差动排气装置及聚焦能量束装置的制作方法

1.本发明涉及差动排气装置及聚焦能量束装置。


背景技术：

2.聚焦能量束装置被适用为聚焦离子束装置、电子束曝光装置、扫描电子显微镜(sem:scanning electron microscope)等。聚焦离子束装置是如下的装置：使聚焦了的离子束在试样表面扫描，检测从试样放射出的二次粒子(二次电子、二次离子等)，由此能够观察显微镜图像、加工试样表面。具体而言，聚焦离子束装置具有进行试样观察、蚀刻(溅射)、cvd(化学气相沉积)的功能等。
3.聚焦离子束装置被适用为图15所示那样的修复装置100。该修复装置100构成为，聚焦离子束光学系统101、供给cvd(chemical vapor deposition)用气体的供给喷嘴102、二次粒子检测部103以及载置被修正基板104的基板支承盘105配置在真空腔室106内。在修复装置100中，利用二次粒子检测部103来检测通过向基板表面照射离子束而从被修正基板放射出的二次电子或者二次离子，求解二维分布，由此能够制成基板表面的显微镜图像。
4.在该修复装置100中，基于来自上述的显微镜图像的信息来向被修正基板表面的必主要部分位照射离子束，由此能够进行加工、观察。另外，通过同时从供给喷嘴102供给cvd用气体，由此能够进行局部的成膜来进行加工、修正。在真空腔室106内为低真空的情况下，残留气体分子与离子会发生碰撞而使得离子无法直线行进，因此需要将真空腔室106内设为高真空。
5.近年来，在液晶显示器(lcd:liquid crystal display)、有机el显示器等薄型显示器(fpd：flat panel display)中，面板尺寸的大型化不断进展。因此，在上述那样的修复装置中，存在需要大型的真空腔室这样的问题。
6.作为解决上述的问题的现有技术，公开了具备在被修正基板的表面局部地形成真空空间的局部排气装置(以下，也称为差动排气装置)而不需要真空腔室的加工装置(例如参照专利文献1)。该加工装置在聚焦离子束镜筒的前端部(下端部)一体地设置有局部排气装置，该局部排气装置具备使聚焦离子束镜筒相对于被修正基板浮起的功能。
7.在先技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：日本专利第5114960号公报


技术实现要素：

10.本发明要解决的问题
11.在fpd的制造中，使用尺寸上包括多个面板的基样玻璃(mother glass)。增加每一片基样玻璃上的面板配置数(排版数)是常规化的用于提高生产率的方法。伴随着基样玻璃的大型化，光掩模也必然会大型化。顺带说一下，近年来，基样玻璃的一边达到约3m左右的长度。因此，在光掩模中，伴随着该大型化而产生起伏、翘曲。
12.图16示出使用在聚焦离子束镜筒202的前端部具备局部排气装置203的修复装置200来修理大型的光掩模201的工序。如图16所示，存在如下课题：因光掩模201的起伏、翘曲，导致局部排气装置203的下端面相对于光掩模201的表面难以在喷射空气的作用力下保持平行的对置状态。因此，在局部排气装置203的下端面外周缘处，相对于光掩模201的表面而言近的部分的间隙g1与远的部分的间隙g2之差变大，存在不能利用局部排气(差动排气)来保持内部的真空状态这样的问题。因此，存在无法良好地进行光掩模201表面的观察、对光掩模201的表面的修正这样的课题。另外，在现有的修复装置200中，聚焦离子束镜筒202的光轴所通过的局部排气装置203的下端面中央与光掩模201之间的间隙g3容易变动。若该间隙g3变动，则会对成膜条件产生影响而导致成膜的不均匀化。
13.本发明鉴于上述的课题而作成，其目的在于提供即便针对存在翘曲、起伏的被处理基板(被观察基板、被修正基板等)也能够可靠地保持差动排气功能的差动排气装置以及能进行良好的处理的聚焦能量束装置。
14.用于解决课题的方案
15.为了解决上述的课题，达成目的，本发明的方案的差动排气装置具备头部，该头部能够相对于被处理基板的被处理面以与该被处理面的任意区域对置的方式进行相对移动，在所述头部中的与所述被处理面对置的对置面形成有多个环状槽，该多个环状槽围绕所述头部的中心，在所述头部的多个所述环状槽中的最内侧的所述环状槽的内侧区域设置有开口部，该开口部形成能够对所述被处理面进行处理的处理用空间，在所述多个环状槽中的至少一个以上的所述环状槽连结真空泵，在使所述对置面与所述被处理面对置的状态下，通过来自与所述真空泵连结的所述环状槽的吸气作用来将所述处理用空间设为高真空度，所述差动排气装置的特征在于，还具备：位移驱动部，其能够使所述头部或所述被处理基板进行位移来调整所述被处理面与所述对置面的平行度及距离；间隙测定部，其沿着所述头部的所述对置面的周缘分别配置在至少三个部位以上，能够检测所述对置面与所述被处理面之间的距离；以及间隙控制部，其基于所述间隙测定部检测出的、所述对置面与所述被处理面之间的距离信息来控制所述位移驱动部，以使得所述对置面与所述被处理面隔开规定的距离而成为平行。
16.作为上述方案，优选所述间隙测定部检测与所述被处理面之间的空间的压力，所述间隙控制部基于所述压力的信息来控制所述位移驱动部。
17.作为上述方案，优选所述被处理基板形成为在x－y方向上具有纵横的边的长方形，所述头部能够沿着所述被处理基板的x－y方向进行相对移动，所述间隙测定部设置在所述头部中的形成于最外侧的所述环状槽的外侧的四个部位，该四个部位的所述间隙测定部的组由以所述对置面上的所述开口部的中央为中心而配置在x方向的两侧方的对和以所述开口部的中央为中心而配置在y方向的两侧方的对这两对来构成。
18.作为上述方案，优选所述间隙测定部由激光位移仪构成，该激光位移仪设定为向比所述对置面更远离所述被处理面的方向偏置配置，由此该激光位移仪与所述被处理面之间的距离成为所述激光位移仪的高精度测定区域。
19.作为上述方案，优选所述差动排气装置具备光学显微镜，该光学显微镜对形成于所述被处理基板的校准标记进行检测。
20.作为上述方案，优选所述差动排气装置在所述头部的附近隔开偏置距离而具备观
察用显微镜，所述观察用显微镜用于观察所述被处理基板的被处理区域。
21.作为上述方案，优选所述多个环状槽中的最外侧的所述环状槽与供给非活性气体的喷出泵连接，从该环状槽朝向被处理基板侧喷吹非活性气体来形成气幕。
22.作为上述方案，优选沿着所述头部的所述对置面的外周缘配置在该对置面的外侧的浮起垫与所述头部一体地设置，所述浮起垫与供给非活性气体的喷出泵连接，该浮起垫朝向所述被处理面喷吹非活性气体来形成气幕而对所述头部向从所述被处理面离开的方向施力。
23.本发明的另一方案的聚焦能量束装置具备：上述的差动排气装置；以及聚焦能量束柱状体，其配置在所述头部中的与所述对置面相反的一侧，具备与所述开口部连结而能够与所述处理用空间连通的镜筒，在所述镜筒内内置有聚焦能量束系统而使聚焦能量束穿过所述开口部内来射出，所述聚焦能量束装置的特征在于，具备：位移驱动部，其能够使所述头部或所述被处理基板进行位移来调整所述被处理面与所述对置面的平行度及距离；间隙测定部，其沿着所述头部的所述对置面的周缘分别配置在至少三个部位以上，能够检测所述对置面与所述被处理面之间的距离；以及间隙控制部，其基于所述间隙测定部检测出的、所述对置面与所述被处理面之间的距离信息来控制所述位移驱动部，以使得所述对置面与所述被处理面隔开规定的距离而成为平行。
24.作为上述方案，优选所述间隙测定部检测与所述被处理面之间的空间的压力，所述间隙控制部基于所述压力的信息来控制所述位移驱动部。
25.作为上述方案，优选所述被处理基板形成为在x－y方向上具有纵横的边的长方形，所述头部能够沿着所述被处理基板的x－y方向进行移动，所述间隙测定部设置在所述头部中的形成于最外侧的所述环状槽的外侧的四个部位，该四个部位的所述间隙测定部的组由以所述对置面上的所述开口部的中央为中心而配置在x方向的两侧方的对和以所述开口部的中央为中心而配置在y方向的两侧方的对这两对来构成。
26.作为上述方案，优选所述间隙测定部由激光位移仪构成，该激光位移仪设定为向比所述对置面更远离所述被处理面的方向偏置配置，由此该激光位移仪与所述被处理面之间的距离成为所述激光位移仪的高精度测定区域。
27.作为上述方案，优选所述聚焦能量束装置具备光学显微镜，该光学显微镜对形成于所述被处理基板的校准标记进行检测。
28.作为上述方案，优选所述聚焦能量束装置在所述头部的附近隔开偏置距离而具备观察用显微镜，所述观察用显微镜用于观察所述被处理基板的被处理区域。
29.作为上述方案，优选所述多个环状槽中的最外侧的所述环状槽与供给非活性气体的喷出泵连接，从该环状槽朝向被处理基板侧喷吹非活性气体来形成气幕。
30.作为上述方案，优选沿着所述头部的所述对置面的外周缘配置在该对置面的外侧的浮起垫与所述头部一体地设置，所述浮起垫与供给非活性气体的喷出泵连接，该浮起垫朝向所述被处理面喷吹非活性气体来形成气幕而对所述头部向从所述被处理面离开的方向施力。
31.作为上述方案，优选在所述镜筒的前端部内配置有微通道板，在所述微通道板形成有供所述聚焦能量束通过的能量束通过口，将所述微通道板的所述能量束通过口的周边作为能够捕捉从所述被处理基板产生的二次带电粒子的检测部。
32.作为上述方案，优选所述聚焦能量束装置具备多个在前端部设置所述差动排气装置的所述聚焦能量束柱状体，各所述聚焦能量束柱状体配置为与将所述被处理基板的被处理面分割为多个的区域对置。
33.作为上述方案，优选固定所述被处理基板的位置，使在前端部设置所述差动排气装置的所述聚焦能量束柱状体能够相对于所述被处理基板在x－y方向上进行移动。
34.发明效果
35.根据本发明，能够实现即便针对存在翘曲、起伏的被处理基板也能够可靠地保持差动排气功能的差动排气装置以及能进行良好的处理的聚焦能量束装置。因此，根据本发明，能够可靠地维持头部中的处理用空间的高真空，因此能够提高该处理用空间中的处理作业的品质。
附图说明
36.图1是本发明的第一实施方式的聚焦离子束装置的剖视说明图。
37.图2是本发明的第一实施方式的聚焦离子束装置所具备的差动排气装置的仰视图。
38.图3是表示本发明的第一实施方式的聚焦离子束装置中的头部与基板支承台之间的关系的俯视说明图。
39.图4是表示本发明的第一实施方式的聚焦离子束装置1的控制及动作的流程图。
40.图5是本发明的第一实施方式的变形例1的聚焦离子束装置的剖视说明图。
41.图6是本发明的第一实施方式的变形例2的聚焦离子束装置所具备的差动排气装置的仰视图。
42.图7是图8的vii－vii剖视图，是本发明的第一实施方式的变形例3的聚焦离子束装置的主要部分剖视图。
43.图8是本发明的第一实施方式的变形例3的聚焦离子束装置所具备的差动排气装置的仰视图。
44.图9是本发明的第一实施方式的聚焦离子束装置的主要部分剖视图。
45.图10是表示本发明的第一实施方式的变形例5的聚焦离子束装置所具备的差动排气装置的仰视说明图。
46.图11是示意性表示本发明的第二实施方式的聚焦离子束装置的说明图。
47.图12是示意性表示本发明的第二实施方式的变形例1的聚焦离子束装置的说明图。
48.图13是表示本发明的第三实施方式的聚焦离子束装置的主要部分剖视图。
49.图14是表示本发明的第四实施方式的聚焦离子束装置的结构说明图。
50.图15是表示本发明的第五实施方式的聚焦离子束装置的结构说明图。
51.图16是表示本发明的第六实施方式的聚焦离子束装置的结构说明图。
52.图17是表示本发明的第七实施方式的聚焦离子束装置的结构说明图。
53.图18是表示具备聚焦离子束光学系统的现有的修复装置的说明图。
54.图19是表示使用现有的修复装置来修理大型的光掩模的工序的说明图。
具体实施方式
55.本发明的聚焦能量束装置根据射出的能量束的种类、对被处理基板进行的处理的用途，而能够适用为作为修复装置的聚焦离子束装置、具有对被处理基板直接曝光的功能的电子束曝光装置、可进行被处理基板的表面状态的观察的扫描电子显微镜等。另外，本发明的差动排气装置设置于聚焦能量束装置。以下，作为本发明的实施方式的聚焦能量束装置，适用为向被处理基板射出离子束的聚焦离子束装置来进行说明。
56.以下，基于附图来说明本发明的实施方式的差动排气装置及聚焦能量束装置的详细情况。需要说明的是，应留意附图是示意性的，各构件的尺寸、尺寸的比率、数目、形状等与实际上不同。另外，在附图相互之间也包括彼此的尺寸的关系、比率、形状不同的部分。
57.[第一实施方式]
[0058]
(聚焦离子束装置的简要结构)
[0059]
图1示出第一实施方式的聚焦离子束装置1的简要结构。聚焦离子束装置1具备差动排气装置2、作为聚焦能量束柱状体的聚焦离子束柱状体(以下，也称为fib柱状体(fib column))3、基板支承台4、作为间隙测定部的四个激光位移仪5a、5b、5c、5d(参照图2)、位移驱动部6和间隙控制部7。
[0060]
基板支承台4以载置着被处理基板8的状态进行支承。在本实施方式中，作为被处理基板8，适用大型的光掩模。基板支承台4是能够在x－y方向上移动的工作台。位移驱动部6具备使基板支承台4的倾斜度自如地变化的功能。具体而言，作为位移驱动部6，例如可以在基板支承台4的多个部位(例如四个角部)之下设置升降驱动机构。通过利用这些升降驱动机构来调整基板支承台4的各处的高度，由此能够使被处理基板8变化为所期望的倾斜状态。
[0061]
(差动排气装置的结构)
[0062]
以下，使用图1及图2来说明差动排气装置2的结构。需要说明的是，图2是差动排气装置2的仰视图。差动排气装置2具备头部9、未图示的真空泵和喷出泵。
[0063]
头部9由面积与被处理基板8的被处理面8a的面积相比极其小的圆盘形状的金属板构成。头部9通过基板支承台4在x－y方向上移动而能够与被处理面8a的任意区域对置。
[0064]
如图2所示，在头部9的对置面(下表面)9a形成有呈同心状配置(配置在同心圆上)的四个环状槽10a、10b、10c、10d。在头部9的这多个环状槽10a、10b、10c、10d中的最内侧的环状槽10a的内侧区域设置有形成处理用空间sp的开口部11，在该处理用空间sp中，能够对被处理基板8的被处理面8a进行处理(基于离子束照射实现的成膜处理)。后述的fib柱状体3以连通的方式与该开口部11连结。需要说明的是，在该说明中，将以围绕头部9的中心的方式形成的槽称为“环状槽”，其是包含圆形的环状的槽、方形的环状的槽且还包含环的一部分欠缺的例如c字形状的槽、间歇地呈环状排列的多个槽等在内的定义。
[0065]
这多个环状槽10a、10b、10c、10d中的至少一个以上的(在本实施方式中为三个)环状槽10b、10c、10d经由连结管12与未图示的真空泵连接。最内侧的环状槽10a经由连结管13与供给沉积气体(沉积用气体、cvd用气体)的未图示的沉积气体供给源连接。头部9具备在使对置面9a与被处理面8a对置的状态下利用来自环状槽10b、10c、10d的空气吸引作用来使处理用空间sp成为高真空度的功能。另外，头部9从最内侧的环状槽10a向这样被调整为高真空度的处理用空间sp可靠地供给沉积用气体，由此能够向与开口部11对置的被处理面8a
的区域进行cvd成膜。
[0066]
顺带说一下，在本实施方式中，通过在对置面9a与被处理面8a保持着平行的状态下将头部9的对置面9a与被处理面8a的实质间隙gg设定为30μm左右，由此能够不破坏处理用空间sp的高真空的状态地维持内部的真空状态。假设在头部9相对于被处理面8a倾斜而使得头部9的外周部的一部分从被处理面8a离开致使间隙超过例如40μm的情况下，在该部位就无法再利用差动排气功能维持局部的真空状态。
[0067]
如图2所示，头部9在最外侧的环状槽10d的外侧区域沿着对置面9a的周缘在四个部位形成有光透射用开口部14a、14b、14c、14d。这些光透射用开口部14a、14b、14c、14d从与对置面9a相反侧的开口端部侧埋设透明的光透射板15a、15b、15c、15d。
[0068]
(激光位移仪)
[0069]
激光位移仪5a、5b、5c、5d例如一起通过未图示的投光元件与线性图像传感器(linear image sensor)的组合来进行测距(位移量的检测)。通常，已知在激光位移仪中当位移量为30μm以下时测定精度会降低。
[0070]
在本实施方式中，各激光位移仪5a、5b、5c、5d配置在各光透射板15a、15b、15c、15d上。这些激光位移仪5a、5b、5c、5d设定为穿过光透射用开口部14a、14b、14c、14d来检测光透射板15a、15b、15c、15d的下表面与被处理面8a之间的距离(以下，称为管理间隙)gm。即，如图1所示，通过检测管理间隙gm并从管理间隙gm中减去从对置面9a到光透射板15a(15b、15c、15d)为止的偏置间隙gos，由此能够获得实质间隙gg。作为管理间隙gm，比30μm长的间隙为好，因此能够在激光位移仪的测定精度良好的区域进行检测。
[0071]
(聚焦离子束柱状体：fib柱状体)
[0072]
fib柱状体3配置在头部9中的与对置面9a相反侧的面侧(上表面侧)，且以前端部埋没式地嵌入的状态与头部9的开口部11连结。
[0073]
fib柱状体3具备与处理用空间sp连通的镜筒16和内置在镜筒16内的聚焦离子束光学系统17。从fib柱状体3的前端部能够以通过开口部11内的方式朝向被处理基板8的被处理面8a射出离子束ib。需要说明的是，在本实施方式中，镜筒16的前端部形成为随着朝向前端而变细的形状。
[0074]
聚焦离子束光学系统17具备产生离子束ib的离子源36、使产生的离子束ib聚集的聚光透镜37、扫描离子束ib的偏转器38和使离子束ib聚集的对物静电透镜39。作为离子源36，主要使用镓(ga)离子源，但也可以通过对氩(ar)等稀有气体进行电感耦合等离子体(icp)化或者气体电场离子化来使用稀有气体离子源。作为离子束ib的透镜，优选使用电场透镜。
[0075]
作为cvd的沉积用气体，可以使用w(co)6。当向基板附近的w(co)6照射聚焦离子束时，其分解为w和co，w沉积在基板上。
[0076]
在fib柱状体3的上端部设置有使fib柱状体3及差动排气装置2升降的升降机构18。升降机构18的上部通过支承部19而支承于支承框架20。该升降机构18具有使fib柱状体3及差动排气装置2升降而将聚焦离子束装置1从被处理基板8拉开的功能。需要说明的是，在本实施方式中，在fib柱状体3的上部设置有升降机构18，但也可以使支承框架20侧带有升降功能。
[0077]
(间隙控制部)
[0078]
间隙控制部7基于激光位移仪5a、5b、5c、5d检测出的管理间隙gm的检测值(距离信息)，向位移驱动部6输出驱动控制信号，以使得各激光位移仪5a、5b、5c、5d所对应的头部9的各部位处的对置面9a与被处理面8a在它们之间的实质间隙gg隔着规定的均等的距离的状态下平行。
[0079]
(第一实施方式的聚焦离子束装置的控制及动作)
[0080]
以下，在本实施方式的聚焦离子束装置1中，针对使被处理基板8的被处理面8a相对于头部9的对置面9a在保持着规定的间隙的状态下平行地对置配置的动作进行说明。如图3所示，在本实施方式中，位移驱动部6构成为在基板支承台4之下设置有四个位移驱动部(用e、f、g、h表示)。四个位移驱动部e、f、g、h如黑圈所示那样配置成正方形状。将该正方形的对角线距离设为2l。将基板支承台4的长方形的边的朝向设为x方向、y方向。并且，将激光位移仪5a、5b、5c、5d如图2所示那样配置。即，在圆形的头部9的半径r的同心圆上配置有四处激光位移仪5a、5b、5c、5d。这里，将头部9的中心的坐标设为(hx、hy)且将头部9的半径设为r。
[0081]
接着，使用图4所示的流程图来说明聚焦离子束装置1的控制及动作。需要说明的是，以下说明的控制能够适用于对被处理基板8进行观察、蚀刻(溅射)、cvd(化学气相沉积)的情况。
[0082]
首先，在聚焦离子束装置1中，在基板支承台4上安置被处理基板8，以使预定的被处理部位位于头部9的下方的方式移动。在该状态下，间隙控制部7驱动升降机构18来使头部9的对置面9a移动至被处理面8a的上方的规定的高度位置。
[0083]
接着，进行以下那样的控制。
[0084]
(1)设定头部9的对置面9a与被处理面8a之间的间隙的目标值h(步骤s1)。
[0085]
(2)利用激光位移仪5a、5b、5c、5d来测定与被处理面8a之间的间隙(步骤s2)。将各位移的测定值设为ha、hb、hc、hd。
[0086]
(3)按下式那样计算头部9相对于被处理面8a的x轴方向上的倾斜度mx(步骤s3)。
[0087]
mx＝(hd-hb)/2r
[0088]
(4)使沿着x方向排列的位移驱动部f和位移驱动部h的高度分别按照考虑了上述倾斜度mx在内地算出的下述的值进行位移(步骤s4)。
[0089]
δhf＝-(l+hx)mx
[0090]
δhh＝(l-hx)mx
[0091]
(5)计算头部9相对于被处理面8a的y轴方向上的倾斜度my(步骤s5)。
[0092]
my＝(ha-hc)/2r
[0093]
(6)使沿着y方向排列的位移驱动部a和位移驱动部c的高度分别按照下述的值进行位移(步骤s6)。
[0094]
δha＝(l-hy)my
[0095]
δhc＝-(l+hy)my
[0096]
(7)再次利用激光位移仪5a、5b、5c、5d来测定与被处理面8a之间的间隙(步骤s7)。将各间隙的测定值设为ha、hb、hc、hd。
[0097]
(8)算出四个激光位移仪5a、5b、5c、5d所在的四个部位处的间隙的平均值hav，分别算出ha、hb、hc、hd与hav之差(步骤s8)。
[0098]
在上述差中的某一个部位(测定位置)处的差大的情况下，即从平均值hav大幅偏离的部位即便是一个部位的情况下，返回到上述步骤s3(步骤s9)。
[0099]
(9)在步骤s9中，在任一个部位的相对于平均值hav的偏离都小的情况下，使位移驱动部e、f、g、h按照h－hav进行位移，结束控制(步骤s10)。
[0100]
上述的控制基于来自激光位移仪5a、5b、5c、5d的检测信息而由间隙控制部7来控制位移驱动部e、f、g、h。需要说明的是，在聚焦离子束装置1中，在使被处理基板8移动而使被处理部位与头部9的对置面9a对置时进行这样的控制。
[0101]
(第一实施方式的聚焦离子束装置的效果)
[0102]
根据本发明的第一实施方式的聚焦离子束装置1，即便在光掩模等被处理基板8大型化而在被处理基板8上产生了起伏、翘曲的情况下，头部9也能够与被处理面8a保持着平行并同时将实质间隙gg保持为所期望的间隙。
[0103]
另外，即便被处理基板8移动，也能够使头部9的对置面9a在相对于被处理面8a保持着平行的状态下追随。因此，能够防止在头部9的外周缘处真空被破坏，能够稳定地保持头部9与被处理面8a之间的真空状态。因此，能够可靠地进行处理用空间sp中的cvd成膜等修复处理。
[0104]
另外，在本实施方式的聚焦离子束装置1中，在激光位移仪5a、5b、5c、5d中，连结激光位移仪5a和激光位移仪5c的线与连结激光位移仪5b和激光位移仪5d的线正交地配置。即，四个部位的激光位移仪5a、5b、5c、5d所成的组由以开口部11的中央为中心而配置在x方向的两侧方的对和以开口部11的中央为中心而配置在y方向的两侧方的对这两对构成。
[0105]
因此，当被处理基板8在x－y方向上进行了移动时，即便处于头部9位于被处理面8a的缘部且一个激光位移仪从被处理面8a脱离了的状态，只要三个激光位移仪与被处理面8a对置，则也能够基于这三个激光位移仪的检测量来进行位移驱动控制。因此，在该聚焦离子束装置1中，在被处理基板8的边缘处也能够进行处理。即，在该聚焦离子束装置1中，具有能够对被处理基板8的大范围有效地进行处理这样的效果。
[0106]
在本实施方式的聚焦离子束装置1中，激光位移仪5a、5b、5c、5d以向比对置面9a更远离被处理面8a的方向配置而使得该激光位移仪5a、5b、5c、5d与被处理面8a之间的距离成为激光位移仪5a、5b、5c、5d的高精度测定区域的方式偏置(offset)。因此，能够精度良好地求解设置这些激光位移仪5a、5b、5c、5d的四个部位处的被处理面8a与对置面9a之间的实质间隙gg。
[0107]
在本实施方式中，通过使镜筒16的前端部变细，由此如图1所示那样能够使差动排气装置2的头部9的对置面9a的最内侧的环状槽10a更接近离子束ib。因此，能够将沉积气体可靠地导入处理用空间sp，能够可靠地制作稳定的cvd成膜。另外，通过使镜筒16的前端部变细，由此能够使多个环状槽10a、10b、10c、10d接近小的开口部11的附近，能够实现差动排气装置2的紧凑化。
[0108]
(第一实施方式的变形例1)
[0109]
图5所示的聚焦离子束装置1a是上述的第一实施方式的聚焦离子束装置1的变形例1。该聚焦离子束装置1a在fib柱状体3之上具备四个位移驱动部6a。四个位移驱动部6a装入到在fib柱状体3的上部设置的柱状体悬吊装置中。在位移驱动部6a的上部设置有与第一实施方式同样的升降机构18。四个位移驱动部6a配置在激光位移仪5a、5b、5c、5d的正上方。
[0110]
位移驱动部6a是使fib柱状体3及差动排气装置2的倾斜状态发生变动的机构。在该变形例1中，不像上述第一实施方式那样在基板支承台4侧具备位移驱动部6，而是成为由设置在fib柱状体3侧的四个位移驱动部6a来调整差动排气装置2侧的对置面9a与被处理面8a的平行的结构。
[0111]
(第一实施方式的变形例1的控制及动作)
[0112]
(1)设定头部9的对置面9a与被处理面8a之间的间隙的目标值h。
[0113]
(2)利用激光位移仪5a、5b、5c、5d来测定与被处理面8a之间的间隙。将各位移的测定值设为ha、hb、hc、hd。
[0114]
(3)按照下式所示那样计算头部9相对于被处理面8a的x轴方向上的倾斜度mx。
[0115]
mx＝(hd-hb)/2r
[0116]
(4)使沿着x方向排列的一对位移驱动部6a的高度分别按照考虑了上述倾斜度mx在内地算出的下述的值进行位移。
[0117]
δhf＝-(l+hx)mx
[0118]
δhh＝(l-hx)mx
[0119]
(5)计算头部9相对于被处理面8a的y轴方向上的倾斜度my。
[0120]
my＝(ha-hc)/2r
[0121]
(6)使沿着y方向排列的一对位移驱动部6a的高度分别按照下述的值进行位移。
[0122]
δha＝(l-hy)my
[0123]
δhc＝-(l+hy)my
[0124]
(7)再次利用激光位移仪5a、5b、5c、5d来测定与被处理面8a之间的间隙。将各间隙的测定值设为ha、hb、hc、hd。
[0125]
(8)算出四个激光位移仪5a、5b、5c、5d所在的四个部位处的间隙的平均值hav，分别算出ha、hb、hc、hd与hav之差。
[0126]
在上述差中的某一个部位(测定位置)处的差大的情况下，即从平均值hav大幅偏离的部位即便是一个部位的情况下，返回到上述(3)的工序。
[0127]
(9)在上述(8)中，在任一个部位的相对于平均值hav的偏离都小的情况下，使各位移驱动部6a按照h－hav进行位移，结束控制。
[0128]
该变形例1的聚焦离子束装置1a的其他结构、效果与上述第一实施方式的聚焦离子束装置1同样。
[0129]
需要说明的是，在该变形例1中，设为在四个激光位移仪5a、5b、5c、5d的正上方分别具备位移驱动部6a的结构，但也可以设为在三个激光位移仪的正上方分别具备位移驱动部6a的结构。
[0130]
这样，在具备三个激光位移仪的情况下，进行以下那样的控制为好。首先，设定间隙的目标值h。接着，利用三个激光位移仪5a、5b、5c来测定与被处理面8a之间的间隙。将各位移的测定值设为ha、hb、hc。使各位移驱动部分别按照h－ha，h－hb，h－hc进行位移。最后，利用激光位移仪5a、5b、5c来测定与被处理面8a之间的间隙以进行确认。
[0131]
(第一实施方式的变形例2)
[0132]
图6是本发明的第一实施方式的变形例2的差动排气装置2a的仰视图。该差动排气装置2a沿着头部9的外周等间隔地具备三个光透射用开口部14e、14f、14g，与这些光透射用
开口部14e、14f、14g对应地具备激光位移仪5e、5f、5g。
[0133]
在该变形例2的差动排气装置2a中，也是通过测定三个部位的激光位移仪5e、5f、5g这三点处的管理间隙gm而能够进行用于实现对置面9a与被处理面8a的平行的位移驱动控制。在本发明的差动排气装置及聚焦离子束装置中，头部9只要是在三个部位以上具备作为间隙测定部的激光位移仪的结构即可。
[0134]
(第一实施方式的变形例3)
[0135]
图7及图8示出第一实施方式的变形例3的聚焦离子束装置1b。图7是图8的vii－vii剖视图。图8是变形例3的差动排气装置2b的仰视图。在该变形例3中，没有像上述第一实施方式的聚焦离子束装置1那样将激光位移仪向后方偏置配置，而是将激光位移仪设置在头部9的外周部且将激光位移仪的前端部的位置设定为与头部9的对置面9a相同的高低程度。在该变形例3中，使用了激光位移仪5h、5i、5j、5k，但当然也可以使用其他的间隙传感器作为间隙测定部。
[0136]
另外，在该变形例3中，从头部9中的最外侧的环状槽10d向被处理面8a喷吹作为非活性气体的氮气(n2)来产生气幕(gas curtain)。这样，通过使用非活性气体，由此能够利用非活性气体对镜筒16内进行净化(purge)，从而改善环境。另外，在非活性气体的喷吹下，具有对头部9向从被处理面8a离开的方向施力而使头部9浮起的效果。因此，在该变形例3中，具有抵消基于差动排气产生的真空压的效果。
[0137]
(第一实施方式的变形例4)
[0138]
图9示出第一实施方式的变形例4的聚焦离子束装置1c。
[0139]
在本实施方式中，设定为在头部9的最外侧的环状槽10d中朝向斜外侧喷出干燥的氮气(n2)。环状槽10d以向外侧倾斜的方式形成。另外，以使氮气(n2)以快的速度从环状槽10d喷射的方式设定送出压力。
[0140]
因此，通过从环状槽10d喷射的氮气(n2)高速地向大气中排出，由此能够使处理用空间sp侧的气体与高速的氮气的流动一起排出。在该作用下，能够防止来自大气侧的空气向处理用空间sp内流入，通过排出处理用空间sp内的气体分子而能够使处理用空间sp进一步成为高真空。
[0141]
进而，在该变形例4中，通过喷出干燥的氮气，由此能够减少水分混入到处理用空间sp内的状况。另外，由于向被处理面8a喷吹作为非活性气体的氮气(n2)而产生气幕，因此能够利用非活性气体对镜筒16内进行净化，从而改善环境。另外，在非活性气体的喷吹下，具有对头部9向从被处理面8a离开的方向施力而使头部9浮起的效果。因此，在该变形例4中，也具有抵消基于差动排气产生的真空压的效果。
[0142]
(第一实施方式的变形例5)
[0143]
图10示出第一实施方式的变形例5的聚焦离子束装置的差动排气装置2c。图10的单点划线所示的部分为被处理基板8。在该变形例5中，头部9的平面形状为正方形，在其四边各自的中央的侧方设置有激光位移仪5l、5m、5n、5o。
[0144]
在该变形例5中，当被处理基板8在x－y方向上进行了移动时，即便处于头部9位于被处理基板8的缘部且四个激光位移仪中的某一个从缘部脱离的状态，只要剩余的三个激光位移仪与被处理基板8对置，则也能够基于这三个激光位移仪的检测量来进行位移驱动控制。因此，针对被处理基板8的接近缘部的区域也能够进行处理。
[0145]
[第二实施方式]
[0146]
图11是示意性表示本发明的第二实施方式的聚焦离子束装置1e的说明图。在图11中，虽然没有图示出激光位移仪等，但与上述第一实施方式的聚焦离子束装置1同样地具备作为间隙测定部的激光位移仪等。另外，在图11中，将环状槽简化为排气系统和吸气系统这两种环状槽10a、10d。
[0147]
尤其是在本实施方式中，在镜筒16的前端部内具备聚焦离子束光学系统17的对物静电透镜17a和微通道板21。微通道板21配置在比对物静电透镜17a靠离子束下游侧(接近镜筒16的前端)的位置。如图11所示，微通道板21在中央开设有离子束通过口21a，其周边部被设为能够捕获从被处理基板8产生的二次带电粒子p的检测部21b。
[0148]
需要说明的是，在使用该聚焦离子束装置1e观察被处理基板8的被处理面8a的情况下，在停止了沉积气体的供给的状态下照射离子束ib。并且，由于从离子束ib所入射了的被处理面8a产生的二次带电粒子p的入射而在检测部21b产生电子。这样，将产生的电子利用雪崩电流放大而能够获得被处理面8a的表面的信息。因此，根据本实施方式的聚焦能量束装置1e，能够以高灵敏度检测出被处理面8a的状态。
[0149]
根据本实施方式的聚焦离子束装置1e，能够使对物静电透镜17a的工作距离(wd)接近，与现有那样在真空腔室内的从聚焦离子束光学系统离开的位置处配置闪烁器来进行检测的方法相比，能够提高二次带电粒子p的捕捉效率。若是这样缩短对物静电透镜17a的工作距离，则难以在镜筒16的前端部附近另行配置沉积气体的喷嘴等结构物。但是，在本实施方式中，供给沉积气体的环状槽10a也设置在镜筒16的前端部。因此，能够一边向处理用空间sp充满沉积气体一边照射离子束ib。因此，不会产生因工作距离缩短而导致沉积气体的供给难以进行的问题。
[0150]
根据本实施方式，结果是能够缩短对物静电透镜17a的工作距离，因此聚焦离子束光学系统17的聚焦效率也得以提高，还能够照射微细的离子束ib。另外，在本实施方式中，由离子束ib进行被处理面8a的状态的观察的被处理基板8的位置与进行cvd成膜时的被处理基板8的位置相同，因此无需移动被处理基板8。因此，能够避免伴随着被处理基板8的移动而使得处理位置偏离的问题。
[0151]
(第二实施方式的变形例1)
[0152]
如图12所示，在第二实施方式的变形例1的聚焦离子束装置1f中，不使用微通道板21，而是在对物静电透镜17a的离子束下游侧的位置且在离子束ib的侧方配置有检测器22。另外，在对物静电透镜17a的离子束上游侧的位置配置有偏转器23。在该聚焦离子束装置1f中，在观察被处理基板8的被处理面8a时，利用偏转器23使离子束ib向接近检测器22的方向发生偏转而向被处理基板8倾斜入射。并且，利用检测器22来捕捉因离子束ib向被处理基板8入射而产生的二次带电粒子p，由此能够进行被处理基板8的表面状态的观察。作为检测器22，也能够使用闪烁器。聚焦离子束装置1f的其他结构与上述第一及第二实施方式的结构大致相同。
[0153]
(第三实施方式)
[0154]
图13示出本发明的第三实施方式的聚焦离子束装置1g。
[0155]
如图13所示，该聚焦离子束装置1g在差动排气装置2d的头部9的对置面9a的外侧沿着该对置面9a的外周缘环绕式地一体设置有浮起垫24。该浮起垫24经由连结管40与供给
作为非活性气体的氮气(n2)的喷出泵连接。该浮起垫24形成为扁平的环状的管形状，在下表面形成有多个狭缝状或圆形状的开口，能够从该开口喷出非活性气体。另外，在浮起垫24的外周部的四个部位配置有激光位移仪5a、5b、5c、5d。本实施方式的聚焦离子束装置1g的其他结构与上述的第一实施方式的聚焦离子束装置1大致相同。
[0156]
浮起垫24朝向被处理面8a喷吹非活性气体来形成气幕。因此，浮起垫24对头部9向从被处理面8a离开的方向施力。这样，通过使用非活性气体，由此能够利用非活性气体对镜筒16内进行净化，从而改善环境。另外，在非活性气体的喷吹下，具有对头部9向从被处理面8a离开的方向施力而使头部9浮起的效果。因此，在本实施方式中，具有抵消基于差动排气产生的真空压的效果。
[0157]
(第四实施方式)
[0158]
图14示出本发明的第四实施方式的聚焦离子束装置1h。聚焦离子束装置1h具备x－y精密工作台25。x－y精密工作台25分别在四角的下部设置有向上下伸缩的作为位移驱动部的倾斜调整用支承腿26。这些倾斜调整用支承腿26与未图示的间隙控制部连接。
[0159]
在x－y精密工作台25之上设置有在x－y方向上进行移动的基板支承台4。在该基板支承台4之上载置光掩模等被处理基板8。
[0160]
如图14所示，在x－y精密工作台25之上架设有支承框架20。在支承框架20的中央悬吊着fib柱状体3。在fib柱状体3的下端一体地设置有差动排气装置2。需要说明的是，fib柱状体3和差动排气装置2的结构与上述的第一实施方式的聚焦离子束装置1的结构大致相同。
[0161]
在fib柱状体3连接有真空泵27，在真空泵27连接有真空泵控制电源28。另外，在x－y精密工作台25连接有工作台控制电源29。
[0162]
尤其是在本实施方式中，在与校准标记8b对应的上方位置，分别设置有光学校准显微镜30，其中，该校准标记8b形成在配置于x－y精密工作台25上的规定位置处的被处理基板8的四角上。
[0163]
现有的聚焦离子束装置将被处理基板及聚焦离子束光学系统收容在大的真空腔室内。并且，利用设置在fib柱状体的外侧的带电粒子检测器来检测从被照射了离子束的被处理基板放射出的二次电子、二次离子，观看其强度的变化，从而观察被处理基板的表面形状。同样，在真空中，取得因离子束的照射而从校准标记处放射出的二次带电粒子以进行校准。因此，需要将安置在真空腔室内的被处理基板的四角的校准标记移动至fib柱状体的照射位置。这样的移动需要由x－y精密工作台来覆盖被处理基板的大约四倍的面积，导致真空腔室进一步变大。
[0164]
与上述的现有的聚焦离子束装置相比，在本实施方式中，使用差动排气装置2实现了局部真空空间，由此进行处理的区域以外的区域处于大气压，因此能够容易地设置光学校准显微镜。如图14所示，在本实施方式中，使用被处理基板8的四角的校准标记8b来进行校准，能够按照光学校准显微镜30的位置与fib柱状体3进行处理的处理位置之间的相对关系来确定坐标。因此，根据本实施方式的聚焦离子束装置1h，不需要x－y精密工作台25为了进行校准而产生的行程。此外，根据聚焦离子束装置1h，能够缩短用于进行校准的移动时间。
[0165]
(第五实施方式)
[0166]
图15示出本发明的第五实施方式的聚焦离子束装置1i。
[0167]
本实施方式的聚焦离子束装置1i具有与上述第四实施方式的聚焦离子束装置1h大致同样的结构。与上述第四实施方式不同的结构是以相对于fib柱状体3设定偏置距离的方式设置光学显微镜31。需要说明的是，在本实施方式中，不具备光学校准显微镜30，但当然也可以附加光学校准显微镜30。
[0168]
在现有的聚焦离子束装置中，将被处理基板及聚焦离子束光学系统收容在大的真空腔室内。并且，在真空中利用设置在fib柱状体的外侧的带电粒子检测器来检测从被照射了离子束的被处理基板放射出的二次电子、二次离子，观看其强度的变化，从而将被处理基板的表面形状作为离子图像来观察。通常，使用该离子图像进行照射位置确认等，但由于二次带电粒子依赖于被处理基板的表面形状(倾斜角度)，因此仅表面形状作为离子图像被检测出来。因此，在表面形状的起伏少的情况下，会成为对比度低的离子图像，从而难以确认照射位置，导致位置精度降低。
[0169]
如图15所示，在本实施方式的聚焦离子束装置1i中，能够利用差动排气装置2局部地设为高真空度，因此无需将被处理基板8整体配置在真空中。因此，能够在fib柱状体3的附近设置光学显微镜31。因而，能够针对应该由离子束进行处理的被处理基板8的表面部分直接通过高分辨率的光学显微镜31或者未图示的激光显微镜等来获取不仅表面的起伏信息还有颜色等信息。因此，在本实施方式中，能够容易地确认应该由离子束进行处理的位置。
[0170]
只要预先确认离子束照射位置相对于这样的由光学显微镜31确认了的位置而言的位置偏移，则能够在根据应处理位置的光学图像进行了位置确认的状态下进行偏移而马上将被处理基板8安置在离子束照射位置。这样，在本实施方式中，针对起伏少的被处理基板8的表面也能够指定照射位置，能够高精度地进行离子束照射。
[0171]
(第六实施方式)
[0172]
图16示出本发明的第六实施方式的聚焦离子束装置1j。聚焦离子束装置1j具备x－y精密工作台25、分别设置在x－y精密工作台25的四角的下部的向上下伸缩的倾斜调整用支承腿26、基板支承台4、支承框架20、悬吊于该支承框架20的四个fib柱状体3以及设置在fib柱状体3的下端的差动排气装置2。
[0173]
在各fib柱状体3连接有真空泵27，在真空泵27连接有真空泵控制电源28。另外，在x－y精密工作台25连接有工作台控制电源29。
[0174]
尤其是在本实施方式中，四个fib柱状体3以与将被处理基板8分割为四个的区域对应的方式配置。在现有技术那样针对一片被处理基板8使用一个fib柱状体3的情况下，对基板支承台4来说需要产生基板面积的四倍的行程。相对于此，在本实施方式中，通过设置四个fib柱状体3，由此能够运转x－y精密工作台25来减少基板支承台4的可动行程，能够将装置的占有区域(footprint)抑制得小。另外，在本实施方式中，能够同时对多个部位照射离子束，因此能够高速地处理基板。
[0175]
(第七实施方式)
[0176]
图17示出本发明的第七实施方式的聚焦离子束装置1k。
[0177]
聚焦离子束装置1k具备基板工作台32。基板工作台32分别在四角的下部设置有向上下伸缩的倾斜调整用支承腿26。这些倾斜调整用支承腿26与未图示的间隙控制部连接。
[0178]
在基板工作台32之上设置有基板支承台4。在该基板支承台4之上载置有光掩模等被处理基板8。
[0179]
如图17所示，在基板工作台32之上架设有x－y龙门工作台33。在x－y龙门工作台33设置有能够在x－y方向上移动的可动块34。在可动块34固定有fib柱状体3和光学校准显微镜30。在fib柱状体3的下端一体地设置有差动排气装置2。需要说明的是，fib柱状体3和差动排气装置2的结构与上述的第一实施方式的聚焦离子束装置1的结构大致相同。
[0180]
在fib柱状体3连接有真空泵27。另外，在可动块34连结有工作台控制电源35。
[0181]
尤其是在本实施方式中，通过将可动块34以能够在x－y方向上移动的方式设置于x－y龙门工作台33，由此能够在固定了被处理基板8的位置的状态下使设置于可动块34的fib柱状体3和光学校准显微镜30移动。
[0182]
这样，由于被处理基板8的位置能够固定，因此能够减小装置的占有区域。
[0183]
以上，在本发明所涉及的各实施方式的聚焦离子束装置中，能够实现即便针对存在翘曲、起伏的大型的被处理基板也能够可靠地保持差动排气功能的差动排气装置以及能进行良好的处理的聚焦离子束装置。
[0184]
另外，根据本发明，能够可靠地维持头部9的处理用空间sp的高真空，因此能够提高该处理用空间中的处理作业的品质。
[0185]
进而，根据本发明，能够实现装置的紧凑化，因此能够削减设备成本以及管理成本。
[0186]
另外，根据本发明，能够将头部9的外周缘与被处理面8a之间的间隙均匀化而将头部9的对置面9a与被处理基板8的被处理面8a保持为平行，能够防止在外周缘部高真空被破坏。因此，能够在处理用空间sp中进行良好的处理(观察、成膜等)。
[0187]
[其他的实施方式]
[0188]
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但不应理解构成这些实施方式的公开的一部分的论述及附图会限定本发明。对本领域技术人员来说，能够根据该公开而知晓各种各样的替代实施方式、实施例及应用技术。
[0189]
例如，对上述的实施方式的聚焦能量束装置适用为作为修复装置的聚焦离子束装置的方案进行了说明，但此外还可以适用为具有对被处理基板直接曝光的功能的电子束曝光装置、能够进行被处理基板的表面状态的观察的扫描电子显微镜等。
[0190]
在上述的实施方式中，形成于差动排气装置的环状槽的数目不限定于四根，只要具备至少进行排气和吹气的两根以上的环状槽即可。
[0191]
在上述的实施方式的说明中，作为位移驱动部，使用了位移驱动部6、6a、倾斜调整用支承腿26，但不限定于此，当然也可以适用能够调整倾斜及间隙的其他机构。
[0192]
在上述的实施方式中，作为间隙测定部，使用了激光位移仪5a、5b、5c、5d，但也可以设为取代它们而使用压力仪的结构。这种情况下，能够基于上述的压力仪的压力测定值来推定被处理面8a与头部9的对置面9a之间的倾斜度、距离，从而控制位移驱动部。
[0193]
在上述的实施方式中，作为间隙测定部，适用了激光位移仪5a、5b、5c、5d，但此外还可以适用接触式传感器、超声波传感器、静电电容式传感器等。需要说明的是，若是考虑上述实施方式那样的差动排气所要求的μm等级的测定精度，则优选上述的激光位移仪5a、5b、5c、5d。另外，在上述的实施方式中，设为具备四个激光位移仪5a、5b、5c、5d的结构，但本
发明只要是沿着头部9的周缘具备至少三个部位以上的间隙测定部的结构即可。
[0194]
在上述的实施方式中，作为能量束，适用了射出离子束ib的fib柱状体3，但也可以向具备局部的真空空间且照射激光束来进行布线的除去、形成的修复装置等适用本发明的差动排气装置。
[0195]
符号说明
[0196]
gg 实质间隙
[0197]
gm 管理间隙
[0198]
gos 偏置间隙
[0199]
ib 离子束
[0200]
p 二次带电粒子
[0201]
sp 处理用空间
[0202]
1a、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1k 聚焦离子束装置(聚焦能量束装置)
[0203]
2、2a、2b、2c、2d 差动排气装置
[0204]
3 聚焦离子束柱状体(fib柱状体、聚焦能量束柱状体)
[0205]
4 基板支承台
[0206]
5a、5b、5c、5d 激光位移仪(间隙测定部)
[0207]
6、6a 位移驱动部
[0208]
7 间隙控制部
[0209]
8 被处理基板
[0210]
8a 被处理面
[0211]
8b 校准标记
[0212]
9 头部
[0213]
9a 对置面
[0214]
10a 环状槽(最内侧的环状槽)
[0215]
10b、10c 环状槽
[0216]
10d 环状槽(最外侧的环状槽)
[0217]
11 开口部
[0218]
12、13 连结管
[0219]
14a、14b、14c、14d 光透射用开口部
[0220]
15a、15b、15c、15d 光透射板
[0221]
16 镜筒
[0222]
17 聚焦离子束光学系统
[0223]
17a 对物静电透镜
[0224]
18 升降机构
[0225]
19 支承部
[0226]
20 支承框架
[0227]
21 微通道板
[0228]
21a 离子束通过口
[0229]
21b 检测部
[0230]
22 检测器
[0231]
23 偏转器
[0232]
24 浮起垫
[0233]
25 x－y精密工作台
[0234]
26 倾斜调整用支承腿(位移驱动部)
[0235]
27 真空泵
[0236]
28 真空泵控制电源
[0237]
29 工作台控制电源
[0238]
30 光学校准显微镜
[0239]
31 光学显微镜
[0240]
32 基板工作台
[0241]
33 x－y龙门工作台
[0242]
34 可动块
[0243]
35 工作台控制电源
[0244]
40 连结管