JP2005251737A - 荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズル及び荷電粒子ビーム装置並びに加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ビームアシストデポジション、あるいはビームアシストエッチングを行う際に、試料ステージの駆動に影響を及ぼすことなしに、ガス濃度のピーク位置にビーム照射を可能としてその加工の対称性を確保すること。
【解決手段】 ビームアシストデポジション、あるいはビームアシストエッチングの際に使用するガス銃のノズル先端部におけるビームＩＢが飛来する側に溝状の切り欠き構造Ｓを設けたことにより、当該切り欠き構造Ｓ中をビームＩＢが通過できるようにしたガス吹き付けノズル１１及び該ガス吹き付けノズル１１を有する荷電粒子ビーム装置並びに加工方法を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、集束イオンビームや電子ビームを用いたビームアシストエッチングやビームアシストデポジションの際に、アシストガスや原料ガスを試料面に吹き付けるための荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズル及び荷電粒子装置並びに加工方法に関するものである。

ＬＳＩの製造過程で用いられるフォトマスクの欠陥修正や、マイクロマシン等の微細構造物を作成加工する技術として、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置によるビームアシストエッチングやビームアシストデポジション（ＦＩＢ−ＣＶＤ）が知られている。
ＦＩＢ装置は、一般構成として、図４に示すようにイオン源１、コンデンサレンズ、ビームブランカ、アライナ、絞り、対物レンズ等を含んだイオンビーム５を集束させるイオン光学系、イオンビーム５を偏向走査させるディフレクタ、ガス銃２、二次荷電粒子検出器３、試料６を載置する駆動機構付きの試料ステージ４を備えている。イオンビーム５を照射する試料６の表面領域をガス銃２のノズルからガスを吹き付け所定のガス雰囲気状態として加工を行う。

前者のビームアシストエッチングは、ガス銃からハロゲン系のガスを吹き付けながら試料面にイオンビームを照射すると、ガス雰囲気中でのイオンビーム照射により試料とガスとの化学反応を伴ったエッチングがなされる。このエッチングは反応によって生成された物質が気化することにより、一般にエッチング速度が速くスパッタエッチングのような残滓が残らない特徴がある。
また、後者のビームアシストデポジションは、ガス銃から原料ガスを噴射させた状態で、イオンビームを試料面に照射するもので、原料ガスがイオンビーム照射を受けることで分解反応を起こし生成物を試料面上に析出して構造物を形成する。フェナントレン：Ｃ₁₄Ｈ₁₀等の芳香族系の炭化水素を原料ガスとして用い、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を試料面に析出させるもの。タングステンヘキサカルボニル：Ｗ(ＣＯ₆)を原料ガスに用い、タングステンを試料面に析出させるものなどが知られている。

これらの反応は、ビーム照射位置において局所的に起こるため、ビーム位置を制御することで微細なエッチング加工や微細な構造物の形成が可能であり、ＬＳＩ製造に用いられるフォトマスクの欠陥修正や、マイクロマシン等の形成に用いられている。

この際に用いられるガス銃のガスノズルは、反応領域での必要ガス濃度を確保するため、試料面から５００μｍ以下の至近距離に配置することが必要であると共に、ビーム照射位置を中心として濃度分布が対称でないとエッチングや構造物形成がアンバランスとなることが知られている。
因みに、図３（Ａ）に示すように、１本のガスノズル２ａからのガス噴射の下での試料表面におけるガス濃度分布は、その濃度ピーク位置がノズル中心から鉛直方向直下（ノズル中心線延長方向ではない）位置付近にあることが判っている。このことは、後段の段落〔００１７〕に述べられている方法で確認されている。
従来のイオンビーム照射位置は、図３（Ａ）に示すように、ガスノズルに遮られる為に、ガス濃度分布のピーク位置から離れた位置になっている。このため、ビーム照射位置に対して、ガス濃度分布が非対称となり、ビームアシスト加工の対称性が確保できないという不都合が生じていた。

このガス濃度分布のピーク位置にイオンビーム５が届かない問題を解決する手法として、例えば特許文献１には、複数のガスノズルを用いて互いの分布を補い合わせて複数のノズル先端部の中央部にガス濃度のピークができるようにすることが採用されている。このようにすることで、ガス濃度のピーク位置にビーム中心を照準できるようにしている。
すなわち、図３（Ｂ）に示すように、２本のガスノズル２ａを対向するように配置した場合、それぞれのガスノズル２ａから噴射される破線で示すガスの濃度分布が合成され、結果的に形成されるガス濃度は実線で示されるような正規分布となる。この場合、両ノズル２ａ先端部の中間位置にガス濃度のピーク位置を持ってくることができ、ピーク位置へのイオンビーム５照射が可能となり、加工の対称性が確保できる。

また、流体送出導管（ガスノズル）の先端に設けられた集中器（垂直方向の倒立漏斗管）を利用して流体反応体（ガス）を粒子線（ビーム）照射位置でワーク（基板）に垂直に送出することが可能な粒子線加工用のガス送出システム（例えば、特許文献２参照）が知られている。
この粒子線加工用のガス送出システムによれば、ガスとビームとが同じ集中器に形成された通路内を通ってワークに達するので、ガス濃度のピーク位置にビーム中心を照準できるようになっている。
特開２００３−１３２２６号公報（段落番号００３７−００３８、第３図） 特表２０００−５１２８０９号公報（第２図）

しかしながら、上記特許文献1又は２等に記載されている従来のものでは、以下のような問題点があった。
即ち、上記特許文献１記載のノズル配置形態を採用した場合、ＦＩＢ加工には試料面をチルトさせて加工を行う必要がまま生じ、それを実行しようとするときノズル先端と試料面との距離が極めて近いためいずれかのノズル先端部が試料面とぶつかってしまうという新たな不都合が生じる。

また、上記特許文献２記載のものも同様に、複雑な形状を有する集中器を試料面の近傍に位置させる必要があるので、試料面をチルトさせたときに、集中器と試料面とが干渉する問題が生じていた。そのため、試料を傾斜させた状態でビームアシストデポジション或いはビームアシストエッチングを行うことはできなかった。
また、集中器が影響してしまい二次電子の検出効率を低下させる恐れがあった。そのため、ナノ加工等の小電流時には、二次電子を利用した試料観察等を行うことが困難であった。
更に、集中器は、試料面に対して垂直な縦方向に長いので、濃度の濃いガスを使用した場合に、ビームを散乱させてしまい加工精度に影響を与える恐れがあった。
なお、以上の説明はデポジション加工を例にしてきたが、ビームアシストエッチングの場合も同様の現象となりエッチング加工の非対称性を伴うという問題が生じる。

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、荷電粒子ビーム装置を用いて、ビームアシストデポジション、あるいはビームアシストエッチングを行う際に、試料ステージの駆動に影響を及ぼすことなしに、ガス濃度のピーク位置にビーム照射を可能としてその加工の対称性を確保できると共に、二次電子検出効率及び加工精度に影響を与えることはない荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズル及び荷電粒子ビーム装置並びに加工方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズルは、ビームアシストデポジション、あるいはビームアシストエッチングの際に使用するガス銃のノズル先端部におけるビームが飛来する側に切り欠き構造を設けたことにより、当該切り欠き構造中をビームが通過できるようにしたことを特徴とするものである。その具体的切り欠き構造としては溝とし、該溝の方向はノズル長手方向に開けたものとし、溝幅はノズル内径に比べて小さい寸法とし、該溝の長さは、ノズル先端からガス吹付け密度のピーク位置までの距離に切欠き幅の２分の１程度を加えた値としたものを提供する。

また、本発明の荷電粒子ビーム装置は、上記本発明の荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズルと、該ガス吹き付けノズルの下方に配された試料を載置するステージと、前記試料を、試料面に平行なＸＹ方向に移動可能な移動機構と、前記試料の上方に配され、荷電粒子ビームを前記試料に向けて照射するビーム源と、該ビーム源と前記試料との間に配され、前記荷電粒子ビームを前記ガス吹き付けノズルの近傍の前記試料上に集束させる集束光学系と、前記試料から放出された二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出器とを備えていることを特徴とするものである。

また、本発明の加工方法は、上記本発明のいずれかに記載の荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズルを用いて、所定のガス雰囲気中の状態で試料に荷電粒子ビームを照射し、ビームアシストデポジション、或いは、ビームアシストエッチングを行う加工方法であって、ガス銃の先端に設けられたガス吹き付けノズルから通常加工時より密度が高く揮発し難い状態にある原料ガスを噴射し、該生ガスの析出状態を顕微鏡観察することによりガス銃のガス吹き付け密度のピーク位置を確認するピーク位置確認工程と、
該ピーク位置確認工程後、前記ガス吹き付けノズルから前記所定のガスを噴射すると共に、前記荷電粒子ビームを前記試料に照射する照射工程とを備えているものである。
更には、上記本発明の加工方法において、前記ピーク位置確認工程後、確認された前記ガス吹き付け密度のピーク位置が、前記荷電粒子ビームの照射位置に位置するように前記ガス吹き付けノズルの位置を調整する調整工程を備え、該位置調整工程後に前記照射工程を行うものである。

本発明の荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズルにおいては、ビームアシストデポジション、あるいはビームアシストエッチングの際に使用するガス銃のノズル先端部におけるビーム（荷電粒子ビーム）が飛来する側に切り欠き構造を設けたものであるから、ビーム経路の障害物のなる上記部分が切り欠かれ、構造的に当該切り欠き中をビームが通過できる。したがって、１本のノズルによって作られるガス濃度分布のピーク位置にビーム照射をすることが可能となり、その際の加工は対称性が確保できる。

また、切り欠き構造が溝であって、該溝の方向はノズル長手方向に開けたものとし、溝幅はノズル内径に比べて小さい寸法とした本発明は、この構成によってガス銃からのガス流が切り欠き構造によって拡散されることなく、本来の管内流の形態を保った状態で噴射されるので、濃度分布の対称性を乱すことがない。
更に本発明では該溝の長さを、ノズル先端からガス吹付け密度のピーク位置までの距離に切欠き幅の２分の１程度を加えた値とすることにより、切欠き幅に近い値のビーム走査範囲を確保することが出来る。

また、本発明の荷電粒子ビーム装置においては、ガス銃の先端に設けられたガス吹き付けノズルからステージ上に載置された試料に各種のガスが噴射されると共に、ビーム源から照射された荷電粒子ビームが集光光学系により試料上に集束された状態で照射される。この際、ガス吹き付けノズルの先端であって、荷電粒子ビームが飛来する側には、荷電粒子ビームが通過可能な切り欠き構造が設けられているので、荷電粒子ビームはノズルの影響を受けることなく、確実にガス濃度分布のピーク位置に照射される。よって、荷電粒子ビームを中心として対称性を確保しながら試料を加工することができる。また、この加工時に放出された二次荷電粒子を二次荷電粒子検出器により検出することで、試料の加工領域等を観察することもできる。
特に、複雑な形状を有する専用のガス吹き付けノズル（集中器を有するガスノズル等）を備える必要がなく、従来のガス吹き付けノズルを利用して、切り欠き構造を設けるだけであるので、手間や製造コストをかけることなく、容易に実現することができる。
また、従来知られている集中器を用いないので、二次電子検出効率を低下させる恐れがなく、また、濃度の濃いガスを使用したとしても荷電粒子ビームを散乱させる必要がないので、加工精度に影響を与えることはない。

また、本発明の加工方法においては、ガス吹き付けノズルから通常加工時より密度が高く揮発しにくい状態にある原料ガスを試料面に吹き付けるピーク位置確認工程により、原料ガスが蒸発してしまう前にその吹き付け分布を直接顕微鏡像で観察し、ガス吹付け密度のピーク位置を適正に確認することができる。
ピーク位置の確認後、上記ピーク位置確認工程により確認できたガス吹付け密度ピーク位置情報に基づいて、荷電粒子ビーム照射位置がピーク位置に一致するように、ガス銃のガス吹き付けノズルの位置を最適位置に調整する位置調整工程を行う。これにより、加工の対称性が確保できるガス銃の配置を適正に決めることができる。
そして、位置調整工程後、照射工程により、ガス吹き付け密度のピーク位置に確実に荷電粒子ビームを照射して、ビームアシストデポジション或いはビームアシストエッチング等の各種の加工を行うことができる。

特に、ガス吹き付けノズルに切り欠き構造が設けられているので、対称性（荷電粒子ビームを中心とした）を確保した加工を行うことができる。また、ガス吹き付け密度のピーク点を利用する加工が行えるため、リザーバ温度を高くしないでも、従来の２本の対向ガスノズルを使用した場合と同等以上の成長速度を得ることができる。よって、原料ガスの
利用効率を高めて原料交換時間を長くすることでき、低コスト化を図ることができる。

以下、本発明に係るガス吹き付けノズル及び荷電粒子ビーム装置並びに加工方法の一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
初めに、本発明は、荷電粒子ビーム装置を用いてビームアシストデポジション、あるいはビームアシストエッチングを行う際に、試料ステージの駆動に影響を及ぼさないようするため、複数本のガスノズルを配置することは止め、１本のガスノズルによって作られるガス濃度分布の下で対称性を保つ加工ができるようにするように工夫した。
すなわち、本発明者は、前述したとおり濃度分布におけるピーク値の先にビーム照射されることが原因であることに鑑み、ビーム照射位置がもしガス濃度分布のピーク点付近にビーム照射位置を設定出来れば近似的に対称的な加工を実現出来ることが期待出来ることに気付いた。そこで、ノズル先端の上方の一部に切欠き穴を設けてビームを通し、従来はノズルの影になってビーム照射中心として使用出来なかったその部分を基本的には切り欠くものとし、ビームを照射出来るようにし、その効果を確認した。
更に本発明では前記切り欠きによって内径が５００μｍφ程度のノズル内ガス流に影響を与えないように工夫を加えたものである。
より具体的な説明を以下に行う。

本実施形態のＦＩＢ装置（荷電粒子ビーム装置）１０は、図１に示すように、ガスノズル（ガス吹き付けノズル）１１を先端に有するガス銃１２と、ガスノズル１１の下方に配された試料Ｐを載置する試料ステージ（ステージ）１３と、試料Ｐの上方に配され、イオンビーム（荷電粒子ビーム）ＩＢを試料Ｐに向けて照射するイオン源（ビーム源）１４と、イオン源１４と試料Ｐとの間に配され、イオンビームＩＢをガスノズル１１の近傍の試料Ｐ上に集束させるイオン光学系（集束光学系）１５と、該イオン光学系１５と試料Ｐとの間に配され、イオンビームＩＢを偏向走査させるディフレクタ１６と、試料Ｐから放出された二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出器１７とを備えている。

上記イオン光学系１５は、コンデンサレンズ２０、ビームブランカ２１、アライナ２２、可動絞り２３、スティングメータ／アライナ２４及び対物レンズ２５を、イオン源１４側から順に備えている。また、上記試料ステージ１３は、試料面Ｐ１に平行なＸＹ方向に試料Ｐを移動可能な移動機構を内蔵する駆動機構付きステージとされている。なお、この場合に限られず、例えば、圧電素子によりステージを介して試料ＰをＸＹ方向に移動させる移動機構等を採用しても構わない。

上記ガスノズル１１は、図２に示すように、ビームアシストデポジション、或いは、ビームアシストエッチングの際に使用するガス銃１２のノズル先端におけるイオンビームＩＢが飛来する側に切り欠き構造Ｓを設けたことにより、該切り欠き構造Ｓ中をイオンビームＩＢが通過できるようにしたものである。
また、本実施形態においては、切り欠き構造Ｓは溝であり、該溝の方向はノズル長手方向に開けたものである。
つまり、図２（Ａ）に示すように、ガスノズル１１からガスを噴射させた場合のガス濃度分布におけるピーク位置にイオンビームＩＢを照射しようとした場合、障害となるガスノズル１１の先端部を切り欠くことにより、前記ピーク位置へのビーム照射を可能とする。
この切り欠き構造Ｓは、上方から見た図２（Ｂ）、更にはその部分の拡大図である図２（Ｃ）、（Ｄ）に示されるような溝形状であって、上方から見てノズル中心線に対称に、例えば、幅（Ｗ）１００μｍ、長さ（ノズル長手方向）（Ｌ）２００μｍに加工したものである。

図２に示すように、イオンビームＩＢの照射位置に対してガスノズル１１は斜め上方から配設されているため、この切り欠き構造Ｓは、イオンビームＩＢの照射方向にあわせて鉛直方向に溝状に削られている。
この加工は、機械加工とＦＩＢによる仕上（研磨）加工とを組み合わせて行う。この時のノズル内径が５００μｍであるのに比べて、切り欠き幅（Ｗ）を１００μｍと小さくしたので、この切り欠き構造Ｓを入れたことによってノズル内ガス流に影響を及ぼすことがなく、結果的に吹付けられるガスの濃度分布に実質的な変化を生じさせないようにすることが出来た。

また、切り欠き構造Ｓの溝の幅（Ｗ）は、図２（Ｄ）に示すように、ノズル内径に比べて小さい寸法であり、該溝の長さ（Ｌ）は、ノズルをイオン源側からイオン照射軸方向に見て、ノズル先端からガス吹き付け密度のピーク位置までの距離（Ｘ）に切り欠き幅（Ｗ）の２分の１程度を加えた値となるように設定されている。このようにすることで、溝幅方向と同じ走査範囲を溝長さ方向に対しても確保することができる。

このように構成されたＦＩＢ装置１０及びガスノズル１１により、試料Ｐを加工する場合について以下に説明する。
まず、ガス銃１２の先端に設けられたガスノズル１１から試料ステージ１３上に載置された試料Ｐに向けて、各種のガスを噴射する。この状態において、イオン源１４からイオンビームＩＢを照射し、イオン光学系１５により照射されたイオンビームＩＢを試料Ｐ上に集束させる。この際、ガスノズル１１の先端であって、イオンビームＩＢが飛来する側には、切り欠き構造Ｓが設けられているので、イオンビームＩＢは該切り欠き構造Ｓを通ってガス雰囲気中の試料Ｐに照射される。このように、イオンビームＩＢは、ガスノズル１１の影響を受けることなく、図２（Ａ）に示すように、１本のガスノズル１１によって作られるガス濃度分布のピーク位置に確実に照射される。
よって、イオンビームＩＢを中心として対称性を確保しながら試料Ｐを加工することができる。また、この加工時に放出された二次荷電粒子を二次荷電粒子検出器１７により検出することで、試料Ｐの加工領域等を観察することもできる。
特に、複雑な形状を有する専用のガスノズル等を備える必要がなく、従来のガスノズルに切り欠き構造Ｓを設けるだけであるので、手間や製造コストをかけることなく、容易に実現することができる。
なお、ガスノズル１１は、通常グランドに電気的接続されているので、切り欠き構造Ｓ中をイオンビームＩＢが通過する際に、該イオンビームＩＢがガスノズル１１に帯電した電荷の影響を受けて曲がることはない。

また、切り欠き構造Ｓが溝であって、該溝の方向はノズル長手方向に開けたものとし、溝幅（Ｗ）はノズル内径に比べて小さい寸法であるので、ガス銃１２からのガス流が切り欠き構造Ｓによって拡散されることなく、本来の管内流の形態を保った状態で噴射されるので、濃度分布の対称性を乱すことはない。
また、溝の長さ（Ｌ）は、ノズル先端からガス吹き付け濃度のピーク位置までの距離（Ｘ）に切り欠き幅（Ｗ）の２分の１程度を加えた値であるので、切り欠き幅（Ｗ）に近い値のビーム走査範囲を確保することができる。

上述したように、切り欠き構造Ｓを通過するようにイオンビームＩＢを通すことにより、ガス吹付け密度のピーク点付近での加工を実行し、対称性を確保した加工を行うことが出来るようになった。

また、上記実施形態においては、単にイオンビームＩＢを照射したが、これに限られるものではない。つまり、上述したガスノズル１１先端部を切り欠いた本発明に係るＦＩＢ装置１０では、ガスノズル１１から見て遠くにあるガス濃度の低い領域からガス吹付け密度のピーク点を越えて手前側のやや濃度が低くなる領域まで広い範囲にわたるビーム照射位置の走査が可能であるので、その機能を利用してガス吹付け密度のピーク点を確認する工程を有する加工方法を採用しても構わない。

即ち、本実施形態の加工方法は、ガスノズル１１を用いて、所定のガス雰囲気中の状態で試料ＰにイオンビームＩＢを照射し、ビームアシストデポジション或いはビームアシストエッチングを行う方法であって、ガス銃１２の先端に設けられたガスノズル１１から通常加工時より密度が高く揮発し難い状態にある原料ガスを噴射し、該生ガスの析出状態を顕微鏡観察することによりガス銃１２のガス吹き付け密度のピーク位置を確認するピーク位置確認工程と、該ピーク位置確認工程により確認されたガス吹き付け密度のピーク位置が、イオンビームＩＢの照射位置に位置するようにガスノズル１１の位置を調整する位置調整工程と、該位置調整工程後、ガスノズル１１から所定のガスを噴射すると共に、イオンビームＩＢを試料Ｐに照射する照射工程とを備えを備えている。

まず、ガス吹付け密度のピーク点を確認する方法として、ガス銃１２のガスノズル１１から通常加工時より密度が高く揮発しにくい状態にある原料ガスを噴射させ、その生ガスの析出状態を顕微鏡観察する上記ピーク位置確認工程を行う。
密度の高い原料ガスを噴射させるため、ヘナントレン等の原料ガスが充填されているリザーバの温度を高くし、加圧状態としてガス銃１２から高密度の原料ガスを噴出させる。原料ガスの蒸気圧は、試料温度の関数となっている。通常ＦＩＢ−ＣＶＤは、試料温度を室温としているため、原料ガスの蒸気圧に相当するガス吹き付け密度以上とすれば生ガスを析出することができる。

発明者等は、所用のガス吹き付け密度とするため原料ガスを加熱しているが、この場合、通常使用時の加熱温度より、５〜１０℃程度高くすることで高密度とした。高密度の原料ガスが吹き付けられると、試料面Ｐ１上で原料ガスが蒸発する以上の量となるため、生のまま原料ガス析出状態となる。その状態をＳＩＭ像（イオン励起二次電子像）で観察すると黒く見える。イオンビームＩＢに限らず電子ビーム、あるいはレーザビームの場合でも走査顕微鏡像によって析出の状況を観察することが可能である。
また、この際、従来知られている集中器等とは異なり、二次電子検出効率を低下させる恐れがないので、ＳＩＭ画像を良好に観察することができる。

なお、析出状態をＳＩＭ観察する際に、広視野確保が必要となるときには、ガス銃１２に備わっているノズルアップダウン機能を用いてノズルを退避させるとよい。
本発明はこのように、ビーム走査による顕微鏡像により析出のＸＹ方向分布状態を観察することができ、また、析出物のピーク位置を特定することが出来る。照射されるイオンビームＩＢの値が同じであるならば、その際の析出されるデポ材の厚さは原料ガス濃度に比例することから、この析出ピーク位置がガス濃度分布におけるピーク位置を示すことになる。

次に、顕微鏡観察像から得られたこのガスノズル１１に対するガス分布のピーク位置情報に基づき、ビーム照射中心にガス吹付け密度ピーク位置が一致するようにガスノズル１１位置を調整する位置調整工程を行えば、ＦＩＢ加工のために最も適したガスノズル１１位置を決めることができる。
なお、ノズル先端と試料面Ｐ１との距離を決めるノズルのＺ方向位置は、通常１００〜３００μｍ程度の間の所定値とする。高いガス密度を得る為には、距離が近い方が有利であるが、この数値は近過ぎて衝突する危険性を避けるということを考慮した値である。

このようにしてガス銃１２のガスノズル１１位置を調整した後、照射工程を行って、ＦＩＢ装置１０によるＣＶＤ加工で円筒のような対称構造物を作製したところ、狙い通りに対称性の良い円筒を得ることができた。特に、従来知られている集中器とは異なり、イオンビームＩＢを散乱させる恐れがないので、加工性に優れている。
さらに、円筒の外側近辺の４方向に同一の時間をかけたＦＩＢ−ＣＶＤによるカーボンピラーを作製したところ、ほぼ同じ高さのピラーを得ることが出来た。
また、本発明によってガス吹付け密度のピーク点を使用する加工が出来るようになった為に、リザーバ温度をさらに高くしないでも２本の対向ガスノズルを使用した場合と同等以上の成長速度を得ることができた。これは、原料ガスの利用効率が２倍以上になったことを示しており、消耗の激しいタングステンヘキサカルボニル等の原料材交換間隔を長く出来るという効果も得られた。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、切り欠き構造Ｓを溝として説明したが、溝形状に限定されるものではない。また、荷電粒子ビームをイオンビームＩＢとしたが、イオンビームＩＢに限定されるものではない。

本発明に係る荷電粒子ビーム装置及びガス吹き付けノズルの一実施形態の構成図である。 （Ａ）は図１に示すガス吹き付けノズルにおけるガス濃度分布とビーム経路との関係を示す図であり、（Ｂ）はガス吹き付けノズルの先端部構造を示す図であり、（Ｃ）はガス吹き付けノズル先端部の拡大図であり、（Ｄ）は切り欠き構造Ｓの長さとガス吹き付け密度のピーク位置との関係を示す図である。 （Ａ）は１本のガスノズルによってガス噴射したときのガス濃度分布状態を、（Ｂ）は対向する２本のガスノズルによってガス噴射したときのガス濃度分布状態を示す図である。 ガス銃を備えた集束イオンビーム装置の従来の一般構造を示す図である。

符号の説明

ＩＢ イオンビーム
Ｐ 試料Ｐ
Ｓ 切り欠き構造
１０ ＦＩＢ装置（荷電粒子ビーム装置）
１１ ガスノズル（ガス吹き付けノズル）
１２ ガス銃
１３ ステージ（試料ステージ）
１４ イオン源
１５ イオン光学系（集束光学系）
１７ 二次荷電粒子検出器

Claims (6)

1. ビームアシストデポジション、あるいはビームアシストエッチングの際に使用するガス銃のノズル先端部におけるビームが飛来する側に切り欠き構造を設けたことにより、当該切り欠き構造中をビームが通過できるようにしたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズル。
2. 請求項１記載の荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズルにおいて、
   前記切り欠き構造は溝であり、該溝の方向はノズル長手方向に開けたものであることを特徴とする荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズル。
3. 請求項２記載の荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズルにおいて、
   前記溝の幅は、ノズル内径に比べて小さい寸法であり、該溝の長さは、ノズル先端からガス吹付け密度のピーク位置までの距離に切欠き幅の２分の１程度を加えた値としたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズル。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズルと、
   該ガス吹き付けノズルの下方に配された試料を載置するステージと、
   前記試料を、試料面に平行なＸＹ方向に移動可能な移動機構と、
   前記試料の上方に配され、荷電粒子ビームを前記試料に向けて照射するビーム源と、
   該ビーム源と前記試料との間に配され、前記荷電粒子ビームを前記ガス吹き付けノズルの近傍の前記試料上に集束させる集束光学系と、
   前記試料から放出された二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出器とを備えていることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置のガス吹き付けノズルを用いて、所定のガス雰囲気中の状態で試料に荷電粒子ビームを照射し、ビームアシストデポジション、或いは、ビームアシストエッチングを行う加工方法であって、
   前記ガス吹き付けノズルから通常加工時より密度が高く揮発し難い状態にある原料ガスを噴射し、該生ガスの析出状態を顕微鏡観察することによりガス銃のガス吹き付け密度のピーク位置を確認するピーク位置確認工程と、
   該ピーク位置確認工程後、前記ガス吹き付けノズルから前記所定のガスを噴射すると共に、前記荷電粒子ビームを前記試料に照射する照射工程とを備えていることを特徴とする加工方法。
6. 請求項５記載の加工方法において、
   前記ピーク位置確認工程後、確認された前記ガス吹き付け密度のピーク位置が、前記荷電粒子ビームの照射位置に位置するように前記ガス吹き付けノズルの位置を調整する位置調整工程を備え、
   該位置調整工程後に前記照射工程を行うことを特徴とする加工方法。

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