(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物ガスを試料に供給してイオンビームを照射することによりデポジション膜を成膜する集束イオンビーム装置における成膜方法であって、
前記試料に対してデフォーカスさせたイオンビームを使用して、前記試料に第１デポジション膜を成膜する第１デポジション膜成膜工程と、
前記第１デポジション膜成膜工程におけるデフォーカス量よりも小さいデフォーカス量とすることによって前記第１デポジション膜成膜工程で使用されるイオンビームよりもドーズ量を大きくしたイオンビームを使用して、前記第１デポジション膜上に第２デポジション膜を成膜する第２デポジション膜成膜工程と、
を含み、
前記第１デポジション膜成膜工程で使用されるイオンビームと前記第２デポジション膜成膜工程で使用されるイオンビームとは、同一のイオン源で発生する、成膜方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１デポジション膜成膜工程では、デフォーカス量を時間の経過とともに減少させて、前記第１デポジション膜を成膜する、成膜方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１デポジション膜成膜工程では、デフォーカス量を直線的に減少させて、前記第１デポジション膜を成膜する、成膜方法。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記第１デポジション膜成膜工程では、デフォーカス量を曲線的に減少させて、前記第１デポジション膜を成膜する、成膜方法。
【請求項５】
イオンビームを集束して試料に照射する集束イオンビーム光学系と、
前記試料に化合物ガスを供給するガス供給部と、
前記集束イオンビーム光学系を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記集束イオンビーム光学系を制御して、前記試料に対してデフォーカスさせたイオンビームを、前記化合物ガスが供給された前記試料に照射する第１処理と、
前記集束イオンビーム光学系を制御して、前記第１処理におけるデフォーカス量よりも小さいデフォーカス量とすることによって前記第１処理で使用されるイオンビームよりもドーズ量を大きくしたイオンビームを、前記化合物ガスが供給された前記試料に照射する第２処理と、
を行い、
前記第１処理で使用されるイオンビームと前記第２処理で使用されるイオンビームとは、同一のイオン源で発生する、集束イオンビーム装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記第１処理では、前記集束イオンビーム光学系を制御して、デフォーカス量を時間の経過とともに減少させる、集束イオンビーム装置。
【請求項７】
請求項５または６において、
前記第１処理では、前記集束イオンビーム光学系を制御して、デフォーカス量を直線的に減少させる、集束イオンビーム装置。
【請求項８】
請求項５または６において、
前記第１処理では、前記集束イオンビーム光学系を制御して、デフォーカス量を曲線的に減少させる、集束イオンビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法および集束イオンビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集束イオンビーム装置（ｆｏｃｕｓｅｄ  ｉｏｎ  ｂｅａｍ  ｓｙｓｔｅｍ、ＦＩＢ装置）は、集束させたイオンビームで試料表面を走査することで、試料の極表面を構成する原子をはじき出し任意の極小領域をエッチング加工する装置である。さらに、集束イオンビーム装置では、試料表面付近に化合物ガスを吹き付けながらイオンビームを照射することで、イオンビームが照射された領域にて化学変化を起こし、成膜加工（デポジション加工）することもできる（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
化合物ガスを試料表面に充満させたところにイオンビームを照射すると、イオンビームが化合物ガス分子に衝突し、ガス分子が分解される。分解されたガス分子は試料表面に吸着し、堆積する。あらかじめイオンビームを走査する試料表面上の範囲を指定することで、試料表面上の任意の領域に成膜することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２８９１３３号公報
【特許文献２】特開２００７−１３４５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１４は、従来の集束イオンビーム装置１０１における成膜加工の動作を説明するための図である。
【０００６】
集束イオンビーム装置１０１では、まず、ガス銃１４０のガス噴き出し口のバルブを開き、ガス銃１４０を試料ステージ１２０で支持された試料Ｓの表面付近の上部まで挿入する。
【０００７】
次に、集束イオンビーム光学系１１０により試料Ｓの表面の成膜したい領域にイオンビームのフォーカスを合わせ（ジャストフォーカス）、ジャストフォーカスさせたイオンビームにて試料Ｓの表面の成膜したい領域を走査する。これにより、試料Ｓの表面のイオンビームで走査されている領域に分解されたガス分子が堆積する。
【０００８】
任意の時間、成膜加工を行った後、イオンビームの走査を終了する。そして、ガス銃１４０を退避させ、ガス噴き出し口のバルブを閉じる。
【０００９】
以上の工程により、デポジション膜の成膜を行うことができる。
【００１０】
集束イオンビーム装置は、試料の微小領域を狙って加工できるという特徴があるため、加工精度が求められるとともに、観察領域が極表面付近であることが多い。また、集束イオンビーム装置で成膜したデポジション膜は、ＦＩＢ加工（エッチング加工）をする際の試料極表面を保護する膜として用いられる。
【００１１】
したがって、試料表面にダメージを与えないようにデポジション膜を成膜することが理想である。しかしながら、デポジションによる成膜は、本来、エッチングとして用いるイ
オンビームを使用しているため、試料表面付近にガスが十分に充満していないと試料表面を削ってしまう場合がある。
【００１２】
集束イオンビーム装置において、試料室は加工および成膜中は常に真空が保たれているので、通常、デポジションによる成膜を行う直前に試料表面付近にガスを吹き付けて局所的にガスを充満させる。そのため、デポジションによる成膜加工のはじめの方では、ガスが不十分で試料表面がイオンビームにより削れていることがある。このような場合には、イオンビームにより削れてダメージを受けた試料表面上にデポジション膜が成膜されてしまう。
【００１３】
近年、化学技術がめざましく発展し、様々な製品が小型化・集積化、そして薄膜化しているなか、デポジション膜の成膜にはさらにダメージレスが求められている。
【００１４】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、試料に与えるダメージを低減させることができる成膜方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、試料に与えるダメージを低減させて成膜することができる集束イオンビーム装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）本発明に係る成膜方法は、
化合物ガスを試料に供給してイオンビームを照射することによりデポジション膜を成膜する集束イオンビーム装置における成膜方法であって、
前記試料に対してデフォーカスさせたイオンビームを使用して、前記試料に第１デポジション膜を成膜する第１デポジション膜成膜工程と、
前記第１デポジション膜成膜工程におけるデフォーカス量よりも小さいデフォーカス量とすることによって前記第１デポジション膜成膜工程で使用されるイオンビームよりもドーズ量を大きくしたイオンビームを使用して、前記第１デポジション膜上に第２デポジション膜を成膜する第２デポジション膜成膜工程と、
を含み、
前記第１デポジション膜成膜工程で使用されるイオンビームと前記第２デポジション膜成膜工程で使用されるイオンビームとは、同一のイオン源で発生する。
【００１６】
このような成膜方法では、デポジション膜の成膜の際に、はじめにデフォーカスさせたイオンビームを使用することにより、試料の近傍に化合物ガスが十分に充満していなくても、試料へのダメージを低減して成膜を行うことができる。さらに、その後、デフォーカス量を小さくしたイオンビームを使用することにより、デポジション膜を、例えばあらかじめ任意に指定された範囲で厚く堆積させることができる。したがって、このような成膜方法では、試料へのダメージを低減させることができ、かつ、形の整ったデポジション膜を成膜することができる。
【００１７】
（２）本発明に係る成膜方法において、
前記第１デポジション膜成膜工程では、デフォーカス量を時間の経過とともに減少させて、前記第１デポジション膜を成膜してもよい。
【００１８】
このような成膜方法では、試料へのダメージを低減させることができる。
【００１９】
（３）本発明に係る成膜方法において、
前記第１デポジション膜成膜工程では、デフォーカス量を直線的に減少させて、前記第１デポジション膜を成膜してもよい。
【００２０】
（４）本発明に係る成膜方法において、
前記第１デポジション膜成膜工程では、デフォーカス量を曲線的に減少させて、前記第１デポジション膜を成膜してもよい。
【００２５】
（５）本発明に係る集束イオンビーム装置は、
イオンビームを集束して試料に照射する集束イオンビーム光学系と、
前記試料に化合物ガスを供給するガス供給部と、
前記集束イオンビーム光学系を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記集束イオンビーム光学系を制御して、前記試料に対してデフォーカスさせたイオンビームを、前記化合物ガスが供給された前記試料に照射する第１処理と、
前記集束イオンビーム光学系を制御して、前記第１処理におけるデフォーカス量よりも小さいデフォーカス量とすることによって前記第１処理で使用されるイオンビームよりもドーズ量を大きくしたイオンビームを、前記化合物ガスが供給された前記試料に照射する第２処理と、
を行い、
前記第１処理で使用されるイオンビームと前記第２処理で使用されるイオンビームとは、同一のイオン源で発生する。
【００２６】
このような集束イオンビーム装置では、デポジション膜の成膜の際に、はじめにデフォーカスさせたイオンビームを使用することにより、試料の近傍に化合物ガスが十分に充満していなくても、試料へのダメージを低減して成膜を行うことができる。さらに、その後、デフォーカス量を小さくしたイオンビームを使用することにより、デポジション膜を、例えばあらかじめ任意に指定された範囲で厚く堆積させることができる。したがって、このような集束イオンビーム装置では、試料へのダメージを低減させることができ、かつ、形の整ったデポジション膜を成膜することができる。
【００２７】
（６）本発明に係る集束イオンビーム装置において、
前記第１処理では、前記集束イオンビーム光学系を制御して、デフォーカス量を時間の経過とともに減少させてもよい。
【００２８】
（７）本発明に係る集束イオンビーム装置において、
前記第１処理では、前記集束イオンビーム光学系を制御して、デフォーカス量を直線的に減少させてもよい。
【００２９】
（８）本発明に係る集束イオンビーム装置において、
前記第１処理では、前記集束イオンビーム光学系を制御して、デフォーカス量を曲線的に減少させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態に係る集束イオンビーム装置の構成を模式的に示す図。
【図２】第１実施形態に係る集束イオンビーム装置における成膜方法の一例を示すフローチャート。
【図３】第１実施形態に係る集束イオンビーム装置の制御部によるフォーカス制御の一例を示す図。
【図４】図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、第１実施形態に係る集束イオンビーム装置を用いた成膜工程を模式的に示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）はジャストフォーカスのイオンビームで試料表面を走査して成膜されたデポジション膜を模式的に示す断面図であり、図５（Ｂ）はデフォーカスのイオンビームで試料表面を走査して成膜されたデポジション膜を模式的に示す断面図である。
【図６】第１変形例に係る集束イオンビーム装置の制御部によるフォーカス制御の一例を示す図。
【図７】第１変形例に係る集束イオンビーム装置における成膜方法の一例を示すフローチャート。
【図８】第２変形例に係る集束イオンビーム装置の制御部によるフォーカス制御の一例を示す図。
【図９】第２変形例に係る集束イオンビーム装置の制御部によるフォーカス制御の一例を示す図。
【図１０】第２実施形態に係る集束イオンビーム装置の構成を模式的に示す図。
【図１１】試料室の真空度の変化の一例を示すグラフ。
【図１２】第２実施形態に係る集束イオンビーム装置の制御部によるフォーカス制御の一例を示す図。
【図１３】その他の実施形態に係る集束イオンビーム装置の制御部によるフォーカス制御の一例を示す図。
【図１４】従来の集束イオンビーム装置における成膜加工の動作を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３６】
１．  第１実施形態
１．１．  集束イオンビーム装置
まず、第１実施形態に係る集束イオンビーム装置について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る集束イオンビーム装置１００の構成を模式的に示す図である。
【００３７】
集束イオンビーム装置１００は、図１に示すように、集束イオンビーム光学系１０と、試料ステージ２０と、二次電子検出器３０と、ガス銃４０（ガス供給部の一例）と、真空計５０と、ＦＩＢ駆動部６０と、ステージ駆動部６２と、処理部７０と、操作部８０と、表示部８２と、記憶部８４と、情報記憶媒体８６と、を含んで構成されている。
【００３８】
集束イオンビーム光学系１０は、イオン源１１と、引き出し電極１２と、加速電極１３と、集束レンズ１４と、ビームブランキング電極１５と、可変マルチアパーチャー１６と、ビーム偏向電極１７と、対物レンズ１８と、を含んで構成されている。
【００３９】
イオン源１１は、イオンビームＩＢを発生させる。引き出し電極１２は、イオン源１１からイオンを引き出すための電極である。加速電極１３は、引き出し電極１２によってイオン源１１から引き出されたイオンを加速する電極である。
【００４０】
イオン源１１、引き出し電極１２、加速電極１３によって、イオンビームＩＢを発生させるためのイオン銃が構成される。イオン銃では、イオン源１１から引き出し電極１２によって引き出されたイオンを、加速電極１３で加速させることで、所定の加速電圧で加速されたイオンビームＩＢを放出することができる。
【００４１】
集束レンズ１４は、イオン源１１（イオン銃）で発生したイオンビームＩＢを集束させる。集束レンズ１４としては、例えば、静電レンズが用いられる。
【００４２】
ビームブランキング電極１５は、集束レンズ１４によって集束されたイオンビームＩＢの試料Ｓへの照射のオン・オフを制御する。
【００４３】
可変マルチアパーチャー１６は、ビームブランキング電極１５で照射がオンとされたイオンビームＩＢの電流を選択的に制限する。可変マルチアパーチャー１６は径の異なる複数の絞り孔を有しており、イオンビームＩＢの経路上に配置される絞り孔を切り替えることでイオンビームＩＢの電流を選択的に制限することができる。
【００４４】
ビーム偏向電極１７は、可変マルチアパーチャー１６によって電流が選択的に制限されたイオンビームＩＢを偏向する。ビーム偏向電極１７によってイオンビームＩＢを偏向さ
せることで、イオンビームＩＢで試料Ｓ上を二次元的に走査することができる。
【００４５】
対物レンズ１８は、イオンビームＩＢの焦点を試料Ｓ上に合わせるためのレンズである。対物レンズ１８としては、例えば、静電レンズが用いられる。
【００４６】
試料ステージ２０は、試料Ｓを支持する。試料ステージ２０は、試料Ｓを水平方向（ＸＹ方向）へ２次元移動させることができる。試料ステージ２０は、さらに、試料Ｓを回転させたり、傾斜させたりすることができる。
【００４７】
二次電子検出器３０は、イオンビームＩＢが試料Ｓに照射されることにより、試料Ｓで発生した二次電子を検出する。二次電子検出器３０は、例えば、シンチレーターおよび光電子増倍管を含んで構成されている。二次電子検出器３０で検出された二次電子の検出信号（強度信号）は、例えば、イオンビームＩＢの走査信号と同期された画像データとして、処理部７０に送られ、画像処理部７４によって処理され表示部８２に表示される。これにより、走査イオン顕微鏡像（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｉｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ  ｉｍａｇｅ、ＳＩＭ像）を観察することができる。
【００４８】
ガス銃４０は、化合物ガスを試料Ｓの表面に供給する。化合物ガスを試料Ｓの表面に充満させたところにイオンビームＩＢを照射すると、イオンビームＩＢが化合物ガス分子に衝突し、ガス分子が分解される。分解されたガス分子が試料表面に吸着し堆積する。これにより、デポジション膜が成膜される。例えば、化合物ガスとして、Ｗ（ＣＯ）６を用いた場合、イオンビームＩＢを走査した領域にタングステン膜が成膜される。
【００４９】
真空計５０は、試料室２内の真空度（圧力）を計測する。
【００５０】
ＦＩＢ駆動部６０は、集束イオンビーム光学系１０およびガス銃４０を駆動させる。ＦＩＢ駆動部６０は、制御部７２によって制御される。
【００５１】
ステージ駆動部６２は、試料ステージ２０を駆動させる。ステージ駆動部６２は、制御部７２によって制御される。
【００５２】
操作部８０は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、処理部７０に送る処理を行う。操作部８０は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどである。
【００５３】
表示部８２は、処理部７０（画像処理部７４）によって生成された画像を表示するものであり、その機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴなどにより実現できる。表示部８２は、例えば、ＳＩＭ像を表示する。
【００５４】
記憶部８４は、処理部７０のワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭなどにより実現できる。記憶部８４は、処理部７０が各種の制御処理や計算処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。また、記憶部８４は、処理部７０の作業領域として用いられ、処理部７０が各種プログラムに従って実行した算出結果等を一時的に記憶するためにも使用される。記憶部８４には、例えば、後述する成膜処理におけるフォーカスの条件や、成膜時間等の情報が記憶される。
【００５５】
情報記憶媒体８６（コンピューターにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、或いはメモリ（ＲＯＭ）などにより実現できる。処理部７０は、情報記憶媒体８６に格納されるプログラム（データ）
に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。情報記憶媒体８６には、処理部７０の各部としてコンピューターを機能させるためのプログラムを記憶することができる。
【００５６】
処理部７０は、情報記憶媒体８６に記憶されているプログラムに従って、各種の制御処理や計算処理を行う。処理部７０は、情報記憶媒体８６に記憶されているプログラムを実行することで、以下に説明する、制御部７２、画像処理部７４として機能する。処理部７０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。なお、処理部７０の少なくとも一部をハードウェア（専用回路）で実現してもよい。処理部７０は、制御部７２と、画像処理部７４と、を含む。
【００５７】
制御部７２は、ＦＩＢ駆動部６０およびステージ駆動部６２を介して、集束イオンビーム光学系１０、ガス銃４０、および試料ステージ２０を制御する。制御部７２は、集束イオンビーム光学系１０を制御して、試料Ｓにデポジション膜を成膜するための成膜処理を行うことができる。成膜処理については、後述する「１．２．  成膜方法」で詳細に説明する。
【００５８】
画像処理部７４は、二次電子検出器３０の検出信号を、イオンビームＩＢの走査信号と同期された画像データとして受け取り、ＳＩＭ像を生成する処理を行う。そして、画像処理部７４は、生成したＳＩＭ像を表示部８２に表示させる。
【００５９】
集束イオンビーム装置１００では、集束イオンビーム光学系１０によってイオンビームＩＢを試料Ｓ上で走査させることにより、イオンビームＩＢで走査された領域をエッチングすることができる。さらに、集束イオンビーム装置１００では、ガス銃４０によって試料Ｓに化合物ガスを供給し、集束イオンビーム光学系１０によってイオンビームＩＢを試料Ｓ上で走査させることにより、イオンビームＩＢで走査された領域にデポジション膜を成膜することができる。
【００６０】
１．２．  成膜方法
次に、第１実施形態に係る集束イオンビーム装置１００における、デポジション膜の成膜方法について図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る集束イオンビーム装置１００における成膜方法の一例を示すフローチャートである。図３は、制御部７２によるフォーカス制御の一例を示す図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、デポジション膜Ｄの成膜工程を模式的に示す断面図である。
【００６１】
例えば、ユーザーが試料Ｓの任意の領域（成膜領域）を指定し、操作部８０を介して、制御部７２に成膜処理の開始を要求すると、制御部７２は操作部８０からの操作信号を受け付けて成膜処理を開始する。このとき、ガス銃４０のガス噴き出し口から試料Ｓに化合物ガスが供給される。
【００６２】
まず、図４（Ａ）に示すように、試料Ｓに対してデフォーカスさせたイオンビームＩＢを使用して、試料Ｓに第１デポジション膜Ｄ１を成膜する（ステップＳ１０）。
【００６３】
具体的には、制御部７２が、集束イオンビーム光学系１０を制御して、試料Ｓに対してデフォーカスさせたイオンビームＩＢを、化合物ガスが供給された試料Ｓに照射する処理を行う。
【００６４】
制御部７２は、対物レンズ１８を制御してイオン源１１から放出されたイオンビームＩＢの焦点を試料Ｓに対してデフォーカスの状態にし、ビーム偏向電極１７を制御して当該デフォーカス状態のイオンビームＩＢで試料Ｓの成膜領域を時間Ｔｄｅだけ走査させる。
これにより、図４に示すように、試料Ｓ上に第１デポジション膜が成膜される。
【００６５】
このとき、制御部７２は試料Ｓに対してデフォーカス状態にすればよく、試料Ｓに対してオーバーフォーカスにしてもよいし、アンダーフォーカスにしてもよい。なお、アンダーフォーカスにした場合、オーバーフォーカスにした場合と比べて、同じデフォーカス量でも、膜の縁（成膜領域と非成膜領域との境界）が明瞭な状態のよいデポジション膜を成膜することができる。
【００６６】
また、ステップＳ１０の処理におけるデフォーカス量は、任意に設定することができる。例えば、試料ＳがイオンビームＩＢによってダメージを受けやすい試料Ｓである場合、デフォーカス量を大きく設定する。
【００６７】
次に、図４（Ｂ）に示すように、試料Ｓに対してジャストフォーカスさせたイオンビームＩＢを使用して、第１デポジション膜Ｄ１上に第２デポジション膜Ｄ２を成膜する（ステップＳ１１）。
【００６８】
具体的には、制御部７２が、集束イオンビーム光学系１０を制御して、試料Ｓに対してジャストフォーカスさせたイオンビームＩＢを、化合物ガスが供給された試料Ｓ（成膜領域）に照射する処理を行う。
【００６９】
制御部７２は、対物レンズ１８を制御して、イオンビームＩＢの焦点をデフォーカスの状態から試料Ｓに対してジャストフォーカスの状態に瞬間的に切り替え、ビーム偏向電極１７を制御して当該ジャストフォーカス状態のイオンビームＩＢで試料Ｓの成膜領域を時間Ｔｊｕｓｔだけ走査させる。なお、ステップＳ１１の処理では、制御部７２は対物レンズ１８を制御してフォーカスのみを変更し、その他の処理（ビーム偏向電極１７の制御等）は、ステップＳ１０の処理と同様に行う。
【００７０】
そして、制御部７２は、ジャストフォーカス状態のイオンビームＩＢで試料Ｓの成膜領域を時間Ｔｊｕｓｔだけ走査させた後、成膜処理を終了する。以上の工程により、第１デポジション膜Ｄ１上に第２デポジション膜Ｄ２が成膜される。
【００７１】
デポジション膜の成膜を行う時間（成膜時間Ｔｄｅｐｏ）は、デフォーカス時間Ｔｄｅとジャストフォーカス時間Ｔｊｕｓｔの和（Ｔｄｅｐｏ＝Ｔｄｅ＋Ｔｊｕｓｔ）で表される。デフォーカス時間Ｔｄｅとジャストフォーカス時間Ｔｊｕｓｔの割合は、任意に指定することができる。もしくは、デフォーカス時間Ｔｄｅを任意に指定できてもよい。
【００７２】
例えば、デフォーカス時間Ｔｄｅとジャストフォーカス時間Ｔｊｕｓｔの割合の情報（もしくはデフォーカス時間Ｔｄｅの情報）や、ステップＳ１０におけるデフォーカス量等の情報は、あらかじめ記憶部８４に記憶されており、制御部７２が記憶部８４からこれらの情報を読み出すことで、これらの情報に従って上記の処理（ステップＳ１０，ステップＳ１１）を行うことができる。そのため、集束イオンビーム装置１００では、上述したデポジション膜の成膜を、自動で行うことができる。
【００７３】
集束イオンビーム装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００７４】
集束イオンビーム装置１００では、制御部７２は、集束イオンビーム光学系１０を制御して、試料Ｓに対してデフォーカスさせたイオンビームＩＢを、化合物ガスが供給された試料Ｓに照射する処理（ステップＳ１０）と、集束イオンビーム光学系１０を制御して、試料Ｓに対してジャストフォーカスのイオンビームＩＢを、化合物ガスが供給された試料Ｓに照射する処理（ステップＳ１１）と、を行う。そのため、集束イオンビーム装置１０
０では、デポジション加工の際に、はじめにデフォーカスさせたイオンビームＩＢで走査することにより、試料Ｓの近傍にガスが十分に充満していなくても、ジャストフォーカスに比べてイオンビームＩＢが拡散しているので、試料Ｓの極表面へのダメージをより少なくしてデポジション膜の成膜を行うことができる。さらに、その後、フォーカスをジャストフォーカスにしてデポジション加工を行うことによって、デポジション膜を、あらかじめ任意に指定された範囲で厚く堆積させることができる。したがって、集束イオンビーム装置１００によれば、試料Ｓ表面へのダメージを低減させることができ、かつ、形の整ったデポジション膜を成膜することができる。
【００７５】
第１実施形態に係る成膜方法では、試料Ｓに対してデフォーカスさせたイオンビームＩＢを使用して、試料Ｓに第１デポジション膜を成膜する工程（ステップＳ１０）と、試料Ｓに対してジャストフォーカスのイオンビームＩＢを使用して、第１デポジション膜上に第２デポジション膜を成膜する工程（ステップＳ１１）と、を含む。そのため、第１実施形態に係る成膜方法によれば、上述したように、試料Ｓ表面へのダメージを低減させることができ、かつ、形の整ったデポジション膜を成膜することができる。
【００７６】
図５（Ａ）は、ジャストフォーカスのイオンビームＩＢで試料Ｓの表面Ｓｆを走査して成膜されたデポジション膜Ｄを模式的に示す断面図であり、図５（Ｂ）は、デフォーカスのイオンビームＩＢで試料Ｓの表面Ｓｆを走査して成膜されたデポジション膜Ｄを模式的に示す断面図である。
【００７７】
ジャストフォーカスのイオンビームＩＢでデポジション加工を行った場合、図５（Ａ）に示すように、試料Ｓの表面Ｓｆはダメージを受けるがデポジション膜Ｄの形状はきれいである。これに対して、デフォーカスのイオンビームＩＢでデポジション加工を行った場合、ジャストフォーカスのイオンビームＩＢと比べてドーズ量が減少するため、図５（Ｂ）に示すように、試料Ｓの表面Ｓｆはダメージがなく（正確には少なく）、表面Ｓｆは保護される。ただし、デフォーカスのイオンビームＩＢでデポジション加工を行った場合、デポジション膜Ｄの縁（輪郭）はだらける。
【００７８】
図４（Ａ）に示すように、デフォーカスのイオンビームＩＢを使用してデポジション膜Ｄ１を成膜した後に、図４（Ｂ）に示すように、ジャストフォーカスのイオンビームＩＢを使用してデポジション膜Ｄ１上にデポジション膜Ｄ２を成膜することで、試料Ｓへのダメージを低減させることができ、かつ、形の整ったデポジション膜Ｄを成膜することができる。
【００７９】
したがって、集束イオンビーム装置１００では、例えば、デポジション膜の形状が問われない加工（デポジション膜の両端を掘削し、１００ｎｍ以下に薄膜化する透過電子顕微鏡の試料作製など）では、デフォーカス時間Ｔｄｅを長く、また、きれいなデポジション膜の形状が求められる加工（半導体デバイスの配線加工など）では、ジャストフォーカス時間Ｔｊｕｓｔを長くするなど用途によって使い分けることができる。これにより、より快適な試料作製が行える。
【００８０】
また、集束イオンビーム装置１００では、イオンビームＩＢのフォーカスを制御することによりイオンビームＩＢのドーズ量を制御して、デポジション膜の成膜を行っている。例えば、可変マルチアパーチャー１６によってイオンビームＩＢの電流を選択的に制限してイオンビームＩＢのドーズ量を制御する場合、アパーチャーの径を変更する必要があるが、アパーチャーの径の変更は、一旦、デポジション加工を中断しなければならない。そのため、上述した図３に示すように瞬間的にドーズ量を変更したり、連続的にドーズ量を変更させたりする（例えば図８、図９等参照）ことができない。集束イオンビーム装置１００では、イオンビームＩＢのフォーカスを制御することによりイオンビームＩＢのドーズ量を制御しているため、デポジション加工を中断することなくイオンビームＩＢのドーズ量を制御することができ、試料Ｓへのダメージが低減された成膜を効率よく行うことができる。
【００８１】
１．３．  変形例
次に、第１実施形態に係る集束イオンビーム装置の変形例について説明する。なお、上述した図１に示す集束イオンビーム装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００８２】
（１）第１変形例
まず、第１変形例について説明する。図６は、第１変形例に係る集束イオンビーム装置の制御部７２によるフォーカス制御の一例を示す図である。なお、第１変形例に係る集束イオンビーム装置の構成は、図１と同様であり、その図示を省略する。
【００８３】
上述した集束イオンビーム装置１００の例では、図３に示すように、制御部７２が、集束イオンビーム光学系１０を制御して、デフォーカスのイオンビームＩＢを試料Ｓに照射する処理と、ジャストフォーカスのイオンビームＩＢを試料Ｓに照射する処理と、を行うことでデポジション膜を成膜した。
【００８４】
これに対して、第１変形例に係る集束イオンビーム装置では、図６に示すように、制御部７２は、集束イオンビーム光学系１０を制御して、試料Ｓに対してデフォーカスさせたイオンビームＩＢを試料Ｓに照射する第１処理と、当該第１処理におけるデフォーカス量よりも小さいデフォーカス量のイオンビームＩＢを、化合物ガスが供給された試料Ｓに照射する第２処理と、を行うことでデポジション膜を成膜する。
【００８５】
ここで、第１処理におけるデフォーカス量よりも小さいデフォーカス量とは、第１処理において、第１処理におけるデフォーカス量よりもその絶対値が小さいデフォーカス量であればよく、例えば、第１処理においてアンダーフォーカスとし、第２処理においてオーバーフォーカスとしてもよいし、その逆であってもよい。また、第１処理においてアンダーフォーカス（またはオーバーフォーカス）とし、第２処理においてジャストフォーカスとしてもよい。
【００８６】
次に、第１変形例に係る集束イオンビーム装置における、デポジション膜の成膜方法について図面を参照しながら説明する。図７は、第１変形例に係る集束イオンビーム装置における成膜方法の一例を示すフローチャートである。
【００８７】
まず、試料Ｓに対してデフォーカスさせたイオンビームＩＢを使用して、試料Ｓに第１デポジション膜を成膜する（ステップＳ２０）。
【００８８】
具体的には、制御部７２が、集束イオンビーム光学系１０を制御して、試料Ｓに対してデフォーカスさせたイオンビームＩＢを、化合物ガスが供給された試料Ｓに時間Ｔｄｅ１だけ照射する処理を行う。
【００８９】
次に、ステップＳ２０の処理におけるデフォーカス量よりも小さいデフォーカス量のイオンビームＩＢを使用して、第１デポジション膜上に第２デポジション膜を成膜する（ステップＳ２１）。
【００９０】
具体的には、制御部７２が、集束イオンビーム光学系１０を制御して、ステップＳ２０の処理におけるデフォーカス量よりも小さいデフォーカス量のイオンビームＩＢを、化合物ガスが供給された試料Ｓに時間Ｔｄｅ２だけ照射する処理を行う。そして、制御部７２
は、成膜処理を終了する。
【００９１】
第１変形例に係る集束イオンビーム装置、および成膜方法によれば、上述した第１実施形態に係る集束イオンビーム装置および成膜方法と同様の作用効果を奏することができる。
【００９２】
（２）第２変形例
次に、第２変形例について説明する。図８は、第２変形例に係る集束イオンビーム装置の制御部７２によるフォーカス制御の一例を示す図である。なお、第２変形例に係る集束イオンビーム装置の構成は、図１と同様であり、その図示を省略する。
【００９３】
上述した集束イオンビーム装置１００の例では、図３に示すように、制御部７２は、デフォーカスの状態からジャストフォーカスの状態に、瞬間的に変化させていた。
【００９４】
これに対して、第２変形例に係る集束イオンビーム装置の制御部７２は、図８に示すように、制御部７２が集束イオンビーム光学系１０を制御して、デフォーカスさせたイオンビームＩＢを試料Ｓに照射させる処理において、デフォーカス量を時間の経過とともに減少させる処理を行う。
【００９５】
図８に示す例では、制御部７２は、デフォーカスさせたイオンビームＩＢを試料Ｓに照射させる処理において、所定の時間だけデフォーカス量を一定に保った後、デフォーカス量を時間の経過とともに直線的に減少させている。そして、制御部７２は、デフォーカス量をゼロまで減少させる（すなわちジャストフォーカスにする）。
【００９６】
なお、図９に示すように、制御部７２は、デフォーカスさせたイオンビームＩＢを試料Ｓに照射させる処理において、デフォーカス量を曲線的（Ｓ字曲線状）に減少させてもよい。
【００９７】
第２変形例に係る集束イオンビーム装置、および成膜方法によれば、上述した第１実施形態に係る集束イオンビーム装置および成膜方法と同様の作用効果を奏することができる。
【００９８】
２．  第２実施形態
２．１．  集束イオンビーム装置
次に、第２実施形態に係る集束イオンビーム装置について図面を参照しながら説明する。図１０は、第２実施形態に係る集束イオンビーム装置２００の構成を模式的に示す図である。以下、第２実施形態に係る集束イオンビーム装置において、第１実施形態に係る集束イオンビーム装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９９】
集束イオンビーム装置２００では、制御部７２は、ガス銃４０から試料Ｓに供給される化合物ガスの量に基づいてイオンビームＩＢのフォーカスを制御し、試料ＳにイオンビームＩＢを照射する処理を行う。
【０１００】
具体的には、制御部７２は、試料Ｓに供給される化合物ガスの量が増加した場合には、化合物ガスの増加量に応じて、デフォーカス量を減少させる処理を行う。また、制御部７２は、試料Ｓに供給される化合物ガスの量が減少した場合には、化合物ガスの減少量に応じて、デフォーカス量を増加させる処理を行ってもよい。
【０１０１】
図１０に示す例では、制御部７２は、試料室２の真空度（圧力）を測定する真空計５０
の測定結果に基づいて、集束イオンビーム光学系１０を制御してイオンビームＩＢのフォーカスを制御する。試料室２の真空度は、試料Ｓに供給される化合物ガスの量に対応している。
【０１０２】
例えば、あらかじめ化合物ガスの量（試料室２の真空度）とデフォーカス量との関係の情報を記憶部８４に記憶されておき、制御部７２は、この化合物ガスの量とデフォーカス量との関係の情報を記憶部８４から読み出して化合物ガスの量（試料室２の真空度）からデフォーカス量を決定し、フォーカスを制御する。
【０１０３】
なお、図示はしないが、制御部７２は、ガス銃４０から供給される化合物ガスの供給量を制御するガス量制御バルブの開度に基づいて、集束イオンビーム光学系１０を制御してイオンビームＩＢのフォーカスを制御してもよい。ガス量制御バルブの開度は、試料Ｓに供給される化合物ガスの量に対応している。
【０１０４】
２．２．  成膜方法
次に、第２実施形態に係る集束イオンビーム装置２００における、デポジション膜の成膜方法について図面を参照しながら説明する。図１１は、試料室２の真空度の変化の一例を示すグラフである。図１２は、集束イオンビーム装置２００の制御部７２によるフォーカス制御の一例を示す図である。
【０１０５】
なお、上述した第１実施形態に係る集束イオンビーム装置１００における成膜方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１０６】
例えば、ユーザーが試料Ｓの任意の領域（成膜領域）を指定し、操作部８０を介して、制御部７２に成膜処理の開始を要求すると、制御部７２は操作部８０からの操作信号を受け付けて成膜処理を開始する。このとき、ガス銃４０のガス噴き出し口から試料Ｓに化合物ガスが供給される。
【０１０７】
そして、試料Ｓに供給される化合物ガスの量に基づいてイオンビームＩＢのフォーカスを制御して、試料Ｓにデポジション膜を成膜する。
【０１０８】
具体的には、処理部７０は、真空計５０の出力信号（測定結果の情報）を受け取り、制御部７２は、真空計５０で測定された試料室２の真空度に基づいてイオンビームＩＢのフォーカスを制御して、試料ＳにイオンビームＩＢを照射する。
【０１０９】
例えば、ガス銃４０から化合物ガスが試料Ｓに供給されることにより、図１１に示すように、試料室２の圧力が時間の経過とともに徐々に上昇すると、制御部７２は、図１２に示すように、試料室２の圧力の上昇に従ってデフォーカス量が減少するように集束イオンビーム光学系１０を制御する。そして、時間ｔで試料室２の圧力が一定になると、制御部７２は、フォーカスが一定となるように（図１２に示す例ではジャストフォーカスで一定となるように）集束イオンビーム光学系１０を制御する。そして、制御部７２は、予め設定された時間だけ上記の処理を行った後に、成膜処理を終了する。
【０１１０】
集束イオンビーム装置２００では、上述したように、制御部７２は、試料Ｓに供給される化合物ガスの量に基づいてイオンビームＩＢのフォーカスを制御し、試料ＳにイオンビームＩＢを照射する処理を行う。そのため、集束イオンビーム装置２００では、デポジション加工の際に、試料Ｓの近傍にガスが十分に充満していない状態では、ドーズ量の小さいイオンビームＩＢ（デフォーカス量の大きいイオンビーム）が使用され、さらに、その後、試料Ｓの近傍にガスが充満した状態では、ドーズ量が大きいイオンビームＩＢ（例えばジャストフォーカスのイオンビーム）が使用される。したがって、集束イオンビーム装置２００によれば、試料Ｓ表面へのダメージを低減させることができ、かつ、形の整ったデポジション膜を成膜することができる。
【０１１１】
第２実施形態に係る成膜方法では、試料Ｓに供給される化合物ガスの量に基づいてイオンビームＩＢのフォーカスを制御して、試料Ｓにデポジション膜を成膜する工程を含む。そのため、第２実施形態に係る成膜方法によれば、上述したように、試料Ｓ表面へのダメージを低減させることができ、かつ、形の整ったデポジション膜を成膜することができる。
【０１１２】
３．  その他の実施形態
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１１３】
例えば、上述した図１に示す第１実施形態に係る集束イオンビーム装置１００では、制御部７２が集束イオンビーム光学系１０を制御して、図３に示すようにフォーカスを制御してデポジション膜の成膜を行う例について説明した。これに対して、ユーザーが、操作部８０および制御部７２を介して、集束イオンビーム光学系１０を制御して、図３に示すようにフォーカスを制御して、デポジション膜の成膜を行ってもよい。
【０１１４】
上述した第２実施形態についても同様に、ユーザーが真空計５０の測定結果を確認しながら、操作部８０および制御部７２を介して集束イオンビーム光学系１０を制御してフォーカスを制御し、デポジション膜の成膜を行ってもよい。
【０１１５】
また、例えば、上述した第１実施形態では、図３に示すように、デフォーカスの状態からジャストフォーカスの状態に瞬間的に切り替えていたが、制御部７２は、図１３に示すように、集束イオンビーム光学系１０を制御して試料Ｓに対してデフォーカスさせたイオンビームＩＢを試料Ｓに照射する処理と、当該処理におけるデフォーカス量よりも小さいデフォーカス量のイオンビームを試料Ｓに照射する処理と、を繰り返し行ってもよい。
【０１１６】
すなわち、試料Ｓに対してデフォーカスさせたイオンビームＩＢを使用して、第１デポジション膜を成膜する工程と、第１デポジション膜を成膜する工程におけるデフォーカス量よりも小さいデフォーカス量のイオンビームＩＢを使用して、第１デポジション膜上に第２デポジション膜を成膜する工程と、第２デポジション膜を成膜する工程におけるデフォーカス量よりも小さいデフォーカス量のイオンビームＩＢを使用して、第２デポジション膜上に第３デポジション膜を成膜する工程と、繰り返し行ってデポジション膜を積層してもよい（図１３の例では第７デポジション膜まで成膜する）。
【０１１７】
また、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。
【０１１８】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１１９】
２…試料室、１０…集束イオンビーム光学系、１１…イオン源、１２…引き出し電極、１３…加速電極、１４…集束レンズ、１５…ビームブランキング電極、１６…可変マルチアパーチャー、１７…ビーム偏向電極、１８…対物レンズ、２０…試料ステージ、３０…二次電子検出器、４０…ガス銃、５０…真空計、６０…ＦＩＢ駆動部、６２…ステージ駆動部、７０…処理部、７２…制御部、７４…画像処理部、８０…操作部、８２…表示部、８４…記憶部、８６…情報記憶媒体、１００，１０１…集束イオンビーム装置、１１０…集束イオンビーム光学系、１２０…試料ステージ、１４０…ガス銃、２００…集束イオンビーム装置
【図１】
0006403200.tif 000002
【図２】
0006403200.tif 000003
【図３】
0006403200.tif 000004
【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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