JP2014044829A

JP2014044829A - 微小構造物の製造装置、及び製造方法

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Publication number: JP2014044829A
Application number: JP2012185574A
Authority: JP
Inventors: Reo Kometani; 玲皇米谷; Dengji Guo; 登極郭; Nao Ishihara; 直石原; Shinichi Warisawa; 伸一割澤
Original assignee: University of Tokyo NUC
Current assignee: University of Tokyo NUC
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2014-03-13

Abstract

【課題】一定の角度を有する微小構造物をより確実に製造する製造装置及び微小構造物の製造方法を提供する。
【解決手段】集束イオンビーム１４を被照射物８の表面に照射するイオン銃４と、前記集束イオンビーム１４が照射される領域に原料ガスを供給するガス供給部９と、前記集束イオンビーム１４を走査する走査偏向器６とを備える微小構造物の製造装置１において、前記集束イオンビーム１４の照射量を制御する照射量制御部１０を備え、前記照射量制御部１０は、前記集束イオンビームに起因する電気特性を測定する測定部１１を有し、前記電気特性が所定の範囲内となるように前記集束イオンビーム１４の照射量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外形の大きさが数μｍからｎｍ程度の微小構造物を、集束イオンビーム法を用いて製造する製造装置及び製造方法に関する。

微小構造物は、例えばギア、ベローズの他、顕微鏡試料の加工に用いられるナイフや、ドリル、スプリングコイル、プローブ顕微鏡の触針などがある。このような微小構造物を作製するには、高精度な作製技術が必要である(非特許文献１)。ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）を用いて微小構造物を作製する方法としては、光（レーザー）、集束電子ビーム、集束イオンビームを用いた三種類の方法がある。

例えば、特許文献１及び非特許文献２に開示されている集束イオンビーム化学気相成長法(Focused-Ion-Beam Chemical Vapor Deposition: FIB-CVD)は、三次元微小構造物の作製に有望なツールとして期待されている。

FIB-CVDは、原料ガスを変えることでさまざまな材料からなる構造を作製できる点、高い自由度の三次元微小構造物を作製できる点、集束イオンビームの照射位置を変える等によりさまざまな位置に構造を作製できる点、などの特徴を有する。

特開２００１−１０７２５２号公報

T. Morita, et. al.: J. Vac. Sci. Technol. B 21, 2737 (2003). S. Matsui, et. al.:J. Vac. Sci. Tech. B 18, 3181 (2000). R. Kometani, et.al.: Microelec. Eng. 87, 1044 (2010).

しかしながら、上記従来のFIB-CVDでは、ガス密度の不均一性、構造物における熱累積・電荷累積等の影響により、微小構造物の成長は一定の長さ(通常は2-3ミクロン程度)以上になると、微小構造物の中心部と端部とで成長率が異なるため、一定の角度を有する微小構造物を作製することが困難であるという問題があった(上記非特許文献３)。

そこで本発明は、一定の角度を有する微小構造物をより確実に製造する製造装置及び微小構造物の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る微小構造物の製造装置は、集束イオンビームを被照射物の表面に照射するイオン銃と、前記集束イオンビームが照射される領域に原料ガスを供給するガス供給部と、前記集束イオンビームを走査する走査偏向器とを備える微小構造物の製造装置において、前記集束イオンビームの照射量を制御する照射量制御部を備え、前記照射量制御部は、前記集束イオンビームに起因する電気特性を測定する測定部を有し、前記電気特性が所定の範囲内となるように前記集束イオンビームの照射量を制御することを特徴とする。

本発明に係る微小構造物の製造方法は、集束イオンビームを被照射物の表面に照射する工程と、前記集束イオンビームが照射される領域に原料ガスを供給する工程と、前記集束イオンビームを走査する工程とを備える微小構造物の製造方法において、前記集束イオンビームの照射量を制御する工程を備え、前記集束イオンビームの照射量を制御する工程は、前記集束イオンビームに起因する電気特性を測定する工程と、前記電気特性が所定の範囲内となるように前記集束イオンビームの照射量を制御する工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、照射量制御部において二次電子による電気特性が所定の範囲内となるように集束イオンビームの照射量を制御しながら、集束イオンビームを走査することにより、一定の角度を有する微小構造物をより確実に形成することができる。

本実施形態に係る製造装置の全体構成を示す模式図である。本実施形態に係るFIB-CVDの原理を示す模式図である。本実施形態に係る微小構造物の成長時間と、基板電流及び二次電子量の関係を示したグラフである。本実施形態に係る微小構造物の成長角度と、基板電流の関係を示したグラフである。本実施形態に係る微小構造物の成長角度のバリエーションを示す模式図である。庇状部を水平方向に成長させるための条件を検討した実施例を示す図であり、図６Ａは微小構造物のＳＥＭ画像、図６Ｂは成長時間と基板電流の関係を示すグラフである。走査時間を制御して形成した実施例を示す図であり、図７Ａは微小構造物のＳＥＭ画像、図７Ｂは成長時間と基板電流及び走査速度の関係を示すグラフである。走査時間を制御せずに形成した比較例を示す図であり、図８Ａは微小構造物のＳＥＭ画像、図８Ｂは成長時間と基板電流の関係を示すグラフである。本実施形態に係る微小構造物の変形例（１）を示す斜視図である。本実施形態に係る微小構造物の変形例（２）を示す斜視図である。本実施形態に係る微小構造物の変形例（３）を示す斜視図である。本実施形態に係る微小構造物の変形例（４）を示す斜視図である。本実施形態に係る微小構造物の変形例（５）を示す斜視図である。本実施形態に係る微小構造物の変形例（６）を示す斜視図である。本実施形態に係る微小構造物の変形例（７）を示す斜視図である。本実施形態に係る微小構造物の変形例（８）を示す斜視図である。本実施形態に係る微小構造物の変形例（９）を示す斜視図である。本実施形態に係る微小構造物の変形例（１０）を示す斜視図である。本実施形態に係る微小構造物の変形例（１１）を示す斜視図である。本実施形態に係る微小構造物の変形例（１２）を示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
（全体構成）

図１に示す微小構造物の製造装置（以下、「製造装置」という。）１は、チャンバー２と、集束イオンビーム発生部３と、試料台７と、ガス供給部９と、照射量制御部１０とを備える。製造装置１は、全体として試料台７に設置した試料としての基板８上に、FIB-CVD法により微小構造物２１Ａを形成し得るように構成されている。基板８は、例えばＳｉやＳｉＯ_２，ＳｉＣ，ＳｉＮ，ＧａＡｓ，ＩｎＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＧａＮ，ＺｎＯ，ＩｎＰ，サファイヤ，或いはＡｕ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ａｇ，Ｗ，Ｎｂ等金属，炭化タングステン，Ａｌ_２Ｏ_３,ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ），ダイアモンド，グラファイト，グラフェンで形成することができる。

微小構造物２１Ａは、柱状部２２Ａと当該柱状部２２Ａの頂点から水平方向に伸びる庇状部２３Ａとを有する。本実施形態に係る微小構造物２１Ａは、庇状部２３Ａの水平方向の角度（以下、「成長角度」という。）が一定である。

チャンバー２内には、底部に前記試料台７が設けられている。チャンバー２は、上方に試料台７表面に集束イオンビーム１４を照射し得るように集束イオンビーム発生部３が配置されていると共に、集束イオンビーム１４が照射される領域に原料ガスを供給し得るようにガス供給部９が設けられている。

集束イオンビーム発生部３は、イオン銃４と、光学系５と、走査偏向器６とを備える。イオン銃４は、Ｇａイオンビーム、Ｈｅイオンビーム、Ｎｅイオンビーム、Ａｒイオンビーム、Ｂｅイオンビーム，Ａｌイオンビーム，Ｓｉイオンビーム，Ｐイオンビーム，Ｎｉイオンビーム，Ｃｕイオンビーム，Ｚｎイオンビーム，Ｇｅイオンビーム，Ａｓイオンビーム，Ｙイオンビーム，Ｐｄイオンビーム，Ａｇイオンビーム，Ｉｎイオンビーム，Ｓｎイオンビーム，Ｓｂイオンビーム，Ｃｓイオンビーム，Ｐｔイオンビーム，Ａｕイオンビーム，Ｂｉイオンビーム，Ｘｅイオンビームなどから選択されたイオンビームを照射する。

イオン銃４は、図示しないが金属で形成された先鋭部と引き出し電極とを有する。先鋭部と引き出し電極間に電界を印加すると共に、先鋭部の先端に例えば液体金属（Ｇａイオンビームの場合、液体金属ガリウム）を供給し、電界によってイオンビームを放射させる。この場合の加速電圧は、特に限定されるものではないが例えば＋５ｋＶ〜＋３０ｋＶとすることができる。

光学系５は、図示しないが収束レンズと対物レンズとを備える。収束レンズはイオンを収束してビームにする。対物レンズは、試料台７に設置された基板８表面にビームの焦点を合わせる。走査偏向器６は、ビームを所望の方向へ走査する。

このように構成された集束イオンビーム発生部３は、イオン銃４から発生したイオンを収束レンズで集束イオンビーム１４にし、続いて対物レンズで基板８表面に集束イオンビーム１４の焦点を合わせる。次いで、走査偏向器６は、基板８表面に焦点が合わせられた集束イオンビーム１４を走査する。

ガス供給部９は、原料ガスとしてC₁₄H₁₀（フェナントレン）を供給することができるが本発明はこれに限らず、例えば、Si₂H₆、Si(CH₃)₄、Ge₂H₆、D₂GaN₃、Al(CH₃)₃、Al(C₄H₉)₃、AlH₃-N(CH₃)₃、 Ta(O₂CH₅)₅、W(CO)₆、WF₆、Cr(CO)₆、Mo(CO)₆、Co₂(CO)₈、Co(C₅H₅)₂、Os₃(CO)₁₂, Ru₃(CO)₁₂、Fe(CO)₅、Fe(C₂H₅)₂、Fe₃(CO)₁₂、Rh₂Cl2(CO)₄、Rh₂C_l2(PF3)₄、Ni(PF3)4、Ni(MeCp)2、Pt(PF₃)₄、CpPt(Me)₃、MeCpPt(Me)₃、AuClPF₃、Ir₂Cl₂(PF₃)₄、Sn(CH₃)₄、TiCl₄、Ti(O-i-prop)₄、Ti(NO3)4、SiH2Cl2、Cr(C6H6)2、CrO2Cl2、SnCl₄+O₂、C₇H₇O₂F₆Au、Me₂Au(hfa)、Me2Au(tfa)、Me₂Au(acac)、(MeCp)PtMe₃、Cu(hfac)TMVS、(tfa)Cu-VTMS、Cu(hfa)₂、Cu(hfa)₂xH₂O、(hfa)CuMHY、(hfa)CuDMBCH₄、C₂H₄、C₃H₈、C₈H₈、C₁₀H₁₆O,C₁₀H₂₀、C₇H₆O₂、C₂H₆SO、C₆H₁₂、C₆H₁₀O、C₉H₁₉-CN、CH₂C_l2、C₃H₆O、CH₃OH、CH₃CN、CH₃NO₂、HCOOH、CH₃-COOH、CH₃CH₂-COOH、CH₂=H-COOH、C₁₆H₁₀、Si(OCH₃)₄+O₂、TEOS、(C₂H₃SiO_1.5)₈=Si₈O₁₂C₁₆H₂₄,[(CH₃)₂SiO]₄=Si₄O₄C₈H₂₄、[(CH₃)HSiO]₅=Si₅O₅C₅H₂₀、=Si₅O₄C₁₂H₃₆、[HSi(CH₃)₂O]₄Si、H₃C(-O-Si(CH₃)(C₆H₅))x-O-CH₃、Ta(OEt)₅、TMCTS+O₂などを供給することとしてもよい。

次に、FIB-CVDの原理について図２を参照して説明する。基板８上に集束イオンビーム発生部３が集束イオンビーム１４を照射すると、照射されたイオンのエネルギーによって励起された電子がそれまでの軌道から外れて基板８表面から飛び出す。この電子を二次電子という。

上記二次電子がガス供給部９から供給された原料ガスを分解して、分解された成分が基板８上に堆積する。すなわち、照射位置を変えずに集束イオンビーム１４を照射し続けた場合、本図（Ａ）に示すように柱状の構造物である柱状部２２Ａを形成することができる。

また、走査偏向器６において集束イオンビーム１４を走査し、固体成分が体積する位置を少しずつずらしていくことにより、所望の微小構造物２１Ａを製造することができる。例えば、照射位置を水平方向に走査した場合、本図（Ｂ）に示すように水平方向に伸びる線状の構造物である庇状部２３Ａを形成することができる。

次に、本発明の特徴的構成である照射量制御部１０（図１）について説明する。照射量制御部１０は、集束イオンビームに起因する電気特性を測定し、当該電気特性が所定の範囲となるように集束イオンビーム１４の照射量を制御する。

照射量制御部１０は、測定部１１と、パーソナルコンピュータ１２と、信号発生器（例えばファンクションジェネレータ）１３とを有し、それぞれ直列にケーブルで電気的に接続されている。

測定部１１は、集束イオンビームによって生じる電気特性として二次電子量を直接測定することとしてもよい。この場合、図示しないが二次電子検出器がチャンバー２内の集束イオンビーム１４が照射される領域の近傍に設けられる。当該二次電子検出器は、被照射物として形成途中の微小構造体２１Ａから発生する二次電子を捕捉する。

また、集束イオンビームによって生じる電気特性として基板８に流れる電流（以下、「基板電流」という。）を測定することとしてもよい。基板電流には、二次電子だけでなく、二次イオン励起のものやビーム電流も加わっていると考えられる。本実施形態の場合、測定部１１は電気計（エレクトロメータ）であり、基板電流を測定し得るように試料台７に電気的に接続されている。

パーソナルコンピュータ１２は、測定部１１とＧＰＩＢ（General Purpose Interface Bus）ケーブルを介して接続されている。これによりパーソナルコンピュータ１２は、測定部１１で測定した電流値をリアルタイムに読み取ることができる。

また、パーソナルコンピュータ１２は、予め記憶されたプログラムにより、測定部１１で測定した電流値が、所定の電流値（以下、「初期値」という。）から外れていないか判断し、外れていた場合には電流値が所定範囲となる照射量を算出する。次いでパーソナルコンピュータ１２は、照射量に基づく制御信号を生成し、信号発生器１３へ出力する。

ここで初期値は、例えば水平方向に伸びる線状の構造物である庇状部２３Ａを形成する場合、集束イオンビーム１４が水平方向に走査され始めてから所定時間が経過するまでの基板電流値とすることができる。

集束イオンビーム１４が水平方向に走査され始めた直後は、微小構造物２１Ａは比較的安定的に水平方向に成長していく。すなわち、微小構造物２１Ａが水平方向に成長しているときの基板電流値を初期値とする。

そして継続的に水平方向に庇状部２３Ａを成長させたときの基板電流値が当該初期値に対し所定の範囲内となるように集束イオンビーム１４の照射量を制御する。これにより、製造装置１は微小構造物２１Ａを水平方向に成長させ続けることができ、長い庇状部２３Ａをより確実に形成することができる。

信号発生器１３は、入力された制御信号に基づき集束イオンビーム１４の照射量を制御する。照射量は、例えば、集束イオンビーム１４の走査速度、又は集束イオンビーム１４の照射時間を適宜変更することにより制御することができる。本実施形態の場合、信号発生器１３は、ファンクションジェネレータであり、制御信号に基づき集束イオンビーム１４の走査速度を適宜変更することにより、集束イオンビーム１４の照射量を制御する。

（動作及び効果）
次に、本実施形態に係る製造装置１の動作及び効果について説明する。
まず、集束イオンビーム発生部３は、試料台７に設置された基板８表面に向かって集束イオンビーム１４を照射する。イオン銃４は、例えばGa⁺イオンビームを照射する場合、加速電圧を３０ｋＶ、ビーム電流を０．５ｐＡに設定することができる。集束イオンビーム１４が基板８表面に照射されると、基板８表面から二次電子が発生する。

同時に、ガス供給部９は、集束イオンビーム１４の照射領域に原料ガスを供給する。供給された原料ガスは、上記二次電子によって分解され、分解された成分が基板８上に堆積していく。そして照射位置を変えずに集束イオンビーム１４を照射し続けることにより、柱状部２２Ａが形成される。原料ガスとしてC₁₄H₁₀（フェナントレン）を用いることにより、ＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）からなる柱状部２２Ａを形成することができる。

次いで、集束イオンビーム発生部３は、水平方向に集束イオンビーム１４を走査する。この場合の走査速度は、1〜1000nm/sとすることができる。集束イオンビーム１４が水平方向に走査されたとき、照射量制御部１０は、電気特性として基板電流の測定を開始する。

照射量制御部１０は、集束イオンビーム１４が水平方向に走査され始めてから一定時間、例えば水平方向長さが0.3〜2.0μｍ程度になるまでの時間における基板電流値を初期値に設定する。

そして製造装置１は、照射量制御部１０において基板電流値が初期値に対し所定の範囲内となるように集束イオンビーム１４の走査速度又は照射時間を制御しながら、集束イオンビーム１４を水平方向へ走査する。これにより製造装置１は、水平方向に伸びる長い庇状部２３Ａをより確実に形成することができる。

次に、実際の実験データを基に上記動作をより詳細に説明する。
基板電流は、集束イオンビーム１４が水平方向に走査されはじめて以後、庇状部の形状の変化に伴い変化する。図３は、基板８をＳｉで形成し、イオン銃４にGa⁺イオンを用い、加速電圧を３０ｋＶ、ビーム電流を０．５ｐＡとした場合の庇状部の成長時間と、基板電流及び二次電子量の関係を示したグラフである。

走査速度が２００ｎｍ／ｓ（一定）の場合の微小構造物１２１Ａ（本図Ａ）は、水平方向に走査開始後、約１０ｓ間は水平方向に庇状部１２３Ａが形成される。ところが、その後庇状部１２３Ａは斜め下方に成長していき、さらに基板８から別の微小構造物１２４Ａが成長する。水平方向に走査開始してから約１０ｓ後において基板電流及び二次電子量は、急激に変化する。

走査速度が１３３ｎｍ／ｓ（一定）の場合の微小構造物１２１Ｂ（本図Ｂ）は、水平方向に走査開始後、庇状部１２３Ｂは斜め上方に成長していき、３０ｓ後さらに基板８から別の微小構造物１２４Ｂが成長する。水平方向に走査開始してから約３０ｓ後において基板電流及び二次電子量は、急激に変化する。

図４は庇状部の成長角度と基板電流との関係を示すグラフである。本図に示すように、庇状部の成長角度が大きく変化したとき、すなわち庇状部が水平方向から大きく外れたときに基板電流が３．５ｐＡから６．１ｐＡへ急激に変化している。このことから、微小構造物の成長角度は、集束イオンビーム１４の走査速度に依存することが確認できた。

以上より、集束イオンビーム１４の走査速度が遅いと図５Ａ，図５Ｂに示すように庇状部１２３Ｂ，１２３Ｃは斜め上向きに成長する。また、集束イオンビーム１４の走査速度が速いと庇状部１２３Ｄ，１２３Ａは斜め下向きに成長する（図５Ｃ，Ｄ）ことが確認できた。本明細書では、庇状部が水平方向に成長する場合の成長角度を０°、庇状部が上向きに成長する場合の成長角度を正、下向きに成長する場合の成長角度を負とする。

上記した集束イオンビーム１４の走査速度に依存するという結果に基づき、庇状部を水平方向に成長させるための条件（成長角度を０°とするための条件）について検討した（図６）。

まずイオン銃４にGa⁺イオンを用い、加速電圧を３０ｋＶ、ビーム電流を０．５ｐＡとして柱状部１２２Ｆを形成し、当該柱状部１２２Ｆの頂点から、種々の走査速度で集束イオンビーム１４を走査したところ、成長角度が０°となる走査速度が８０ｎｍ／ｓであることが確認できた。図６Ａは走査速度８０ｎｍ／ｓで形成した庇状部１２３Ｆを備える微小構造物１２１ＦのＳＥＭ画像である。また、走査速度８０ｎｍ／ｓで庇状部１２３Ｆを形成した際の基板電流を測定した結果を図６Ｂに示す。本図から、基板電流が１．１±０．１ｐＡの範囲内であるとき、成長角度０°の庇状部１２３Ｆを形成できることが確認された。

上記結果に基づき、基板電流を１．１±０．１ｐＡとするように集束イオンビーム１４の走査速度を制御しながら形成した庇状部２３Ａを備える微小構造物２１ＡのＳＥＭ画像を図７に示す。

なお、走査速度は３４４ｍｓ毎に制御することとした。また、走査速度の制御量は、２ｎｍ／ｓとした。すなわち、照射量制御部１０は、基板電流が上記範囲の上限を超えた場合に走査速度を２ｎｍ／ｓ減少させ、基板電流が上記範囲の下限を下回った場合に走査速度を２ｎｍ／ｓ増加させることとした。

図７Ａに示すように集束イオンビームの走査速度を制御することにより、線状の柱状部２２Ａの頂点から水平方向に伸びる線状の成長角度０°の庇状部２３Ａを１５μｍ成長させることができた。この庇状部２３Ａは、厚さも約８５ｎｍで一定であった。また、走査速度は、本図Ｂに示すように庇状部２３Ａの成長に伴い減少している。この結果、水平方向の走査開始直後と、１５μｍまで成長した庇状部２３Ａの先端とにおいて、水平方向に成長させるための最適な走査速度が異なっていることが確認された。

以上の結果、基板電流を測定し、当該基板電流を基に集束イオンビーム１４の走査速度を制御することにより、庇状部２３Ａを成長角度０°でより確実に形成できることが確認できた。また、本実施形態に係る製造装置１及び製造方法によれば、成長角度０°の長い庇状部２３Ａを高精度で形成できることが確認できた。

一方、比較例として走査速度８０ｎｍ／ｓ（一定）で形成した庇状部１２３Ｇを図８に示す。本図Ａから明らかなように、庇状部１２３Ｇは長さが２μｍを超えると下方に成長し始め、さらに基板８から別の微小構造物１２１Ｇが成長している。本図Ｂに示すように、走査速度を制御せずに庇状部１２３Ｇを形成した場合、成長角度が負の向きに大きくなるにつれ基板電流が急激に変化した。この結果から走査速度が一定のままでは、成長角度０°の庇状部２３Ａを形成することは不可能であることが確認された。

（変形例）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。

上記実施形態の場合、微小構造物２１Ａは、線状の柱状部２２Ａの頂点から線状の庇状部２３Ａが形成されたいわゆる片持ち梁である場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、図９に示すように微小構造物２１Ｂは、庇状部２３Ｂの両端に柱状部２２Ｂがそれぞれ形成されたいわゆる両持ち梁でもよい。

図１０に示す微小構造物２１Ｃは、庇状部２３Ｃの一端に線状の柱状部２２Ｃが形成されており、他端に円柱状の柱状部３０が形成されている。さらに庇状部２３Ｃには板状及び三角柱状の中間部３１，３３が形成されている。このような円柱状の柱状部３０、板状及び三角柱状の中間部３１，３３は、線状の柱状部２２Ｃを連設することにより形成することができる。

図１１に示す微小構造物２１Ｄは、線状の柱状部２２Ｄと、当該柱状部２２Ｄの頂点から水平に伸び、さらにクランク状に幾重にも屈曲した庇状部２３Ｄとを備える。本図に示す庇状部２３Ｄは、柱状部２２Ｄの頂点から水平方向に集束イオンビーム１４を走査する際、基板電流を基に走査速度を制御すると共にクランク状に屈曲させることにより形成することができる。

図１２に示す微小構造物２１Ｅは、線状の柱状部２２Ｅと、当該柱状部２２Ｅの頂点から幾重にも蛇行した庇状部２３Ｅとを備える。本図に示す庇状部２３Ｅは、柱状部２２Ｅの頂点から水平方向に集束イオンビーム１４を走査する際、基板電流を基に走査速度を制御すると共に蛇行させることにより形成することができる。

図１３に示す微小構造物２１Ｆは、線状の柱状部２２Ｆと、当該柱状部２２Ｆの頂点を中心とし柱状部２２Ｆに対し直交する方向に形成された板状の庇状部２３Ｆとを備える。本図に示す庇状部２３Ｆは、線状の庇状部２３Ａを平行に連設することにより形成することができる。

図１４に示す微小構造物２１Ｇは、１対の線状の柱状部２２Ｇと、当該柱状部２２Ｇの頂点から水平方向に伸びる庇状部２３Ｇとを備える。庇状部２３Ｇは線状部と板状部とを有する。本図に示す庇状部２３Ｇは、走査速度の制御量（初期値、初期値に対する範囲）を線状の庇状部２３Ｇを形成している途中で適宜変更することにより、形成することができる。

図１５に示す微小構造物２１Ｈは、線状の柱状部２２Ｈと、当該柱状部２２Ｈの頂点に柱状部２２Ｈに直交する方向に形成された板状の庇状部２３Ｈとを備える。さらに庇状部２３Ｈには、厚さ方向に貫通する異なる形状、例えば円形、三角形、四角形の穴４０，４１，４２が複数（本図では各１個、合計３個）形成されている。本図に示す庇状部２３Ｈは、板状の構造物を形成した後、同じCVDを用いてエッチングにより所望の形状の穴を設けることにより、形成することができる。なお、エッチングは用いずに、穴４０，４１，４２が形成された板を描画により形成することとしてもよい。

図１６に示す微小構造物２１Ｊは、線状の柱状部２２Ｊと、当該柱状部２２Ｊの頂点を中心とした板状の庇状部２３Ｊが高さ方向に複数（本図では３個）積層されている。本図に示す微小構造物２１Ｊは、図１３に示す微小構造物２１Ｆを形成した後、板状の庇状部２３Ｊ上にさらに柱状部２２Ｊ及び板状の庇状部２３Ｊを順に設けることにより、形成することができる。

図１７に示す微小構造物２１Ｋは、線状の柱状部２２Ｋと、当該柱状部２２Ｋの頂点を中心としたピラミッド状の庇状部２３Ｋが形成されている。本図に示す庇状部２３Ｋは、図１３に示す微小構造物２１Ｆを形成した後、板状の庇状部２３Ｆ上にさらに当該庇状部２３Ｆより小さい庇状部２３Ｆを重ねて順に設けることにより、形成することができる。

図１８に示す微小構造物２１Ｌは、線状の柱状部２２Ｌと、当該柱状部２２Ｌの頂点から水平方向の伸びる庇状部２３Ｌとを備える。庇状部２３Ｌは高さ方向に変化する段部４５を有する。本図に示す庇状部２３Ｌは、走査速度の制御量（初期値、初期値に対する範囲）を種々組み合わせることにより、形成することができる。

図１９に示す微小構造物２１Ｍは、らせん状に形成された柱状部２２Ｍからなる。
図２０に示す微小構造物２１Ｎは、ジグザグに形成された柱状部２２Ｎからなる。

また、上記実施形態では、集束イオンビーム１４の水平方向の走査は、ファンクションジェネレータを用い一様な傾斜を持つアナログの走査信号波形で行う方式について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、イオンビーム描画を行うときにフィールド全体を電子プローブでラスター状に走査して描画をするラスター走査、集束イオンビーム１４を任意の位置に移動して描画をするベクター走査、ドット走査を用いることもできる。

また、上記実施形態では、試料として基板８を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、ＳｉＯ_２，ＳｉＣ，ＳｉＮ，ＧａＡｓ，ＩｎＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＧａＮ，ＺｎＯ，ＩｎＰ，サファイヤ，或いはＡｕ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ａｇ，Ｗ，Ｎｂ等金属，炭化タングステン，Ａｌ_２Ｏ_３, ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ），ダイアモンド，グラファイト，グラフェンを用いることもできる。また、基板形状は、ウエハ或いはそのチップに限らず、例えば、ガラスキャピラリー，金属ニードル等さまざまな形状の基板を用いることができる。また、電気素子、機械素子，光学素子、バイオ素子上においても、本発明は実行可能である。

また、上記実施形態では、集束イオンビームの照射量を制御する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、構造堆積速度を制御することとしてもよい。構造堆積速度は、Ｇａ集束イオンビームの加速電圧，ビーム電流，ブランキング速度，或いは原料ガス供給温度，供給量や基板温度により制御することができる。

上記実施形態では、液体金属イオン源を有するＦＩＢを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、Gas field ion source (GFIS)タイプのＦＩＢや、ICP等を利用したＦＩＢを用いてもよい。

１：製造装置（微小構造物の製造装置）
２：チャンバー
３：集束イオンビーム発生部
４：イオン銃
５：光学部
６：走査偏向器
７：試料台
８：基板（被照射物）
９：ガス供給部
１０：照射量制御部
１１：測定部
１４：集束イオンビーム
２１Ａ：微小構造物（被照射物）

Claims

集束イオンビームを被照射物の表面に照射するイオン銃と、
前記集束イオンビームが照射される領域に原料ガスを供給するガス供給部と、
前記集束イオンビームを走査する走査偏向器と
を備える微小構造物の製造装置において、
前記集束イオンビームの照射量を制御する照射量制御部を備え、
前記照射量制御部は、前記集束イオンビームに起因する電気特性を測定する測定部を有し、前記電気特性が所定の範囲内となるように前記集束イオンビームの照射量を制御する
ことを特徴とする微小構造物の製造装置。
前記測定部は、前記被照射物を流れる電流を測定することを特徴とする請求項１記載の微小構造物の製造装置。
前記測定部は、二次電子の強度を測定することを特徴とする請求項１記載の微小構造物の製造装置。
前記照射量制御部は、前記集束イオンビームの走査速度を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微小構造物の製造装置。
前記照射量制御部は、前記集束イオンビームの照射時間を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微小構造物の製造装置。
前記照射量制御部は、構造堆積速度を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微小構造物の製造装置。
集束イオンビームを被照射物の表面に照射する工程と、
前記集束イオンビームが照射される領域に原料ガスを供給する工程と、
前記集束イオンビームを走査する工程と
を備える微小構造物の製造方法において、
前記集束イオンビームの照射量を制御する工程を備え、
前記集束イオンビームの照射量を制御する工程は、
前記集束イオンビームに起因する電気特性を測定する工程と、
前記電気特性が所定の範囲内となるように前記集束イオンビームの照射量を制御する工程と
を有することを特徴とする微小構造物の製造方法。
前記電気特性を測定する工程は、前記被照射物を流れる電流を測定することを特徴とする請求項７記載の微小構造物の製造方法。
前記電気特性を測定する工程は、二次電子の強度を測定することを特徴とする請求項７記載の微小構造物の製造方法。
前記集束イオンビームの照射量を制御する工程は、前記集束イオンビームの走査速度を制御することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の微小構造物の製造方法。
前記集束イオンビームの照射量を制御する工程は、前記集束イオンビームの照射時間を制御することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の微小構造物の製造方法。
前記集束イオンビームの照射量を制御する工程は、構造堆積速度を制御することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の微小構造物の製造方法。