JP7496601B2 - 加工装置 - Google Patents
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Description
本発明は、差動排気装置を備える加工装置に関する。
加工装置としては、集束イオンビームカラムから集束イオンビームを試料表面で走査することにより、発生した集束イオンビームが当たった試料から放出される２次粒子（２次電子、２次イオンなど）を検出して顕微鏡像を観察したり、試料表面に成膜加工を施したりすることができる装置がある。具体的には、集束イオンビーム装置には、試料観察、エッチング（スパッタリング）、ＣＶＤ（化学気相成長）を行う機能などがある。
このような加工装置では、上記の顕微鏡像からの情報に基づき、被修正基板表面の必要箇所に集束イオンビームを照射し、同時に集束イオンビームカラムの外側に別途設けた供給ノズルからＣＶＤ用ガスを供給することにより、局所的な成膜を行って加工や修正を行うことができる。
近年では、被修正基板の表面に局所的に真空空間を形成する局所排気装置を備えた、大型の真空チャンバを必要としない加工装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この加工装置は、集束イオンビームカラムにおける鏡筒の先端開口部（下端部）に、原料ガスが直接供給されるように原料ガス流路が形成されている（特許文献１の図４）。
しかしながら、上記の従来の加工装置では、集束イオンビームカラムの鏡筒の先端部に原料ガスを直接供給しても、被修正基板表面の被処理面へ原料ガスが到達しにくく、被修理基板表面へ安定してＣＶＤ成膜を形成できないという問題点がある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、被処理基板へ確実な成膜処理を行える加工装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の態様は、被処理基板の被処理面に対して、該被処理面の任意領域に対向するヘッド部を備え、前記ヘッド部における、前記被処理面と対向する対向面に、前記ヘッド部の中心を囲むように複数の環状溝が形成され、前記ヘッド部における、前記複数の環状溝のうち最も内側の前記環状溝よりも内側の領域に、前記被処理面に対する処理を可能にする処理用空間を形成する開口部が設けられ、前記複数の環状溝のうち少なくとも１つの環状溝に真空ポンプが連結され、前記被処理面に前記対向面を対向させた状態で、前記環状溝からの吸気作用により、前記処理用空間を高真空度にする、差動排気装置と、前記ヘッド部における前記対向面と反対側に配置され、前記開口部に連結して前記処理用空間に連通可能な鏡筒を備え、前記鏡筒内に集束イオンビーム光学系を内蔵して集束イオンビームが前記開口部内を通るように出射する集束イオンビームカラムと、を備える加工装置であって、最も内側の前記環状溝に原料ガス供給部が連結され、当該環状溝から前記被処理面へ向けて原料ガスを吐出させて、当該被処理面に沿って前記処理用空間へ原料ガスを移動可能としたことを特徴とする。
上記態様としては、前記ヘッド部は、ヘッド部本体と、当該ヘッド部本体における前記被処理基板と対向する側の面に取り付けられた溝形成板と、を備え、前記溝形成板における前記被処理基板と対向する面が前記対向面であることが好ましい。
上記態様としては、前記ヘッド部本体の前記被処理基板と対向する側の面の輪郭内に前記溝形成板が島状に配置され、前記ヘッド部本体の前記被処理基板と対向する側の面と、前記溝形成板の外周部と、で形成される段差部をテーパ状とすることが好ましい。
上記態様としては、前記ヘッド部本体の前記被処理基板と対向する側の面の輪郭内に前記溝形成板が島状に配置され、前記ヘッド部本体の前記被処理基板と対向する側の面と、前記溝形成板の外周部と、で形成される段差部の肩部をＲ面部とすることが好ましい。
上記態様としては、前記溝形成板は、前記ヘッド部の中央を囲むように配置される複数の環状板で構成されることが好ましい。
上記態様としては、前記鏡筒の先端部内に前記集束イオンビームが通過するビーム通過口が形成されたマイクロチャネルプレートを配置し、前記マイクロチャネルプレートにおける前記ビーム通過口の周辺を、前記被処理基板から発生した２次荷電粒子を捕捉可能な検出部とすることが好ましい。
上記態様としては、前記被処理基板に形成されたアライメントマークを検出する光学顕微鏡を備えることが好ましい。
上記態様としては、前記ヘッド部の近傍にオフセット距離を隔てて、前記被処理基板の被処理領域を観察するための観察用顕微鏡を備えることが好ましい。
上記態様としては、先端部に前記差動排気装置を備えた前記集束イオンビームカラムを複数備え、前記被処理基板の被処理面を複数に分割した領域に、それぞれの前記集束イオンビームカラムが対向するように配置することが好ましい。
上記態様としては、前記被処理基板の位置を固定し、先端部に前記差動排気装置を備えた前記集束イオンビームカラムを、前記被処理基板に対してＸ－Ｙ方向に移動可能とすることが好ましい。
本発明によれば、被処理基板へ確実な成膜処理を行える加工装置を実現できる。
以下、本発明の実施の形態に係る加工装置の詳細を図面に基づいて説明する。なお、図面は模式的なものであり、各部材の寸法や寸法の比率や数、形状などは現実のものと異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率や形状が異なる部分が含まれている。
[第１の実施の形態]
（加工装置の概略構成）
図１は、第１の実施の形態に係る加工装置１の概略構成を模式的に示している。加工装置１は、差動排気装置２と、集束イオンビームカラム（以下、ＦＩＢカラムともいう）３と、基板支持台４と、支持フレーム５と、を備える。基板支持台４は、被処理基板としてのフォトマスク６を載せた状態で支持するようになっている。基板支持台４は、Ｘ－Ｙ方向に移動可能なステージである。
（加工装置の概略構成）
図１は、第１の実施の形態に係る加工装置１の概略構成を模式的に示している。加工装置１は、差動排気装置２と、集束イオンビームカラム（以下、ＦＩＢカラムともいう）３と、基板支持台４と、支持フレーム５と、を備える。基板支持台４は、被処理基板としてのフォトマスク６を載せた状態で支持するようになっている。基板支持台４は、Ｘ－Ｙ方向に移動可能なステージである。
（差動排気装置の構成）
以下に、図２から図４を用いて差動排気装置２の構成を説明する。なお、図２は、差動排気装置２を下方から見た斜視図である。差動排気装置２は、ヘッド部７と、図示しない真空ポンプと、吐出ポンプと、を備える。
以下に、図２から図４を用いて差動排気装置２の構成を説明する。なお、図２は、差動排気装置２を下方から見た斜視図である。差動排気装置２は、ヘッド部７と、図示しない真空ポンプと、吐出ポンプと、を備える。
ヘッド部７は、フォトマスク６の被処理面６Ａの面積に比較してごく小さな面積の円盤形状の２つの金属プレートによって構成されている。ヘッド部７は、基板支持台４がＸ－Ｙ方向に移動することにより、被処理面６Ａの任意領域に対向し得るようになっている。
図１および図２に示すように、ヘッド部７は、ヘッド部本体８と、ヘッド部本体８におけるフォトマスク６と対向する側の面８Ａに取り付けられた溝形成板９と、を備える。溝形成板９は、ヘッド部本体８におけるフォトマスク６と対向する側の面８Ａの輪郭内に島状に配置されている。なお、この実施の形態では、溝形成板９をヘッド部本体８にネジ固定しているが、固定手段はこれに限定されるものではない。溝形成板９は、フォトマスク６と直接対向する対向面９Ａを有する。
図２に示すように、対向面(下面)９Ａには、ヘッド部７の中心を囲むように４つの環状溝１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄが形成されている。ヘッド部７における、これら複数の環状溝１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄのうち最も内側の環状溝１０Ａの内側領域に開口部１１が形成されている。この開口部１１内は、処理用空間Ｓｐが形成されている。この開口部１１は、フォトマスク６の被処理面６Ａに処理(集束イオンビーム照射による成膜処理など)を可能にしている。ヘッド部本体８の中央には、この開口部１１と連通する開口部８Ｂが形成されている。なお、この説明では、ヘッド部７の中心を取り囲むように形成された溝を「環状溝」と称するが、円形のループ状の溝、方形のループ状の溝、またはループの一部が欠損した例えばＣ文字形状の溝、間欠的にループ状に並ぶ複数の溝なども含むものと定義する。
図１に示すように、この開口部８Ｂには、後述するＦＩＢカラム３の鏡筒１４が連通するように連結されている。また、ヘッド部本体８内には、溝形成板９に形成した環状溝１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄのそれぞれに連通する連通路が形成され、これら連通路にそれぞれ連結パイプ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄが連結されている。図３および図４に示すように、本実施の形態では、溝形成板９の溝底部に多数の連通孔１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄが溝形成板９を貫通するように形成されている。環状溝１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、これら多数の連通孔１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを通して、ヘッド部本体８内の連通路と連通している。
複数の環状溝１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄのうち少なくとも１つ以上(本実施の形態では３つ)の環状溝１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、ヘッド部本体８内に形成された連通路を通して連結パイプ１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄに接続されている。これら連結パイプ１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは、図示しない真空ポンプに接続されている。
最も内側の環状溝１０Ａは、連結パイプ１２Ａを通してデポガス(原料ガス、ＣＶＤ用ガス)を供給する図示しない原料ガス供給部に接続されている。ヘッド部７は、被処理面６Ａに対向面９Ａを対向させた状態で、環状溝１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄからの空気吸引作用により、処理用空間Ｓｐを高真空度にする機能を備える。また、ヘッド部７は、このように高真空度に調整された処理用空間Ｓｐへ、最も内側の環状溝１０Ａから原料ガスを確実に供給して、開口部１１に対向する被処理面６Ａの領域へＣＶＤ成膜を行うことを可能にしている。
因みに、従来の加工装置では、局所排気装置における原料ガス流路の吹き出し口が鏡筒の先端開口部に隣接して形成されているため、吹き出し口近辺の壁部にＣＶＤ生成物が堆積し易いという問題がある。このＣＶＤ生成物が堆積する箇所は、鏡筒の先端部であるため、集束イオンビームへ影響を与える恐れがある。このため、従来の加工装置では、局所排気装置のメンテナンスが必要になる。この場合、局所排気装置を集束イオンビームカラムから局所排気装置を取り外して堆積したＣＶＤ生成物のクリーニングを行うことが定期的に必要となる。局所排気装置には、排気系のパイプや原料ガスの供給系のパイプなどが接続されているため、取り外し工程、クリーニング工程、取り付け工程に長い時間を要するという課題があった。
従来の加工装置では、局所排気装置と被修正基板の設定ギャップが４０μｍ程度と狭い間隔であるため、局所排気装置の下面が被修理基板と接触して交換が必要になる可能性があった。このような交換においても、長い時間と多くの管理コストがかかってしまうと課題あった。
(集束イオンビームカラム：ＦＩＢカラム)
ＦＩＢカラム３は、上記したヘッド部７における対向面９Ａと反対側の面側(上面側)に配置され、ヘッド部７の開口部８Ｂ，１１に先端開口部が連通するように連結されている。
ＦＩＢカラム３は、上記したヘッド部７における対向面９Ａと反対側の面側(上面側)に配置され、ヘッド部７の開口部８Ｂ，１１に先端開口部が連通するように連結されている。
ＦＩＢカラム３は、処理用空間Ｓｐに連通する鏡筒１４と、鏡筒１４内に内蔵された集束イオンビーム光学系１５と、を備える。ＦＩＢカラム３の先端部からは、開口部１１内を通るように集束イオンビームＩｂを出射するようになっている。このようなＦＩＢカラム３は、支持フレーム５に吊り下げられた状態で支持されている。
集束イオンビーム光学系１５は、イオンビームＩｂを発生させるイオン源、発生したイオンビームＩｂを集束させるコンデンサレンズ、イオンビームＩｂを走査する偏向器、イオンビームＩｂを集束させる対物静電レンズなどを備える。イオン源としては、主にガリウム（Ｇａ）イオン源を用いるが、アルゴン（Ａｒ）など希ガスを誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）化したり、ガス電界イオン化したり、希ガスイオン源を用いたりすることも可能である。イオンビームＩｂのレンズとしては、電界レンズを用いることが好ましい。
ＣＶＤのデポジション用ガスとしては、Ｗ（ＣＯ）６を用いることができる。基板近傍のＷ（ＣＯ）６に集束イオンビームが照射されると、ＷとＣＯに分解され、Ｗが基板上にデポジションされる。
(第１の実施の形態に係る加工装置の動作および作用)
本実施の形態に係る加工装置１を用いて加工を行う場合、ヘッド部７の対向面９Ａに対してフォトマスク６の被処理面６Ａを所定のギャップを保って平行に対向配置させる状態に設定する。
本実施の形態に係る加工装置１を用いて加工を行う場合、ヘッド部７の対向面９Ａに対してフォトマスク６の被処理面６Ａを所定のギャップを保って平行に対向配置させる状態に設定する。
次に、図示しない真空ポンプを稼働させて連結パイプ１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを介して３つの環状溝１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄから吸引を行う。最も内側の環状溝１０Ａの内側の開口部１１で形成される処理用空間Ｓｐは、環状溝１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄからの吸引作用によって、高真空となる。
このように処理用空間Ｓｐが高真空になった状態において、図示しない原料ガス供給部から連結パイプ１２Ａを通して原料ガス（ＣＶＤ用ガス）を、最も内側の環状溝１０Ａに供給する。環状溝１０Ａが処理用空間Ｓｐの近傍にあるため、原料ガスが処理用空間Ｓｐに確実に到達する。このとき、原料ガスは、フォトマスク６の被処理面６Ａに沿って処理用空間Ｓｐへ移動する。すなわち、原料ガスが成膜を行う領域に安定して存在する。
この状態で、ＦＩＢカラム３から処理用空間Ｓｐに向けてイオンビームＩｂが照射されると、開口部１１に対向する被処理面６Ａの領域へＣＶＤ成膜を行うことができる。
(第１の実施の形態に係る加工装置の効果)
本実施の形態に係る加工装置１では、差動排気装置２により局所で高真空度とすることができるため、フォトマスク６の被処理面６Ａ全体を真空中に配置する必要がない。
本実施の形態に係る加工装置１では、差動排気装置２により局所で高真空度とすることができるため、フォトマスク６の被処理面６Ａ全体を真空中に配置する必要がない。
本実施の形態では、差動排気装置２において、最も内側の環状溝１０Ａに原料ガス供給部が連結されている。この環状溝１０Ａからフォトマスク６の被処理面６Ａに向けて原料ガスを吐出させることにより、この被処理面６Ａを経由して開口部１１から処理用空間Ｓｐに原料ガスが到達する。このため、処理用空間Ｓｐに臨む被処理面６Ａには、確実に原料ガスが到達して集束イオンビームＩｂの作用により良質のＣＶＤ膜を安定して成膜することができる。
また、本実施の形態では、溝形成板９をヘッド部本体８から取り外して交換することを容易に行えるため、ＦＩＢカラム３や連結パイプ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ等を取り外す必要がなく、メンテナンスが容易になるという効果がある。
(第１の実施の形態の変形例１)
図５に示す加工装置１Ａは、上記した第１の実施の形態に係る加工装置１の変形例１である。この加工装置１Ａは、ヘッド部７の溝形成板９の外周面、すなわち、ヘッド部本体８の面８Ａと溝形成板９の外周部とで形成される段差部の外周面(壁面)を、テーパ面９Ｂとしている。この変形例１に係る加工装置１Ａにおける他の構成は、上記した第１の実施の形態に係る加工装置１と略同様であり、同様の作用および効果を有する。
図５に示す加工装置１Ａは、上記した第１の実施の形態に係る加工装置１の変形例１である。この加工装置１Ａは、ヘッド部７の溝形成板９の外周面、すなわち、ヘッド部本体８の面８Ａと溝形成板９の外周部とで形成される段差部の外周面(壁面)を、テーパ面９Ｂとしている。この変形例１に係る加工装置１Ａにおける他の構成は、上記した第１の実施の形態に係る加工装置１と略同様であり、同様の作用および効果を有する。
差動排気装置２の対向面９Ａとフォトマスク６の被処理面６Ａとのギャップが４０μｍ程度の狭ギャップとなると、この狭ギャップの領域に乱流が発生すると振動発生などの要因となってしまう。この変形例１によれば、溝形成板９の外周面をテーパ面９Ｂとして急峻な段差を緩和したことにより、乱流が発生しにくくなり、振動発生等を抑えることができる。
(第１の実施の形態の変形例２)
図６は、上記の第１の実施の形態の変形例２に係る加工装置１Ｂを示している。この加工装置１Ｂは、ヘッド部７の溝形成板９の外周部の段差に丸みをつけてＲ面部９Ｃとした。この変形例２に係る加工装置１Ｂにおける他の構成は、上記した第１の実施の形態に係る加工装置１と略同様である。
図６は、上記の第１の実施の形態の変形例２に係る加工装置１Ｂを示している。この加工装置１Ｂは、ヘッド部７の溝形成板９の外周部の段差に丸みをつけてＲ面部９Ｃとした。この変形例２に係る加工装置１Ｂにおける他の構成は、上記した第１の実施の形態に係る加工装置１と略同様である。
この変形例２によれば、溝形成板９の段差肩部をＲ面部９Ｃとしたことにより、上記の変形例１と同様に、対向面９Ａと被処理面６Ａの間で乱流が発生しにくくなる作用を有し、装置の振動発生等を抑えることができる。この変形例２においても、上記した第１の実施の形態に係る加工装置１と同様の作用および効果を有する。
（第１の実施の形態の変形例３）
図７は、第１の実施の形態の変形例３に係る加工装置１Ｃを示す部分断面斜視図である。この変形例３では、溝形成板９が、５つの環状板９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ，９Ｈを同心円状に配置して形成されている。これら環状板９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ，９Ｈの互いに隣接する同士の間に、環状溝１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄが形成されている。この変形例３に係る加工装置１Ｃの他の構成は、上記の第１の実施の形態の構成と略同様である。
図７は、第１の実施の形態の変形例３に係る加工装置１Ｃを示す部分断面斜視図である。この変形例３では、溝形成板９が、５つの環状板９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ，９Ｈを同心円状に配置して形成されている。これら環状板９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ，９Ｈの互いに隣接する同士の間に、環状溝１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄが形成されている。この変形例３に係る加工装置１Ｃの他の構成は、上記の第１の実施の形態の構成と略同様である。
この変形例３によれば、溝形成板９を構成する環状板９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ，９Ｈのそれぞれの厚みを僅かに変えて、差動排気機能の調整を可能とすることができる。また、環状板９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ，９Ｈのうち、損傷が生じた部分だけを交換すればよいため、メンテナンスコストを抑えることができる。このため、取り外して交換することが容易に行える。
（第２の実施の形態）
図８は、第２の実施の形態に係る加工装置１Ｄを示す要部断面図である。本実施の形態では、ヘッド部７における最も外側の環状溝１０Ｄから被処理面６Ａに向けて、不活性ガスとしての窒素ガス(Ｎ２)を吹き付けてガスカーテンが生じるようにしている。このように、不活性ガスを使用することで、鏡筒１４内を不活性ガスでパージ可能とし、環境改善となる。また、不活性ガスの吹き付けにより、差動排気による真空圧を相殺する効果がある。なお、本実施の形態では、ヘッド部７が単一の金属板で構成されている。
図８は、第２の実施の形態に係る加工装置１Ｄを示す要部断面図である。本実施の形態では、ヘッド部７における最も外側の環状溝１０Ｄから被処理面６Ａに向けて、不活性ガスとしての窒素ガス(Ｎ２)を吹き付けてガスカーテンが生じるようにしている。このように、不活性ガスを使用することで、鏡筒１４内を不活性ガスでパージ可能とし、環境改善となる。また、不活性ガスの吹き付けにより、差動排気による真空圧を相殺する効果がある。なお、本実施の形態では、ヘッド部７が単一の金属板で構成されている。
（第２の実施の形態の変形例１）
図９は、本発明の第２の実施の形態の変形例１に係る加工装置１Ｅの断面説明図である。図９に示すように、この加工装置１Ｅは、差動排気装置２のヘッド部７の対向面９Ａの外側に、この対向面９Ａの外周縁に沿って浮上パッド１６が周回して一体に設けられている。この浮上パッド１６は、不活性ガスとしての窒素ガス（Ｎ２）を供給する図示しない吐出ポンプに連結パイプ１２Ｅで接続されている。この浮上パッド１６は、扁平な環状のパイプ形状であり、下面に複数のスリット状または円形状の開口１６Ａが形成され、この開口から不活性ガスを吐出するようになっている。本実施の形態に係る加工装置１Ｅの他の構成は、上記した第２の実施の形態に係る加工装置１Ｄと略同様である。
図９は、本発明の第２の実施の形態の変形例１に係る加工装置１Ｅの断面説明図である。図９に示すように、この加工装置１Ｅは、差動排気装置２のヘッド部７の対向面９Ａの外側に、この対向面９Ａの外周縁に沿って浮上パッド１６が周回して一体に設けられている。この浮上パッド１６は、不活性ガスとしての窒素ガス（Ｎ２）を供給する図示しない吐出ポンプに連結パイプ１２Ｅで接続されている。この浮上パッド１６は、扁平な環状のパイプ形状であり、下面に複数のスリット状または円形状の開口１６Ａが形成され、この開口から不活性ガスを吐出するようになっている。本実施の形態に係る加工装置１Ｅの他の構成は、上記した第２の実施の形態に係る加工装置１Ｄと略同様である。
浮上パッド１６は、被処理面６Ａへ向けて不活性ガスを吹き付けてガスカーテンを形成する。このため、浮上パッド１６は、ヘッド部７を被処理面６Ａから離れる方向へ付勢する。このように、不活性ガスを使用することで、鏡筒１４内を不活性ガスでパージ可能とし、環境改善できる。また、不活性ガスの吹き付けにより、差動排気による真空圧を相殺する効果がある。
[第３の実施の形態]
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る加工装置１Ｆを模式的に示す説明図である。この加工装置１Ｆは、鏡筒１４の先端部内に集束イオンビーム光学系１５の対物静電レンズ１５Ａと、マイクロチャネルプレート１７と、を備えている。マイクロチャネルプレート１７は、対物静電レンズ１５Ａよりもビーム下流側（鏡筒１４の先端に近い位置）に配置されている。マイクロチャネルプレート１７は、図１０に示すように、中央にイオンビーム通過口１７Ａが開けられおり、その周辺部は、フォトマスク６から発生した２次荷電粒子Ｐを捕捉可能な検出部１７Ｂとしている。
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る加工装置１Ｆを模式的に示す説明図である。この加工装置１Ｆは、鏡筒１４の先端部内に集束イオンビーム光学系１５の対物静電レンズ１５Ａと、マイクロチャネルプレート１７と、を備えている。マイクロチャネルプレート１７は、対物静電レンズ１５Ａよりもビーム下流側（鏡筒１４の先端に近い位置）に配置されている。マイクロチャネルプレート１７は、図１０に示すように、中央にイオンビーム通過口１７Ａが開けられおり、その周辺部は、フォトマスク６から発生した２次荷電粒子Ｐを捕捉可能な検出部１７Ｂとしている。
なお、この加工装置１Ｆを用いて、フォトマスクの被処理面６Ａを観察する場合は、デポガス(原料ガス)の供給を停止させた状態で集束イオンビームＩｂを照射する。そして、集束イオンビームＩｂがイオンビーム通過口１７Ａを通過して被処理面６Ａに入射させる。すると、被処理面６Ａから発生した２次荷電粒子Ｐが検出部１７Ｂに入射して電子が生じる。このように、生じた電子をアバランシェ電流により増幅して被処理面６Ａの表面の情報を得ることが可能となる。したがって、本実施の形態の加工装置１Ｆによれば、被処理面６Ａの状態を高感度で検出することができる。
本実施の形態に係る加工装置１Ｆによれば、対物静電レンズ１５Ａのワーキングディスタンス（ＷＤ）を短くさせることが可能となり、従来のように真空チャンバ内において、集束イオンビーム光学系から離れた位置にシンチレータを配置して検出する方法に比べて２次荷電粒子Ｐの捕捉効率を向上できる。
このように対物静電レンズ１５Ａのワーキングディスタンスを短くすると鏡筒１４の先端部近傍にデポガス(原料ガス)のノズルなどの構造物を別途配置しにくくなる。しかし、本実施の形態では、環状溝１０Ａが開口部１１の近傍の被処理面６Ａへデポガスを吐出している。このため、被処理面６Ａを経由して処理用空間Ｓｐへデポガスを導くことができる。したがって、本実施の形態では、ワーキングディスタンスが短くなることに起因してデポガスの供給がしにくくなるという問題は発生しない。本実施の形態では、処理用空間Ｓｐに臨む被処理面６Ａへ確実に原料ガスが到達して良質で安定したＣＶＤ成膜を行うことができる。
本実施の形態によれば、結果的には、対物静電レンズ１５Ａのワーキングディスタンスを短くできるので、集束イオンビーム光学系１５の集束効率も向上し、微細な集束イオンビームＩｂを照射することも可能となる。
また、本実施の形態では、集束イオンビームＩｂによる被処理面６Ａの状態の観察を行うフォトマスク６の位置と、ＣＶＤ成膜を行うときのフォトマスク６の位置は同じであるため、フォトマスク６を移動させる必要がない。このため、フォトマスク６の移動に伴って処理位置がずれるという問題を回避できる。
[第４の実施の形態]
図１１は、本発明の第４実施の形態に係る加工装置１Ｇを示している。加工装置１Ｇは、Ｘ－Ｙ精密ステージ２５を備える。Ｘ－Ｙ精密ステージ２５は、少なくとも四隅の下部のそれぞれに、支持脚２６が設けられている。Ｘ－Ｙ精密ステージ２５の上には、Ｘ－Ｙ精密ステージ２５に駆動されてＸ－Ｙ方向に移動する基板支持台４が設けられている。この基板支持台４の上には、フォトマスク６が載せられる。
図１１は、本発明の第４実施の形態に係る加工装置１Ｇを示している。加工装置１Ｇは、Ｘ－Ｙ精密ステージ２５を備える。Ｘ－Ｙ精密ステージ２５は、少なくとも四隅の下部のそれぞれに、支持脚２６が設けられている。Ｘ－Ｙ精密ステージ２５の上には、Ｘ－Ｙ精密ステージ２５に駆動されてＸ－Ｙ方向に移動する基板支持台４が設けられている。この基板支持台４の上には、フォトマスク６が載せられる。
図１１に示すように、Ｘ－Ｙ精密ステージ２５の上には、支持フレーム２０が架設されている。支持フレーム２０の中央には、ＦＩＢカラム３が吊り下げられている。ＦＩＢカラム３の下端には、差動排気装置２が一体に設けられている。なお、ＦＩＢカラム３と差動排気装置２の構成は、上述の第１の実施の形態に係る加工装置１の構成と略同様である。
ＦＩＢカラム３には真空ポンプ２７が接続され、真空ポンプ２７には真空ポンプ制御電源２８が接続されている。また、Ｘ－Ｙ精密ステージ２５には、ステージ制御電源２９が接続されている。
特に、本実施の形態では、Ｘ－Ｙ精密ステージ２５上の所定位置に配置されたフォトマスク６の四隅に形成されたアライメントマーク６Ｂに対応する上方位置に、それぞれ光学アライメント顕微鏡３０が設けられている。
本実施の形態では、差動排気装置２を使用して局所真空空間を実現したことにより、処理を行う領域以外は大気圧であるため、光学アライメント顕微鏡を容易に設置できる。本実施の形態では、フォトマスクの四隅のアライメントマーク６Ｂを用いてアライメントを行い、光学アライメント顕微鏡３０の位置と、ＦＩＢカラム３による処理位置と、の相対関係で座標を確定させることができる。
このため、本実施の形態の加工装置１Ｇによれば、Ｘ－Ｙ精密ステージ２５によるアライメントのためのストロークが不要となる。加えて、この加工装置１Ｇによれば、アライメントのための移動時間を短くできる。
[第５の実施の形態]
図１２は、本発明の第５の実施の形態に係る加工装置１Ｈを示している。本実施の形態の加工装置１Ｈは、ＦＩＢカラム３にオフセット距離を設定して光学顕微鏡の３１を設置した構成である。なお、本実施の形態では、上記第４の実施の形態に係る加工装置１Ｇのような光学アライメント顕微鏡３０を備えていないが、付加しても勿論よい。
図１２は、本発明の第５の実施の形態に係る加工装置１Ｈを示している。本実施の形態の加工装置１Ｈは、ＦＩＢカラム３にオフセット距離を設定して光学顕微鏡の３１を設置した構成である。なお、本実施の形態では、上記第４の実施の形態に係る加工装置１Ｇのような光学アライメント顕微鏡３０を備えていないが、付加しても勿論よい。
従来の加工装置においては、集束イオンビームが照射されたフォトマスクから放出される２次電子や２次イオンを、ＦＩＢカラムの外側に設置した電荷粒子検出器にて検出し、その強度の変化を見て被処理基板の表面形状をイオン像として観察していた。一般的には、このイオン像を使用して照射位置確認などを行っていた。しかし、２次荷電粒子は被処理基板の表面形状（傾斜角度）に依存しているため、表面形状のみイオン像として検出される。そのため、表面形状に起伏が少ない場合はコントラストの低いイオン像となってしまって照射位置を確認しづらくなり、位置精度が低下することがあった。
図１２に示すように、本実施の形態に係る加工装置１Ｈでは、差動排気装置２により局所で高真空度とすることができるため、フォトマスク６全体を真空中に配置する必要がない。このためＦＩＢカラム３の近傍に光学顕微鏡３１を設置することができる。したがって、集束イオンビームにより処理すべきフォトマスク６の被処理面６Ａから、高分解能の光学顕微鏡３１により表面の起伏情報だけでなく、色などの情報も取得できる。このため、本実施の形態では、集束イオンビームにより処理すべき位置を容易に確認することできる。なお、本実施の形態では、光学顕微鏡３１に代えてレーザ顕微鏡などを用いることができる。
このような光学顕微鏡３１にて確認した位置に対してイオンビーム照射位置の位置オフセットをあらかじめ確認しておけば、処理すべき位置の光学像で位置確認してすぐにイオンビーム照射位置へフォトマスク６をセットすることができる。このように、本実施の形態では、起伏の少ないフォトマスク６の表面でも照射位置を特定でき、高精度に集束イオンビーム照射をすることが可能となる。
[第６の実施の形態]
図１３は、本発明の第６実施の形態に係る加工装置１Ｉを示している。加工装置１Ｉは、Ｘ－Ｙ精密ステージ２５と、Ｘ－Ｙ精密ステージ２５の少なくとも四隅の下部のそれぞれに設けられた支持脚２６と、基板支持台４と、支持フレーム２０と、この支持フレーム２０に吊り下げられた４つのＦＩＢカラム３と、ＦＩＢカラム３の下端に設けられた差動排気装置２と、備える。
図１３は、本発明の第６実施の形態に係る加工装置１Ｉを示している。加工装置１Ｉは、Ｘ－Ｙ精密ステージ２５と、Ｘ－Ｙ精密ステージ２５の少なくとも四隅の下部のそれぞれに設けられた支持脚２６と、基板支持台４と、支持フレーム２０と、この支持フレーム２０に吊り下げられた４つのＦＩＢカラム３と、ＦＩＢカラム３の下端に設けられた差動排気装置２と、備える。
それぞれのＦＩＢカラム３は真空ポンプ２７が接続され、真空ポンプ２７には真空ポンプ制御電源２８が接続されている。また、Ｘ－Ｙ精密ステージ２５には、ステージ制御電源２９が接続されている。
特に、本実施の形態では、４つのＦＩＢカラム３がフォトマスクを４つに分割した領域に対応するように配置されている。１枚のフォトマスクに対して１つのＦＩＢカラム３を使用した場合、基板面積の４倍のストロークが基板支持台４に必要であった。これに対して、本実施の形態では、４つのＦＩＢカラム３を設置したことにより、Ｘ－Ｙ精密ステージ２５を稼働して基板支持台４の可動ストロークを低減することができ、装置のフットプリントを小さく抑えることができる。
[第７の実施の形態]
図１４は、本発明の第７実施の形態に係る加工装置１Ｊを示している。この加工装置１Ｊは、基板支持台４が固定された基板ステージ３２を備える。基板ステージ３２は、少なくとも四隅の下部のそれぞれに、支持脚２６が設けられている。
図１４は、本発明の第７実施の形態に係る加工装置１Ｊを示している。この加工装置１Ｊは、基板支持台４が固定された基板ステージ３２を備える。基板ステージ３２は、少なくとも四隅の下部のそれぞれに、支持脚２６が設けられている。
図１４に示すように、基板ステージ３２の上には、Ｘ－Ｙガントリステージ３３が架設されている。Ｘ－Ｙガントリステージ３３には、可動ブロック３４がＸ－Ｙ方向に移動可能に設けられている。可動ブロック３４には、ＦＩＢカラム３と光学アライメント顕微鏡３０とが固定されている。ＦＩＢカラム３の下端には、差動排気装置２が一体に設けられている。なお、ＦＩＢカラム３と差動排気装置２の構成は、上述の第１の実施の形態に係る加工装置１の構成と略同様である。
ＦＩＢカラム３は、真空ポンプ２７が接続されている。また、可動ブロック３４は、ステージ制御電源３５が接続されている。
特に、本実施の形態では、Ｘ－Ｙガントリステージ３３に可動ブロック３４をＸ－Ｙ方向に移動可能に設けたことにより、フォトマスク６の位置を固定した状態で、可動ブロック３４に設けたＦＩＢカラム３と光学アライメント顕微鏡３０を移動させることができる。このようにフォトマスク６の位置を固定できるため、装置のフットプリントを小さくできる。
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明によれば、ヘッド部７の処理用空間Ｓｐの高真空を確実に維持できるため、この処理用空間での処理作業の質を高めることができる。また、ヘッド部７の対向面９Ａにおいて、中央の開口部１１を囲む最も内側の環状溝１０Ａから原料ガスを吐出させるようにしているため、フォトマスク６上に確実な成膜処理が行える。
また、本発明では、ヘッド部７に溝形成板９を取り付けたことにより、溝形成板９のみを交換したり、クリーニングしたりすればよいため、メンテナンスが容易となり、設備コストならびに管理コストを削減できる。
［その他の実施の形態］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
上記の実施の形態において、差動排気装置に形成する環状溝の数は、４本に限定されるものではなく、少なくとも排気と吹き出しを行う２本以上を備えればよい。また、ガス供給用の溝および排気用の溝として、円形のループ状の環状溝１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを形成したが、これに限定されるものではなく、例えば四角形状のループ状の溝などを形成してもよい。
上記の実施の形態においては、被処理基板としてフォトマスク６を適用して説明したが、配線欠陥を観察して成膜処理を必要とする各種のディスプレイ基板などにも勿論適用可能である。
Ｉｂ 集束イオンビーム
Ｓｐ 処理用空間
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ 加工装置
２ 差動排気装置
３ 集束イオンビームカラム（ＦＩＢカラム）
４ 基板支持台
６ フォトマスク
６Ａ 被処理面
７ ヘッド部
８ ヘッド部本体
８Ｂ 開口部
９ 溝形成板
９Ａ 対向面
９Ｂ テーパ面
９Ｃ Ｒ面部
９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ，９Ｈ 環状板
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 環状溝
１１ 開口部
１４ 鏡筒
１５ 集束イオンビーム光学系
１６ 浮上パッド
１７ マイクロチャネルプレート
１７Ａ イオンビーム通過口
１７Ｂ 検出部
３０ 光学アライメント顕微鏡
３１ 光学顕微鏡
３３ Ｘ－Ｙガントリステージ
Ｓｐ 処理用空間
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ 加工装置
２ 差動排気装置
３ 集束イオンビームカラム（ＦＩＢカラム）
４ 基板支持台
６ フォトマスク
６Ａ 被処理面
７ ヘッド部
８ ヘッド部本体
８Ｂ 開口部
９ 溝形成板
９Ａ 対向面
９Ｂ テーパ面
９Ｃ Ｒ面部
９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ，９Ｈ 環状板
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 環状溝
１１ 開口部
１４ 鏡筒
１５ 集束イオンビーム光学系
１６ 浮上パッド
１７ マイクロチャネルプレート
１７Ａ イオンビーム通過口
１７Ｂ 検出部
３０ 光学アライメント顕微鏡
３１ 光学顕微鏡
３３ Ｘ－Ｙガントリステージ
Claims (10)
- 被処理基板の被処理面に対して、該被処理面の任意領域に対向するヘッド部を備え、前記ヘッド部における、前記被処理面と対向する対向面に、前記ヘッド部の中心を囲むように複数の環状溝が形成され、前記ヘッド部における、前記複数の環状溝のうち最も内側の前記環状溝よりも内側の領域に、前記被処理面に対する処理を可能にする処理用空間を形成する開口部が設けられ、複数の前記環状溝のうち少なくとも１つの前記環状溝に真空ポンプが連結され、前記被処理面に前記対向面を対向させた状態で、前記環状溝からの吸気作用により、前記処理用空間を高真空度にする、差動排気装置と、
前記ヘッド部における前記対向面と反対側に配置され、前記開口部に連結して前記処理用空間に連通可能な鏡筒を備え、前記鏡筒内に集束イオンビーム光学系を内蔵して集束イオンビームが前記開口部内を通るように出射する集束イオンビームカラムと、
を備え、
最も内側の前記環状溝に原料ガス供給部が連結され、当該環状溝から前記被処理面へ向けて原料ガスを吐出させて、当該被処理面に沿って前記処理用空間へ原料ガスを移動可能とした、
加工装置。 - 前記ヘッド部は、ヘッド部本体と、当該ヘッド部本体における前記被処理基板と対向する側の面に取り付けられた溝形成板と、を備え、
前記溝形成板における前記被処理基板と対向する面が前記対向面である、
請求項１に記載の加工装置。 - 前記ヘッド部本体の前記被処理基板と対向する側の面の輪郭内に前記溝形成板が島状に配置され、
前記ヘッド部本体の前記被処理基板と対向する側の面と、前記溝形成板の外周部と、で形成される段差部をテーパ状とした、
請求項２に記載の加工装置。 - 前記ヘッド部本体の前記被処理基板と対向する側の面の輪郭内に前記溝形成板が島状に配置され、
前記ヘッド部本体の前記被処理基板と対向する側の面と、前記溝形成板の外周部と、で形成される段差部の肩部をＲ面部とした、
請求項２に記載の加工装置。 - 前記溝形成板は、前記ヘッド部の中央を囲むように配置される複数の環状板で構成される、
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の加工装置。 - 前記鏡筒の先端部内に前記集束イオンビームが通過するビーム通過口が形成されたマイクロチャネルプレートを配置し、前記マイクロチャネルプレートにおける前記ビーム通過口の周辺を、前記被処理基板から発生した２次荷電粒子を捕捉可能な検出部とした、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の加工装置。 - 前記被処理基板に形成されたアライメントマークを検出する光学顕微鏡を備える、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の加工装置。 - 前記ヘッド部の近傍にオフセット距離を隔てて、前記被処理基板の被処理領域を観察するための観察用顕微鏡を備える、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の加工装置。 - 先端部に前記差動排気装置を備えた前記集束イオンビームカラムを複数備え、前記被処理基板の前記被処理面を複数に分割した領域に、それぞれの前記集束イオンビームカラムが対向するように配置した、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の加工装置。 - 前記被処理基板の位置を固定し、先端部に前記差動排気装置を備えた前記集束イオンビームカラムを、前記被処理基板に対してＸ－Ｙ方向に移動可能とした、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の加工装置。
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