KR20240037199A

KR20240037199A - 집속 이온 빔 장치

Info

Publication number: KR20240037199A
Application number: KR1020237044770A
Authority: KR
Inventors: 미치노부 미즈무라
Original assignee: 브이 테크놀로지 씨오. 엘티디
Priority date: 2021-07-19
Filing date: 2022-03-10
Publication date: 2024-03-21
Also published as: TW202305858A; JP2023014664A; WO2023002674A1; CN117321726A

Abstract

내부 공간에 이온원으로부터 인출된 이온 빔을 조정해서 출사시키는 집속 이온 빔 광학계를 구비한 빔 출사부와, 상기 내부 공간과 연통해서, 상기 빔 출사부로부터 출사되는 이온 빔을 통과시켜 피처리 기판에 대한 빔 조사를 가능하게 하는 개구부를 구비하고, 상기 내부 공간이 진공화되는 집속 이온 빔 장치로서, 상기 개구부를 개폐 가능하게 하는 가동 봉지 밸브를 구비한다.

Description

집속 이온 빔 장치

본 발명은, 집속 이온 빔 장치에 관한 것이다.

하전 입자 빔 리소그래피 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 하전 입자 빔 리소그래피 장치는, 빔 조사 장치와 진공 엔벨로프 장치를 구비한다. 빔 조사 장치는, 내부 공간이 고진공 상태로 유지되고, 빔 출사측 선단에 선단 개구부가 마련되어 있다. 진공 엔벨로프 장치는, 빔 조사 장치에 대해서, 그의 선단 개구부를 둘러싸도록 마련되어 있고, 선단 개구부 근방의 공간을 국부적으로 진공 상태로 하는 기능을 가진다. 이 진공 엔벨로프 장치는, 반도체 웨이퍼의 피처리면(표면)에 접근해서 피처리면과의 사이의 갭을 지극히 좁게 함으로써, 빔 조사 장치의 선단부와 피처리면 사이의 공간을 고진공 상태로 유지하는 것을 가능하게 하고 있다.

이 하전 입자 빔 리소그래피 장치에서는, 하전 입자 빔의 위치나 빔에 각종 조정을 행하기 위해서, 이하와 같은 검출 조작을 행하는 것이 필요하다. 즉, 상기 선단 개구부를 거쳐 출사되는 하전 입자 빔을, 반도체 웨이퍼의 주변에 배치한 정합 패드에 형성된 기준 마크에 조사한다. 그리고, 이 기준 마크로의 하전 입자 빔의 조사에 기인해서 얻어지는 정보에 기초하여, 빔 조사 장치에 있어서 하전 입자 빔의 위치나 빔의 형상 등의 조정을 행하도록 되어 있다. 정합 패드에 형성된 기준 마크를 사용하여 검출 조작을 행하는 이유는, 반도체 웨이퍼에 하전 입자 빔을 직접 조사하면 반도체 웨이퍼가 손상되기 때문이다. 이와 같은 검출 조작은, 반도체 웨이퍼를 교환할 때마다 행한다.

일본공개특허 소59－90926호 공보

상술한 하전 입자 빔 리소그래피 장치에서는, 하전 입자 빔의 위치나 빔의 형상 등의 조정을 행할 때마다, 하전 입자 빔 리소그래피 장치가 정합 패드의 기준 마크의 위쪽에 배치되도록 상대 이동시킬 필요가 있기 때문에, 반도체 웨이퍼의 처리에 있어서의 택트 타임이 길어진다고 하는 과제가 있다.

이에 더하여, 상술한 하전 입자 빔 리소그래피 장치에서는, 진공 엔벨로프 장치가 반도체 웨이퍼의 피처리면으로부터 멀어지면, 빔 조사 장치의 선단부와 피처리면 사이의 공간을 고진공 상태로 유지할 수 없다고 하는 과제가 있다. 일반적으로, 하전 입자 빔 리소그래피 장치를, 반도체 웨이퍼로부터 떼어 대기 위치로 이동시킨 상태에서, 반도체 웨이퍼의 교체를 행하고 있다. 이 때문에, 반도체 웨이퍼를 교체할 때마다, 빔 조사 장치 내가 일시적으로 저진공 상태로 된다. 따라서, 다음 반도체 웨이퍼로 교체한 후, 하전 입자 빔 리소그래피 장치를 반도체 웨이퍼에 근접시키고, 진공 엔벨로프 장치를 가동시킨 상태에서, 빔 조사 장치의 내부 공간이 고진공 상태로 되도록 조정한다. 이 때문에, 하전 입자 빔 리소그래피 장치의 이동 작업과 압력을 조정하는 시간이 필요했다. 따라서, 이와 같은 하전 입자 빔 리소그래피 장치에서는, 반도체 웨이퍼의 처리에 있어서의 택트 타임이 길어진다고 하는 과제가 있다.

본 발명은, 상기 과제를 감안해서 이루어진 것으로서, 이온 빔 조정 시에 피처리 기판 자체에 손상을 주는 일 없이, 택트 타임을 단축하는 것이 가능한 집속 이온 빔 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 양태는, 내부 공간에 이온원으로부터 인출된 이온 빔을 조정해서 출사시키는 집속 이온 빔 광학계를 구비한 빔 출사부와, 상기 내부 공간과 연통해서, 상기 빔 출사부로부터 출사되는 이온 빔을 통과시켜 피처리 기판에 대한 빔 조사를 가능하게 하는 개구부를 구비하고, 상기 내부 공간이 진공화되는 집속 이온 빔 장치로서, 상기 개구부를 개폐 가능하게 하는 가동 봉지 밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 양태로서는, 상기 내부 공간에, 2차 하전 입자를 검출하는 2차 하전 입자 검출기를 구비하고, 상기 가동 봉지 밸브에 있어서의, 상기 개구부를 닫았을 때에 이온 빔이 조사되는 위치에, 조정용 기준 패턴이 배치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 양태로서는, 상기 조정용 기준 패턴에 전류계가 접속되어 있는 것이 바람직하다.

상기 양태로서는, 상기 빔 출사부는, 상기 집속 이온 빔 광학계를 내장하는 집속 이온 빔 칼럼과, 상기 집속 이온 빔 칼럼의 출사측 단부에 배치되는 차동 배기부를 구비한 헤드부를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 양태로서는, 상기 내부 공간은, 상기 집속 이온 빔 칼럼 및 상기 헤드부에 형성되는 연통한 공간이고, 상기 개구부는 상기 헤드부에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 양태로서는, 상기 내부 공간은, 상기 집속 이온 빔 칼럼의 내측에 형성된 공간이고, 상기 개구부는 상기 집속 이온 빔 칼럼의 출사측 단부에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 양태로서는, 상기 가동 봉지 밸브는, 상기 개구부를 폐색하는 위치와, 상기 내부 공간에 있어서의 이온 빔이 조사되지 않는 대기 위치 사이를 왕복 구동되는 것이 바람직하다.

상기 양태로서는, 상기 조정용 기준 패턴은, 금속 메시인 것이 바람직하다.

상기 양태로서는, 상기 전류계는, 피코 암페어 미터인 것이 바람직하다.

본 발명에 관한 집속 이온 빔 장치에 의하면, 집속 이온 빔을 사용한 피처리 기판의 처리에 요하는 택트 타임을 단축하는 효과가 있다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치의 개략 구성도이고, 가동 봉지 밸브가 열려 있는 상태를 도시한다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치의 개략 구성도이고, 가동 봉지 밸브가 닫혀 있는 상태를 도시한다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치의 가동 봉지 밸브의 선단부를 도시하는 주요부 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치의 가동 봉지 밸브에 마련되는 금속 메시(조정용 기준 마크)의 평면도이다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치의 개략 구성도이고, 가동 봉지 밸브가 열려 있는 상태를 도시한다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치의 개략 구성도이고, 가동 봉지 밸브가 닫혀 있는 상태를 도시한다.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치의 상세를 도면에 기초하여 설명한다. 다만, 도면은 모식적인 것이고, 각 부재의 수, 각 부재의 치수, 치수의 비율, 형상 등은 현실의 것과 다름에 유의해야 한다. 또, 도면 상호 간에 있어서도 서로의 치수 관계나 비율이나 형상이 다른 부분이 포함되어 있다.

[제1 실시 형태](집속 이온 빔 장치의 구성)

본 발명의 제1 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치는, 예를 들어, 액정 디스플레이(LCD： Liquid Crystal Display), 유기 EL 디스플레이(OLED: Organic Electroluminescence Display) 등의 박형 디스플레이(FPD： Flat Panel Display)의 제조에 사용하는 포토마스크의 수정 장치로서 사용할 수가 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치(1)는, 기판 지지대(2)와, 집속 이온 빔 칼럼(3)과, 헤드부(4)와, 차동 배기부(5)와, 2차 하전 입자 검출기(6)와, 가동 봉지 밸브(7)와, 전류계(8)와, 밸브 구동부(9)와, 제어부(10)를 구비한다. 집속 이온 빔 칼럼(3)과 헤드부(4)는, 빔 출사부(11)를 구성하고 있다.

기판 지지대(2)는, 피처리 기판(12)을 얹은 상태에서 지지하도록 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 피처리 기판(12)으로서 대형의 포토마스크를 적용한다. 기판 지지대(2)는, 빔 출사부(11)에 대해서 X－Y방향으로 상대 이동 가능하다. 기판 지지대(2)는, 빔 출사부(11)에 대해서 Z방향으로도 상대 이동 가능해도 된다.

(집속 이온 빔 칼럼)

집속 이온 빔 칼럼(3)은, 경통(13)을 구비하고, 경통(13) 내의 경통 내부 공간(13A)에는, 액체 금속 이온원(14)과, 집속 이온 빔 광학계(15)가 내장되어 있다. 부언하면, 경통(13)의 상부에는, 연결 파이프(13B)를 거쳐 도시하지 않는 진공 펌프(예를 들어, 이온 펌프 등)가 연결되어 있다. 경통(13)의 선단부(하단부)에는, 이온 빔(IB)의 통과를 가능하게 하는 경통 선단 개구부(13C)가 형성되어 있다.

액체 금속 이온원(14)은, 액체 금속인 예를 들어 갈륨(Ga)을 구비한다. 액체 금속 이온원(14)에서는, 액체 금속이 필드 에미션(전계 방출)으로 이온화되어, 선단으로부터 갈륨 이온(Ga⁺)이 방출된다.

집속 이온 빔 광학계(15)는, 콘덴서 렌즈(16)와, 애퍼처(17)와, 비점수차 보정용 스티그마(18)와, 블랭커(19)와, 블랭킹 애퍼처(20)와, 디플렉터(21)와, 오브젝트 렌즈(22)를 구비한다. 본 실시 형태에서는, 콘덴서 렌즈(16), 비점수차 보정용 스티그마(18), 블랭커(19), 디플렉터(21) 및 오브젝트 렌즈(22)는, 제어부(10)로부터의 제어 신호에 기초하여 제어된다.

콘덴서 렌즈(16)는, 정전(靜電) 렌즈이다. 액체 금속 이온원(14)으로부터 방출된 갈륨 이온(Ga⁺)은, 콘덴서 렌즈(16)에 있어서의, 최상류측의 인출 전극(도시 생략)에 의해 가속 전압(일부는 이온 과전압)에서 가속되어, 이온 빔(IB)으로 된다.

비점수차 보정용 스티그마(18)는, 예를 들어, 도시하지 않는 8개의 극자(極子) 전극으로 구성되어 있다. 이 비점수차 보정용 스티그마(18)에서는, 제어부(10)로부터의 제어 신호에 기초하여, 8개의 극자 전극의 전압값의 크기를 바꿈으로써, 이온 빔(IB)의 축 시프트 양과 빔 형상을 바꿀 수가 있다.

블랭커(19)는, 제어부(10)로부터의 제어 신호에 기초하여, 블랭킹 전압이 인가됨으로써, 이온 빔(IB)을 편향시켜 이온 빔(IB)이 피처리 기판(12)으로 향하지 않도록, 블랭킹 애퍼처(20)의 차광부(개구가 형성되어 있지 않은 영역)로 이끄는 기능을 가진다.

디플렉터(21)는, 이온 빔(IB)을 편향시켜 X－Y방향으로 주사시킬 수가 있다. 오브젝트 렌즈(22)는 정전 렌즈이고, 제어부(10)로부터의 제어 신호에 기초하여, 이온 빔(IB)을 피처리 기판(12)의 표면에 포커싱되도록 집속시키는 기능을 가진다.

(헤드부)

도 1에 도시하는 바와 같이, 헤드부(4)는, 중심축이 경통(13)의 중심축과 일치하도록 배치된 대략 원반 형상의 중공체이다. 헤드부(4)는, 원뿔(圓錐)의 상부를 절단한 듯한 원반 형상의 상부 본체(41)와, 원반 형상의 하부 본체(42)와, 홈 형성판(43)으로 구성되고, 내부에 헤드 내부 공간(4A)이 형성되어 있다. 이 헤드 내부 공간(4A)과, 상기 집속 이온 빔 칼럼(3)의 경통(13) 내의 경통 내부 공간(13A)은 연통하여, 빔 출사부(11)의 내부 공간을 구성하고 있다. 이 내부 공간은, 경통(13)의 상부의 연결 파이프(13B)를 거쳐 접속된, 도시하지 않는 진공 펌프에 의해서, 소정의 진공도로 진공화된다.

상부 본체(41)의 중앙에는, 회전축 방향으로 관통하는 원통 구멍형의 칼럼 결합구(41A)가 형성되어 있다. 하부 본체(42)는, 중앙에 하부 본체 개구부(42A)가 형성되어 있다. 홈 형성판(43)의 중앙에는, 헤드부 선단 개구부(43A)가 형성되어 있다. 이 헤드부 선단 개구부(43A)는, 이온 빔(IB)을 통과시켜 피처리 기판(12)에 대한 빔 조사를 가능하게 하는 개구부이다. 칼럼 결합구(41A)에는, 집속 이온 빔 칼럼(3)의 선단부가 관통한 상태에서 결합되어 있다. 하부 본체(42)의 하면에는, 헤드부 선단 개구부(43A)를 둘러싸도록 차동 배기부(5)가 마련되어 있다.

(차동 배기부)

차동 배기부(5)는, 하부 본체(42)와 홈 형성판(43)을 사용하여 구성되어 있다. 홈 형성판(43)의 하면(43B)에는, 헤드부 선단 개구부(43A)를 둘러싸도록, 반경 방향으로 소정 거리를 띄고 동심원형으로 배치된, 예를 들어 3개의 고리형 홈(44, 45, 46)이 형성되어 있다.

또, 하부 본체(42)의 하면에는, 이들 고리형 홈(44, 45, 46)에 적절히 연통하는 연통 홈(47, 48, 49, 50)이 형성되어 있다. 이들 연통 홈(47, 48, 49, 50)은, 도시하지 않는 경로로 도시하지 않는 진공 펌프에 접속되어 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 고리형 홈(44, 45, 46)에 있어서의 흡인 배기 성능은, 차동 배기를 행하도록, 외측의 고리형 홈(46)으로부터 내측의 고리형 홈(44)을 향해 점차 높아지도록 설정되어 있다. 즉, 고리형 홈(44, 45, 46)에 있어서는, 가장 외측의 고리형 홈(46)으로부터 가장 내측의 고리형 홈(44)을 향해 점차 저압으로 되도록 설정되어 있다.

(2차 하전 입자 검출기)

헤드부(4)에는, 2차 하전 입자 검출기(6)가 마련되어 있다. 이 2차 하전 입자 검출기(6)는, 선단측이 헤드 내부 공간(4A)에 배치되어 있다. 이 2차 하전 입자 검출기(6)는, 제어부(10)에 접속되어, 검출한 정보를 제어부(10)로 출력하도록 되어 있다.

본 실시 형태에서는, 2차 하전 입자 검출기(6)는, 신틸레이터로 구성되어 있다. 2차 하전 입자 검출기(6)의 선단부는, 이온 빔(IB)이 직접 닿지 않도록, 측방으로부터 헤드부 선단 개구부(43A)를 마주보게 배치되어 있다. 부언하면, 2차 하전 입자 검출기(6)에는, 2차 하전 입자 검출기(6)에서 발생한 광을 증폭하는 도시하지 않는 포토 멀티플라이어(광전자 증배관)가 접속되어 있다.

2차 하전 입자 검출기(6)는, 후술하는 가동 봉지 밸브(7)에 마련된 조정용 기준 패턴으로서의 금속 메시(74)가 이온 빔(IB)의 조사를 받아서 방출하는 2차 하전 입자를 포착해서, 금속 메시(74)의 표면 정보를 취득하도록 설정되어 있다. 그리고, 이 2차 하전 입자 검출기(6)로부터 얻어지는 금속 메시(74)의 표면 정보에 기초하여, 이온 빔(IB)의 위치나 빔의 각종 조정이 가능하게 된다.

(가동 봉지 밸브)

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 가동 봉지 밸브(7)는, 헤드부(4)의 내측으로부터 헤드부 선단 개구부(43A)를 개폐하는 기능을 가진다. 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 가동 봉지 밸브(7)는, 로드부(71)와, 밸브 본체(72)와, 진공 패드(73)와, 금속 메시(조정용 기준 패턴)(74)를 구비한다.

로드부(71)는, 헤드부(4)에 관통되어, 헤드 내부 공간(4A)의 진공도를 유지한 상태에서 축방향을 따라 왕복 이동 가능하게 마련되어 있다. 로드부(71)는, 헤드부(4)의 외측에 마련된 밸브 구동부(9)에 의해 구동된다. 밸브 구동부(9)는, 제어부(10)로부터의 제어 신호에 기초하여, 로드부(71)를 구동한다. 부언하면, 본 실시 형태에서는, 밸브 구동부(9)로서, 예를 들어 에어 액추에이터를 사용하고 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 밸브 본체(72)는, 로드부(71)의 선단부에 마련되어 있다. 밸브 본체(72)의 하면에는, 진공 패드(73)가 마련되어 있다. 진공 패드(73)는, 예를 들어 불소 수지로 형성되어 있다. 이 진공 패드(73)는, 로드부(71)의 이동에 수반하여, 도 1에 도시하는 헤드부 선단 개구부(43A)를 해방해서 이온 빔(IB)에 간섭하지 않는 위치(대기 위치)와, 도 2에 도시하는 헤드부 선단 개구부(43A)를 폐색하는 위치 사이를 이동한다.

금속 메시(74)는, 로드부(71)의 이동에 수반하여, 도 1에 도시하는 이온 빔(IB)에 간섭하지 않는 위치(대기 위치)와, 도 2에 도시하는 이온 빔(IB)이 조사되는 위치 사이를 이동한다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 금속 메시(74)는, 원형의 프레임체(74A)와, 이 프레임체(74A)에 고정된 원형의 금속 메시 본체(74B)로 구성되어 있다. 금속 메시(74)는, 밸브 본체(72)에 대해서 착탈 가능하게 지지해도 된다. 밸브 본체(72)는, 로드부(71)에 대해서 착탈 가능하게 지지해도 된다. 금속 메시 본체(74B)는, 예를 들어, 몰리브데넘(Mo), 주석(Sn), 금(Au) 등의 금속을 선택할 수가 있다.

상술한 바와 같이, 이 집속 이온 빔 장치(1)에 있어서는, 금속 메시(74)는 이온 빔(IB)이 조사됨으로써 2차 하전 입자를 방출하고, 2차 하전 입자 검출기(6)는 그 2차 하전 입자를 포착한다. 제어부(10)는, 2차 하전 입자 검출기(6)로부터 금속 메시(74)의 표면 정보가 공급됨으로써, 이온 빔(IB)의 조사 위치나 빔의 각종 조정이 가능하게 된다.

본 실시 형태에서는, 가동 봉지 밸브(7)의 금속 메시(74)에 전류계(8)가 로드부(71)를 거쳐 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 이 전류계(8)가, 미소 직류 전류의 측정을 행하는 피코 암페어 미터다. 이 가동 봉지 밸브(7)는, 전류계(8)에 의해서 이온 빔(IB)의 전류값을 검출하는 것이 가능하다. 이 때문에, 제어부(10)에서는, 전류계(8)에서의 검출 전류값에 기초하여, 이온 빔(IB)의 빔 전류의 조정을 행하는 것이 가능하다.

(집속 이온 빔 장치의 작용·동작)

도 1에 도시하는 바와 같이, 집속 이온 빔 장치(1)를 사용하여, 피처리 기판(12)에 이온 빔(IB)을 조사해서, 예를 들어 마스크 패턴의 수정 등의 처리를 행하는 경우, 미리, 차동 배기부(5)를 구성하는 홈 형성판(43)의 하면은, 피처리 기판(12)과의 사이에 소정의 좁은 갭을 유지한 상태에서 차동 배기를 행해 둔다.

이 때, 경통 내부 공간(13A)과 헤드 내부 공간(4A)으로 구성되는 내부 공간은, 경통(13)의 상부의 연결 파이프(13B)를 거쳐 접속된, 도시하지 않는 진공 펌프에 의해서, 소정의 진공도로 진공화된 상태이다.

가동 봉지 밸브(7)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 밸브 본체(72)를, 이온 빔(IB)을 간섭하지 않는 대기 위치에 배치시켜 둔다. 즉, 진공 패드(73)와 금속 메시(74)는, 대기 위치에 배치되어 있기 때문에, 헤드부 선단 개구부(43A)는 해방된 상태이고, 금속 메시(74)에는 이온 빔(IB)이 조사되지 않는 상태에 있다.

이와 같은 상태에 있어서, 집속 이온 빔 칼럼(3)으로부터 이온 빔(IB)을 발생시켜, 이온 빔(IB)을 피처리 기판(12)에 조사해서 수정 등의 처리를 행한다.

다음에, 집속 이온 빔 장치(1)에 있어서, 이온 빔(IB)의 위치나 빔의 각종 조정을 행하는 경우, 도 2에 도시하는 바와 같이, 가동 봉지 밸브(7)를 조작해서, 진공 패드(73)가 헤드부 선단 개구부(42A)를 닫은 상태로 한다. 이 때, 내부 공간(경통 내부 공간(13A) 및 헤드 내부 공간(4A))은, 가동 봉지 밸브(7)에 의해서 외측 공간과 폐색되어 있기 때문에, 내부의 압력이 유지된 상태이다.

다음에, 도 2에 도시하는 바와 같이, 가동 봉지 밸브(7)의 금속 메시(74)에 대해서, 이온 빔(IB)을 래스터 스캔한다. 이와 같은 이온 빔(IB)의 조사에 수반하여 2차 하전 입자가 발생한다. 2차 하전 입자 검출기(6)는, 이 2차 하전 입자를 포착해서 검출 신호를 제어부(10)로 출력한다. 이온 빔(IB)의 조사 위치와 검출 신호를 매핑하면 금속 메시(74)의 SIM(Scanning Ion Microscope) 화상을 관찰하는 것이 가능해진다. 이 SIM 화상을 관찰하면서 이온 빔(IB)의 위치 조정, 출력 조정, 포커스 조정, 축 조정, 비점수차 보정 등의 각종 조정을 행하는 것이 가능해져, 이온 빔(IB)을 최적의 상태로 할 수가 있다.

상술한 바와 같이, 이온 빔(IB)의 각종 조정 후에는, 이온 빔(IB)에 대해서, 금속 메시(74)의 위치로부터 소정의 설계값으로 떨어져 있는 피처리 기판(12)의 표면의 위치에 포커스되도록 오브젝트 렌즈(22)의 렌즈 전압을 조정하면 된다. 이 때문에, 실제로 피처리 기판(12)의 표면에서 포커스 조정하는 일 없이, 바로 피처리 기판(12)의 가공을 행할 수가 있다. 가동 봉지 밸브(7)에 접속한 전류계(8)에 의해, 빔 전류를 동시에 계측할 수가 있고, 이것에 의해, 제어부(10)는, 이온 빔(IB)의 빔 전류를 조정하는 것이 가능하다.

(제1 실시 형태의 효과)

피처리 기판(12)으로서의 포토마스크에 대해서 집속 이온 빔 장치(1)를 사용하여 수정 처리를 행하는 경우, 작업 도중에 있어서, 이온 빔(IB)의 위치나 빔의 각종 조정을 행할 필요가 있다. 포토마스크의 크기에 관계없이, 정밀도 높은 수정 작업을 행하려면, 이온 빔(IB)의 상태를 항상 적정하게 유지할 것이 요청된다. 본 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치(1)에서는, 수정 작업의 도중이더라도, 내부 공간(경통 내부 공간(13A) 및 헤드 내부 공간(4A))의 진공을 깨는 일 없이, 이온 빔(IB)의 조정 작업을 신속하게 행할 수가 있다. 이 때문에, 피처리 기판(12)의 처리에 있어서, 택트 타임을 대폭 단축할 수가 있다.

이에　더하여, 상술한 바와 같이 이온 빔(IB)의 조정 작업 시마다, 내부 공간(경통 내부 공간(13A) 및 헤드 내부 공간(4A))의 진공이 깨지는 일이 없기 때문에, 연결 파이프(13B)에 접속된 도시하지 않는 진공 펌프의 부담을 대폭 삭감할 수가 있다.

본 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치(1)에서는, 2차 하전 입자 검출기(6)가 배치된 헤드 내부 공간(4A)에, 가동 봉지 밸브(7)를 마련함으로써, 빔 출사부(11)와 피처리 기판(12)의 위치 관계에 영향을 미치지 않고, 헤드부 선단 개구부(43A)의 개폐를 효율적으로 행할 수가 있다.

본 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치(1)에 있어서는, 가동 봉지 밸브(7)를 닫았을 때에, 자동적으로 금속 메시(74)가 이온 빔(IB)에 조사될 수 있는 위치에 배치되도록 설정했기 때문에, 바로(즉시) 이온 빔(IB)의 조정을 할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치(1)에서는, 2차 하전 입자를 검출할 때에, 피처리 기판(12)에 이온 빔(IB)을 조사하는 것을 회피할 수 있기 때문에, 피처리 기판(12)을 이온 빔(IB)에 의해 손상하는 것을 방지할 수 있다.

덧붙여서, 종래에는, 이온 빔(IB)의 궤도 조정(얼라인먼트), 포커스 조정, 비점수차 보정 등의 조정 작업은, 이온 빔(IB)을 피처리 기판(12)에 조사해서, 피처리 기판(12)으로부터 발생하는 2차 하전 입자를 검출하면서 행하고 있었다.

액체 금속 이온원(14)으로서는, 질량 수가 큰 갈륨의 이온 빔(IB)을 사용함으로써, 스퍼터링 가공 레이트를 높게 할 수 있는 반면에, 조사된 포토마스크는 반드시 가공되어 버린다고 하는 문제점이 있었다.

즉, 집속 이온 빔 장치를 포토마스크의 수정 작업에 사용하는 경우, 조정 작업에 긴 시간을 요하면, 결함 부분(수정 예정 영역) 이외의 수정을 요하지 않는 주변 부분도 가공되어 버린다고 하는 문제가 있었다. 상기 집속 이온 빔 장치(1)에서는, 이온 빔(IB)의 조정 작업에 피처리 기판(12)을 사용하지 않기 때문에, 피처리 기판(12)이 손상되는 일이 없다.

[제2 실시 형태]

도 5 및 도 6은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치(1A)를 도시한다. 부언하면, 본 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치(1A)의 설명에 있어서, 상기 제1 실시 형태의 구성과 다른 부분을 설명하고, 동일한 구성에 대하여는 설명을 생략한다.

이 집속 이온 빔 장치(1A)는, 집속 이온 빔 칼럼(3)을 구성하는 경통(13) 내의 경통 내부 공간(13A)이 본 발명의 내부 공간에 상당한다. 또, 경통 선단 개구부(13C)는, 본 발명의 개폐되는 개구부에 상당한다. 본 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태에 있어서의 헤드부(4)에 상당하는 부분이, 헤드판(51)과 홈 형성판(43)으로 구성되어 있다. 차동 배기부(5)는, 헤드판(51)과 홈 형성판(43)을 사용하여 구성되어 있다.

본 실시 형태에서는, 2차 하전 입자 검출기(6) 및 가동 봉지 밸브(7)는, 경통(13)의 경통 내부 공간(13A)의 하부에 배치되어 있다. 가동 봉지 밸브(7)의 진공 패드(73)는, 경통 선단 개구부(13C)를 개폐하도록 설정되어 있다. 본 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치(1A)의 다른 구성은, 상기 제1 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치(1)와 마찬가지이다.

본 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치(1A)는, 상기 제1 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치(1)와 마찬가지 효과를 발휘한다. 이에 더하여, 본 실시 형태에 관한 집속 이온 빔 장치(1A)에서는, 경통 내부 공간(13A)에 2차 하전 입자 검출기(6)와 가동 봉지 밸브(7)를 배치함으로써, 장치의 콤팩트화 및 경량화를 달성하고 있다.

[그밖의 실시 형태]

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 실시 형태의 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시 형태, 실시례 및 운용 기술이 명확해질 것이다.

상기한 실시 형태에서는, 피처리 기판(12)으로서 포토마스크를 적용했지만, 이것에 한정되지 않고, 이온 빔(IB)에 의한 처리가 행해지는 각종 시료를 적용하는 것이 가능하고, 수정의 용도에 한정되는 것은 아니다.

상기한 실시 형태에서는, 밸브 구동부(9)로서, 에어 액추에이터를 사용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 액추에이터를 적용하는 것도 가능하다.

상기한 실시 형태에서는, 조정용 기준 패턴으로서 금속 메시(74)를 사용했지만, 이것에 한정되지 않고, 각종 재료로 각종 형상의 패턴을 채용할 수가 있다.

상기한 실시 형태에서는, 2차 하전 입자 검출기(6)는, 신틸레이터를 적용했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 그밖에, 멀티 채널 플레이트(MCP)와 같이 각종 하전 입자, 전자, 이온을 검출할 수 있는 수단을 적용할 수 있다.

상기한 실시 형태에서는, 전류계(8)로서 피코 암페어 미터를 적용했지만, 전류계(8)를 생략한 구성으로 해도 된다.

IB: 이온 빔
1, 1A: 집속 이온 빔 장치
2: 기판 지지대
3: 집속 이온 빔 칼럼
4: 헤드부
4A: 헤드 내부 공간
5: 차동 배기부
6: 2차 하전 입자 검출기
7: 가동 봉지 밸브
8: 전류계
9: 밸브 구동부
10: 제어부
11: 빔 출사부
12: 피처리 기판
13: 경통
13A: 경통 내부 공간
13B: 연결 파이프
13C: 경통 선단 개구부
14: 액체 금속 이온원
15: 집속 이온 빔 광학계
16: 콘덴서 렌즈
17: 애퍼처
18: 비점수차 보정용 스티그마
19: 블랭커
20: 블랭킹 애퍼처
21: 디플렉터
22: 오브젝트 렌즈
41: 상부 본체
41A: 칼럼 결합구
42: 하부 본체
42A: 하부 본체 개구부
43: 홈 형성판
43A: 헤드부 선단 개구부(빔 조사를 가능하게 하는 개구부)
43B: 하면
44, 45, 46: 고리형 홈
47, 48, 49, 50: 연통 홈
51:　헤드판
71:　로드부
72: 밸브 본체
73: 진공 패드
74: 금속 메시(조정용 기준 패턴)

Claims

내부 공간에 이온원으로부터 인출된 이온 빔을 조정해서 출사시키는 집속 이온 빔 광학계를 구비한 빔 출사부와, 상기 내부 공간과 연통해서, 상기 빔 출사부로부터 출사되는 이온 빔을 통과시켜 피처리 기판에 대한 빔 조사를 가능하게 하는 개구부를 구비하고, 상기 내부 공간이 진공화되는 집속 이온 빔 장치로서,
상기 개구부를 개폐 가능하게 하는 가동 봉지 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 집속 이온 빔 장치.
제1항에 있어서,
상기 내부 공간에, 2차 하전 입자를 검출하는 2차 하전 입자 검출기를 구비하고, 상기 가동 봉지 밸브에 있어서의, 상기 개구부를 닫았을 때에 이온 빔이 조사되는 위치에, 조정용 기준 패턴이 배치되어 있는, 집속 이온 빔 장치.
제2항에 있어서,
상기 조정용 기준 패턴에 전류계가 접속되어 있는, 집속 이온 빔 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 빔 출사부는, 상기 집속 이온 빔 광학계를 내장하는 집속 이온 빔 칼럼과, 상기 집속 이온 빔 칼럼의 출사측 단부에 배치되는 차동 배기부를 구비한 헤드부를 구비하는, 집속 이온 빔 장치.
제4항에 있어서,
상기 내부 공간은, 상기 집속 이온 빔 칼럼 및 상기 헤드부에 형성되는 연통한 공간이고, 상기 개구부는 상기 헤드부에 형성되어 있는, 집속 이온 빔 장치.
제4항에 있어서,
상기 내부 공간은, 상기 집속 이온 빔 칼럼의 내측에 형성된 공간이고, 상기 개구부는 상기 집속 이온 빔 칼럼의 출사측 단부에 형성되어 있는, 집속 이온 빔 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가동 봉지 밸브는, 상기 개구부를 폐색하는 위치와, 상기 내부 공간에 있어서의 이온 빔이 조사되지 않는 대기 위치 사이를 왕복 구동되는, 집속 이온 빔 장치.
제2항에 있어서,
상기 조정용 기준 패턴은, 금속 메시인, 집속 이온 빔 장치.
제3항에 있어서,
상기 전류계는, 피코 암페어 미터인, 집속 이온 빔 장치.