JP6722130B2 - 集束イオンビーム装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、集束イオンビーム装置の制御方法に関する。

シリコン（Ｓｉ）などの半導体を局所加工する技術として、集束イオンビーム（Focused Ion Beam、以下ＦＩＢとも言う）を用いた加工技術が知られており、配線の修正や断面観察用の試料加工などに応用されている。

また、大きな面積の加工に適する加工技術として、投射型イオンビーム（Projection on Ion Beam、以下ＰＪＩＢとも言う）が知られており、ＦＩＢとＰＪＩＢの両方を使用可能なイオンビーム装置が知られている。

これらのイオンビームは、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems) 技術によるセンサ素子の形成にも用いられている。

なお、イオンビーム装置については、例えば、特開２００２−３３０７０号公報（特許文献１）に記載があり、加工用のイオンビームとして、像分解能が高い集束イオンビームと、断面エッジ部がシャープに加工できるエッジ加工用イオンビームとを使い分ける技術が開示されている。

特開２００２−３３０７０号公報

イオンビーム加工技術は、近年では、微細構造体、例えばセンサ、アクチュエータ、電子回路などのＭＥＭＳの製造技術としても注目されている。

例えば、ＭＥＭＳ技術を利用して卍形状などのセンサを形成する場合、ばね部分のエッジ（隅部）の加工において、大面積加工用のＰＪＩＢとＦＩＢとを併用して加工を行うことが考えられる。

この場合、ＰＪＩＢやＦＩＢを用いて大きな面積の領域を加工した後に、電流量やビームのスポットサイズが小さいＦＩＢによりエッジ（隅部）を追加工する方法が知られているが、試料の加工部分のだれの除去および再付着物の除去が必要であり、その領域は数μｍ以上となる。

したがって、ＦＩＢによる数百ｎｍのスポットサイズでは、加工点数が数百点必要となり、加工時間の増大を招くことが課題である。

本発明の目的は、集束イオンビーム装置を用いて試料を加工する際に、加工時間の短縮化を図ることができる技術を提供することにある。

本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

一実施の形態における集束イオンビーム装置の制御方法は、（ａ）集束イオンビーム装置に入力された加工領域の情報に基づいて、集束イオンビームを用いて加工する第１の加工領域と、投射型イオンビームを用いて加工する第２の加工領域と、を検出する工程、（ｂ）上記集束イオンビーム装置において、上記集束イオンビームを上記第１の加工領域に照射して試料を加工する工程、を有する。さらに、（ｃ）上記集束イオンビーム装置において、上記投射型イオンビームを上記第２の加工領域に照射して上記試料を加工する工程、を有する。

一実施の形態における他の集束イオンビーム装置の制御方法は、（ａ）集束イオンビーム装置に入力された加工領域の図形パターン情報に基づいて、第１の投射型イオンビームを用いて加工する第５の加工領域と、集束イオンビームを用いて加工する第６の加工領域と、第２の投射型イオンビームを用いて加工する第７の加工領域と、を検出する工程、を有する。また、（ｂ）上記集束イオンビーム装置において、上記第１の投射型イオンビームを上記第５の加工領域に照射して試料を加工する工程、（ｃ）上記集束イオンビーム装置において、上記集束イオンビームを上記第６の加工領域に照射して上記試料を加工する工程、を有する。さらに、（ｄ）上記集束イオンビーム装置において、上記第２の投射型イオンビームを上記第７の加工領域に照射して上記試料を加工する工程、を有する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

集束イオンビーム装置を用いて試料を加工する際に、加工時間の短縮化を図ることができる。

本発明の実施の形態の集束イオンビーム装置の一例を示す概略構成図である。 図１の集束イオンビーム装置によって加工される試料の構造の一例を示す平面図である。 図２のＡ部の構造を拡大して示す部分拡大平面図である。 図３のＢ部の構造を拡大して示す部分拡大平面図である。 図３のＣ−Ｃ線に沿って切断した図であり、比較例を示す断面図である。 比較例における試料の一部の構造を示す概略図である。 図１の集束イオンビーム装置を用いた加工手順の一例を示すフロー図である。 図１の集束イオンビーム装置におけるイオンビームの照射箇所の順番の一例を示す部分平面図である。 図３のＣ−Ｃ線に沿って切断した図であり、図１の集束イオンビーム装置によって加工された試料の構造の断面図である。 図１の集束イオンビーム装置に入力される加工領域の一例を示す部分平面図である。 図１の集束イオンビーム装置で検出される追加工領域の一例を示す部分平面図である。

図１は本発明の実施の形態の集束イオンビーム装置の一例を示す概略構成図である。

図１を用いて本実施の形態の集束イオンビーム装置の構成について説明する。なお、本実施の形態では、集束イオンビーム装置のことを単にイオンビーム装置とも呼ぶ。

図１に示される集束イオンビーム装置２３は、試料１１へのイオンビームの照射が行われる真空容器４１を備えている。真空容器４１内には、イオンを放出するイオン源３１、コンデンサレンズ３２、アパーチャ３３が載置されるアパーチャ回転機構３７、イオンビーム走査偏向器３４および対物レンズ３５などから構成されるイオンビーム照射系が配置されている。

また、イオンビーム装置２３は、電子ビーム８を放出する電子銃７、電子ビーム８を集束する電子レンズ９および電子ビーム走査偏向器１０などで構成される電子ビーム照射系を備えている。さらに、イオンビーム装置２３は、試料１１が載置されるステージ１３、二次粒子検出器１２、マニピュレータ４２、プローブ１５およびガス源１７などを備えている。また、イオンビーム装置２３は、その制御系として、イオン源制御装置８１、レンズ制御装置８２、ステージ制御装置１４、マニピュレータ制御装置１６、ガス源制御装置１８、二次粒子検出器制御装置１９、アパーチャ回転制御機構３８および計算処理装置８５などを備えている。

ここで、計算処理装置８５は、イオンビーム装置２３のユーザが必要な情報を入力するための情報入力手段や、二次粒子検出器１２の検出信号を基に生成された画像、上記情報入力手段によって入力した情報を表示するディスプレイなどを備えている。

また、イオンビーム装置２３のステージ１３は、試料載置面に平行で、かつ直交する２つの方向（Ｘ方向とＹ方向）への移動を可能にする直線移動機構、試料載置面に対して垂直方向への移動を可能にする直線移動機構、試料載置面に対する回転機構、および試料載置面に対して傾斜軸を有する傾斜機構を備えている。そして、ステージ１３の上記移動の制御は、計算処理装置８５から送信される指令によってステージ制御装置１４で行われる。

また、イオンビーム装置２３では、イオン源３１より放出されたイオンは、コンデンサレンズ３２および対物レンズ３５によって試料上に集束される。なお、集束条件設定は、計算処理装置８５への入力によってなされる。さらに、試料１１に照射されるイオンビームのビーム径は、イオン源を光源とする試料１１上への結像と、レンズによる収差によって決定される。

本実施の形態のイオンビーム装置２３は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）と投射型イオンビーム（ＰＪＩＢ）とを使い分けることが可能な装置である。

集束イオンビーム（ＦＩＢ）の特徴は、電流密度が大きく、照射領域の加工速度が速いことである。例えば、数十ｎｍ〜数μｍのスポット径に応じた加工領域を設定することができ、被加工物のエッジだれ（被加工物の凹部の断面形状における加工内壁の傾斜の程度）は、スポット径と同程度で比較的大きい。なお、スポット径を小さく絞って加工することができるため、微細領域の加工に適しており、狭い範囲にイオンビームを集束しているため、狭い範囲に限定すれば加工速度が速いと言える。したがって、集束イオンビーム（ＦＩＢ）による加工は、スループットは高いが、加工精度は適度な加工方法と言える。

一方、投射型イオンビーム（ＰＪＩＢ）の特徴は、電流密度が小さく、照射領域の加工速度が集束イオンビーム（ＦＩＢ）に比較して遅いことである。投射型イオンビームは、プロジェクションマスクなどのマスクの開口部に通してイオンビームを照射するため、マスクの開口形状で被加工物の形状が決まる。また、例えば、数百ｎｍ〜数十μｍの加工領域を設定することができ、被加工物のエッジだれ（被加工物の凹部の断面形状における加工内壁の傾斜の程度）は、数μｍの加工領域で数十μｍ程度と小さい。したがって、投射型イオンビームの加工精度は、集束イオンビームの加工精度に比較して高いが、加工のスループットは、集束イオンビームに比較して小さい加工方法と言える。

図１に示す本実施の形態のイオンビーム装置２３では、アパーチャ３３として、集束イオンビームによる加工を行う際には、ビーム制御アパーチャをアパーチャ回転機構３７上に配置し、投射型イオンビームによる加工を行う際には、プロジェクションマスクをアパーチャ回転機構３７上に配置する。

次に、本願の課題の詳細を、本発明者が検討した比較例を用いて説明する。図２は図１の集束イオンビーム装置によって加工される試料の構造の一例を示す平面図、図３は図２のＡ部の構造を拡大して示す部分拡大平面図、図４は図３のＢ部の構造を拡大して示す部分拡大平面図、図５は図３のＣ−Ｃ線に沿って切断した図であり、比較例を示す断面図、図６は比較例における試料の一部の構造を示す概略図である。

図２は、卍パターンの被加工物（例えば、図２に示す加速度センサ１などのＭＥＭＳセンサ）を示しており、それぞれデバイス領域であるマス（可動電極）２、バネ３およびアンカー４を備え、さらにデバイス領域にはならないフィールド５が配置されている。加速度センサ１の測定の基本原理は、バネ３によって釣られた電極（マス２）が、Ｚ方向に移動した際の静電容量の変化を検出することで、加速度の測定を行う。例えば、加速度センサ１には、溝パターン６ａや穴パターン６ｂが形成されており、可動電極の４つの上部パッド６ｃの下方だけにＳｉＯ₂ 膜などの酸化膜４ｂ（図５参照）が存在し、バネ３やマス２の下方はギャップ（空洞）になっている。また、穴パターン６ｂには下部パッド６ｄが露出している箇所もある。

そして、図２に示す加速度センサ１において、数ＫＨｚを測定可能なＭＥＭＳセンサを形成する場合、例えば数μｍの可動部厚さでは、図３、図４に示すバネ３の寸法は、その幅Ｄが数μｍ、長さＥが数十〜数百μｍ、さらにフィールド５の部分との隙間（図４に示す加工領域Ｆ）は、数μｍとなる。

また、単位面積当たりの加工速度と加工精度とを両立できる投射型イオンビーム（ＰＪＩＢ）では、マスクを用いた加工であるため、その加工のパターンの数は限られており、各ＭＥＭＳセンサごとにアパーチャ（マスク）を作製しない限り、投射型イオンビームだけでは任意のＭＥＭＳセンサを作製することができない。

そして、バネ３の部分でエッジの加工において、大面積加工用の投射型イオンビームと集束イオンビームを併用した場合、バネ３の途中の部分で凹部の加工内壁のテーパー角が変化してしまい、変形の節となってセンサ特性に悪影響を与える可能性がある。

したがって、加工時間が最短となるよう投射型イオンビームと集束イオンビームを併用すると図４に示すようになる。すなわち、まず、加工領域Ｆにおいて、投射型イオンビームを用いてフィールド５側の壁３ｅに沿った大面積の領域であるＰＪＩＢ加工領域３ａ（ハッチングを付した領域）を加工する。その後、集束イオンビームを用いてバネ３側およびアンカー４側の壁３ｆに沿った小面積の領域であるＦＩＢ加工領域３ｂを加工する。

この場合、図４のＧ部に示す集束イオンビームで加工した加工領域Ｆの角部３ｄが、集束イオンビームのビームだれにより平面視の形状が円弧状に形成される。さらに、図４に示す形状に加工した場合、図５に示すように、特に加工内壁である壁３ｆに囲まれた部分（図４に示す角部３ｄ付近）において再付着物２０が付着しやすい。

そして、加工内壁である壁３ｆに再付着物２０が付着すると、集束イオンビームによる加工の後工程であるＨＦ（フッ酸）気相エッチングの工程で気相エッチングが進行しない、または気相エッチングが不均一になってしまう。詳細には、図５に示す加工領域Ｆにおいて、加工内壁である壁３ｆに再付着物２０が付着していると、上記気相エッチングを行った際に、酸化膜（ＳｉＯ₂ 膜）４ｂと、酸化膜４ｂの上下に配置されたシリコン４ａとからなるバネ３やアンカー４の領域において、図６に示すような酸化膜４ｂのエッチング残り２１が発生する。

つまり、角部３ｄからのエッチングでは、バネ３とアンカー４との接続部分の下部の酸化膜４ｂの形状を決定するため、角部３ｄが上記円弧状に形成されたり、再付着物２０が付着したりすると、作製されたＭＥＭＳセンサのばね長さが設計と異なる値となる。

例えば、図２に示す卍パターンの加速度センサ１において、４本のバネ３の長さが相互に異なる形状となってしまうと、入力加速度０でのマス２の部分の傾きとバネ３の硬さが感度のずれを引き起し、センサ特性に悪影響を与える。

なお、卍パターンなどのＭＥＭＳセンサを加工する技術として、投射型イオンビームを用いた加工を行い、さらに集束イオンビームを用いた加工を行って大面積の領域を加工した後に、電流量およびスポットサイズが小さい集束イオンビームにより、凹部のエッジ部分を追加工することが知られている。しかしながら、角部３ｄ付近でのエッジだれの除去や、再付着物２０の除去が必要となる領域の大きさは、数μｍ以上である。

したがって、集束イオンビームを用いた数百ｎｍのスポットサイズの加工では、加工点数が数百に及び、加工時間の増大を招くことを本発明者は見出した。

次に、本実施の形態の特徴について説明する。図７は図１の集束イオンビーム装置を用いた加工手順の一例を示すフロー図、図８は図１の集束イオンビーム装置におけるイオンビームの照射箇所の順番の一例を示す部分平面図、図９は図３のＣ−Ｃ線に沿って切断した図であり、図１の集束イオンビーム装置によって加工された試料の構造の断面図である。

本実施の形態の集束イオンビーム装置の制御方法では、マス２、バネ３およびアンカー４などのデバイス領域の角部（第１の角部）３ｄを含む加工領域Ｆ（図８参照）に対し、まず、大きな面積の領域であるＰＪＩＢ加工領域（図８のハッチングを付した領域）３ａを投射型イオンビームで加工し、その後、小さな面積の領域であるＦＩＢ加工領域３ｂを集束イオンビームで加工する。そして、集束イオンビームで加工した後に、角部３ｄ付近の領域であるＰＪＩＢ加工領域（図８のハッチングを付した領域であり、ＦＩＢ加工領域３ｂより小さな面積の領域）３ｃを投射型イオンビームによって加工してエッジ（隅部）を整形するとともに、図５に示す再付着物２０を除去する。

図７に示すフローを用いて、本実施の形態の集束イオンビーム装置の制御方法を具体的に説明すると、まず、図７のステップＳ１に示す「加工領域をＦＩＢ装置に入力」を行う。すなわち、ステップＳ１では、イオンビーム装置２３に図８に示す加工領域Ｆを入力する。ここでは、例えば、図２に示す加速度センサ１の図形パターンをイオンビーム装置２３に入力する。なお、マス（第３の加工領域、第８の加工領域）２、バネ（第３の加工領域、第８の加工領域）３およびアンカー（第３の加工領域、第８の加工領域）４などの各デバイス領域は、図９に示すように、酸化膜（ＳｉＯ₂ 膜）４ｂと、酸化膜４ｂの上下に配置されたシリコン４ａとからなる。別の表現にすると、マス２、バネ３およびアンカー４などの各デバイス領域は、シリコン４ａと、上下がシリコン４ａによって挟まれた酸化膜（ＳｉＯ₂ 膜）４ｂと、からなる。

次に、上記ステップＳ１の後、図７のステップＳ２に示す「追加工が必要な角部を検出」を行う。ここでは、イオンビーム装置２３に入力された加工領域Ｆに基づいて、図１に示す投射型イオンビーム（第１の投射型イオンビーム）３９を用いて加工するＰＪＩＢ加工領域（他の加工領域、第５の加工領域）３ａと、集束イオンビーム３６を用いて加工するＦＩＢ加工領域（第１の加工領域、第６の加工領域）３ｂと、を検出する。さらに、投射型イオンビーム（第２の投射型イオンビーム）４０を用いて加工するＰＪＩＢ加工領域（第２の加工領域、第７の加工領域）３ｃを検出する。

これにより、図８に示すＰＪＩＢ加工領域３ａとＦＩＢ加工領域３ｂとＰＪＩＢ加工領域３ｃを検出する。上記３つの加工領域の検出は、イオンビーム装置２３によって自動で行う。なお、ＰＪＩＢ加工領域３ｃが角部３ｄを含む領域であり、投射型イオンビーム４０を用いて追加工を行う領域である。

また、ＰＪＩＢ加工領域３ｃに含まれる角部３ｄは、平面視において、９０°以下で、かつ０°より大きい角度を成す角部であり、ＦＩＢ加工領域３ｂおよびＰＪＩＢ加工領域３ｃに隣接するアンカー４やバネ３に繋がる２つの壁３ｆからなる。角部３ｄの平面視の角度が９０°以下の場合、デバイス領域側の領域が２７０°以上となって広くなる。この時、バネ３やアンカー４などのデバイス領域側の壁３ｆに図５に示す再付着物２０が付着していると、センサ特性にさらに悪影響を及ぼすことになるため、図９に示すように壁３ｆに上記再付着物２０が付着しないようにすることが重要である。

さらに、角部３ｄは、ＰＪＩＢ加工領域３ａに隣接するフィールド（第４の加工領域、第９の加工領域）５に繋がる２つの壁３ｅからなる角部（第２の角部）３ｇは含まない。すなわち、ＰＪＩＢ加工領域３ｃに含まれる角部３ｄは、アンカー４やバネ３などのデバイス領域に隣接する壁３ｆからなる角部のみである。

また、図８に示すように、ＰＪＩＢ加工領域３ｃは、ＦＩＢ加工領域３ｂより面積が小さい。つまり、追加工により加工を行うＰＪＩＢ加工領域３ｃの面積は、ＦＩＢ加工領域３ｂの面積に比べて小さい。

次に、上記ステップＳ２の後、図７のステップＳ３に示す「ＰＪＩＢによる加工」を行う。ここでは、図１に示すイオンビーム装置２３において、投射型イオンビーム（第１の投射型イオンビーム）３９を、図８に示す大きな面積の領域であるＰＪＩＢ加工領域（他の加工領域、第５の加工領域）３ａに照射して図１に示す試料１１を加工する。ＰＪＩＢ加工領域３ａは、デバイス領域ではないフィールド５に隣接する壁３ｅに沿った領域である。

次に、上記ステップＳ３の後、図７のステップＳ４に示す「ＦＩＢによる加工」を行う。ここでは、図１に示すイオンビーム装置２３において、照射するイオンビームを集束イオンビーム３６に切り替え、集束イオンビーム３６をＦＩＢ加工領域（第１の加工領域、第６の加工領域）３ｂに照射して試料１１を加工する。ＦＩＢ加工領域３ｂは、デバイス領域であるバネ３やアンカー４に隣接する壁３ｆに沿った領域である。ただし、ＦＩＢ加工領域３ｂは、加工領域Ｆにおいて、壁３ｅにも壁３ｆにも隣接しない中央部寄りの内方の領域や壁３ｅに隣接した領域も一部含んでいる。

次に、上記ステップＳ４の後、図７のステップＳ５に示す「追加工用ＰＪＩＢによる角部加工」を行う。ここでは、図１に示すイオンビーム装置２３において、照射するイオンビームを投射型イオンビーム（第２の投射型イオンビーム）４０に切り替え、投射型イオンビーム４０を、図８に示すＰＪＩＢ加工領域（第２の加工領域、第７の加工領域）３ｃに照射して試料１１を加工する。ＰＪＩＢ加工領域３ｃは、角部３ｄを含む領域である。角部３ｄは、ＦＩＢ加工領域３ｂおよびＰＪＩＢ加工領域３ｃに隣接するアンカー４やバネ３に繋がる２つの壁３ｆからなる。

上記ステップＳ５の角部の加工終了により、ステップＳ６に示す加工終了となる。

次に、上記ステップＳ６の加工終了後、試料１１をエッチング処理する。すなわち、加工の後工程であるＨＦ（フッ酸）気相エッチング処理を試料１１に対して行う。これにより、バネ３とアンカー４との接続部分の下部の図９に示す酸化膜４ｂを所望の形状に削る。

以上のように、角部３ｄを含むＰＪＩＢ加工領域３ｃを投射型イオンビーム４０で追加工したことにより、角部３ｄ付近を整形することができるとともに、図５に示すような壁３ｆに付着した再付着物２０を除去することができ、その結果、再付着物２０が付着していな図９に示すような加工内壁である壁３ｆを有したアンカー４などのデバイス領域を形成することができる。

次に、図１０および図１１を用いて、イオンビーム装置２３で加工を行うＰＪＩＢ加工領域と、ＦＩＢ加工領域と、ＰＪＩＢ追加工領域の各領域の加工手順と検出方法を、さらに詳細に説明する。図１０は図１の集束イオンビーム装置に入力される加工領域の一例を示す部分平面図、図１１は図１の集束イオンビーム装置で検出される追加工領域の一例を示す部分平面図である。

まず、図１に示すイオンビーム装置２３における加工の制御方法（加工手順）について説明する。加工したい領域が図１０に示すハッチングを付した加工領域Ｈとすると、最初に、加工領域Ｈを示す画像ファイル（図形パターン）をイオンビーム装置２３に入力する。

次に、プロジェクションマスクで加工する図１１に示すＰＪＩＢ加工領域Ｉ、集束イオンビームで加工するＦＩＢ加工領域Ｊ、プロジェクションマスクで追加工するＰＪＩＢ加工領域Ｋ（図１１のハッチングを付した領域）を検出する。

そして、ＰＪＩＢ加工領域Ｉ、ＦＩＢ加工領域Ｊ、ＰＪＩＢ加工領域Ｋの順で加工を行うことにより、所望の加工形状を得ることができる。

次に、プロジェクションマスクおよび集束イオンビームの加工領域の検出方法について説明する。

まず、図１１に示す加工パターン（図形パターン）において、加工幅ＬがＬ＝３μｍより小さなプロジェクションマスクで、最も面積が大きなパターンを選択する。例えば、２μｍ×８μｍの長方形パターンＩを選択する。

次に、長方形パターンＩと同じ短辺の幅が２μｍのプロジェクションマスクを抽出する。例えば、２μｍ×２μｍのプロジェクションマスクと、２μｍ×４μｍのプロジェクションマスクの２つを抽出する。

次に、例えば、図１０の加工長さＭと加工長さＮのそれぞれの領域を複数個に分割する場合、例えば、図１１に示すように加工長さＭの部分を、プロジェクションマスクの使用回数が少なくなるように、フィールド５側に接するように面積の大きなパターン（ここでは長方形パターンＩ）から順に使用回数を決める。ここでは、８μｍの長さの長方形パターンＩを３回使用する。

次に、プロジェクションマスクが配置されない領域より小さいプロジェクションマスクで最も面積が大きなパターンを選択する。ここでは、そのようなパターンが存在しないとする。

次に、プロジェクションマスクが配置されない領域は、集束イオンビームで加工する領域とする。その際、使用する集束イオンビームのスポット径は、必要な加工精度を満たすスポット径のうち、パターンなし領域の幅１μｍ以上で、かつ加工幅が３μｍ未満から選択する。例えば、集束イオンビームのスポット径を１．５μｍとする。

次に、残りの加工領域を、図１１に示す加工長さＭの領域と、加工長さＮの領域のそれぞれにおいて、長方形パターンＩの領域と、ＦＩＢ加工領域Ｊの領域に分割する。

次に、平面視で、デバイス領域Ｐに隣接する加工領域の加工内壁同士が成す角が９０°以下となる領域を、追加工領域Ｋとして抽出する。すなわち、角部を含むＰＪＩＢ加工領域である追加工領域Ｋを抽出（検出）する。ここで、追加工用として用いられるプロジェクションマスクのサイズは、短辺、長辺ともに、加工に使用した集束イオンビームのスポット径（１．５μｍ）の半分以上で、かつ加工幅が３μｍ未満のものを使用する。例えば、使用するプロジェクションマスクの大きさは、２μｍ×２μｍである。

なお、図１１に示すパターンにおいて、長さＱは、例えば５０μｍ、長さＲは、例えば１４μｍ、長さＳは、例えば５μｍである。

上述のようにしてプロジェクションマスクおよび集束イオンビームの加工領域を検出する。

以上、本実施の形態の集束イオンビーム装置の制御方法によれば、集束イオンビームをＦＩＢ加工領域に照射して試料を加工した後、投射型イオンビームを第２の加工領域であるＰＪＩＢ加工領域（上記追加工領域Ｋ）に照射して上記試料を加工することにより、追加工の点数を数点に限ることができる。その結果、加工時間の短縮化を図ることができる。

すなわち、本実施の形態では、追加工として集束イオンビームの加工領域より小さな領域（角部３ｄを含む領域）にＰＪＩＢ（投射型イオンビーム）を使用して加工を行う。つまり、追加工用のＰＪＩＢとして、数百ｎｍ〜数十μｍの加工領域を設定することにより、追加工の点数を数点に限ることができ、加工時間の短縮化を図ることができる。なお、バネ部分におけるＰＪＩＢ加工領域は、バネ部分の全体の長さの数％となるため、バネ部分の途中での凹部の断面形状における加工内壁のテーパー角の変化を略無くすことができる。

また、ＰＪＩＢによる追加工領域の加工の前に、まず、投射型イオンビームによるフィールド５側の領域の加工を行って、その後、バネ３やアンカー４などのデバイス領域側の領域を集束イオンビームによって加工することで、再付着物２０を付着させたくないデバイス領域側の内壁を後に削ることができる。

これにより、デバイス領域側の凹部の内壁に再付着物２０が付着することを防止できる。なお、角部３ｄの平面視の角度が９０°以下の場合であっても、追加工として集束イオンビームの加工領域より小さな領域（角部３ｄを含む領域）にＰＪＩＢ（投射型イオンビーム）を使用して加工を行うことにより、デバイス領域側の壁３ｆに再付着物２０が付着していないため、センサ特性に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。

また、ＰＪＩＢによる追加工領域の加工の前に、投射型イオンビームによるフィールド５側の領域の加工と、集束イオンビームによるデバイス領域側の領域の加工とを行う際に、集束イオンビームによるデバイス領域側の領域の加工を先に行って、その後、投射型イオンビームによるフィールド５側の領域の加工を行ってもよい。

また、凹部の加工内壁に付着した再付着物２０を、ＰＪＩＢ加工による追加工により、確実に除去することができ、設計通りのバネ長さに製造することができ、ＭＥＭＳセンサの製造の歩留まりを向上させることができる。

さらに、凹部の加工内壁に付着した再付着物２０を、ＰＪＩＢ加工による追加工により除去することができるため、凹部加工後の気相エッチングの際に、図６に示すようなエッチング残り２１が形成されないため、気相エッチングによる酸化膜４ｂの除去を均一に行うことができる。

その結果、ＭＥＭＳセンサの感度などの特性を向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本発明を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装上はより複雑な形状となる。

上記実施の形態では、ＰＪＩＢによる追加工領域（角部を含む）の加工の前に、投射型イオンビームによる加工と、集束イオンビームによる加工とを行う場合を説明したが、投射型イオンビームによる加工は、必ずしも実施しなくてもよい。その場合には、まず、集束イオンビームによる加工を行って、その後、ＰＪＩＢによる追加工領域（角部を含む）の加工を行う。この場合においても、追加工の点数を数点に限ることができ、加工時間の短縮化を図ることができる。

１ 加速度センサ
２ マス（デバイス領域、第３の加工領域、第８の加工領域）
３ バネ（デバイス領域、第３の加工領域、第８の加工領域）
３ａ ＰＪＩＢ加工領域（他の加工領域、第５の加工領域）
３ｂ ＦＩＢ加工領域（第１の加工領域、第６の加工領域）
３ｃ ＰＪＩＢ加工領域（第２の加工領域、第７の加工領域）
３ｄ 角部（第１の角部）
３ｅ 壁
３ｆ 壁
３ｇ 角部（第２の角部）
４ アンカー（デバイス領域、第３の加工領域、第８の加工領域）
４ａ シリコン
４ｂ 酸化膜
５ フィールド（第４の加工領域、第９の加工領域）
６ａ 溝パターン
６ｂ 穴パターン
６ｃ 上部パッド
６ｄ 下部パッド
７ 電子銃
８ 電子ビーム
９ 電子レンズ
１０ 電子ビーム走査偏向器
１１ 試料
１２ 二次粒子検出器
１３ ステージ
１４ ステージ制御装置
１５ プローブ
１６ マニピュレータ制御装置
１７ ガス源
１８ ガス源制御装置
１９ 二次粒子検出器制御装置
２０ 再付着物
２１ エッチング残り
２３ 集束イオンビーム装置
３１ イオン源
３２ コンデンサレンズ
３３ アパーチャ
３４ イオンビーム走査偏向器
３５ 対物レンズ
３６ 集束イオンビーム（ＦＩＢ）
３７ アパーチャ回転機構
３８ アパーチャ回転制御機構
３９ 投射型イオンビーム（第１の投射型イオンビーム、ＰＪＩＢ）
４０ 投射型イオンビーム（第２の投射型イオンビーム、ＰＪＩＢ）
４１ 真空容器
４２ マニピュレータ
８１ イオン源制御装置
８２ レンズ制御装置
８５ 計算処理装置

Claims (14)

1. （ａ）集束イオンビーム装置に入力された加工領域の情報に基づいて、集束イオンビームを用いて加工する第１の加工領域と、投射型イオンビームを用いて加工する第２の加工領域と、を検出する工程、
   （ｂ）前記（ａ）工程の後、前記集束イオンビーム装置において、前記集束イオンビームを前記第１の加工領域に照射して試料を加工する工程、
   （ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記集束イオンビーム装置において、前記投射型イオンビームを前記第２の加工領域に照射して前記試料を加工する工程、
   を有する、集束イオンビーム装置の制御方法。
2. 請求項１に記載の集束イオンビーム装置の制御方法において、
   前記第２の加工領域は、平面視で９０°以下の角度を成す第１の角部を含み、
   前記第１の角部は、前記第１および第２の加工領域に隣接する第３の加工領域に繋がる２つの壁からなる、集束イオンビーム装置の制御方法。
3. 請求項１に記載の集束イオンビーム装置の制御方法において、
   前記第２の加工領域は、前記第１の加工領域より面積が小さい、集束イオンビーム装置の制御方法。
4. 請求項１に記載の集束イオンビーム装置の制御方法において、
   前記（ａ）工程で、前記投射型イオンビームを用いて加工する他の加工領域を検出し、
   前記（ａ）工程の後、前記（ｂ）工程の前に、前記投射型イオンビームを前記他の加工領域に照射して前記試料を加工する、集束イオンビーム装置の制御方法。
5. 請求項４に記載の集束イオンビーム装置の制御方法において、
   前記第２の加工領域は、平面視で９０°以下の角度を成す第１の角部を含み、
   前記第１の角部は、前記他の加工領域に隣接する第４の加工領域に繋がる２つの壁からなる第２の角部は含まない、集束イオンビーム装置の制御方法。
6. 請求項４に記載の集束イオンビーム装置の制御方法において、
   前記（ａ）工程で、前記他の加工領域と前記第１の加工領域と前記第２の加工領域の検出は、前記集束イオンビーム装置によって自動で行う、集束イオンビーム装置の制御方法。
7. 請求項２に記載の集束イオンビーム装置の制御方法において、
   前記第３の加工領域は、シリコンと、上下が前記シリコンによって挟まれた酸化膜と、からなる、集束イオンビーム装置の制御方法。
8. 請求項７に記載の集束イオンビーム装置の制御方法において、
   前記（ｃ）工程の後、前記酸化膜の一部をエッチング処理する、集束イオンビーム装置の制御方法。
9. （ａ）集束イオンビーム装置に入力された加工領域の図形パターン情報に基づいて、第１の投射型イオンビームを用いて加工する第５の加工領域と、集束イオンビームを用いて加工する第６の加工領域と、第２の投射型イオンビームを用いて加工する第７の加工領域と、を検出する工程、
   （ｂ）前記（ａ）工程の後、前記集束イオンビーム装置において、前記第１の投射型イオンビームを前記第５の加工領域に照射して試料を加工する工程、
   （ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記集束イオンビーム装置において、前記集束イオンビームを前記第６の加工領域に照射して前記試料を加工する工程、
   （ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記集束イオンビーム装置において、前記第２の投射型イオンビームを前記第７の加工領域に照射して前記試料を加工する工程、
   を有する、集束イオンビーム装置の制御方法。
10. 請求項９に記載の集束イオンビーム装置の制御方法において、
    前記第６の加工領域は、平面視で９０°以下の角度を成す第１の角部を含み、
    前記第１の角部は、前記第６および第７の加工領域に隣接する第８の加工領域に繋がる２つの壁からなる、集束イオンビーム装置の制御方法。
11. 請求項９に記載の集束イオンビーム装置の制御方法において、
    前記第７の加工領域は、前記第６の加工領域より面積が小さい、集束イオンビーム装置の制御方法。
12. 請求項９に記載の集束イオンビーム装置の制御方法において、
    前記第６の加工領域は、平面視で９０°以下の角度を成す第１の角部を含み、
    前記第１の角部は、前記第５の加工領域に隣接する第９の加工領域に繋がる２つの壁からなる第２の角部は含まない、集束イオンビーム装置の制御方法。
13. 請求項９に記載の集束イオンビーム装置の制御方法において、
    前記（ａ）工程で、前記第５の加工領域と前記第６の加工領域と前記第７の加工領域の検出は、前記集束イオンビーム装置によって自動で行う、集束イオンビーム装置の制御方法。
14. 請求項１０に記載の集束イオンビーム装置の制御方法において、
    前記第８の加工領域は、シリコンと、上下が前記シリコンによって挟まれた酸化膜と、からなる、集束イオンビーム装置の制御方法。

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