試料加工方法および試料加工プログラム
【課題】 本発明は、磁気ヘッド等の製造プロセスのチェックを行うための試料作成に関し、より詳細には集束イオンビームを照射して試料の表面の所望する位置に断面を露出する凹部加工を行う試料加工方法と試料加工プログラムに関する。
【解決手段】 本発明の試料加工方法は、試料の表面に形成された基準マーカーを検出して基準マーカーから基準位置を求める基準位置算出工程と、基準位置と断面形成所望位置との距離から所定値を差し引いた第１のオフセット値と基準位置と第１の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第１加工工程と、基準位置と第１加工工程によって加工された試料の所望位置に近い断面をなす端部との間の距離を計測する計測工程と、計測された距離から所望位置までの未加工距離を求めその未加工距離に第１のオフセット値を加えた第２のオフセットと基準位置と第２の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第２加工工程と、を有するよう構成する。
【解決手段】 本発明の試料加工方法は、試料の表面に形成された基準マーカーを検出して基準マーカーから基準位置を求める基準位置算出工程と、基準位置と断面形成所望位置との距離から所定値を差し引いた第１のオフセット値と基準位置と第１の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第１加工工程と、基準位置と第１加工工程によって加工された試料の所望位置に近い断面をなす端部との間の距離を計測する計測工程と、計測された距離から所望位置までの未加工距離を求めその未加工距離に第１のオフセット値を加えた第２のオフセットと基準位置と第２の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第２加工工程と、を有するよう構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッドや半導体デバイス等の製造プロセスのチェックを行うための試料作成に関し、より詳細には集束イオンビーム（以降、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）と言う）を照射して試料の表面の所望する位置に断面を露出するように凹部の加工を行う試料加工方法と試料加工プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ヘッドや半導体デバイス等の製造においては、製造プロセスの要所にチェックポイントを設け、製造条件が適切であるか否かをチェックし、次工程以降に不良品を流さないようにしている。これらのチェックの中には、良／不良を分別するものとは別に、前工程である程度の加工条件の変動を認めて加工された製品をチェックし、そのチェック結果に基づいて現工程の加工条件を定めて加工を行うことが行われている。
【０００３】
例えば、磁気ヘッドの製造においてはメッキにより形成された主磁極の先端部を所望の寸法となるようにイオンミリングにより主磁極の側面や上面を削ることが行われている。その際の削り量は、主磁極先端部の断面の寸法を計測して所望寸法との差を求め、その値からイオンミリングの条件（例えば、ミリング時間）を設定して加工することが行われている。
【０００４】
このチェックは、ウェーハ上に形成した複数の磁気ヘッドや半導体デバイスの素子の中からサンプリングしてチェックが行われるが、断面を露出させるためにサンプリングした素子の所定箇所に凹部加工を施す必要がある。この凹部加工はＦＩＢを利用した微細加工が可能なＦＩＢ装置が用いられる。
【０００５】
ＦＩＢ装置による加工は、ビーム電流やビーム形状、ビーム間の重なり等の加工条件の設定に加えて加工位置や加工パターン等をパラメータとして指定することにより加工を行うことが一般に行われている。加工パターンは予めＦＩＢ装置に登録でき、加工時にその加工パターンを呼び出して加工する。図１１は、基板１上に形成され薄膜パターン２と、その薄膜パターン２の一部に凹部加工により断面を露出するための加工パターン３の例を示している。加工パターン３は上から見た形状が幅ｗ、高さｈの矩形で、この形状を登録しておく（より詳細には、加工パターンには中心位置や深さ方向の位置や加工条件の情報を持たせ、加工パターン名を付けて登録する）。ＦＩＢ加工時にこのパターン名が呼び出されると、例えば加工パターン３では加工パターン３の上部の辺を指定された断面を露出する位置に合わせ、ＦＩＢの開始位置を算出し、図１１の下の図に示す加工パターン３内を左下の位置からＦＩＢが矢印のように走査して試料の加工を行う。
【０００６】
また、ＦＩＢ装置はイオンの照射により、試料から発生する二次イオンを電子信号に変換して試料の表面を表示する電子顕微鏡としての機能もある。この機能を利用し試料表面に予め定めた基準マーカを形成しておき、基準マーカを検出して基準位置を求めることもできる。
【０００７】
また、ＦＩＢ装置はユーザによって一連の加工手順をプログラミング可能とするユーザインターフェースを備えている。前述したチェックのためにウェーハ上の所望する位置に断面が露出するように凹部加工を行う場合は、例えばオペレータが加工パターンと断面を露出させたい位置（基準位置からの距離であり、オフセット値と呼ぶ）を指定すると、ＦＩＢ装置はまずウェーハ上の基準マーカを検出して基準位置を求め、この基準位置とオペレータから指定された加工パターンとオフセット値とに基づいて加工を行うようプログラムすることができる。また、このようなプログラムを加工レシピとして登録しておき、この加工レシピを指定することで一連の加工を行うこともできる。
【０００８】
図１２は、従来行っている主磁極先端部の断面を露出させるＦＩＢ加工の例を示すものである。図１２（ａ）はウェーハ上に形成したチェック対象の主磁極１０と基準マーカー２０、２１、および断面を露出させる位置ＡＡ’示している。図１２（ｂ）は、凹部加工に当たって、加工する箇所にデポジション膜３０を生成した例を示している。この状態で、まず基準マーカー２０、２１を検知し、その基準マーカー２０、２１を基に基準位置（例えば、２つの基準マーカーの中心位置）を求める。そして、オペレータから入力された基準位置からＡＡ’までの距離と予め登録してある加工パターンからオペレータが指定した加工パターンを用いて、図１２（ｃ）に示すＦＩＢを照射して凹部を形成する加工を行う（矢印はＦＩＢのイオン照射の方向を示す）。ＦＩＢ加工により、主磁極先端の断面１１が露出していることが判る。
【０００９】
上記の基準位置、オペレータから入力された断面を露出させる位置および加工パターンを図１３の平面図で説明する。図１３において、基準位置２２は図１３の「×」印に示す２つの基準パターン２０、２１の中心位置であり、断面の露出位置ＡＡ’は、基準位置２２からの距離「Ｔ」にある。加工パターン１００は例えば図１１に示されるものであり、ＦＩＢが基準位置２２の方から断面の露出位置ＡＡ’まで加工パターン１００内を走査しながら加工する。加工パターン１００上に描いた矢印は、ＦＩＢにより加工される方向を示している。
【００１０】
ＦＩＢ装置による試料加工方法における提案がなされている（特許文献１）。これは、試料から離れた位置より試料と並行する一定長さのイオンビームを照射し、予め定めた深さになったとき徐々にイオンビームを試料に近づけ加工することを特徴とするものである。イオンビームが試料に近づく速度を制御することにより加工形状の均一化と形状変化や破損を防止できる、とするものである。
【特許文献１】特開２００５−１７２５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記に述べたように、磁気ヘッドや半導体デバイス等の製造において、ウェーハに凹部加工を行って膜形成された素子の断面寸法をチェックすることが行われている。この場合に、凹部加工により露出する断面位置に高い精度が要求される場合がある。例えば、磁気ヘッドの主磁極の浮上面となる位置の断面を求め、その位置の主磁極断面寸法をチェックするような場合である。
【００１２】
ＦＩＢ装置は装置の使用に伴ってイオンビームを発生するイオン源やビームの絞りを行う部材等の消耗があり、消耗の程度に応じて少しずつ変動し、常に一定位置に加工することは不可能であった。このため、従来では試し加工を行い、試し加工後の加工量を計測して指定した位置と加工された位置との差分を求め、その差分を考慮して本番の加工を行うようにしていた。１回の試し加工で所望する位置に加工がなされなかった場合は再度試し加工を行っていた。磁気ヘッドの製造において、上述の寸法チェックは完成までに数回行うことが必要であり、試し加工とその確認に多大の時間を要していた。
【００１３】
本発明は、ＦＩＢ加工において指定した位置に正確に凹部加工を行う試料加工方法および試料加工プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）第１の発明
第１の発明の試料加工方法は、集束イオンビームにより所望位置に試料の断面を露出する凹部加工を行う試料加工方法であり、図１に示すように基準位置算出工程１０、第１加工工程２０、計測工程３０および第２加工工程４０とから構成する。図１は、各工程の流れを示すと共に、工程に入る前の基板の状態と工程を実施した後の基板の状態とを示している。各工程の内容は以下に示す通りである。
【００１５】
基準位置算出工程１０は、試料の表面に形成された基準マーカーまたは所定の形状を検出して、その基準マーカーまたは形状から基準位置を求める。
【００１６】
第１加工工程２０は、第１のオフセット値と、基準位置と、第１の加工パターンとに基づいてＦＩＢを試料に照射して加工する。第１オフセット値は基準位置と所望位置との間の距離から所定値を差し引いたもの、第１の加工パターンは凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含むものである。
【００１７】
計測工程３０は、基準位置と第１加工工程によって加工された試料の所望位置に近い断面をなす端部との間の距離を計測する。
【００１８】
第２加工工程４０は、第２のオフセットと、基準位置と、第２の加工パターンとに基づいてＦＩＢを試料に照射して加工する。第２のオフセットは、計測された距離を基に、前記の端部から所望位置までの未加工距離を求め、該未加工距離に前記第１のオフセット値を加えたものである。また、第２の加工パターンは、凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含むものである。
（２）第２の発明
第２の発明の試料加工方法は、第１加工工程の所定値がＦＩＢの加工誤差に基づいて定められ、第１のオフセット値はその所定値の少なくとも１０倍以上の値である、ことを特徴とする。
【００１９】
ＦＩＢの加工誤差は予め計測により求められている既知の誤差で、所定値はこの加工誤差を考慮してその値を定め、第１のオフセット値はその所定値の少なくとも１０倍以上の値とする。１０倍以上の値とすることで、第１オフセット値は所定値より充分大きな値となる。
（３）第３の発明
第３の発明の試料加工方法は、第１と第２の発明の第１加工工程と第２加工工程とを経て試料が加工される形状が、上面が矩形で、その矩形の断面を露出する辺は試料の表面から垂直に所定深さの断面となる面を形成し、その面の底辺から矩形の断面を露出する辺に対向する辺に向かって傾斜する面が形成される、ことを特徴とする。
（４）第４の発明
第４の発明の試料加工方法は、第１から第３の発明の試料が、薄膜素子が形成されたウェハーである、ことを特徴とする。
（５）第５の発明
第５の発明の試料加工プログラムは、集束イオンビームにより所望位置に試料の断面を露出する凹部加工を行う試料加工プログラムであり、コンピュータを加工パターン記憶手段、加工情報取得手段、基準位置算出手段、第１加工手段、計測手段および第２加工手段として機能させるものである。
【００２０】
加工パターン記憶手段は、凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含む加工パターンを記憶部に登録する。
【００２１】
加工情報取得手段は、基準位置から所望位置までの距離と、記憶部から選択された第１の加工パターンと第２の加工パターンとを取得する。
【００２２】
基準位置算出手段は、試料の表面に形成された基準マーカーまたは所定の形状を検出して、その基準マーカーまたは形状から基準位置を求める。
【００２３】
第１加工手段は、加工情報取得手段で取得した距離から所定値を差し引いた第１のオフセット値と、基準位置と、第１の加工パターンとに基づいてＦＩＢを試料に照射して加工する。
【００２４】
計測手段は、基準位置と第１加工工程によって加工された試料の所望位置に近い断面をなす端部との間の距離を計測する。
【００２５】
第２加工手段は、計測された距離を基に、前記の端部から所望位置までの未加工距離を求め、その未加工距離に第１のオフセット値を加えた第２のオフセット値と、基準位置と、第２の加工パターンとに基づいてＦＩＢを試料に照射して加工する。
【発明の効果】
【００２６】
上述した本発明によれば、次に示す効果が得られる。
【００２７】
第１の発明により、１回目の加工によって生じたＦＩＢの変動を２回目の加工で吸収できるので、正確な位置に断面を露出できる試料加工方法を提供できる。
第２の発明により、１回目のＦＩＢ加工で全体で行う加工の大部分を行い、残りの僅かの部分を２回目のＦＩＢ加工としたので、より２回目のＦＩＢ加工が１回目の加工で生じるＦＩＢの変動分を吸収でき、正確な位置に断面を露出できる試料加工方法を提供できる。
第３の発明により、断面寸法チェックの計測は断面の斜めからイオンあるいは電子のビームを照射して行うので、加工形状をチェックに必要とする部分のみの加工となり、第１と第２の発明の効果に加えて更に加工時間の短縮が図れる。
【００２８】
第４の発明により、第１から第３の発明の試料が薄膜素子を形成したウェハーとしたので、この形態の試料加工に最適な加工方法を提供できる。
【００２９】
第５の発明により、第１と同様の効果を奏する試料加工プログラムの提供ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施形態を磁気ヘッドの主磁極の例で図２から図１０を用いて説明する。
【００３１】
最初に本発明による試料加工方法を、図２と図３を用いて説明する。図２は従来技術による加工例で説明した図１３に対応させたもので、図１３と同一のものは同じ符号を付けている。
【００３２】
まず図２（ａ）において、ウェーハ上には主磁極１０と基準マーカー２０、２１とが形成されており、その主磁極１０の断面を露出する部分にデポジション膜３０を生成しておく。デポジション膜３０は堆積性ガス（デポガス）にＦＩＢを照射してその反応によりタングステンやカーボン等の膜を局所的に生成する。デポジション膜３０を形成する目的は、ＦＩＢによる加工部周辺の不要なエッチングを防止することにある。
【００３３】
オペレータからは、加工パターンと断面を露出させる基準位置からの距離（図２のＴで、以降「距離Ｔ」という）を含んだ加工レシピが指定され、この加工レシピに基づいて加工を行うものとする（記憶部には予め複数の加工レシピが登録されている）。加工レシピの指定によって選択された加工パターンは、第１加工パターン２００と第２加工パターン３００の２つの加工パターンである。後述するが、第１加工パターン２００は１次加工に用い、第２加工パターン３００は２次加工に用いる。また、第１加工パターン２００は第１の発明の「第１の加工パターン」に、第２加工パターン３００は「第２の加工パターン」に相当する。
【００３４】
オペレータから上記の指定を受けると、ウェーハ上の基準マーカー２０、２１を検知し、基準位置２２を求める。指定された断面を露出させる距離Ｔから予め定めた所定値をマイナスした値（図２のＦ）を算出し、この値を第１オフセット値として第１加工パターン２００により１次加工を行う。図２（ａ）は、基準位置２２と第１オフセット値と第１次加工パターン２００とに基づいてＦＩＢ加工している状態（１次加工）を示している。なお、加工パターンで加工する基準マーカーに対する位置の方向は、予め決められているものとする（例えば、２つの基準マーカーは常に水平に配置しておき、露出する断面はその水平の基準マーカーの上部の方向に形成するものとする）。
【００３５】
なお、第１オフセット値は所定値に較べて充分大きい値である。また、第１オフセット値は、第１の発明の「第１のオフセット値」に相当する。
【００３６】
１次加工が終了すると、加工された凹部の断面露出位置に近い端部から距離Ｔの位置までの未加工距離（図２（ｂ）のＥ）を求める。具体的には、第１オフセット値によって加工された前述の端部の位置を基準位置２２から計測し（図２（ｂ）の「Ｆ’」）、Ｔからその計測値（Ｆ’）を差し引いて未加工距離Ｅを求める。そして、このようにして求めた未加工距離Ｅに第１オフセット値Ｆを加えた値（即ち、Ｆ＋Ｅ）を第２オフセット値として算出する。第２オフセット値は、第１の発明の「第２のオフセット値」に相当する。
【００３７】
続いて、基準位置２２と第２オフセット値と第２加工パターン３００とに基づいてＦＩＢ加工（２次加工）を行う。図２（ｃ）は、この２次加工の状態を示しており、加工された凹部の断面は、オペレータから指定された断面露出位置Ｔに正確に加工される。
【００３８】
図３は、以上に述べた基準位置２２に対するオフセット値や指定距離、加工距離との関係をまとめて示すものである。図３の（１）は基準位置から断面露出位置までの距離（距離Ｔ）、（２）は距離Ｔから所定距離を指し引いた第１オフセット値、（３）は第１オフセット値で実際に加工された距離、（４）は未加工距離、（５）は第２オフセット値、即ちＦ＋Ｅ、そして（６）は第２オフセット値で加工された距離である。
【００３９】
次に、図３で示したオフセット値に対して実際に加工された距離の実例を図４に示す。図４のＸ軸はウェーハＮｏ．で１〜１００までのウェーハを時系列に並べたものである。Ｙ軸は、各ウェーハに対して定めた１点の第１オフセット値と第２オフセット値、およびそのオフセット値に対するそれぞれの加工距離を、断面を露出させたい所望加工位置を基準（０．００）として示している。図４のデータは下から、第１オフセット値、第１オフセット値に対する加工距離、第２オフセット値、第２オフセット値に対する加工距離である。オフセット値と加工距離の差がＦＩＢ加工の変動分となり、図４に示された変動はオフセット値に対して加工距離はプラス側に変動している。
【００４０】
図４では、１次加工のオフセット値（即ち第１オフセット値）を所望加工位置から−０．２９μｍ（第１の発明の所定値に相当）としたものである。これに対する加工距離の平均値は−０．２１μｍであり、その最大最小のレンジは０．０５μｍであった。即ち、図４に示す例のＦＩＢの位置誤差は平均で＋０．０８μｍ（０．２９μｍ−０．２１μｍ）で、最大値で＋０．１１μｍを示している（所定値は少なくともこの位置誤差の最大値以上あることと、ＦＩＢの加工径を考慮し、且つ第１オフセット値が所定値より充分大きくなることを考慮してここでは−０．２９μｍとした）。
【００４１】
そして、この第１オフセット値に対する加工距離の変動を踏まえて、本発明に示す方法で求めた第２オフセット値で加工した加工距離の平均値は０．００、最大最小のレンジは０．０３μｍであり、ＦＩＢの変動を吸収して高い精度で断面を露出させる加工がなされていることが確認できた。
【００４２】
本発明の試料加工方法は、ＦＩＢ装置のコンピュータに試料加工プログラムを搭載し実際の加工に適用することができる。図５は、その実施形態を示すもので、ＦＩＢ装置５００は、ＦＩＢ加工のデータを処理するデータ処理部６００、ＦＩＢを照射し試料の加工を行うＦＩＢ加工部７００、オペレータからの指示を取得する入力部８００およびオペレータに対し情報入力の指示や処理状況を表示する表示部９００から構成する。
【００４３】
更にデータ処理部６００は、全体を制御する制御部６１０、試料加工プログラムを搭載し、プログラムの実行を行う主メモリ６２０、複数の加工レシピを記憶する加工レシピ記憶部６３０、入力部８００と表示部９００を制御する入出力制御部６４０、試料加工プログラムによって処理されたデータに基づいてＦＩＢの制御を行うＦＩＢ加工制御部６５０、指定されたエリアにデポジション膜を生成するデポジション加工制御部６６０、および基準マーカーを検出したり距離を計測する表面観察／計測部６７０から構成する。なお、ＦＩＢの加速電圧やビーム電流、フォーカス等ＦＩＢ装置として必要な機能は備えているが、これらは本発明に直接関係しないので説明を省略している。
【００４４】
次に、図５に示した試料加工プログラムの処理フローの例について図６を用いて説明する。試料であるウェーハには薄膜素子と共に基準マーカーが形成されているものとする。
【００４５】
まず、試料加工プログラムはオペレータに加工レシピの指定を促し、オペレータが入力部８００から入力（指定）した加工レシピ名を取得する。取得した加工レシピ名に基づいて加工レシピ記憶部６３０に記憶している加工レシピの情報（第１加工パターン、第２加工パターン、距離Ｔを含む情報）を取り出す（Ｓ１００、Ｓ１１０）。
【００４６】
表面観察／計測部６７０を介してウェーハ上の基準マーカーを検出し、基準位置２２をを求める。デポジション加工制御部６６０を介して、この基準位置２２とオペレータから取得した距離Ｔとを基に堆積ガスを噴射しＦＩＢを照射してデポジション膜を生成する（Ｓ１２０、Ｓ１３０）。
【００４７】
距離Ｔから所定値（例えば、０．２９μｍ）差し引いた値を第１オフセット値とする。基準位置２２と第１オフセット値および第１加工パターンの各データをＦＩＢ加工制御部６５０に渡してＦＩＢ加工を行う。即ち、１次加工を実施する（Ｓ１４０、Ｓ１５０）。
【００４８】
１次加工が終了すると、基準位置２２から最も断面露出位置に近く加工された端部までの距離（図２のＦ’）を表面観察／計測部６７０を介して計測する（Ｓ１６０）。
【００４９】
オペレータから取得した距離Ｔから距離Ｆ’を差し引き、未加工距離（図２のＥ）を求める（即ち、Ｅ＝Ｔ−Ｆ’）。この値に第１オフセット値を加えた値を第２オフセット値とする（即ち、Ｆ＋Ｅ）。基準位置２２と第２オフセット値および第２加工パターンの各データをＦＩＢ加工制御部６５０に渡してＦＩＢ加工を行う。即ち、２次加工を実施する（Ｓ１７０、Ｓ１８０）。
【００５０】
以上により、ウェーハ上の所望の位置に凹部加工を施しチェックしたい薄膜素子の断面を露出させることができる。断面を露出させた以降は、従来行っていた方法で薄膜素子の断面形状をチェックのため計測することになる。
【００５１】
断面を露出させる加工位置の精度を、本発明と従来技術との方法による結果を図７と図８に示す。図７は、本発明による結果で、加工位置のバラツキ３σは１１ｎｍである。これに対し、図８は従来技術によるもので３σは２８ｎｍであり、本発明による効果が確認された。
【００５２】
以上に述べた第１加工パターンを、粗加工用の加工パターンと仕上げ加工用の加工パターンの２つを組み合わせるようにしてもよい。図９は、その例を示すもので、図９（ａ）が粗加工による加工パターンで加工している状態を示している。この場合、粗加工用の加工パターンは１次オフセット値より手前の距離Ｒまでを加工し、図９（ｂ）に示す仕上げ加工用の加工パターンによる加工は、距離Ｒから第１オフセット値のＦまでを加工するようにしている。以降の図９（ｃ）、（ｄ）は前述と同様である。このようにすることで、加工時間を短時間化することができる。また、第２加工パターンを、第１加工パターンと同一のものとしてもよい。
【００５３】
また、ＦＩＢによる凹部の深さの形状を基準位置側から断面を露出させる位置に向かって深くなるように傾斜が付くように加工してよい。図１０（ａ）はこのように加工する加工パターンの例を示したものである（図１１の下方に示した加工パターン３の図に相当する）。ＦＩＢは図１０（ａ）の左下を開始位置として矢印に示すように走査させるが、そのとき１つの走査が終わって次の走査に移るとＦＩＢの照射時間を前の走査より多くする（図１０（ａ）の矢印の太さが照射時間の長さを示している）。このようにすることで、深さ方向に傾斜を付けた加工ができる。傾斜角度は、例えば４５°である。傾斜のある加工を行った例を図１０（ｂ）に示す。薄膜素子の断面１１の計測は斜めからイオンビームや電子ビームを照射して計測するので、このように傾斜した加工を行うことで不要な加工に加工時間を要すことがなくなる。
【００５４】
また、本実施形態では基準位置を求めるためにウェーハ上に形成した基準マーカーを用いるようにしたが、この基準マーカーに代えてウェーハ上に形成している特定の形状のパターンを用いるようにしてもよい。
【００５５】
上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
集束イオンビーム（ＦＩＢ）により所望位置に試料の断面を露出する凹部加工を行う試料加工方法であって、
前記試料の表面に形成された基準マーカーを検出して該基準マーカーから基準位置を求める基準位置算出工程と、
前記基準位置と前記所望位置との間の距離から所定値を差し引いた第１のオフセット値と、該基準位置と、凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含む第１の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第１加工工程と、
前記基準位置と前記第１加工工程によって加工された試料の前記所望位置に近い断面をなす端部との間の距離を計測する計測工程と、
前記計測された距離を基に、前記端部から前記所望位置までの未加工距離を求め、該未加工距離に前記第１のオフセット値を加えた第２のオフセット値と、前記基準位置と、凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含む第２の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第２加工工程と
を有することを特徴とする試料加工方法。
（付記２）
前記所定値は前記ＦＩＢの加工誤差に基づいて定め、前記第１のオフセット値は該所定値の少なくとも１０倍以上の値である
ことを特徴とする付記１に記載の試料加工方法。
（付記３）
前記第１加工工程と前記第２加工工程とを経て前記試料が加工される形状は、上面が矩形で、該矩形の断面を露出する辺は該試料の表面から垂直に所定深さの断面となる面を形成し、該面の底辺から該矩形の断面を露出する辺に対向する辺に向かって傾斜する面が形成される
ことを特徴とする付記１または付記２に記載の試料加工方法。
（付記４）
前記試料は、薄膜または厚膜素子が形成されたウェハーである
ことを特徴とする付記１乃至付記３に記載の試料加工方法。
（付記５）
集束イオンビーム（ＦＩＢ）により所望位置に試料の断面を露出する凹部加工を行う試料加工プログラムであって、
コンピュータに、
凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含む加工パターンを記憶部に登録する加工パターン記憶手段と、
基準位置から前記所望位置までの距離と、前記記憶部から選択された第１の加工パターンと第２の加工パターンとを取得する加工情報取得手段と、
前記試料の表面に形成された基準マーカーを検出して該基準マーカーから基準位置を求める基準位置算出手段と、
前記加工情報取得手段で取得した距離から所定値を差し引いた第１のオフセット値と、前記基準位置と、前記第１の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第１加工手段と、
前記基準位置と前記第１加工工程によって加工された試料の前記所望位置に近い断面をなす端部との間の距離を計測する計測手段と、
前記計測された距離を基に、前記端部から前記所望位置までの未加工距離を求め、該未加工距離に前記第１のオフセット値を加えた第２のオフセット値と、前記基準位置と、前記第２の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第２加工手段
として機能させるための試料加工プログラム。
（付記６）
前記第１の加工パターンは、粗加工後に仕上げ加工を行う
をことを特徴とする付記１乃至付記４に記載の試料加工方法。
（付記７）
前記第１の加工パターンと前記第２の加工パターンとは同一である
をことを特徴とする付記６に記載の試料加工方法。
（付記８）
前記第１加工工程は、前記試料の加工に先立って少なくとも前記所望位置にデポジション加工を行い、デポジション膜を生成する
をことを特徴とする付記１乃至付記４に記載の試料加工方法。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明によるＦＩＢ加工の実施形態である。
【図３】基準位置からのオフセット値と実加工距離である。
【図４】オフセット値に対する加工距離の例である。
【図５】試料加工プログラムのＦＩＢ装置搭載例である。
【図６】試料加工プログラムの処理フロー例である。
【図７】本発明による断面位置の加工位置精度である。
【図８】従来技術による断面位置の加工位置精度である。
【図９】本発明による粗加工と仕上加工の組み合わせ例である。
【図１０】本発明による傾斜加工例である。
【図１１】従来技術における加工パターンの形状例である。
【図１２】従来技術におけるウェーハへのＦＩＢ加工例(その２)である。
【図１３】従来技術におけるウェーハへのＦＩＢ加工例(その２)である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 基板
２ 薄膜パターン
３ 加工パターン
１０ 磁気ヘッド主磁極
１１ 主磁極の浮上面
２０ 基準マーカー
２１ 基準マーカー
２２ 基準位置
３０ デポジション膜
１００ 加工パターン
２００ 第１加工パターン
２０１ 第１加工パターンの粗加工用加工パターン
２０２ 第１加工パターンの仕上工用加工パターン
３００ 第２加工パターン
５００ ＦＩＢ装置
６００ データ処理部
６１０ 制御部
６２０ 主メモリ
６３０ 加工レシピ記憶部
６４０ 入出力制御部
６５０ ＦＩＢ加工制御部
６６０ デポジション加工制御部
６７０ 表面観察／計測部
７００ ＦＩＢ加工部
８００ 入力部
９００ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッドや半導体デバイス等の製造プロセスのチェックを行うための試料作成に関し、より詳細には集束イオンビーム（以降、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）と言う）を照射して試料の表面の所望する位置に断面を露出するように凹部の加工を行う試料加工方法と試料加工プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ヘッドや半導体デバイス等の製造においては、製造プロセスの要所にチェックポイントを設け、製造条件が適切であるか否かをチェックし、次工程以降に不良品を流さないようにしている。これらのチェックの中には、良／不良を分別するものとは別に、前工程である程度の加工条件の変動を認めて加工された製品をチェックし、そのチェック結果に基づいて現工程の加工条件を定めて加工を行うことが行われている。
【０００３】
例えば、磁気ヘッドの製造においてはメッキにより形成された主磁極の先端部を所望の寸法となるようにイオンミリングにより主磁極の側面や上面を削ることが行われている。その際の削り量は、主磁極先端部の断面の寸法を計測して所望寸法との差を求め、その値からイオンミリングの条件（例えば、ミリング時間）を設定して加工することが行われている。
【０００４】
このチェックは、ウェーハ上に形成した複数の磁気ヘッドや半導体デバイスの素子の中からサンプリングしてチェックが行われるが、断面を露出させるためにサンプリングした素子の所定箇所に凹部加工を施す必要がある。この凹部加工はＦＩＢを利用した微細加工が可能なＦＩＢ装置が用いられる。
【０００５】
ＦＩＢ装置による加工は、ビーム電流やビーム形状、ビーム間の重なり等の加工条件の設定に加えて加工位置や加工パターン等をパラメータとして指定することにより加工を行うことが一般に行われている。加工パターンは予めＦＩＢ装置に登録でき、加工時にその加工パターンを呼び出して加工する。図１１は、基板１上に形成され薄膜パターン２と、その薄膜パターン２の一部に凹部加工により断面を露出するための加工パターン３の例を示している。加工パターン３は上から見た形状が幅ｗ、高さｈの矩形で、この形状を登録しておく（より詳細には、加工パターンには中心位置や深さ方向の位置や加工条件の情報を持たせ、加工パターン名を付けて登録する）。ＦＩＢ加工時にこのパターン名が呼び出されると、例えば加工パターン３では加工パターン３の上部の辺を指定された断面を露出する位置に合わせ、ＦＩＢの開始位置を算出し、図１１の下の図に示す加工パターン３内を左下の位置からＦＩＢが矢印のように走査して試料の加工を行う。
【０００６】
また、ＦＩＢ装置はイオンの照射により、試料から発生する二次イオンを電子信号に変換して試料の表面を表示する電子顕微鏡としての機能もある。この機能を利用し試料表面に予め定めた基準マーカを形成しておき、基準マーカを検出して基準位置を求めることもできる。
【０００７】
また、ＦＩＢ装置はユーザによって一連の加工手順をプログラミング可能とするユーザインターフェースを備えている。前述したチェックのためにウェーハ上の所望する位置に断面が露出するように凹部加工を行う場合は、例えばオペレータが加工パターンと断面を露出させたい位置（基準位置からの距離であり、オフセット値と呼ぶ）を指定すると、ＦＩＢ装置はまずウェーハ上の基準マーカを検出して基準位置を求め、この基準位置とオペレータから指定された加工パターンとオフセット値とに基づいて加工を行うようプログラムすることができる。また、このようなプログラムを加工レシピとして登録しておき、この加工レシピを指定することで一連の加工を行うこともできる。
【０００８】
図１２は、従来行っている主磁極先端部の断面を露出させるＦＩＢ加工の例を示すものである。図１２（ａ）はウェーハ上に形成したチェック対象の主磁極１０と基準マーカー２０、２１、および断面を露出させる位置ＡＡ’示している。図１２（ｂ）は、凹部加工に当たって、加工する箇所にデポジション膜３０を生成した例を示している。この状態で、まず基準マーカー２０、２１を検知し、その基準マーカー２０、２１を基に基準位置（例えば、２つの基準マーカーの中心位置）を求める。そして、オペレータから入力された基準位置からＡＡ’までの距離と予め登録してある加工パターンからオペレータが指定した加工パターンを用いて、図１２（ｃ）に示すＦＩＢを照射して凹部を形成する加工を行う（矢印はＦＩＢのイオン照射の方向を示す）。ＦＩＢ加工により、主磁極先端の断面１１が露出していることが判る。
【０００９】
上記の基準位置、オペレータから入力された断面を露出させる位置および加工パターンを図１３の平面図で説明する。図１３において、基準位置２２は図１３の「×」印に示す２つの基準パターン２０、２１の中心位置であり、断面の露出位置ＡＡ’は、基準位置２２からの距離「Ｔ」にある。加工パターン１００は例えば図１１に示されるものであり、ＦＩＢが基準位置２２の方から断面の露出位置ＡＡ’まで加工パターン１００内を走査しながら加工する。加工パターン１００上に描いた矢印は、ＦＩＢにより加工される方向を示している。
【００１０】
ＦＩＢ装置による試料加工方法における提案がなされている（特許文献１）。これは、試料から離れた位置より試料と並行する一定長さのイオンビームを照射し、予め定めた深さになったとき徐々にイオンビームを試料に近づけ加工することを特徴とするものである。イオンビームが試料に近づく速度を制御することにより加工形状の均一化と形状変化や破損を防止できる、とするものである。
【特許文献１】特開２００５−１７２５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記に述べたように、磁気ヘッドや半導体デバイス等の製造において、ウェーハに凹部加工を行って膜形成された素子の断面寸法をチェックすることが行われている。この場合に、凹部加工により露出する断面位置に高い精度が要求される場合がある。例えば、磁気ヘッドの主磁極の浮上面となる位置の断面を求め、その位置の主磁極断面寸法をチェックするような場合である。
【００１２】
ＦＩＢ装置は装置の使用に伴ってイオンビームを発生するイオン源やビームの絞りを行う部材等の消耗があり、消耗の程度に応じて少しずつ変動し、常に一定位置に加工することは不可能であった。このため、従来では試し加工を行い、試し加工後の加工量を計測して指定した位置と加工された位置との差分を求め、その差分を考慮して本番の加工を行うようにしていた。１回の試し加工で所望する位置に加工がなされなかった場合は再度試し加工を行っていた。磁気ヘッドの製造において、上述の寸法チェックは完成までに数回行うことが必要であり、試し加工とその確認に多大の時間を要していた。
【００１３】
本発明は、ＦＩＢ加工において指定した位置に正確に凹部加工を行う試料加工方法および試料加工プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）第１の発明
第１の発明の試料加工方法は、集束イオンビームにより所望位置に試料の断面を露出する凹部加工を行う試料加工方法であり、図１に示すように基準位置算出工程１０、第１加工工程２０、計測工程３０および第２加工工程４０とから構成する。図１は、各工程の流れを示すと共に、工程に入る前の基板の状態と工程を実施した後の基板の状態とを示している。各工程の内容は以下に示す通りである。
【００１５】
基準位置算出工程１０は、試料の表面に形成された基準マーカーまたは所定の形状を検出して、その基準マーカーまたは形状から基準位置を求める。
【００１６】
第１加工工程２０は、第１のオフセット値と、基準位置と、第１の加工パターンとに基づいてＦＩＢを試料に照射して加工する。第１オフセット値は基準位置と所望位置との間の距離から所定値を差し引いたもの、第１の加工パターンは凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含むものである。
【００１７】
計測工程３０は、基準位置と第１加工工程によって加工された試料の所望位置に近い断面をなす端部との間の距離を計測する。
【００１８】
第２加工工程４０は、第２のオフセットと、基準位置と、第２の加工パターンとに基づいてＦＩＢを試料に照射して加工する。第２のオフセットは、計測された距離を基に、前記の端部から所望位置までの未加工距離を求め、該未加工距離に前記第１のオフセット値を加えたものである。また、第２の加工パターンは、凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含むものである。
（２）第２の発明
第２の発明の試料加工方法は、第１加工工程の所定値がＦＩＢの加工誤差に基づいて定められ、第１のオフセット値はその所定値の少なくとも１０倍以上の値である、ことを特徴とする。
【００１９】
ＦＩＢの加工誤差は予め計測により求められている既知の誤差で、所定値はこの加工誤差を考慮してその値を定め、第１のオフセット値はその所定値の少なくとも１０倍以上の値とする。１０倍以上の値とすることで、第１オフセット値は所定値より充分大きな値となる。
（３）第３の発明
第３の発明の試料加工方法は、第１と第２の発明の第１加工工程と第２加工工程とを経て試料が加工される形状が、上面が矩形で、その矩形の断面を露出する辺は試料の表面から垂直に所定深さの断面となる面を形成し、その面の底辺から矩形の断面を露出する辺に対向する辺に向かって傾斜する面が形成される、ことを特徴とする。
（４）第４の発明
第４の発明の試料加工方法は、第１から第３の発明の試料が、薄膜素子が形成されたウェハーである、ことを特徴とする。
（５）第５の発明
第５の発明の試料加工プログラムは、集束イオンビームにより所望位置に試料の断面を露出する凹部加工を行う試料加工プログラムであり、コンピュータを加工パターン記憶手段、加工情報取得手段、基準位置算出手段、第１加工手段、計測手段および第２加工手段として機能させるものである。
【００２０】
加工パターン記憶手段は、凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含む加工パターンを記憶部に登録する。
【００２１】
加工情報取得手段は、基準位置から所望位置までの距離と、記憶部から選択された第１の加工パターンと第２の加工パターンとを取得する。
【００２２】
基準位置算出手段は、試料の表面に形成された基準マーカーまたは所定の形状を検出して、その基準マーカーまたは形状から基準位置を求める。
【００２３】
第１加工手段は、加工情報取得手段で取得した距離から所定値を差し引いた第１のオフセット値と、基準位置と、第１の加工パターンとに基づいてＦＩＢを試料に照射して加工する。
【００２４】
計測手段は、基準位置と第１加工工程によって加工された試料の所望位置に近い断面をなす端部との間の距離を計測する。
【００２５】
第２加工手段は、計測された距離を基に、前記の端部から所望位置までの未加工距離を求め、その未加工距離に第１のオフセット値を加えた第２のオフセット値と、基準位置と、第２の加工パターンとに基づいてＦＩＢを試料に照射して加工する。
【発明の効果】
【００２６】
上述した本発明によれば、次に示す効果が得られる。
【００２７】
第１の発明により、１回目の加工によって生じたＦＩＢの変動を２回目の加工で吸収できるので、正確な位置に断面を露出できる試料加工方法を提供できる。
第２の発明により、１回目のＦＩＢ加工で全体で行う加工の大部分を行い、残りの僅かの部分を２回目のＦＩＢ加工としたので、より２回目のＦＩＢ加工が１回目の加工で生じるＦＩＢの変動分を吸収でき、正確な位置に断面を露出できる試料加工方法を提供できる。
第３の発明により、断面寸法チェックの計測は断面の斜めからイオンあるいは電子のビームを照射して行うので、加工形状をチェックに必要とする部分のみの加工となり、第１と第２の発明の効果に加えて更に加工時間の短縮が図れる。
【００２８】
第４の発明により、第１から第３の発明の試料が薄膜素子を形成したウェハーとしたので、この形態の試料加工に最適な加工方法を提供できる。
【００２９】
第５の発明により、第１と同様の効果を奏する試料加工プログラムの提供ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施形態を磁気ヘッドの主磁極の例で図２から図１０を用いて説明する。
【００３１】
最初に本発明による試料加工方法を、図２と図３を用いて説明する。図２は従来技術による加工例で説明した図１３に対応させたもので、図１３と同一のものは同じ符号を付けている。
【００３２】
まず図２（ａ）において、ウェーハ上には主磁極１０と基準マーカー２０、２１とが形成されており、その主磁極１０の断面を露出する部分にデポジション膜３０を生成しておく。デポジション膜３０は堆積性ガス（デポガス）にＦＩＢを照射してその反応によりタングステンやカーボン等の膜を局所的に生成する。デポジション膜３０を形成する目的は、ＦＩＢによる加工部周辺の不要なエッチングを防止することにある。
【００３３】
オペレータからは、加工パターンと断面を露出させる基準位置からの距離（図２のＴで、以降「距離Ｔ」という）を含んだ加工レシピが指定され、この加工レシピに基づいて加工を行うものとする（記憶部には予め複数の加工レシピが登録されている）。加工レシピの指定によって選択された加工パターンは、第１加工パターン２００と第２加工パターン３００の２つの加工パターンである。後述するが、第１加工パターン２００は１次加工に用い、第２加工パターン３００は２次加工に用いる。また、第１加工パターン２００は第１の発明の「第１の加工パターン」に、第２加工パターン３００は「第２の加工パターン」に相当する。
【００３４】
オペレータから上記の指定を受けると、ウェーハ上の基準マーカー２０、２１を検知し、基準位置２２を求める。指定された断面を露出させる距離Ｔから予め定めた所定値をマイナスした値（図２のＦ）を算出し、この値を第１オフセット値として第１加工パターン２００により１次加工を行う。図２（ａ）は、基準位置２２と第１オフセット値と第１次加工パターン２００とに基づいてＦＩＢ加工している状態（１次加工）を示している。なお、加工パターンで加工する基準マーカーに対する位置の方向は、予め決められているものとする（例えば、２つの基準マーカーは常に水平に配置しておき、露出する断面はその水平の基準マーカーの上部の方向に形成するものとする）。
【００３５】
なお、第１オフセット値は所定値に較べて充分大きい値である。また、第１オフセット値は、第１の発明の「第１のオフセット値」に相当する。
【００３６】
１次加工が終了すると、加工された凹部の断面露出位置に近い端部から距離Ｔの位置までの未加工距離（図２（ｂ）のＥ）を求める。具体的には、第１オフセット値によって加工された前述の端部の位置を基準位置２２から計測し（図２（ｂ）の「Ｆ’」）、Ｔからその計測値（Ｆ’）を差し引いて未加工距離Ｅを求める。そして、このようにして求めた未加工距離Ｅに第１オフセット値Ｆを加えた値（即ち、Ｆ＋Ｅ）を第２オフセット値として算出する。第２オフセット値は、第１の発明の「第２のオフセット値」に相当する。
【００３７】
続いて、基準位置２２と第２オフセット値と第２加工パターン３００とに基づいてＦＩＢ加工（２次加工）を行う。図２（ｃ）は、この２次加工の状態を示しており、加工された凹部の断面は、オペレータから指定された断面露出位置Ｔに正確に加工される。
【００３８】
図３は、以上に述べた基準位置２２に対するオフセット値や指定距離、加工距離との関係をまとめて示すものである。図３の（１）は基準位置から断面露出位置までの距離（距離Ｔ）、（２）は距離Ｔから所定距離を指し引いた第１オフセット値、（３）は第１オフセット値で実際に加工された距離、（４）は未加工距離、（５）は第２オフセット値、即ちＦ＋Ｅ、そして（６）は第２オフセット値で加工された距離である。
【００３９】
次に、図３で示したオフセット値に対して実際に加工された距離の実例を図４に示す。図４のＸ軸はウェーハＮｏ．で１〜１００までのウェーハを時系列に並べたものである。Ｙ軸は、各ウェーハに対して定めた１点の第１オフセット値と第２オフセット値、およびそのオフセット値に対するそれぞれの加工距離を、断面を露出させたい所望加工位置を基準（０．００）として示している。図４のデータは下から、第１オフセット値、第１オフセット値に対する加工距離、第２オフセット値、第２オフセット値に対する加工距離である。オフセット値と加工距離の差がＦＩＢ加工の変動分となり、図４に示された変動はオフセット値に対して加工距離はプラス側に変動している。
【００４０】
図４では、１次加工のオフセット値（即ち第１オフセット値）を所望加工位置から−０．２９μｍ（第１の発明の所定値に相当）としたものである。これに対する加工距離の平均値は−０．２１μｍであり、その最大最小のレンジは０．０５μｍであった。即ち、図４に示す例のＦＩＢの位置誤差は平均で＋０．０８μｍ（０．２９μｍ−０．２１μｍ）で、最大値で＋０．１１μｍを示している（所定値は少なくともこの位置誤差の最大値以上あることと、ＦＩＢの加工径を考慮し、且つ第１オフセット値が所定値より充分大きくなることを考慮してここでは−０．２９μｍとした）。
【００４１】
そして、この第１オフセット値に対する加工距離の変動を踏まえて、本発明に示す方法で求めた第２オフセット値で加工した加工距離の平均値は０．００、最大最小のレンジは０．０３μｍであり、ＦＩＢの変動を吸収して高い精度で断面を露出させる加工がなされていることが確認できた。
【００４２】
本発明の試料加工方法は、ＦＩＢ装置のコンピュータに試料加工プログラムを搭載し実際の加工に適用することができる。図５は、その実施形態を示すもので、ＦＩＢ装置５００は、ＦＩＢ加工のデータを処理するデータ処理部６００、ＦＩＢを照射し試料の加工を行うＦＩＢ加工部７００、オペレータからの指示を取得する入力部８００およびオペレータに対し情報入力の指示や処理状況を表示する表示部９００から構成する。
【００４３】
更にデータ処理部６００は、全体を制御する制御部６１０、試料加工プログラムを搭載し、プログラムの実行を行う主メモリ６２０、複数の加工レシピを記憶する加工レシピ記憶部６３０、入力部８００と表示部９００を制御する入出力制御部６４０、試料加工プログラムによって処理されたデータに基づいてＦＩＢの制御を行うＦＩＢ加工制御部６５０、指定されたエリアにデポジション膜を生成するデポジション加工制御部６６０、および基準マーカーを検出したり距離を計測する表面観察／計測部６７０から構成する。なお、ＦＩＢの加速電圧やビーム電流、フォーカス等ＦＩＢ装置として必要な機能は備えているが、これらは本発明に直接関係しないので説明を省略している。
【００４４】
次に、図５に示した試料加工プログラムの処理フローの例について図６を用いて説明する。試料であるウェーハには薄膜素子と共に基準マーカーが形成されているものとする。
【００４５】
まず、試料加工プログラムはオペレータに加工レシピの指定を促し、オペレータが入力部８００から入力（指定）した加工レシピ名を取得する。取得した加工レシピ名に基づいて加工レシピ記憶部６３０に記憶している加工レシピの情報（第１加工パターン、第２加工パターン、距離Ｔを含む情報）を取り出す（Ｓ１００、Ｓ１１０）。
【００４６】
表面観察／計測部６７０を介してウェーハ上の基準マーカーを検出し、基準位置２２をを求める。デポジション加工制御部６６０を介して、この基準位置２２とオペレータから取得した距離Ｔとを基に堆積ガスを噴射しＦＩＢを照射してデポジション膜を生成する（Ｓ１２０、Ｓ１３０）。
【００４７】
距離Ｔから所定値（例えば、０．２９μｍ）差し引いた値を第１オフセット値とする。基準位置２２と第１オフセット値および第１加工パターンの各データをＦＩＢ加工制御部６５０に渡してＦＩＢ加工を行う。即ち、１次加工を実施する（Ｓ１４０、Ｓ１５０）。
【００４８】
１次加工が終了すると、基準位置２２から最も断面露出位置に近く加工された端部までの距離（図２のＦ’）を表面観察／計測部６７０を介して計測する（Ｓ１６０）。
【００４９】
オペレータから取得した距離Ｔから距離Ｆ’を差し引き、未加工距離（図２のＥ）を求める（即ち、Ｅ＝Ｔ−Ｆ’）。この値に第１オフセット値を加えた値を第２オフセット値とする（即ち、Ｆ＋Ｅ）。基準位置２２と第２オフセット値および第２加工パターンの各データをＦＩＢ加工制御部６５０に渡してＦＩＢ加工を行う。即ち、２次加工を実施する（Ｓ１７０、Ｓ１８０）。
【００５０】
以上により、ウェーハ上の所望の位置に凹部加工を施しチェックしたい薄膜素子の断面を露出させることができる。断面を露出させた以降は、従来行っていた方法で薄膜素子の断面形状をチェックのため計測することになる。
【００５１】
断面を露出させる加工位置の精度を、本発明と従来技術との方法による結果を図７と図８に示す。図７は、本発明による結果で、加工位置のバラツキ３σは１１ｎｍである。これに対し、図８は従来技術によるもので３σは２８ｎｍであり、本発明による効果が確認された。
【００５２】
以上に述べた第１加工パターンを、粗加工用の加工パターンと仕上げ加工用の加工パターンの２つを組み合わせるようにしてもよい。図９は、その例を示すもので、図９（ａ）が粗加工による加工パターンで加工している状態を示している。この場合、粗加工用の加工パターンは１次オフセット値より手前の距離Ｒまでを加工し、図９（ｂ）に示す仕上げ加工用の加工パターンによる加工は、距離Ｒから第１オフセット値のＦまでを加工するようにしている。以降の図９（ｃ）、（ｄ）は前述と同様である。このようにすることで、加工時間を短時間化することができる。また、第２加工パターンを、第１加工パターンと同一のものとしてもよい。
【００５３】
また、ＦＩＢによる凹部の深さの形状を基準位置側から断面を露出させる位置に向かって深くなるように傾斜が付くように加工してよい。図１０（ａ）はこのように加工する加工パターンの例を示したものである（図１１の下方に示した加工パターン３の図に相当する）。ＦＩＢは図１０（ａ）の左下を開始位置として矢印に示すように走査させるが、そのとき１つの走査が終わって次の走査に移るとＦＩＢの照射時間を前の走査より多くする（図１０（ａ）の矢印の太さが照射時間の長さを示している）。このようにすることで、深さ方向に傾斜を付けた加工ができる。傾斜角度は、例えば４５°である。傾斜のある加工を行った例を図１０（ｂ）に示す。薄膜素子の断面１１の計測は斜めからイオンビームや電子ビームを照射して計測するので、このように傾斜した加工を行うことで不要な加工に加工時間を要すことがなくなる。
【００５４】
また、本実施形態では基準位置を求めるためにウェーハ上に形成した基準マーカーを用いるようにしたが、この基準マーカーに代えてウェーハ上に形成している特定の形状のパターンを用いるようにしてもよい。
【００５５】
上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
集束イオンビーム（ＦＩＢ）により所望位置に試料の断面を露出する凹部加工を行う試料加工方法であって、
前記試料の表面に形成された基準マーカーを検出して該基準マーカーから基準位置を求める基準位置算出工程と、
前記基準位置と前記所望位置との間の距離から所定値を差し引いた第１のオフセット値と、該基準位置と、凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含む第１の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第１加工工程と、
前記基準位置と前記第１加工工程によって加工された試料の前記所望位置に近い断面をなす端部との間の距離を計測する計測工程と、
前記計測された距離を基に、前記端部から前記所望位置までの未加工距離を求め、該未加工距離に前記第１のオフセット値を加えた第２のオフセット値と、前記基準位置と、凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含む第２の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第２加工工程と
を有することを特徴とする試料加工方法。
（付記２）
前記所定値は前記ＦＩＢの加工誤差に基づいて定め、前記第１のオフセット値は該所定値の少なくとも１０倍以上の値である
ことを特徴とする付記１に記載の試料加工方法。
（付記３）
前記第１加工工程と前記第２加工工程とを経て前記試料が加工される形状は、上面が矩形で、該矩形の断面を露出する辺は該試料の表面から垂直に所定深さの断面となる面を形成し、該面の底辺から該矩形の断面を露出する辺に対向する辺に向かって傾斜する面が形成される
ことを特徴とする付記１または付記２に記載の試料加工方法。
（付記４）
前記試料は、薄膜または厚膜素子が形成されたウェハーである
ことを特徴とする付記１乃至付記３に記載の試料加工方法。
（付記５）
集束イオンビーム（ＦＩＢ）により所望位置に試料の断面を露出する凹部加工を行う試料加工プログラムであって、
コンピュータに、
凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含む加工パターンを記憶部に登録する加工パターン記憶手段と、
基準位置から前記所望位置までの距離と、前記記憶部から選択された第１の加工パターンと第２の加工パターンとを取得する加工情報取得手段と、
前記試料の表面に形成された基準マーカーを検出して該基準マーカーから基準位置を求める基準位置算出手段と、
前記加工情報取得手段で取得した距離から所定値を差し引いた第１のオフセット値と、前記基準位置と、前記第１の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第１加工手段と、
前記基準位置と前記第１加工工程によって加工された試料の前記所望位置に近い断面をなす端部との間の距離を計測する計測手段と、
前記計測された距離を基に、前記端部から前記所望位置までの未加工距離を求め、該未加工距離に前記第１のオフセット値を加えた第２のオフセット値と、前記基準位置と、前記第２の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第２加工手段
として機能させるための試料加工プログラム。
（付記６）
前記第１の加工パターンは、粗加工後に仕上げ加工を行う
をことを特徴とする付記１乃至付記４に記載の試料加工方法。
（付記７）
前記第１の加工パターンと前記第２の加工パターンとは同一である
をことを特徴とする付記６に記載の試料加工方法。
（付記８）
前記第１加工工程は、前記試料の加工に先立って少なくとも前記所望位置にデポジション加工を行い、デポジション膜を生成する
をことを特徴とする付記１乃至付記４に記載の試料加工方法。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明によるＦＩＢ加工の実施形態である。
【図３】基準位置からのオフセット値と実加工距離である。
【図４】オフセット値に対する加工距離の例である。
【図５】試料加工プログラムのＦＩＢ装置搭載例である。
【図６】試料加工プログラムの処理フロー例である。
【図７】本発明による断面位置の加工位置精度である。
【図８】従来技術による断面位置の加工位置精度である。
【図９】本発明による粗加工と仕上加工の組み合わせ例である。
【図１０】本発明による傾斜加工例である。
【図１１】従来技術における加工パターンの形状例である。
【図１２】従来技術におけるウェーハへのＦＩＢ加工例(その２)である。
【図１３】従来技術におけるウェーハへのＦＩＢ加工例(その２)である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 基板
２ 薄膜パターン
３ 加工パターン
１０ 磁気ヘッド主磁極
１１ 主磁極の浮上面
２０ 基準マーカー
２１ 基準マーカー
２２ 基準位置
３０ デポジション膜
１００ 加工パターン
２００ 第１加工パターン
２０１ 第１加工パターンの粗加工用加工パターン
２０２ 第１加工パターンの仕上工用加工パターン
３００ 第２加工パターン
５００ ＦＩＢ装置
６００ データ処理部
６１０ 制御部
６２０ 主メモリ
６３０ 加工レシピ記憶部
６４０ 入出力制御部
６５０ ＦＩＢ加工制御部
６６０ デポジション加工制御部
６７０ 表面観察／計測部
７００ ＦＩＢ加工部
８００ 入力部
９００ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集束イオンビーム（ＦＩＢ）により所望位置に試料の断面を露出する凹部加工を行う試料加工方法であって、
前記試料の表面に形成された基準マーカーまたは所定の形状を検出して、該基準マーカーまたは該形状から基準位置を求める基準位置算出工程と、
前記基準位置と前記所望位置との間の距離から所定値を差し引いた第１のオフセット値と、該基準位置と、凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含む第１の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第１加工工程と、
前記基準位置と前記第１加工工程によって加工された試料の前記所望位置に近い断面をなす端部との間の距離を計測する計測工程と、
前記計測された距離を基に、前記端部から前記所望位置までの未加工距離を求め、該未加工距離に前記第１のオフセット値を加えた第２のオフセット値と、前記基準位置と、凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含む第２の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第２加工工程と
を有することを特徴とする試料加工方法。
【請求項２】
前記所定値は前記ＦＩＢの加工誤差に基づいて定め、前記第１のオフセット値は該所定値の少なくとも１０倍以上の値である
ことを特徴とする請求項１に記載の試料加工方法。
【請求項３】
前記第１加工工程と前記第２加工工程とを経て前記試料が加工される形状は、上面が矩形で、該矩形の断面を露出する辺は該試料の表面から垂直に所定深さの断面となる面を形成し、該面の底辺から該矩形の断面を露出する辺に対向する辺に向かって傾斜する面が形成される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料加工方法。
【請求項４】
前記試料は、薄膜または厚膜素子が形成されたウェハーである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の試料加工方法。
【請求項５】
集束イオンビーム（ＦＩＢ）により所望位置に試料の断面を露出する凹部加工を行う試料加工プログラムであって、
コンピュータに、
凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含む加工パターンを記憶部に登録する加工パターン記憶手段と、
基準位置から前記所望位置までの距離と、前記記憶部から選択された第１の加工パターンと第２の加工パターンとを取得する加工情報取得手段と、
前記試料の表面に形成された基準マーカーまたは所定の形状を検出して、該基準マーカーまたは該形状から基準位置を求める基準位置算出手段と、
前記加工情報取得手段で取得した距離から所定値を差し引いた第１のオフセット値と、前記基準位置と、前記第１の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第１加工手段と、
前記基準位置と前記第１加工工程によって加工された試料の前記所望位置に近い断面をなす端部との間の距離を計測する計測手段と、
前記計測された距離を基に、前記端部から前記所望位置までの未加工距離を求め、該未加工距離に前記第１のオフセット値を加えた第２のオフセット値と、前記基準位置と、前記第２の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第２加工手段
として機能させるための試料加工プログラム。
【請求項１】
集束イオンビーム（ＦＩＢ）により所望位置に試料の断面を露出する凹部加工を行う試料加工方法であって、
前記試料の表面に形成された基準マーカーまたは所定の形状を検出して、該基準マーカーまたは該形状から基準位置を求める基準位置算出工程と、
前記基準位置と前記所望位置との間の距離から所定値を差し引いた第１のオフセット値と、該基準位置と、凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含む第１の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第１加工工程と、
前記基準位置と前記第１加工工程によって加工された試料の前記所望位置に近い断面をなす端部との間の距離を計測する計測工程と、
前記計測された距離を基に、前記端部から前記所望位置までの未加工距離を求め、該未加工距離に前記第１のオフセット値を加えた第２のオフセット値と、前記基準位置と、凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含む第２の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第２加工工程と
を有することを特徴とする試料加工方法。
【請求項２】
前記所定値は前記ＦＩＢの加工誤差に基づいて定め、前記第１のオフセット値は該所定値の少なくとも１０倍以上の値である
ことを特徴とする請求項１に記載の試料加工方法。
【請求項３】
前記第１加工工程と前記第２加工工程とを経て前記試料が加工される形状は、上面が矩形で、該矩形の断面を露出する辺は該試料の表面から垂直に所定深さの断面となる面を形成し、該面の底辺から該矩形の断面を露出する辺に対向する辺に向かって傾斜する面が形成される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料加工方法。
【請求項４】
前記試料は、薄膜または厚膜素子が形成されたウェハーである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の試料加工方法。
【請求項５】
集束イオンビーム（ＦＩＢ）により所望位置に試料の断面を露出する凹部加工を行う試料加工プログラムであって、
コンピュータに、
凹部加工形状とＦＩＢ加工条件の情報を含む加工パターンを記憶部に登録する加工パターン記憶手段と、
基準位置から前記所望位置までの距離と、前記記憶部から選択された第１の加工パターンと第２の加工パターンとを取得する加工情報取得手段と、
前記試料の表面に形成された基準マーカーまたは所定の形状を検出して、該基準マーカーまたは該形状から基準位置を求める基準位置算出手段と、
前記加工情報取得手段で取得した距離から所定値を差し引いた第１のオフセット値と、前記基準位置と、前記第１の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第１加工手段と、
前記基準位置と前記第１加工工程によって加工された試料の前記所望位置に近い断面をなす端部との間の距離を計測する計測手段と、
前記計測された距離を基に、前記端部から前記所望位置までの未加工距離を求め、該未加工距離に前記第１のオフセット値を加えた第２のオフセット値と、前記基準位置と、前記第２の加工パターンとに基づいてＦＩＢを前記試料に照射して加工する第２加工手段
として機能させるための試料加工プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２７６３００（Ｐ２００９−２７６３００Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３０１４１（Ｐ２００８−１３０１４１）
【出願日】平成２０年５月１６日（２００８．５．１６）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１６日（２００８．５．１６）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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