生源移動部１６と、極性変更部１７とを備えている。
【００１０】
（試料台１１）
試料台１１は、試料１を載置するための複数の電極１１ａを有している。試料台１１の平面形状の例は、５ｃｍ×５ｃｍの面積を有する四角形であり、電極１１ａの平面形状の例は、１０ｎｍ×１０ｎｍの面積を有する四角形である。このような電極１１ａを有する試料台１１は例えば、半導体製造プロセスにより製造することが可能である。互いに隣接する電極１１ａ同士は例えば、絶縁膜により電気的に分離されている。
【００１１】
試料１の例は、半導体ウェハから切り出されたブロックである。試料１の形状の例は、各辺の長さが１〜２ｃｍ程の直方体である。なお、試料１が半導体ウェハそのものである場合には、試料台１１のサイズが半導体ウェハを載置可能なサイズに設定される。
【００１２】
図１Ａおよび図１Ｂは、試料台１１の上面に平行で、互いに垂直なＸ方向およびＹ方向と、試料台１１の上面に垂直なＺ方向とを示している。本明細書においては、＋Ｚ方向を上方向として取り扱い、−Ｚ方向を下方向として取り扱う。例えば、試料１と試料台１１との位置関係は、試料台１１が試料１の下に位置していると表現される。
【００１３】
図２は、第１実施形態の試料台１１の構成を模式的に示す上面図である。本実施形態の電極１１ａは、図２に示すように２次元格子状に配置されており、具体的には２次元正方格子状に配置されている。
【００１４】
以下、引き続き図１Ａおよび図１Ｂを参照し、本実施形態の試料加工装置の構成を説明する。
【００１５】
（極性設定部１２）
極性設定部１２は、試料台１１の各電極１１ａの極性をプラスまたはマイナスに設定する。プラス極性は第１極性の例であり、マイナス極性は第２極性の例である。本実施形態の極性設定部１２は、プラス電極に、第１電位の例であるプラス電位を印加し、マイナス電極に、第１電位と異なる第２電位の例であるマイナス電位を印加する。
【００１６】
極性設定部１２は、１個の電極１１ａ（または数個の電極１１ａ）の極性をマイナスに設定し、残りの電極１１ａの極性をプラスに設定する。図１Ａおよび図１Ｂは、電極Ｑの極性をマイナスに設定した様子を示している。なお、図１Ａの電極Ｑの位置と、図１Ｂの電極Ｑの位置が異なる理由については後述する。
【００１７】
（ＦＩＢ発生源１３）
ＦＩＢ発生源１３は、マイナス極性の電極Ｑ上に位置する試料１の部分にイオンビーム２を照射する。イオンビーム２は、ビームおよび荷電粒子ビームの例である。本実施形態のイオンビーム２は、プラス電荷を有している。よって、ＦＩＢ発生源１３から発生したイオンビーム２は、マイナス極性の電極Ｑに引き寄せられる。その結果、電極Ｑ上に位置する試料１の部分にイオンビーム２が照射される。そのため、本実施形態の試料加工装置は、試料１の加工予定位置の下の電極１１ａの極性をマイナスに設定する。
【００１８】
上述のように、図１Ａは、イオンビーム２を発生前の試料加工装置を示し、図１Ｂは、イオンビーム２を発生中の試料加工装置を示している。図１Ｂの処理の前に、先端認識部１４、測定部１５、発生源移動部１６、および極性変更部１７による処理が行われる。
【００１９】
（先端認識部１４）
先端認識部１４は、試料１の加工予定位置である試料１の先端Ｐを認識する。本実施形態の先端認識部１４は、試料１に電磁波または音響波を照射することにより、試料１の先端Ｐを認識する。電磁波の例は、光波、赤外線、電波、Ｘ線などである。音響波の例は、超音波などである。本実施形態の先端認識部１４は、試料１が試料台１１上のどこに位置するかを認識することができる。
【００２０】
（測定部１５）
測定部１５は、先端認識部１４により認識された試料１の先端Ｐと、マイナス極性の電極Ｑとの位置ずれを測定する。図１Ａに示す符号Ｄは、測定部１５により測定される位置ずれ量を示す。位置ずれ量Ｄは、試料１の先端Ｐと電極ＱとのＸ座標の差およびＹ座標の差で表してもよいし、試料１の先端Ｐと電極Ｑとの間の距離および角度で表してもよい。また、測定部１５は、試料１の先端Ｐと電極Ｑの中心との位置ずれを測定してもよいし、試料１の先端Ｐと電極Ｑの端部との位置ずれを測定してもよい。測定部１５により測定された位置ずれは、発生源移動部１６および極性変更部１７にフィードバックされる。
【００２１】
（発生源移動部１６）
発生源移動部１６は、測定部１５により測定された位置ずれに基づいて、試料１とＦＩＢ発生源１３との相対位置を変更する。具体的には、発生源移動部１６は、測定部１５により測定された位置ずれに基づいて、ＦＩＢ発生源１３の位置を移動させる。図１Ａと図１Ｂはそれぞれ、移動前と移動後のＦＩＢ発生源１３を示す。発生源移動部１６は、ＦＩＢ発生源１３を試料１の先端Ｐの真上に移動させる。
【００２２】
（極性変更部１７）
極性変更部１７は、測定部１５により測定された位置ずれに基づいて、先端認識部１４により認識された試料１の先端Ｐ下の電極１１ａの極性をマイナスへと変更する。その結果、電極Ｑの位置が、図１Ａに示す位置から図１Ｂに示す位置に変更される。極性変更部１７は、極性設定部１２と同様に、プラス電極にプラス電位を印加し、マイナス電極にマイナス電位を印加する。
【００２３】
発生源移動部１６による処理の結果、ＦＩＢ発生源１３は試料１の先端Ｐの真上に移動される。また、極性変更部１７による処理の結果、試料１の先端Ｐとマイナス極性の電極Ｑとの位置ずれが解消される。その後、ＦＩＢ発生源１３は、電極Ｑ上に位置する試料１の先端Ｐにイオンビーム２を照射する。このようにして、本実施形態の試料加工装置は、試料１の加工予定位置である試料１の先端Ｐにイオンビーム２を正確に照射することができる。
【００２４】
（２）第１実施形態の試料加工方法
図３は、第１実施形態の試料加工方法を説明するためのフローチャートである。
【００２５】
まず、加工対象の試料１を試料台１１上に載置する（ステップＳ１）。次に、先端認識部１４が、試料１の先端Ｐを認識する（ステップＳ２）。次に、極性設定部１２が、各電極１１ａの極性をプラスまたはマイナスに設定する（ステップＳ３）。この際、極性設定部１２は、試料１の先端Ｐ付近の電極１１ａ（電極Ｑ）の極性をマイナスに設定し、残りの電極１１ａの極性をプラスに設定する。
【００２６】
なお、ステップＳ３の処理は、ステップＳ２の処理結果を用いて行ってもよい。具体的には、極性設定部１２は、先端認識部１４による先端Ｐの認識結果を利用して、マイナスに設定する電極１１ａ（電極Ｑ）を選択してもよい。一方、ステップＳ３の処理をステップＳ２の処理結果を用いずに行う場合には、ステップＳ３をステップＳ２よりも前に行ってもよい。
【００２７】
次に、測定部１５が、先端認識部１４により認識された試料１の先端Ｐと電極Ｑとの位置ずれを測定する（ステップＳ４）。次に、ＦＩＢ移動部１６が、測定部１５により測定された位置ずれに基づいて、ＦＩＢ発生源１３を試料１の先端Ｐの真上に移動させる（ステップＳ５）。次に、極性変更部１７が、測定部１５により測定された位置ずれに基づいて、先端認識部１４により認識された試料１の先端Ｐ下の電極１１ａの極性をマイナスに変更する（ステップＳ６）。その結果、電極Ｑの位置が変更され、試料１の先端Ｐと電極Ｑとの位置ずれが解消される。
【００２８】
次に、ＦＩＢ発生源１３が、電極Ｑ上に位置する試料１の先端Ｐに、イオンビーム２を照射する（ステップＳ７）。こうして、試料１がイオンビーム２により加工される。
【００２９】
（３）第１実施形態の変形例の試料加工装置
図４Ａおよび図４Ｂは、第１実施形態の変形例の試料加工装置の構成を模式的に示す断面図である。
【００３０】
本変形例の試料加工装置は、発生源移動部１６の代わりに、試料台移動部１８を備えている。試料台移動部１８は、位置変更部の例である。
【００３１】
試料台移動部１８は、発生源移動部１６と同様に、測定部１５により測定された位置ずれに基づいて、試料１とＦＩＢ発生源１３との相対位置を変更する。ただし、試料台移動部１８は、測定部１５により測定された位置ずれに基づいて、試料台１１の位置を移動させる。図４Ａと図４Ｂはそれぞれ、移動前と移動後の試料台１１を示す。試料台移動部１８は、試料１の先端ＰがＦＩＢ発生源１３の真下にくるように試料台１１を移動させる。
【００３２】
一般に、試料台１１の移動機構は、ＦＩＢ発生源１３の移動機構よりも容易に実現可能である。よって、試料台移動部１８は、発生源移動部１６よりも容易に実現可能であるという利点を有する。
【００３３】
一方、発生源移動部１６は、ＦＩＢ発生源１３の移動に伴う試料１の位置の変化を防止できるという利点を有する。
【００３４】
以上のように、本実施形態の試料加工装置は、試料１の先端Ｐと電極Ｑとの位置ずれの測定結果に基づいて、試料１とＦＩＢ発生源１３との相対位置を変更する発生源移動部１６または試料台移動部１８と、試料１の先端Ｐと電極Ｑとの位置ずれの測定結果に基づいて、電極Ｑの位置を変更する極性変更部１７とを備えている。
【００３５】
よって、本実施形態によれば、試料１と試料台１１との温度差などによりドリフト現象が発生しても、試料１とＦＩＢ発生源１３との相対位置や電極Ｑの位置を、正しい位置に調整することができる。よって、本実施形態によれば、試料１の加工予定位置である試料１の先端Ｐにイオンビーム２を正確に照射することが可能となり、ＦＩＢ加工の精度を向上させることが可能となる。
【００３６】
（第２実施形態）
図５Ａおよび図５Ｂは、第２実施形態の試料加工装置の構成を模式的に示す断面図である。
【００３７】
本実施形態の先端認識部１４は、微細な針１４ａを有している。本実施形態の先端認識部１４は、試料１に針１４ａを接触させることにより、試料１の先端Ｐを認識する。針１４ａは、試料１に接触させる物体の例である。
【００３８】
第２実施形態の先端認識部１４は、試料加工装置内に電磁波や音響波が存在する場合にも、試料１の先端Ｐを正確に認識できるという利点を有する。一方、第１実施形態の先端認識部１４は、試料１の先端Ｐを非接触で簡単に認識できるという利点を有する。
【００３９】
（第３実施形態）
図６Ａおよび図６Ｂは、第３実施形態の試料加工装置の構成を模式的に示す断面図である。
【００４０】
本実施形態の試料加工装置は、第１または第２実施形態の試料加工装置の構成要素に加えて、ＦＩＢ発生源１３からのイオンビーム２を試料１上に集束させるためのレンズ１９を備えている。本実施形態のレンズ１９は、凸レンズである。また、本実施形態のレンズ１９の位置は、ＦＩＢ発生源１３に対し固定されている。よって、発生源移動部１６がＦＩＢ発生源１３を移動させると、レンズ１９もＦＩＢ発生源１３と共に移動する。
【００４１】
本実施形態の試料加工装置は、レンズ１９により細くなったイオンビーム２を試料１に照射することができる。よって、本実施形態によれば、より微細かつ精密に試料１を加工をすることが可能となる。また、本実施形態によれば、レンズ１９の位置をＦＩＢ発生源１３に対し固定することにより、発生源移動部１６が試料１とＦＩＢ発生源１３との相対位置を変更しても、ＦＩＢ発生源１３からのイオンビーム２を試料１上に集束させることができる。
【００４２】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００４３】
１：試料、２：イオンビーム、１１：試料台、１１ａ：電極、１２：極性設定部、
１３：ＦＩＢ発生源、１４：先端認識部、１４ａ：針、１５：測定部、
１６：発生源移動部、１７：極性変更部、１８：試料台移動部、１９：レンズ
【図１Ａ】
2015153644.tif 000003
【図１Ｂ】
2015153644.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
2015153644.tif 000007
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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