JP2000117460A - 穴加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ＦＩＢ加工法により試膜裏面に所望形状を有
する貫通穴を高精度に形成する加工装置を提供する。 【解決手段】 イオンビームを細く集束させて試料上を
走査する手段と、試料から放出される二次粒子を検出し
て試料像を得る手段と、試料像３上に加工穴の表面加工
領域５を表示する手段と、試料像３上に加工穴の試料裏
面形状４又は穴底形状を表示する手段とを含む。加工穴
が試料を貫通する穴である場合には、試料像３上にその
貫通穴の表面加工領域５と試料裏面形状４を表示する。
また、加工穴が底を有する穴である場合には、試料像３
上にその有底穴の表面加工領域と加工穴の穴底形状を表
示する。加工穴の表面加工領域５と加工穴の試料裏面形
状４又は穴底形状は、同一画面上に重ねて表示するのが
好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜試料を集束イ
オンビームで加工する装置に係り、特に、微細貫通穴を
高精度に加工する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】微細貫通穴を加工する技術としては、
（１）レーザ光線を利用した溶断加工法、（２）針状電
極と試料との間で放電を起こして加工する放電加工法、
（３）集束イオンビーム（Focused Ion Beam：以下ＦＩ
Ｂと略す）を利用した微細スパッタリング加工法（ＦＩ
Ｂ加工法）が知られている。ＦＩＢ加工法は、ＦＩＢで
試料上を走査し、試料から放出される二次粒子信号によ
りコンピュータ画面上に走査イオン顕微鏡（Scanning I
on Microscope：以下ＳＩＭと略す）像を形成し、ＳＩ
Ｍ像を基に加工領域を設定し、加工領域に選択的にビー
ム照射を行って試料を加工するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の溶断加工法
は、加熱により試料を蒸発させて加工するため、サブミ
クロン精度での加工形状の管理が困難である。また、光
のエネルギーを効率良く吸収する試料を選択して使用す
る必要がある。放電加工法は、放電による局所加熱によ
り加工するため、これもサブミクロン精度での加工形状
の管理が困難である。また、針状電極を微細穴に挿入す
ることが困難なため、特にアスペクト比の高い穴加工は
困難である。ＦＩＢ加工法は、溶断加工法や放電加工法
と比較し、ＳＩＭ像を利用して正確に位置決めができる
こと、加工にスパッタリング現象を利用することから、
サブミクロン精度での加工形状の管理が行い易い等の利
点を有する。しかし、従来のＦＩＢ加工で設定する加工
領域はあくまで試料表面の加工穴の形状であった。

【０００４】近年、荷電粒子線装置の高性能化に伴い、
装置で使用するビーム開口絞り板の穴径を微細にするニ
ーズが増加している。荷電粒子線がイオンの場合、絞り
板はスパッタリングされて使用時間と共に薄くなるた
め、絞り板の板厚はある程度大きい方が望ましい。ま
た、荷電粒子線が電子の場合、スパッタリングによる影
響は出ないが、電子はイオンと比較して絞り板を透過し
やすいため、電子線の加速電圧によっては絞り板の板厚
を大きめに設定する必要がある。このような制約の中で
荷電粒子線の集束性能を確保するために、絞り穴径を微
細にする必要があり、結果的に、アスペクト比（加工穴
深さ／加工穴径）が１以上の微細貫通穴が必要になる場
合が多い。

【０００５】これを従来のＦＩＢ加工法で加工する場
合、スパッタリング粒子の再付着現象やスパッタリング
効率のビーム入射角度依存性により、実際に絞り板裏面
に形成される貫通穴径は表面で設定した加工穴径よりも
小さくなる。以上のように、従来技術では、サブミクロ
ン精度の微細な貫通穴加工が簡便に行えない。本発明の
目的は、試料裏面に所望形状の貫通穴が高精度に形成で
きる加工装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】ＦＩＢ加工法により試料
に貫通穴を加工するとき、試料表面の貫通穴形状と試料
裏面の貫通穴形状との間には、試料の材質、板厚等のパ
ラメータを媒介として一定の関係がある。本発明では、
試料表面の貫通穴形状（貫通穴加工のためのビーム走査
領域）と試料裏面の貫通穴形状を表示装置上に同時に表
示してオペレータが確認できるようにすることで前記目
的を達成する。試料表裏面の貫通穴形状を表示するに当
たっては、最初オペレータが試料表面の貫通穴形状を設
定し、それから試料裏面の貫通穴形状を計算して表示す
るようにしてもよいし、オペレータが設定した試料裏面
の貫通穴形状から試料表面の貫通穴形状を計算して表示
するようにしてもよい。

【０００７】すなわち、本発明の穴加工装置は、イオン
ビームを細く集束させて試料上を走査する手段と、試料
から放出される二次粒子を検出して試料像を得る手段
と、試料像上に加工穴の表面加工領域を表示する手段
と、試料像上に加工穴の試料裏面形状又は穴底形状を表
示する手段とを含むことを特徴とする。加工穴が試料を
貫通する穴である場合には、試料像上にその貫通穴の表
面加工領域と試料裏面形状を表示する。また、加工穴が
底を有する穴である場合には、試料像上にその有底穴の
表面加工領域と加工穴の穴底形状を表示する。加工穴の
表面加工領域と加工穴の試料裏面形状又は穴底形状は、
同一画面上に重ねて表示するのが好ましい。

【０００８】加工穴の表面加工領域と試料裏面形状又は
穴底形状を同一画面上に重ねて表示するに当たり、先に
加工穴の表面加工領域を設定し、それから加工穴の試料
裏面形状又は穴底形状を計算して表示するようにしても
よいし、先に加工穴の試料裏面形状又は穴底形状を設定
し、それから加工穴の表面加工領域を計算して表示する
ようにしてもよい。すなわち、少なくとも加工穴の表面
加工領域情報と加工厚さ又は加工深さ情報を利用して加
工穴の試料裏面形状又は穴底形状を計算する手段を備え
てもよいし、あるいは少なくとも加工穴の試料裏面形状
又は穴底形状の情報と試料の加工厚さ又は加工深さ情報
を利用して加工穴の表面加工領域を計算する手段を備え
てもよい。

【０００９】また、本発明の穴加工装置は、イオンビー
ムを細く集束させて薄膜構造を有する試料上を走査する
手段と、試料から放出される二次粒子を検出して試料像
を得る手段と、試料像上に薄膜を貫通する貫通穴の表面
加工領域を表示する手段と、試料像上に薄膜裏面の貫通
穴形状を表示する手段とを含むことを特徴とする。試料
は、試料それ自体が薄膜であってもよいし、試料の一部
に薄膜構造を含むものであってもよいが、穴加工は薄膜
を対象として行う。表面加工領域と薄膜裏面の貫通穴形
状は同一画面上に重ねて表示する。

【００１０】表面加工領域と薄膜裏面の貫通穴形状を同
一画面上に重ねて表示するに当たり、先に表面加工領域
を設定し、それから薄膜裏面の貫通穴形状を計算して表
示するようにしてもよいし、先に薄膜裏面の貫通穴形状
を設定し、それから表面加工領域を計算して表示するよ
うにしてもよい。すなわち、少なくとも表面加工領域の
情報と薄膜の厚さ情報を利用して薄膜裏面の貫通穴形状
を計算する手段を備えてもよいし、少なくとも薄膜裏面
の貫通穴形状の情報と薄膜の厚さ情報を利用して表面加
工領域を計算する手段を備えてもよい。

【００１１】また、本発明の穴加工装置は、イオンビー
ムを細く集束させて試料上を走査する手段と、試料から
放出される二次粒子を検出して試料像を得る手段と、試
料像上に設定された加工穴の表面加工領域をもとに加工
穴の試料裏面形状又は穴底形状を試料像に重ねて表示す
る第１の表示手段と、試料像上に設定された加工穴の試
料裏面形状又は穴底形状をもとに加工穴の表面加工領域
を試料像に重ねて表示する第２の表示手段と、第１の表
示手段と第２の表示手段とを選択的に機能させる選択手
段とを備えることを特徴とする。第１の表示手段と第２
の表示手段を選択することにより、先に加工穴の表面加
工領域を設定し、それから加工穴の試料裏面形状又は穴
底形状を計算して表示する運転モードとすることもでき
るし、先に加工穴の試料裏面形状又は穴底形状を設定
し、それから加工穴の表面加工領域を計算して表示する
運転モードとすることもできる。

【００１２】本発明によると、加工穴の表面加工領域
（ＦＩＢ走査領域）を表示することにより、ＦＩＢ走査
領域内に異物等が無いかどうかを確認することができ
る。そして、表面加工領域をＦＩＢ走査することによ
り、出口側の穴形状が設計通りの形状となった貫通穴あ
るいは穴底の形状が設計通りの形状となった有底穴を加
工することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。以下では、説明を簡単にするため
に、主に薄膜に貫通穴を加工する場合について述べる。
図１は、本発明の実施の形態で使用したＦＩＢ装置の概
略構成図である。ＦＩＢカラム２００は、制御装置５０
０により統括的に制御される。ＦＩＢカラム２００で加
速・集束されたイオンビーム１２０は試料１１１に照射
される。試料１１１上をビーム走査しながら検出器１１
２により二次電子を検出し、それを制御装置５００に接
続された表示装置、例えばＣＲＴのウインドウ上に表示
する。オペレータは、得られたＳＩＭ像を基に実現した
い薄膜裏面形状を設定する。加工穴が有底穴である場合
には、ここでオペレータは穴底形状を設定することにな
る。設定した形状は薄膜裏面形状表示手段５０２によっ
てＣＲＴのウインドウ上に表示される。設定した薄膜裏
面形状を実現するために必要なＦＩＢ偏向領域が計算さ
れ、ＦＩＢ偏向領域表示手段によりＣＲＴのウインドウ
上に表示される。

【００１４】図２は、本発明の実施の形態で使用したＦ
ＩＢ装置のイオン光学系の構成図である。液体金属イオ
ン源エミッタ１００から引出し電極１０１により引き出
されたイオンは、コンデンサーレンズ１０２と対物レン
ズ１０９により試料１１１上に集束される。両レンズ間
には、ビーム開口を制限する可変アパーチャ１０３、光
軸調整及び非点補正を行うアライナ・スティグマ１０
４、ビームをブランキングするブランカ１０５、ブラン
キングアパーチャ１０６、ビーム走査を行うデフレクタ
１０８が配されている。ブランカ１０５の動作時には、
ビームはファラデーカップ１０７に入射する。試料１１
１は試料ステージ１１０上に実装され、Ｘ，Ｙ，θの３
軸方向に動かすことができる。ステージ１１０の上方に
は、ＦＩＢ照射によって試料１１１から放出される二次
電子を検出する検出器１１２が実装されている。

【００１５】図３は、本発明の実施の形態で用いた制御
装置の構成図である。高圧電源２０３は、ＦＩＢカラム
２００内のイオン源やレンズ電極に高電圧を印加する。
絞り制御電源２０４は可変アパーチャ１０３を制御し、
所望のアパーチャ径を選択する。アライナ・スティグマ
制御電源２０５はアライナ・スティグマ１０４の８極の
電極電圧を制御し、電気的な軸合わせと非点補正を行
う。ビーム電流計測アンプ２０６は、ブランキング時に
ファラデーカップ１０７に流入するビーム電流を計測す
る。ブランキング制御電源２０７は、ブランカ１０５の
ブランキング電極を駆動し、ビームブランキングを行
う。偏向アンプ２０８は、８極２段の静電偏向器（デフ
レクタ）１０８を駆動する。ビーム走査のための偏向信
号及びブランキングのための信号はスキャナ２１１から
供給される。プリアンプ２０９は検出器１１２からの信
号を輝度電圧信号に変換する。変換された輝度信号はデ
ィジタル値に変換され、画像メモリー２１２に書き込ま
れる。スキャンと同期をとることにより、試料のＳＩＭ
像がメモリー上に形成される。ステージ制御電源２１０
はステージをＸ，Ｙ，θ軸方向に駆動する。排気制御電
源２１３はステージ室及びイオン光学系鏡筒を真空に保
つための真空排気系を駆動する。各制御電源は制御バス
２０２を介してＦＩＢ制御コンピュータ２０１から統括
的に制御される。画像メモリー２１２の情報はコンピュ
ータ２０１のＣＲＴに表示でき、像観察と加工位置決
め、加工中のモニターが行える。本実施の形態ではコン
ピュータ２０１の制御プログラム２５０内に、ＦＩＢ偏
向領域表示手段５０１と薄膜裏面形状表示手段５０２を
設けた。

【００１６】図４は、試料に貫通穴を加工する本発明の
第１の実施例を示す機能ブロック図である。本実施例で
は、材質指定手段３００、板厚指定手段３０１、裏面加
工形状指定手段３０２、加工条件設定手段３０３を備
え、これらの手段によりオペレータが各パラメータを設
定する。与えられたパラメータは表面加工領域（ＦＩＢ
偏向領域）設定手段３０４に入力され、表面加工領域
（ＦＩＢ偏向領域）設定手段３０４では表面加工領域設
定が行われる。ＦＩＢ装置の表示画面上には、裏面加工
形状指定手段３０２から入力された裏面加工形状が裏面
加工形状表示手段３０８を介して表示されるとともに、
表面加工領域（ＦＩＢ偏向領域）設定手段３０４で設定
されたＦＩＢ偏向領域が偏向領域表示手段３０５を介し
て表示され、また、加工時間が加工時間表示手段３０６
を介して表示される。試料の裏面加工形状とＦＩＢ偏向
領域は、試料のＳＩＭ像上に重畳表示される。オペレー
タはＦＩＢ偏向領域の大きさと加工時間を確認した上
で、加工制御手段３０７を起動して貫通穴加工を行う。

【００１７】図５は、第１の実施例においてＣＲＴ上に
表示されたエリアエディタウインドウの説明図である。
このウインドウ１には試料のＳＩＭ像３が表示され、Ｓ
ＩＭ像３上の所望の場所に加工領域を設定することがで
きる。薄膜裏面の貫通穴形状４はＳＩＭ像３上に重畳表
示して設定できる。図５には、裏面の貫通穴形状４とし
て矩形を選択した状態が示されている。このエリアエデ
ィタウインドウ１は、図４に示した機能ブロック図の裏
面加工形状設定手段３０２の一部、裏面加工形状表示手
段３０８、偏向領域表示手段３０５に相当する。エリア
エディタウインドウ１にはＯＰＴＩＯＮプルダウンメニ
ュー２があり、選択肢中のスルホールミリング（ＴＨ
ＭＩＬＬ）２ａを選択することで貫通穴加工のパラメー
タ設定ウインドウを開くことができる。なお、図５に例
示したＳＩＭ像３には異物１０も表示されている。

【００１８】図６は、貫通穴加工のパラメータ設定ウイ
ンドウ６の説明図である。貫通穴パラメータ設定ウイン
ドウ６は、試料の材質選択ボックス７、試料厚さ設定ボ
ックス８及び貫通穴の加工形状設定のための図形リスト
９を有する。図は、材質は登録された材料（Ｍｏ，Ｓ
ｉ，Ｃｕ．．．．）の中からモリブデン（Ｍｏ）７ａを
選択した状態を示している。また、厚みはアローボタン
をクリックすることにより、あるいはボックス８に直接
数値を入力することにより設定することができる。図
は、試料厚さを５μｍに設定した状態を示している。

【００１９】貫通穴の加工形状は、図形リスト９に用意
されている円形や矩形等の図形の中から所望の図形を選
択することで行われる。図は、加工形状として矩形９ｂ
を選択した状態を示している。図形リスト９で選択され
た図形は、図５に示したＳＩＭ像３上に表示される。そ
の後、ＳＩＭ像上に表示された図形のハンドルをドラッ
グして図形のサイズを変更する、あるいは図形全体をド
ラッグして位置を移動するといった一般の図形描画の要
領で試料裏面の加工形状及び加工位置を指定することが
できる。

【００２０】この貫通穴パラメータ設定ウインドウ６の
材質選択ボックス７及び試料厚さボックス８は、図４に
示した機能ブロック図の材質指定手段３００、板厚指定
手段３０１及び裏面加工形状指定手段３０２の一部に相
当する。図５に示したエリアエディタ上で試料裏面に形
成したい貫通穴の加工形状４を設定すると、後述のよう
にして自動的に穴加工のための試料表面でのＦＩＢ偏向
領域（表面加工領域）５の位置及び形状が計算され、裏
面の加工形状４に重ねて表示される。オペレータが裏面
の加工形状を変化させると、それに応じて表面加工領域
の表示も変わる。試料表面でのＦＩＢ偏向領域５が入力
された裏面加工形状４と同一画面上に重ねて表示される
ため、貫通穴の３次元的な形状が一見して把握できる。
また、ＦＩＢ偏向領域（加工領域）内に異物が存在する
かどうかという判断もできる利点がある。このように、
予め試料のＳＩＭ像３を取得し、得られたＳＩＭ像３を
基に裏面加工位置（形状）４を設定し、その同じ画面上
にＦＩＢ偏向領域５を表示することで、表面の異物１０
を避けて加工することができ、加工の歩留まりを向上す
ることができる。

【００２１】次に、図４に示した裏面加工形状指定手段
３０２から貫通穴の裏面加工形状４の指定を受けて、表
面加工領域設定手段３０４でＦＩＢ偏向領域５を求める
処理について説明する。最初に、裏面加工形状として矩
形を選択した場合について説明する。オペレータが裏面
加工形状として、図６に示した貫通穴パラメータ設定ウ
インドウ６の図形リスト９で矩形９ｂを選択した段階
で、図７に例示する偏向領域設定のフローが選択され、
処理が行われる。図５に示したエリアエディタウインド
ウ１で矩形の位置及びサイズが指定されると、図７のス
テップ１１において、裏面加工形状、すなわち矩形のｘ
軸長さ（Ｘｂ）、ｙ軸長さ（Ｙｂ）、ｘ軸中心位置（Ｘ
ｃ）、ｙ軸中心位置（Ｙｃ）が読み取られる。

【００２２】続くステップ１２では、図６に示した貫通
穴パラメータ設定ウインドウ６から入力された板厚
（Ｔ）の情報、及び材質（Ｍ）の情報を読み取る。ステ
ップ１４では、ステップ１３で読み取った材質の情報を
もとに、次ステップで使用するパラメータ（側壁傾斜係
数）ａを設定する。ここでは、予め、材質とパラメータ
の対応表をソフトウエア上に形成しておき、その対応表
から側壁傾斜係数ａを設定するようにした。

【００２３】次に、ステップ１５において、表面のＦＩ
Ｂ偏向領域５に対し、裏面の加工形状４がどの程度小さ
くなるかの補正幅Ｃを計算する。図８は、ＦＩＢによる
薄膜加工のモデルを示す模式的断面図である。試料１１
１は膜厚Ｔを有する。この薄膜裏面に幅Ｂの貫通穴を形
成するには、ＦＩＢを試料表面において幅Ｓの範囲で偏
向する必要がある。加工穴の側壁４００はほぼ直線的な
傾斜形状を示すことが実験的に分かったので、近似式と
して一次関数を用いた。側壁４００の傾斜部の幅Ｃは下
の〔数１〕により算出できる。ｂは定数である。本実施
例の場合、ａ＝０．０５，ｂ＝０で計算した。

【００２４】

【数１】Ｃ＝ａ・Ｔ＋ｂ 次のステップ１６では、表面でのＦＩＢ偏向領域を次の
〔数２〕により計算する。Ｘｓは矩形偏向領域のｘ軸長
さ、Ｙｓはｙ軸長さである。矩形偏向領域のｘ軸中心座
標Ｘｃ及びｙ軸中心座標Ｙｃには、ステップ１１で読み
込んだ値を用いる。

【００２５】

【数２】Ｘｓ＝Ｘｂ＋２Ｃ Ｙｓ＝Ｙｂ＋２Ｃ ステップ１７では、ステップ１６で計算されたｘ軸長さ
Ｘｓ及びｙ軸長さＹｓと、ｘ軸中心座標Ｘｃ及びｙ軸中
心座標Ｙｃを反映した矩形のＦＩＢ偏向領域５を、図５
に破線で示すように、エリアエディタウインドウ１に表
示する。

【００２６】図９は、設定された矩形のＦＩＢ偏向領域
を加工する際の加工時間を設定するフローを示すもので
ある。まず、ステップ２１において表面のＦＩＢ偏向領
域（Ｘｓ，Ｙｓ）を読み込み、ステップ２２で板厚
（Ｔ）を読み込む。続くステップ２３では、次の〔数
３〕によって加工体積Ｖを計算する。

【００２７】

【数３】Ｖ＝Ｘｓ・Ｙｓ・Ｔ・α ここで、αは穴を完全に貫通させるため、少し多めに加
工時間を設定するための係数であり、本実施例ではα＝
１．１とした。

【００２８】次に、ステップ２４で材質（Ｍ）を読み込
む。ステップ２５では、ステップ２４で読み込んだ材質
Ｍの情報をもとにスパッタリング速度係数η（μｍ³／
ｎＡ・ｓ）を設定する。本実施例ではＭとηの対応表を
ソフトウエア上に作成しておき、この対応表からηを設
定した。ステップ２６では、ビーム電流Ｉｐ（ｎＡ）を
読み込む。本実施例では、予め登録されているビーム電
流値を参照した。加工時間を正確に求めるため、加工前
に実際にビーム電流を計測し、その値で加工時間を計算
することもできる。最後にステップ２７において、次の
〔数４〕により加工時間ＦＴを計算する。

【００２９】

【数４】ＦＴ＝Ｖ／（η・Ｉｐ） 以上のように計算された偏向領域（Ｘｓ，Ｙｓ）と加工
時間ＦＴの条件でＦＩＢを試料に照射することで、試料
の裏面に所望の加工形状を有する微細穴を形成すること
ができた。

【００３０】次に、第２の実施例として、加工形状が丸
穴の貫通穴を加工する場合について説明する。図６に示
した貫通穴加工パラメータ設定ウインドウ６の図形リス
ト９で丸穴９ａを選択すると、図１０に示すように、エ
リアエディタウインドウ１のＳＩＭ像３上に円形の裏面
加工形状４ａが表示され、更に後述する処理を経て円形
のＦＩＢ偏向領域５ａが重ねて表示される。

【００３１】オペレータが裏面加工形状として、図６に
示した貫通穴パラメータ設定ウインドウ６の図形リスト
９で円形９ａを選択した段階で、図１１に例示する偏向
領域設定のフローが選択され、偏向領域表示処理が行わ
れる。また、図１２に示す加工時間設定処理が行われ
る。図１１及び図１２に示した処理は、第１の実施例に
関して図７及び図９で説明した処理に類似した処理であ
る。ただし、貫通穴の加工形状が第１の実施例の矩形に
対して丸穴であるため、データの一部及び途中の計算式
が異なっている。例えば、図１１のステップ３１では半
径Ｒを読み込む。同様にステップ３６では、ＦＩＢ偏向
領域の半径Ｒｓを計算する。また、図１２のステップ４
１では、ＦＩＢ偏向領域の半径Ｒｓを読み込み、ステッ
プ４３では前記〔数３〕に代えて次の〔数５〕によって
加工体積Ｖを計算する。

【００３２】

【数５】Ｖ＝π・Ｒ²・Ｔ・α この第２の実施例により、丸形の貫通穴を精度良く簡便
に加工することができた。

【００３３】以上の実施例では、試料として５μｍ厚の
モリブデン薄板を用いたが、ソフトウエア内の対応表を
各種材料に対して充実させることで様々な材料の様々な
板厚の試料に対して正確な貫通穴加工が簡便に実行でき
る装置環境が実現できる。また、前記実施例では、加工
ビーム条件を加速電圧＝３０ｋＶ、イオン種＝Ｇａ、ビ
ーム電流１ｎＡと固定して用いたが、加工穴の大きさに
応じて最適な加工ビーム条件を選択することもでき、こ
の場合、各ビームに対してソフトウエア内の対応表を充
実させることでより使い易いシステムとすることができ
る。

【００３４】また、前記実施例では先に貫通穴の裏面形
状を設定し、それを実現するのに必要なＦＩＢ偏向領域
（表面加工領域）を計算により求めて表示したが、先に
ＦＩＢ偏向領域を設定し、その条件によって形成される
貫通穴の裏面形状を表示するようにしてもよい。その場
合には、オペレータが例えば図５に示したエリアエディ
タウインドウ１に表示されている貫通穴の裏面形状４を
見ながらＦＩＢ偏向領域５の大きさを微調整し、裏面形
状４が所望の大きさになるようにＦＩＢ偏向領域５の大
きさを調整する。

【００３５】オペレータが設定した表面加工領域に基づ
いて貫通穴の裏面形状を計算する処理は、前記実施例に
おける処理を一部変更することで行うことができる。例
えば矩形の貫通穴を加工する場合には、図７に示した処
理のステップ１１を表面加工形状の読み込みに変更し、
ステップ１６の偏向領域計算を次の〔数６〕による裏面
加工形状計算に変更すればよい。

【００３６】

【数６】Ｘｓ＝Ｘｂ−２Ｃ Ｙｓ＝Ｙｂ−２Ｃ 同様に、円形の貫通穴を加工する場合には、図１１に示
した処理のステップ３１を表面加工形状の読み込みに変
更し、ステップ３６の偏向領域計算を次の〔数７〕によ
る裏面加工形状計算に変更すればよい。

【００３７】

【数７】Ｒｓ＝Ｒ−２Ｃ これらを切り替え使用することで、より設定の自由度が
増し、使いやすいシステムとなる。

【００３８】図１３により、二層構造の薄膜を加工する
第３の実施例を説明する。図１３に模式的に断面を示し
た試料は、ニッケル薄板の第１層６０１にモリブデンを
スパッタリング蒸着して第２層６０２を形成したもので
あり、これにＦＩＢによって貫通穴６００を形成した。
第１層６０１には絞り板の機械的強度を確保する機能が
あり、第２層６０２は絞り開口を決定する層として機能
する。このような二層構造の薄膜にＦＩＢで貫通穴６０
０を加工する場合には、第２層６０２の厚みが第１層６
０１の厚みと比較して薄い時は、加工側壁の傾斜角度を
一定として計算してもよいが、材質の違いに起因するス
パッタリング率の違いを考慮して各層の加工形状を計算
することで、最終的に形成される第２層裏面の加工穴形
状をより高精度に管理することができる。

【００３９】図１４に、二層構造の薄膜に裏面加工形状
が矩形の貫通穴を開ける際に、各層の材質の違いを考慮
に入れて薄膜表面の加工領域を計算、表示する場合のフ
ローチャートの一例を示す。ここでは、図１３に示した
第１層６０１の板厚をＴ１、第２層６０２の板厚をＴ
２、第１層の材質Ｍ１に基づく側壁傾斜係数をａ１、第
２層の材質Ｍ２に基づく側壁傾斜係数をａ２とする。必
要な変数の数が層の数分だけ増えるため、図６に示した
貫通穴パラメータ設定ウインドウ６の入力ボックスも層
の数分だけ用意する必要がある。

【００４０】図１４に示した処理のフローは図７に示し
た処理のフロートと類似しているが、層が２層あるた
め、ステップ５２で第１層と第２層の板厚Ｔ１，Ｔ２を
読み込み、またステップ５３では第１層と第２層の材質
Ｍ１，Ｍ２を読み込む。ステップ５では、材質Ｍ１，Ｍ
２に基づいて第１層の側壁傾斜係数ａ１及び第２層の側
壁傾斜係数ａ２を設定する。ステップ５５では、第１層
４０１に形成される貫通穴の補正幅Ｃ１（図８参照）及
び第２層４０２に形成される貫通穴の補正幅Ｃ２を、例
えば次の〔数８〕のように一次関数で近似して計算す
る。ｂ１，ｂ２は定数である。

【００４１】

【数８】Ｃ１＝ａ１・Ｔ１＋ｂ１ Ｃ２＝ａ２・Ｔ２＋ｂ２ ステップ５６では、偏向領域（表面加工領域）のｘ軸長
さＸｓ、ｙ軸長さＹｓを次の〔数９〕のように計算し、
ステップ５７でそれを表示装置に設定された薄膜の裏面
加工形状の上に重ねて表示する。

【００４２】

【数９】Ｘｓ＝Ｘｂ＋２（Ｃ１＋Ｃ２） Ｙｓ＝Ｙｂ＋２（Ｃ１＋Ｃ２） ここでは、矩形の貫通穴加工について説明したが、円形
の貫通穴加工についても同様に計算し表示することがで
きる。また、オペレータが偏向領域（表面加工領域）を
設定し、その設定に基づいて裏面加工形状を計算して表
示することも同様に可能である。

【００４３】以上の実施例では絞り板という均質な薄膜
の貫通穴加工を行ったが、半導体集積回路等の薄膜が積
層された構造体についても、本発明の技術を適用するこ
とで特定の膜の裏面貫通穴形状を設計通りの形状とした
穴加工を操作性良く行うことができる。

【００４４】次に、図１５により、半導体集積回路の配
線変更のための有底穴加工を行う第４の実施例について
説明する。半導体集積回路を開発する場合、設計の誤り
を迅速に修正して動作チェックを行うため、ＦＩＢを利
用して配線の切断や接続を行う場合がある。図１５
（ａ）及び（ｂ）は、絶縁層６０３内に形成されたアル
ミ配線６０４ａと６０４ｂを電気的に接続する手法を示
すものである。

【００４５】まず、図１５（ａ）に示すように、ＦＩＢ
を用いて絶縁層６０３にアルミ配線６０４ａ及び６０４
ｂに達する穴６００ａ，６００ｂを形成する。次に、図
１５（ｂ）に示すように、Ｗ（ＣＯ）₆ガスを試料近傍
に供給してＦＩＢを加工穴６０６ａ，６０６ｂをつなぐ
形状に走査し、ＦＩＢアシストデポジションによりタン
グステン・デポジション膜６０５を形成する。このタン
グステン・デポジション膜６０５は、アルミ配線６０４
ａと６０４ｂをつなぐジャンパ線として機能する。

【００４６】本実施例における有底穴６００ａ，６００
ｂの加工は、例えば貫通穴を加工する前記実施例のフロ
ーチャートである図７において、貫通穴の裏面加工形状
を有底穴の穴底形状で置き換え、板厚を加工厚さ（加工
深さ）で置き換えることにより、同様に実行することが
できる。加工時間は、図９に示した処理によって設定し
てもよいし、あるいは加工穴から放出される二次イオン
を質量分析する等の方法でアルミニウムの成分を検出し
て加工穴がアルミ配線６０４ａ，６０４ｂに達したこと
を検知して加工終了としても良い。

【００４７】本実施例によると、絶縁層６０３に設けら
れた穴６００ａ，６００ｂの穴底形状６０６ａ，６０６
ｂを高精度に管理することができ、ジャンパ線の接続抵
抗を高精度に管理することができる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によると、裏面の穴形状を所望形
状とする貫通穴加工あるいは穴底の形状を所望形状とす
る有底穴の加工を、高精度かつ簡便に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＦＩＢ装置の概略構成図。

【図２】ＦＩＢ装置のイオン光学系の構成図。

【図３】制御装置の構成図。

【図４】本発明の一実施例の機能ブロック図。

【図５】エリアエディタウインドウの一例の説明図。

【図６】貫通穴加工のパラメータ設定ウインドウの説明
図。

【図７】矩形偏向領域設定の一例を示すフローチャー
ト。

【図８】ＦＩＢによる薄膜加工のモデルを示す模式的断
面図。

【図９】矩形の偏向領域を加工する際の加工時間設定の
一例を示すフローチャート。

【図１０】エリアエディタウインドウの他の例の説明
図。

【図１１】円形偏向領域設定の一例を示すフローチャー
ト。

【図１２】円形の偏向領域を加工する際の加工時間設定
の一例を示すフローチャート。

【図１３】二層構造の薄膜を加工する実施例の説明図。

【図１４】二層構造の薄膜に矩形の貫通穴を形成する場
合の処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図１５】半導体集積回路の配線変更のための加工につ
いての説明図。

【符号の説明】

１…エリアエディタウインドウ、２…ＯＰＴＩＯＮプル
ダウンメニュー、３…ＳＩＭ像、４…裏面加工形状、５
…表面ＦＩＢ偏向領域、６…貫通穴パラメータ設定ウイ
ンドウ、７…材質設定ボックス、８…厚み設定ボック
ス、９…図形リスト、１０…異物、１００…エミッタ、
１０１…引出し電極、１０２…コンデンサレンズ、１０
３…可変アパーチャ、１０４…アライナ・スティグマ、
１０５…ブランカ、１０６…ブランキングアパーチャ、
１０７…ファラデーカップ、１０８…デフレクタ、１０
９…対物レンズ、１１０…試料ステージ、１１１…試
料、１１２…検出器、２００…ＦＩＢカラム、２０１…
コンピュータ、２０２…制御バス、２０３…高圧電源、
２０４…絞り制御電源、２０５…アライナ・スティグマ
制御電源、２０６…ビーム電流計測アンプ、２０７…ブ
ランキング制御電源、２０８…偏向アンプ、２０９…プ
リアンプ、２１０…ステージ制御電源、２１１…スキャ
ナ、２１２…画像メモリー、２１３…排気制御電源、３
００…材質指定手段、３０１…板厚指定手段、３０２…
裏面加工形状指定手段、３０３…加工条件設定手段、３
０４…表面加工領域設定手段、３０５…偏向領域表示手
段、３０６…加工時間設定手段、３０７…加工制御手
段、３０８…裏面加工形状表示手段、４００…加工穴側
壁、５００…制御装置、５０１…ビーム偏向領域表示手
段、５０２…薄膜裏面形状表示手段、６００，６００
ａ，６００ｂ…貫通穴、６０１…第１層、６０２…第２
層、６０３…絶縁層、６０４ａ，６０４ｂ…アルミ配
線、６０５…タングステン・デポジション膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E066 AA02 BA04 BA13 BB05 BC02 5F033 HH19 JJ01 JJ19 KK08 NN32 PP02 PP07 PP11 PP31 QQ09 QQ14 QQ37 QQ54 XX36 XX37

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオンビームを細く集束させて試料上を
   走査する手段と、試料から放出される二次粒子を検出し
   て試料像を得る手段と、前記試料像上に加工穴の表面加
   工領域を表示する手段と、前記試料像上に前記加工穴の
   試料裏面形状又は穴底形状を表示する手段とを含むこと
   を特徴とする穴加工装置。
2. 【請求項２】 前記加工穴の表面加工領域と前記加工穴
   の試料裏面形状又は穴底形状を同一画面上に重ねて表示
   することを特徴とする請求項１記載の穴加工装置。
3. 【請求項３】 少なくとも前記加工穴の表面加工領域情
   報と加工厚さ又は加工深さ情報を利用して前記加工穴の
   試料裏面形状又は穴底形状を計算する手段を備えること
   を特徴とする請求項１又は２記載の穴加工装置。
4. 【請求項４】 少なくとも前記加工穴の試料裏面形状又
   は穴底形状の情報と試料の加工厚さ又は加工深さ情報を
   利用して前記加工穴の表面加工領域を計算する手段を備
   えることを特徴とする請求項１又は２記載の穴加工装
   置。
5. 【請求項５】 イオンビームを細く集束させて薄膜構造
   を有する試料上を走査する手段と、試料から放出される
   二次粒子を検出して試料像を得る手段と、前記試料像上
   に前記薄膜を貫通する貫通穴の表面加工領域を表示する
   手段と、前記試料像上に薄膜裏面の貫通穴形状を表示す
   る手段とを含むことを特徴とする穴加工装置。
6. 【請求項６】 前記表面加工領域と前記薄膜裏面の貫通
   穴形状を同一画面上に重ねて表示することを特徴とする
   請求項５記載の穴加工装置。
7. 【請求項７】 少なくとも前記表面加工領域の情報と薄
   膜の厚さ情報を利用して前記薄膜裏面の貫通穴形状を計
   算する手段を備えることを特徴とする請求項５又は６記
   載の穴加工装置。
8. 【請求項８】 少なくとも前記薄膜裏面の貫通穴形状の
   情報と薄膜の厚さ情報を利用して前記表面加工領域を計
   算する手段を備えることを特徴とする請求項５又は６記
   載の穴加工装置。
9. 【請求項９】 イオンビームを細く集束させて試料上を
   走査する手段と、試料から放出される二次粒子を検出し
   て試料像を得る手段と、 前記試料像上に設定された加工穴の表面加工領域をもと
   に前記加工穴の試料裏面形状又は穴底形状を前記試料像
   に重ねて表示する第１の表示手段と、 前記試料像上に設定された加工穴の試料裏面形状又は穴
   底形状をもとに前記加工穴の表面加工領域を前記試料像
   に重ねて表示する第２の表示手段と、 前記第１の表示手段と第２の表示手段とを選択的に機能
   させる選択手段とを備えることを特徴とする穴加工装
   置。