JP3335790B2 - 微細加工方法および装置 - Google Patents

微細加工方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ウエハやフォトマスク
上に形成されたパターンの欠陥を修復する際に用いて最
適な微細加工方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、ウエハやフォトマスク上に形成さ
れたパターンの欠陥を修復するためには、MBE法(モ
レキュラービームエピタキシャル法)による堆積技術
と、エッチング技術を用いる方法が主に行われている。
また、この欠陥修復の手法として、FIB(集束イオン
ビーム装置)が注目されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記したいずれの方法
でも、微細な部位の修復ができない問題点を有してい
る。特に、マイクロマシン等の複雑な形状のパターンの
加工や修復は困難であった。
【0004】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、微細な部位でも精密にパターンの
加工や修復が可能な微細加工方法および装置を実現する
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に基づく
微細加工方法は、被加工試料あるいは材料上で電子ビー
ムを走査し、電子ビームの走査に基づいて得られた信号
に基づいて像表示を行うようにした走査電子顕微鏡内に
おいて、材料の表面に針状プローブを接近させ、針状プ
ローブに相対的に−2V〜−5Vの電位を印加して針状
プローブと材料との間で微小放電を生じさせ、針状プロ
ーブ先端に粒塊状の材料を付着させ、次に被加工試料の
表面に粒塊状の材料が先端に付着した針状プローブを接
近させ、針状プローブに相対的に+2V〜+5Vの電位
を印加して針状プローブと被加工試料との間で微小放電
を生じさせ、針状プローブ先端に付着していた粒塊状の
材料を被加工試料の特定部位に付着させるようにしたこ
とを特徴としている。
【0006】請求項2の発明に基づく微細加工装置は、
走査電子顕微鏡と組み合わせて用いられる微細加工装置
であって、被加工試料と材料とが載せられたステージ
と、針状プローブと、針状プローブを被加工試料あるい
は材料の表面に接近させるための駆動装置と、針状プロ
ーブと材料との間で微小放電を生じさせ、針状プローブ
先端に粒塊状の材料を付着させるために、材料の電位に
対して相対的に−2V〜−5Vの電位を針状プローブに
印加したり、針状プローブと被加工試料との間で微小放
電を生じさせ、針状プローブ先端に付着していた粒塊状
材料を被加工試料の特定部位に付着させるために、被
加工試料の電位に対して相対的に+2V〜+5Vの電位
を針状プローブに印加する手段と、被加工試料あるいは
材料上で電子ビームを走査する手段と、電子ビームの走
査に基づいて得られた信号に基づいて像表示を行う手段
とを備えたことを特徴としている。
【0007】
【作用】請求項1および2の発明は、針状プローブと材
料との間で微小放電を生じさせ、針状プローブ先端に導
体材料を付着させ、次に被加工試料の表面に材料が先端
に付着した針状プローブを接近させ、針状プローブに相
対的にプラスの電位を印加して針状プローブと被加工試
料との間で微小放電を生じさせ、針状プローブ先端に付
着していた材料を被加工試料の特定部位に付着させる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は、本発明に基づく微細加工装置の要
部を示している。図中1は図示していない電子銃から発
生し加速された電子ビームEBを試料2上に細く集束す
るための対物レンズである。試料2上に照射される電子
ビームEBは、光軸に沿って配置された静電型の偏向レ
ンズ3により偏向される。偏向レンズ3には、図示して
いない走査電源から、電子ビームを試料上の特定領域で
走査するための信号が供給される。
【0009】試料2への電子ビームの照射によって発生
した2次電子eを検出するため、試料2に接近して2次
電子検出器4が設けられている。2次電子検出器4の検
出信号は、画像処理装置5を経由して電子ビームEBの
走査と同期した陰極線管6に供給される。試料2は、試
料ステージ7上に載置されているが、このステージ7は
ステージ駆動装置8によって移動可能とされている。
【0010】試料2に接近して、針状プローブ9が設け
られている。この針状プローブ9はプローブ駆動装置1
0によって試料2の表面に接近され、また、試料表面か
ら離される。試料2はステージ7と抵抗11を介して接
地されており、また、針状プローブ9には、切換電源1
2によってプラスあるいはマイナスの電位が印加される
ように構成されている。なお、ステージ7の一部には、
種々の導体結晶が区分して塗布されている素材台13が
設けられている。このような構成の動作を次に説明す
る。
【0011】まず、針状プローブ9と接地電位の素材台
13(接地電位の試料ステージ7)との間には切換電源
12よりマイナスの電位が印加される。この状態でステ
ージ駆動装置8とプローブ駆動装置10とを用いて、針
状プローブ9と試料ステージ7とを電子ビームEBの光
軸下(フォーカス点)に移動させる。ここで、電子ビー
ムは静電レンズ3によって2次元的に走査され、この電
子ビームの走査に基づいて発生した2次電子eは2次電
子検出器4によって検出される。
【0012】この検出信号は、画像処理装置5を経て電
子ビームEBの走査と同期した陰極線管6に供給される
ことから、この陰極線管6上には素材台13上の導体結
晶の粒塊と、針状プローブ9の先端部分との2次電子像
が表示される。この陰極線管6に表示された同一視野内
の素材台13と針状プローブ9の先端との像を見なが
ら、更に、ステージ駆動装置8とプローブ駆動装置10
とを微調整し、素材台13上の粒塊と針状プローブ9の
先端とを近付けていく。
【0013】この粒塊とプローブ9の先端部とがある距
離まで近付くと、この粒塊がイオン化され、相対的にマ
イナスの電位である針状プローブ9の先端に粒塊が移動
(付着)する。すなわち、粒塊と針状プローブとの間で
微小放電が発生することになる。この時点で微小放電の
経路が長くなり、微小放電は終了する。
【0014】図2〜図4は上記した微小放電の様子を図
示したものであり、図2は針状プローブ9を素材台13
に近付けた状態を示している。素材台13は抵抗11を
介して接地されており、また、針状プローブ9には切換
電源12から約−2V〜−5Vの電位が印加されてい
る。前記したように、針状プローブ9の先端と素材台1
3上の粒塊14とが、陰極線管6上で同一視野に入るよ
うにステージ駆動装置8とプローブ駆動装置10とが微
調整される。
【0015】陰極線管6による走査電子顕微鏡像の観察
を通して、素材台13上の所望とする素材と大きさの粒
塊14を選択し、選択した粒塊14に針状プローブ9の
先端を近付けていくと、針状プローブ9の先端と粒塊1
4との距離がある程度(約数μm)近付くと、図3に示
すように微小放電が発生する。すなわち、図3におい
て、電子15が針状プローブ9の先端から放出され、粒
塊14は正イオン16となって針状プローブ9先端に付
着していく。
【0016】ここで、抵抗11の値を調節することによ
り、インピーダンスを変化させれば、微小放電量を調節
することができる。図4は針状プローブ9の先端に粒塊
14が付着した様子を示しており、この状態となると、
針状プローブ9の先端と素材台13との間の放電距離が
大きくなり、微小放電は自動的に停止し、粒塊14を針
状プローブ9先端に付着させることができる。
【0017】次に、陰極線管6画面を観察しながら、プ
ローブ駆動装置10とステージ駆動装置8とを操作し、
試料2の加工したい部位と粒塊14が付着した針状プロ
ーブ9の先端とが陰極線管6の同一視野内に入るように
する。その状態から、切換電源12から針状プローブ9
にプラスの電位を印加し、更に、ステージ駆動装置8と
プローブ駆動装置10とを微調節し、針状プローブ9先
端に付着した粒塊と試料2の加工したい部位とを近付け
ていく。ある距離までに近付くと、針状プローブ9の先
端に付着した粒塊と加工したい部位との間で微小放電が
発生し、粒塊がイオン化され、相対的にマイナスの電位
である試料の加工したい部位に粒塊が付着する。
【0018】図5〜図7は上記した微小放電の様子を図
示したものであり、図5は針状プローブ9を試料2の加
工したい部位17に近付けた状態を示している。素材台
2は抵抗11を介して接地されており、また、針状プロ
ーブ9には切換電源12から約+2V〜+5Vの電位が
印加されている。前記したように、針状プローブ9の先
端と試料2の加工したい部位17とが、陰極線管6上で
同一視野に入るようにステージ駆動装置8とプローブ駆
動装置10とが微調整される。
【0019】陰極線管6による走査電子顕微鏡像の観察
を通して、試料2の加工したい部位17に針状プローブ
9の先端を近付けていくと、針状プローブ9の先端と加
工部位17との距離がある程度(約数μm)近付くと、
図6に示すように微小放電が発生する。すなわち、図6
において、電子18が試料2の加工部位17から放出さ
れ、針状プローブ9の先端に付着させられた粒塊14は
正イオン19となって加工部位17に付着していく。
【0020】ここで、抵抗11の値を調節することによ
り、インピーダンスを変化させれば、微小放電量を調節
することができる。図7は加工部位17に粒塊14が付
着した様子を示しており、この状態となると、針状プロ
ーブ9の先端と試料2との間の放電距離が大きくなり、
微小放電は自動的に停止し、粒塊14を試料2の加工部
位17に付着させることができる。
【0021】図8は切換電源12の詳細を示しており、
切換電源12は電圧電源20とレバースイッチ21とよ
り構成されている。この構成で、レバースイッチ21の
端子T1は針状プローブ9に接続され、端子T2は接地
されている。端子T1は電圧電源20のプラスとマイナ
スの端子に切り換えられて接続され、また、端子T2は
逆に電圧電源20のマイナスとプラスの端子に切り換え
られて接続されている。従って、レバースイッチ21の
切り換えにより針状プローブ9には選択的にプラスある
いはマイナスの電位が印加される。
【0022】このようにして、上記した実施例では、複
雑なパターンを有するマイクロマシン等のパターンを加
工、修復することが、走査電子顕微鏡の2次電子像を観
察しながら、リアルタイムに行うことが可能となる。
【0023】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、2次電子を検出
するようにしたが、反射電子などを検出して試料や針状
プローブの走査像を得るようにしても良い。また、針状
プローブに付着させる材料として、導体材料を例に挙げ
たが、半導体材料であっても良い。また、素材台や試料
を接地電位としたが、針状プローブを接地電位とし、試
料や素材台にプラスあるいはマイナスの電位を切り換え
て印加するように構成しても良い。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
基づく微細加工方法は、被加工試料あるいは材料上で電
子ビームを走査し、電子ビームの走査に基づいて得られ
た信号に基づいて像表示を行うようにした走査電子顕微
鏡内において、材料の表面に針状プローブを接近させ、
針状プローブに相対的に−2V〜−5Vの電位を印加し
て針状プローブと材料との間で微小放電を生じさせ、針
状プローブ先端に粒塊状の材料を付着させ、次に被加工
試料の表面に粒塊状の材料が先端に付着した針状プロー
ブを接近させ、針状プローブに相対的に+2V〜+5V
の電位を印加して針状プローブと被加工試料との間で微
小放電を生じさせ、針状プローブ先端に付着していた
塊状の材料を被加工試料の特定部位に付着させるように
した。この結果、マイクロマシン等の複雑なパターンを
有する部位の加工,修復を確実に行うことができる。
【0025】請求項2の発明に基づく微細加工装置は、
走査電子顕微鏡と組み合わせて用いられる微細加工装置
であって、被加工試料と材料とが載せられたステージ
と、針状プローブと、針状プローブを被加工試料あるい
は材料の表面に接近させるための駆動装置と、針状プロ
ーブと材料との間で微小放電を生じさせ、針状プローブ
先端に粒塊状の材料を付着させるために、材料の電位に
対して相対的に−2V〜−5Vの電位を針状プローブに
印加したり、針状プローブと被加工試料との間で微小放
電を生じさせ、針状プローブ先端に付着していた粒塊状
材料を被加工試料の特定部位に付着させるために、被
加工試料の電位に対して相対的に+2V〜+5Vの電位
を針状プローブに印加する手段と、被加工試料あるいは
材料上で電子ビームを走査する手段と、電子ビームの走
査に基づいて得られた信号に基づいて像表示を行う手段
とを備えるように構成した。
【0026】この結果、従来ウエハ上に形成されたパタ
ーンの欠陥を修復するには、MBE法による堆積技術
と、エッチング技術とにより成されており、複数のプロ
セスを通して行うため、コストが高くなっていたと共
に、複数のプロセスであるために他の正常な部位も壊れ
てしまう場合も多かったのに比べ、走査電子顕微鏡で目
的の部位をリアルタイムに観察しながら、所望の加工,
修理が行えるため、低コストで目的部位だけの加工,修
理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である微細加工装置を示す図
である。
【図2】素材台と針状プローブとを示す図である。
【図3】素材台と針状プローブとの間の放電を示す図で
ある。
【図4】素材台から粒塊を針状プローブに付着させた様
子を示す図である。
【図5】被加工試料と針状プローブとを示す図である。
【図6】試料と針状プローブとの間の放電を示す図であ
る。
【図7】針状プローブに付着していた粒塊を被加工試料
の特定部位に付着させた様子を示す図である。
【図8】切換電源の詳細を示す図である。
【符号の説明】
1 対物レンズ 2 試料 3 静電レンズ 4 2次電子検出器 5 画像処理装置 6 陰極線管 7 ステージ 8 ステージ駆動装置 9 針状プローブ 10 プローブ駆動装置 11 抵抗 12 切換電源 13 素材台
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−241238(JP,A) 特開 平6−297252(JP,A) 特開 昭50−115971(JP,A) 特開 平6−226537(JP,A) 特開 昭63−92025(JP,A) 特開 平3−234414(JP,A) 特開 平3−238744(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23H 1/00 G03F 1/08 H01J 37/28 H01L 21/203 H01L 21/66

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加工試料あるいは材料上で電子ビーム
    を走査し、電子ビームの走査に基づいて得られた信号に
    基づいて像表示を行うようにした走査電子顕微鏡内にお
    いて、 材料の表面に針状プローブを接近させ、針状プローブに
    相対的に−2V〜−5Vの電位を印加して針状プローブ
    と材料との間で微小放電を生じさせ、針状プローブ先端
    粒塊状の材料を付着させ、次に被加工試料の表面に
    塊状の材料が先端に付着した針状プローブを接近させ、
    針状プローブに相対的に+2V〜+5Vの電位を印加し
    て針状プローブと被加工試料との間で微小放電を生じさ
    せ、針状プローブ先端に付着していた粒塊状の材料を被
    加工試料の特定部位に付着させるようにした微細加工方
    法。
  2. 【請求項2】走査電子顕微鏡と組み合わせて用いられる
    微細加工装置であって、 被加工試料と材料とが載せられたステージと、 針状プローブと、 針状プローブを被加工試料あるいは材料の表面に接近さ
    せるための駆動装置と、 針状プローブと材料との間で微小放電を生じさせ、針状
    プローブ先端に粒塊状の材料を付着させるために、材料
    の電位に対して相対的に−2V〜−5Vの電位を針状プ
    ローブに印加したり、針状プローブと被加工試料との間
    で微小放電を生じさせ、針状プローブ先端に付着してい
    粒塊状の材料を被加工試料の特定部位に付着させるた
    めに、被加工試料の電位に対して相対的に+2V〜+5
    の電位を針状プローブに印加する手段と、 被加工試料あるいは材料上で電子ビームを走査する手段
    と、 電子ビームの走査に基づいて得られた信号に基づいて像
    表示を行う手段とを備えた微細加工装置。
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