(57)【要約】【課題】照射量の低下を抑制可能にしたイオン銃の制御装置、および、イオン銃の制御方法を提供する。【解決手段】イオン銃の制御装置７０は、ガス制御部７１と電圧制御部７２とを備える。ガス制御部７１は、電流の検出値が電流の目標値になるようにガス流量値の増加で検出値の低下を補う制御を繰り返す。そして、イオン銃の制御装置７０は、定電圧期間内において、定電圧期間の開始時でのガス流量に対し定電圧期間の終了時でのガス流量を増加させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相反する磁性を有して隙間を空けて位置する一対の磁極部材から構成された第１電極と、当該第１電極と対向する第２電極とを備えたイオン銃を用い、前記第１電極と前記第２電極との間に所定電圧を印加する定電圧期間に、前記電極間から前記磁極部材間に向けてガスを供給して前記ガスをイオン化するように前記イオン銃の駆動を制御するイオン銃の制御装置であって、
前記第１電極と前記第２電極との間を流れる電流の検出値が目標値になるようにガス流量の増加で前記検出値の低下を補う制御を繰り返し、前記定電圧期間内において、前記定電圧期間の開始時でのガス流量に対し前記定電圧期間の終了時でのガス流量を増加させるガス制御部を備える
イオン銃の制御装置。
【請求項２】
前記第１電極と前記第２電極との間に印加する電圧を今回の定電圧期間の終了直後に上昇させて次回の定電圧期間を開始させる電圧制御部をさらに備え、
前記電圧制御部は、今回の定電圧期間を終了する条件に、前記隙間の幅が期間基準値以上であると推定することを備える
請求項１に記載のイオン銃の制御装置。
【請求項３】
前記電圧制御部は、前記第１電極と前記第２電極との間に印加する電圧と、前記検出値と、前記イオン銃の使用時間とから算出される消費電力量が閾値以上になるとき、前記隙間の幅が前記期間基準値以上であると推定する
請求項２に記載のイオン銃の制御装置。
【請求項４】
前記電圧制御部は、相互に異なる複数の閾値と、各閾値に対応づけられた電圧の設定値とを記憶する記憶部を備え、前記隙間の幅が前記期間基準値以上であるか否かの推定では、前回の定電圧期間よりも大きい閾値を今回の定電圧期間で用い、今回の定電圧期間で用いられた閾値に対応づけられた設定値を次回の定電圧期間に用いる
請求項３に記載のイオン銃の制御装置。
【請求項５】
前記ガス制御部は、前記目標値と前記ガス流量との関係を各設定値に対して別々に記憶する記憶部を備え、前記電圧制御部が今回の定電圧期間に用いる設定値に対応づけられた前記関係に基づいてガス流量の制御を行う
請求項４に記載のイオン銃の制御装置。
【請求項６】
相反する磁性を有して隙間を空けて位置する一対の磁極部材から構成された第１電極と、当該第１電極と対向する第２電極とを備えたイオン銃を用い、前記第１電極と前記第２電極との間に所定電圧を印加する定電圧期間に、前記電極間から前記磁極部材間に向けてガスを供給して前記ガスをイオン化するように前記イオン銃の駆動を制御するイオン銃の制御方法であって、
前記第１電極と前記第２電極との間を流れる電流の検出値が目標値になるようにガス流量の増加で前記検出値の低下を補う制御を繰り返し、前記定電圧期間内において、前記定電圧期間の開始時でのガス流量に対し前記定電圧期間の終了時でのガス流量を増加させることを含む
イオン銃の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン銃の制御装置、および、イオン銃の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の表面を処理するためにイオンビームを照射するイオン銃が知られている（例えば、特許文献１参照）。イオン銃は、陰極と陽極とを備える。陰極は、隙間を空けて位置する一対の磁極部材を備えて、一対の磁極部材が形成する隙間に磁界を形成する。陽極は、一対の磁極部材が対向する方向と直交する方向に電場が形成されるように位置する。そして、イオン銃は、陰極が形成する隙間にガスを流しつつ電極間に電圧を印加することで、マグネトロン放電を生じさせて、対象物に向けてイオンビームを照射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６４６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記隙間で生成されたイオンは、陰極を構成する各磁極部材をスパッタして、イオンビームの照射量を低下させてしまう。
本発明は、照射量の低下を抑制可能にしたイオン銃の制御装置、および、イオン銃の制御方法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】
【０００５】
上記課題を解決するためのイオン銃の制御装置は、相反する磁性を有して隙間を空けて位置する一対の磁極部材から構成された第１電極と、当該第１電極と対向する第２電極とを備えたイオン銃を用い、前記第１電極と前記第２電極との間に所定電圧を印加する定電圧期間に、前記電極間から前記磁極部材間に向けてガスを供給して前記ガスをイオン化するように前記イオン銃の駆動を制御するイオン銃の制御装置であって、前記第１電極と前記第２電極との間を流れる電流の検出値が目標値になるようにガス流量の増加で前記検出値の低下を補う制御を繰り返し、前記定電圧期間内において、前記定電圧期間の開始時でのガス流量に対し前記定電圧期間の終了時でのガス流量を増加させるガス制御部を備える。
【０００６】
上記課題を解決するためのイオン銃の制御方法は、相反する磁性を有して隙間を空けて位置する一対の磁極部材から構成された第１電極と、当該第１電極と対向する第２電極とを備えたイオン銃を用い、前記第１電極と前記第２電極との間に所定電圧を印加する定電圧期間に、前記電極間から前記磁極部材間に向けてガスを供給して前記ガスをイオン化するように前記イオン銃の駆動を制御するイオン銃の制御方法であって、前記第１電極と前記第２電極との間を流れる電流の検出値が目標値になるようにガス流量の増加で前記検出値の低下を補う制御を繰り返し、前記定電圧期間内において、前記定電圧期間の開始時でのガス流量に対し前記定電圧期間の終了時でのガス流量を増加させることを含む。
【０００７】
定電圧期間の経過が進むと、第１電極を構成する磁極部材での隙間が広がる。磁極部材での隙間の拡大は、磁極部材間でのイオン密度の低下、すなわち、イオンビームの照射量の低下を招く。この点、上記各構成によれば、検出値が目標値になるようにガス流量の増加で検出値の低下を補い、定電圧期間内において、定電圧期間の開始時でのガス流量に対し定電圧期間の終了時でのガス流量が増加する。そのため、電流値の低下がガス流量の増加によって抑えられ、それによって、間隔の幅が拡大することによる照射量の低下が抑制可能となる。
【０００８】
上記イオン銃の制御装置において、前記第１電極と前記第２電極との間に印加する電圧を今回の定電圧期間の終了直後に上昇させて次回の定電圧期間を開始させる電圧制御部をさらに備え、前記電圧制御部は、今回の定電圧期間を終了する条件に、前記隙間の幅が期間基準値以上であると推定することを備えてもよい。
【０００９】
磁極部材での隙間の幅の拡大は、磁極部材間でのイオン密度を低下させ、かつ、イオンビームが有する幅を広げる。この点、上記構成によれば、隙間の幅が期間基準値以上であると推定されたときに、電極間に印加される電圧が上昇する。すなわち、隙間の幅が期間基準値以上であると推定されたときに、イオンの速度が高められる。結果として、隙間の幅が期間基準値以上であることに起因してイオンビームの有する幅が照射の対象で拡大することが抑制可能ともなる。
【００１０】
上記イオン銃の制御装置において、前記電圧制御部は、前記第１電極と前記第２電極との間に印加する電圧と、前記検出値と、前記イオン銃の使用時間とから算出される消費電力量が閾値以上になるとき、前記隙間の幅が前記期間基準値以上であると推定してもよい。このイオン銃の制御装置によれば、隙間の幅が期間基準値以上であるか否かを容易に推定することが可能ともなる。
【００１１】
上記イオン銃の制御装置において、前記電圧制御部は、相互に異なる複数の閾値と、各閾値に対応づけられた電圧の設定値とを記憶する記憶部を備え、前記隙間の幅が前記期間基準値以上であるか否かの推定では、前回の定電圧期間よりも大きい閾値を今回の定電圧期間で用い、今回の定電圧期間で用いられた閾値に対応づけられた設定値を次回の定電圧期間に用いてもよい。このイオン銃の制御装置によれば、消費電力量の閾値が昇順に用いられるため、定電圧期間が３回以上にわたって連続する場合であっても、各定電圧期間において上記効果を得ることが可能ともなる。
【００１２】
上記イオン銃の制御装置において、前記ガス制御部は、前記目標値と前記ガス流量との関係を各設定値に対して別々に記憶する記憶部を備え、前記電圧制御部が今回の定電圧期間に用いる設定値に対応づけられた前記関係に基づいてガス流量の制御を行ってもよい。
【００１３】
第１電極と第２電極との間を流れる電流は、電圧の上昇に伴って上昇する。この点、この構成によれば、電圧の上昇に伴う電流の上昇が、記憶部に記憶された関係に基づくガス流量の供給で補正される。結果として、前回の定電圧期間と今回の定電圧期間との間での電圧の切り替わりに際して、電圧の上昇に起因した照射量のずれが抑制可能ともなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】イオン銃の制御装置の一実施形態の構成をイオン銃と共に示す構成図。
【図２】イオン銃の制御装置が備える電気的な構成を示すブロック図。
【図３】電圧設定データにおける閾値と設定値との関係を示す図。
【図４】ガス流量設定データにおけるガス流量と電力量との関係を示すグラフ。
【図５】イオン銃の制御方法に含まれる電圧制御の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
イオン銃の制御装置、および、イオン銃の制御方法の一実施形態を以下に説明する。
［イオン銃］
図１が示すように、イオン銃１０は、第１電極２０、第２電極３０、磁石４０、および、ガスユニット６０を備える。
【００１６】
第１電極２０は、隙間２３を空けて位置する一対の磁極部材から構成される。一対の磁極部材は、第１磁極部材２１、および、第２磁極部材２２から構成される。第１磁極部材２１は、紙面と直交する方向に延在して上方に向けて開口したレール状を有する。第２磁極部材２２は、紙面と直交する方向に延在して開口の一部を埋める板状を有する。
【００１７】
磁石４０は、第２磁極部材２２の延在方向に沿って延在する柱状を有する。磁石４０は、第１磁極部材２１、および、第２磁極部材２２と磁気的に接続されている。磁石４０は、相反する極性を別々の磁極部材２１，２２に付与し、第１磁極部材２１と第２磁極部材２２との隙間２３に磁界を生じさせる。
【００１８】
第１電極２０と磁石４０は、第１磁極部材２１の内部に、放電空間２４を区画する。第２電極３０は、放電空間２４内に位置する。第１電極２０と第２電極３０との間は、絶縁材３１によって電気的に絶縁されている。第２電極３０は、電源ユニット５０と電気的に接続されている。電源ユニット５０、および、第１電極２０は、接地電位に接続されている。
【００１９】
ガスユニット６０は、ガス流路６１を通じて、放電空間２４に連通している。ガスユニット６０、および、電源ユニット５０は、イオン銃の制御装置７０（以下、制御装置７０とも言う）と電気的に接続されている。
【００２０】
［イオン銃の制御装置］
図２が示すように、電源ユニット５０は、電源５１、および、電流モニタ５２を備える。ガスユニット６０は、ガス供給源６１Ｓ、および、マスフローコントローラ（ＭＦＣ６２）を備える。
【００２１】
電源５１は、第１電極２０と第２電極３０との間に直流の所定電圧を印加する。第２電極３０は、正電位が印加される陽極である。第１電極２０は、接地電位に接続された陰極である。電源５１が一定電圧を印加する期間が、単一の定電圧期間である。電源５１は、制御装置７０の指令に応じて、電圧を段階的に変更する。制御装置７０は、今回の定電圧期間で印加された電圧とは異なる所定電圧を電源ユニット５０に出力させ、それによって、次の定電圧期間を開始させる。
【００２２】
電流モニタ５２は、電源５１が出力する電流を検出する。電流モニタ５２は、電極２０，３０間に電圧を印加する電源回路に接続され、電源回路に流れる電流を電極２０，３０間に流れる電流として検出する。
【００２３】
ガスユニット６０は、ガス流路６１を通じて放電空間２４にガスを導入する。導入されたガスは、第１電極２０と第２電極３０との間に生じた電場、および、磁極部材２１，２２の間に生じた磁場によって、マグネトロン放電を起こす。マグネトロン放電によって生じたガスイオンは、第１電極２０と第２電極３０との間に印加された電場によって加速されて、隙間２３からイオンビームとして照射される。
【００２４】
制御装置７０は、ガス制御部７１、および、電圧制御部７２を備える。電流モニタ５２は、電流モニタ５２の検出値Ｉａを、ガス制御部７１、および、電圧制御部７２に出力する。電流モニタ５２は、ガス制御部７１が処理に用いる検出値Ｉａと、電圧制御部７２が処理に用いる検出値Ｉａとを相互に一致させる。
【００２５】
電圧制御部７２は、電圧制御プロセッサ７２Ｐ、および、記憶部の一例である電圧制御メモリ７２Ｍを備える。
電圧制御プロセッサ７２Ｐは、各種の処理を全てソフトウェアで処理するものに限らない。例えば、電圧制御プロセッサ７２Ｐは、各種の処理のうちの少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア（特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣ）を備えてもよい。電圧制御プロセッサ７２Ｐは、ＡＳＩＣなどの１つ以上の専用のハードウェア回路、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ（マイクロコンピュータ）、あるいは、これらの組み合わせ、を含む回路として構成される。
【００２６】
電圧制御メモリ７２Ｍは、設定値Ｖｓｅｔの初期値、現在までの消費電力量Ｐａ、および、電圧設定データＤ１を記憶する。設定値Ｖｓｅｔの初期値は、イオン銃１０が未使用品であるときに用いられる。現在までの消費電力量Ｐａは、今回使用されるイオン銃１０が現在までに消費した電力量である。現在までの消費電力量Ｐａは、一度使用されたイオン銃１０が継続して使用されるときに用いられる。
【００２７】
図３が示すように、電圧設定データＤ１は、消費電力量Ｐａの各閾値Ｐｔｈに設定値Ｖｓｅｔを対応付ける。電圧設定データＤ１が備える閾値Ｐｔｈは、相互に異なる複数の閾値Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４である。電圧設定データＤ１が備える設定値Ｖｓｅｔは、相互に異なる複数の設定値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５である。各設定値Ｖｓｅｔは、第１電極２０と第２電極３０との間に印加される電圧の値である。各設定値Ｖｓｅｔは、設定値Ｖｓｅｔに対応する閾値Ｐｔｈが大きいほど大きい。
【００２８】
例えば、閾値Ｐ０は、イオン銃１０の使用開始時に用いられる閾値Ｐｔｈの初期値である。閾値Ｐ０に対応付けられた設定値Ｖ１は、次回の定電圧期間に用いられる設定値Ｖｓｅｔである。閾値Ｐ１は、閾値Ｐ０よりも大きい。閾値Ｐ１に対応付けられた設定値Ｖ２は、設定値Ｖ１よりも大きい。閾値Ｐ２は、閾値Ｐ１よりも大きい。閾値Ｐ２に対応付けられた設定値Ｖ３は、設定値Ｖ２よりも大きい。
【００２９】
電圧制御プロセッサ７２Ｐは、今回のビーム照射処理の開始に先駆けて、処理開始時の設定値Ｖｓｅｔを特定する。例えば、電圧制御プロセッサ７２Ｐは、イオン銃１０が未使用品であるときに、設定値Ｖｓｅｔの初期値を読み出し、読み出された初期値を処理開始時の設定値Ｖｓｅｔとして特定する。また、電圧制御プロセッサ７２Ｐは、一度使用されたイオン銃１０が継続して使用されるときに、消費電力量Ｐａを読み出す。電圧制御プロセッサ７２Ｐは、電圧設定データＤ１を参照し、読み出された消費電力量Ｐａよりも小さい閾値Ｐｔｈのなかから最大値を抽出し、最大値に対応付けられた設定値Ｖｓｅｔを、電圧設定データＤ１から読み出す。すなわち、電圧制御プロセッサ７２Ｐは、前回の定電圧期間で設定されていた設定値Ｖｓｅｔを、今回の処理開始時のＶｓｅｔとして特定する。
【００３０】
図２に戻り、ガス制御部７１は、ガス制御プロセッサ７１Ｐと、記憶部の一例であるガス制御メモリ７１Ｍとを備える。
ガス制御プロセッサ７１Ｐは、各種の処理を全てソフトウェアで処理するものに限らない。例えば、ガス制御プロセッサ７１Ｐは、各種の処理のうちの少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア（特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣ）を備えてもよい。ガス制御プロセッサ７１Ｐは、ＡＳＩＣなどの１つ以上の専用のハードウェア回路、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ（マイクロコンピュータ）、あるいは、これらの組み合わせ、を含む回路として構成される。
【００３１】
ガス制御メモリ７１Ｍは、目標値Ｉｐ、および、ガス流量設定データＤ２を記憶する。目標値Ｉｐは、今回のビーム照射処理において目標とされる電流値Ｉである。目標値Ｉｐは、今回のビーム照射処理に先駆けて、外部から制御装置７０に入力される。ガス流量設定データＤ２は、ガス流量のＰＩＤ制御に用いられる制御ゲインＤＰを備える。ガス流量設定データＤ２は、電極２０，３０間に流れる電流の値（電流値Ｉ）と流量初期値Ｑとの関係を示す。流量初期値Ｑは、定電圧期間の開始時に用いられるガス流量である。
【００３２】
図４が示すように、ガス流量設定データＤ２が示す関係は、流量初期値Ｑが高いほど電流値Ｉが大きい。ガス流量設定データＤ２は、電流値Ｉと流量初期値Ｑとの関係を、各設定値Ｖｓｅｔに１つずつ記憶する。ガス流量設定データＤ２は、各設定値Ｖｓｅｔに対し、電流値Ｉと流量初期値Ｑとの関係を別々に記憶する。
【００３３】
例えば、ガス流量設定データＤ２は、設定値Ｖ１に対し、流量初期値Ｑが高いほど電流値Ｉが大きい関係を示す。ガス流量設定データＤ２は、設定値Ｖ２に対し、流量初期値Ｑが高いほど電流値Ｉが大きい関係を示し、かつ、設定値Ｖ１での関係よりも大きい勾配を与える。また、ガス流量設定データＤ２は、設定値Ｖ３に対し、流量初期値Ｑが高いほど電流値Ｉが大きい関係を示し、かつ、設定値Ｖ２での関係よりも大きい勾配を与える。
【００３４】
ガス制御プロセッサ７１Ｐは、今回の定電圧期間の開始に先駆けて、今回の定電圧期間での設定値Ｖｓｅｔを参照し、今回の設定値Ｖｓｅｔに対応付けられたガス流量設定データＤ２を読み出す。ガス制御プロセッサ７１Ｐは、今回の定電圧期間で目標値Ｉｐが得られるように、読み出されたガス流量設定データＤ２に基づいて、目標値Ｉｐに相当する電流値Ｉに対応付けられた流量初期値Ｑを特定する。
【００３５】
ガス制御プロセッサ７１Ｐは、今回の定電圧期間の全体にわたり、所定の制御周期で、ガス流量の調整を繰り返す。ガス流量の調整では、ガス制御プロセッサ７１Ｐは、検出値Ｉａが目標値Ｉｐに向けて上昇して収束するように、今回の制御周期でのガス流量と、今回の制御周期での検出値Ｉａとに基づいて、次回の制御周期におけるガス流量を算出する。ガス制御プロセッサ７１Ｐは、算出されたガス流量が供給されるように、ＭＦＣ６２の駆動を制御する。ガス制御プロセッサ７１Ｐは、ガス流量の増加で検出値Ｉａの低下を補う。
【００３６】
電圧制御プロセッサ７２Ｐは、消費電力量Ｐａの更新処理を行う。更新処理では、今回の定電圧期間での検出値Ｉａと、今回の定電圧期間での電圧の設定値Ｖｓｅｔと、今回の定電圧期間でイオン銃を使用した時間とから、今回の定電圧期間でのイオン銃の消費電力量Ｐａが算出される。電圧制御プロセッサ７２Ｐは、消費電力量Ｐａの更新処理を上記制御周期で行う。
【００３７】
電圧制御プロセッサ７２Ｐは、更新された消費電力量Ｐａが今回の閾値Ｐｔｈ未満であることを監視する。消費電力量Ｐａの監視は、隙間２３の幅が期間基準値以上であるか否かの推定である。電圧制御プロセッサ７２Ｐは、消費電力量Ｐａが今回の閾値Ｐｔｈ以上であると判断すると、電圧設定データＤ１に基づき、今回の閾値Ｐｔｈに対応づけられた電圧の設定値Ｖｓｅｔを読み取る。電圧制御プロセッサ７２Ｐは、読み取られた設定値Ｖｓｅｔに相当する電圧が出力されるように電源５１の駆動を制御し、それによって、次回の定電圧期間を開始させる。
【００３８】
［作用］
以下、上記制御装置７０が行うイオン銃１０の制御方法について説明する。
電圧制御部７２は、ビーム照射処理の開始に先立ち、例えば、現在の消費電力量Ｐａに対応した設定値Ｖｓｅｔを特定する。ガス制御部７１は、電圧制御部７２が特定した設定値Ｖｓｅｔに対応するガス流量設定データＤ２を読み出す。ガス制御部７１は、読み出されたガス流量設定データＤ２に基づいて、今回の目標値Ｉｐに対応する流量初期値Ｑを特定する。ガス制御部７１は、ＭＦＣ６２の駆動を制御して、特定された流量初期値Ｑでのガス供給を開始させる。電圧制御部７２は、電源５１の駆動を制御して、特定された設定値Ｖｓｅｔでの電圧印加を開始させる。イオン銃１０は、各磁極部材２１，２２の隙間２３でイオンを生成し、イオンビームを対象に照射しはじめる。
【００３９】
イオンビームの照射の継続は、各磁極部材２１，２２を放電によってスパッタリングさせて隙間２３の幅を広げる。隙間２３の幅が広がると、隙間２３におけるイオン密度が低下し、それによって、電極２０，３０の間を流れる電流が低下し、結果として、イオンビームに含まれるイオン量が低下してしまう。
【００４０】
この点、上記制御装置７０は、検出値Ｉａが目標値Ｉｐになるように、ガス流量の増加で検出値Ｉａの低下を補う制御が繰り返される。そして、定電圧期間内では、定電圧期間の開始時でのガス流量に対し定電圧期間の終了時でのガス流量が増加する。すなわち、上記制御装置７０は、ガスの流量を増やし、それによって、検出値Ｉａが低下することを抑える制御を行う。
【００４１】
例えば、ガス制御プロセッサ７１Ｐは、検出値Ｉａと目標値Ｉｐとの差分を制御周期ごとに算出する。ガス制御プロセッサ７１Ｐは、差分がより小さくなるように、次回の制御周期でのガス流量を算出して、算出されたガス流量が供給されるように、ＭＦＣ６２の駆動を制御する。なお、検出値Ｉａが目標値Ｉｐになるようなガス流量の制御では、ガスの流量が制御周期ごとに増加と減少とを繰り返し得る。ただし、制御周期よりも十分に大きい定電圧期間では、定電圧期間の開始時でのガス流量に対し定電圧期間の終了時でのガス流量は増加する。
【００４２】
イオンビームのさらなる継続は、隙間２３の幅を広げて、イオンビームが有する幅を広げる。照射される幅が拡大したイオンビームは、対象に到着するイオン量の密度を低下させる。
【００４３】
この点、上記制御装置７０は、消費電力量Ｐａの増加を隙間２３の幅の拡大とみなし、消費電力量Ｐａが閾値Ｐｔｈ以上になることに応じて、設定値Ｖｓｅｔを高め、それによって、照射方向へのイオンの速度を上げる制御を行う。
【００４４】
詳述すると、図５に示すように、電圧制御プロセッサ７２Ｐは、ビーム照射処理の開始時に、電圧の設定値Ｖｓｅｔを設定値Ｖ１に設定し、設定値Ｖ１に対応付けられた閾値Ｐ０を閾値Ｐｔｈとして設定する（ステップＳ１１）。電圧制御プロセッサ７２Ｐは、今回の制御周期における設定値Ｖｓｅｔ、今回の制御周期における検出値Ｉａ、および、制御周期の長さを用い、イオン銃の使用開始時から現在までの消費電力量Ｐａを制御周期ごとに更新する（ステップＳ１２）。
【００４５】
電圧制御プロセッサ７２Ｐは、更新された消費電力量Ｐａが今回の定電圧期間での閾値Ｐｔｈ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。電圧制御プロセッサ７２Pは、更新された消費電力量Ｐａが今回の定電圧期間での閾値Ｐｔｈ以上になるまで、消費電力量Ｐａの更新と、更新された消費電力量Ｐａと現在の閾値Ｐｔｈとの比較を行う（ステップＳ１３でＮｏ）。
【００４６】
電圧制御プロセッサ７２Ｐは、更新された消費電力量Ｐａが今回の定電圧期間での閾値Ｐｔｈ以上になると（ステップＳ１３でＹｅｓ）、電圧設定データＤ１を参照し、設定値Ｖｓｅｔを、今回の定電圧期間での閾値Ｐｔｈに対応付けられた設定値Ｖｓｅｔに変更する。すなわち、電圧制御プロセッサ７２Ｐは、次回の定電圧期間を開始する。また、電圧制御プロセッサ７２Ｐは、今回の定電圧期間での閾値Ｐｔｈよりも１段階だけ高い閾値Ｐ１を新たな閾値Ｐｔｈとして更新し、再び、ステップＳ１２、および、ステップＳ１３の処理を繰り返す（ステップＳ１４）。
【００４７】
ここで、放電に用いられる各電極２０，３０は、イオンビームの加速に用いる電極を兼ねる。イオンビームを加速させるために行った電圧の上昇は、電源回路を流れる電流を増大させる。
【００４８】
この点、ガス制御プロセッサ７１Ｐは、今回の定電圧期間での設定値Ｖｓｅｔから次回の定電圧期間での設定値Ｖｓｅｔへ電圧を上昇させるとき、次回の定電圧期間での設定値Ｖｓｅｔに対応するガス流量設定データＤ２を読み出す。そして、ガス制御プロセッサ７１Ｐは、次回の定電圧期間で目標値Ｉｐが得られるように、読み出されたガス流量設定データＤ２に基づいて、目標値Ｉｐに対応する流量初期値Ｑを算出する。そして、ガス制御プロセッサ７１Ｐは、次回の定電圧期間の開始時に、流量初期値Ｑを一旦引き下げる。
【００４９】
以上、上記実施形態によれば、以下に列挙する効果が得られる。
（１）検出値Ｉａが目標値Ｉｐになるように、ガス流量の増加で検出値Ｉａの低下が補われる。そして、定電圧期間内では、定電圧期間の開始時でのガス流量に対し定電圧期間の終了時でのガス流量が増加される。結果として、検出値Ｉａが目標値Ｉｐに近づくようにガス流量が引き上げられるため、イオンビームの照射量が低下することが抑制可能となる。
【００５０】
（２）隙間２３の幅が期間基準値以上であると推定されたときに、電極２０，３０間に印加される電圧が高められて、イオンの速度が高められる。結果として、隙間２３の幅が期間基準値以上であることに起因してイオンビームの有する幅が照射の対象で拡大することが抑制可能ともなる。
（３）隙間２３の幅が消費電力量Ｐａから推定されるため、隙間２３の幅が期間基準値以上であるか否かを容易に推定可能である。
【００５１】
（４）消費電力量Ｐａの閾値Ｐｔｈが昇順に用いられるため、定電圧期間が３回以上にわたって連続する場合であっても、各定電圧期間において上記（１）から（３）に準じた効果が得られる。
【００５２】
（５）次回の定電圧期間が開始されるとき、電圧の上昇に伴う電流の上昇は、ガス流量の供給で補正される。結果として、前回の定電圧期間と今回の定電圧期間との間での電圧の切り替わりに際して、電圧の上昇に起因した照射量のずれが抑制可能ともなる。
【００５３】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・ガス流量設定データＤ２は、各設定値Ｖｓｅｔに１つずつ流量初期値Ｑを対応付ける構成に変更可能である。各設定値Ｖｓｅｔに１つずつの流量初期値Ｑであっても、目標値Ｉｐが一定である使用の形態であれば、上記（１）から（４）に準じた効果を得ることは可能である。なお、上記実施形態に記載のように、ガス流量設定データＤ２が、電流値Ｉと流量初期値Ｑとの関係を各設定値Ｖｓｅｔに１つずつ備える構成であれば、目標値Ｉｐが相互に異なる２種類以上のビーム照射処理に対し適切な流量初期値Ｑを得ることが可能である。
【００５４】
・電圧制御メモリ７２Ｍは、ガス流量と検出値Ｉａとが隙間２３の幅に対応付けられたマップを各設定値Ｖｓｅｔに１つずつ記憶してもよい。そして、電圧制御プロセッサ７２Ｐは、今回の定電圧期間の設定値Ｖｓｅｔに対応するマップを読み出し、読み出されたマップに、今回の制御周期におけるガス流量と検出値Ｉａとを適用して、隙間２３の幅を推定してもよい。すなわち、隙間２３の幅が期間基準値以上であるか否かの推定は、ガス流量、設定値Ｖｓｅｔ、および、検出値Ｉａに基づいて実行可能である。
【００５５】
・隙間２３の幅が期間基準値以上であるか否かの推定は、各種のパラメータを用いた推定に限らず、隙間２３を撮像するカメラの撮像結果を用いた画像処理に基づく推定であってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
Ｉａ…検出値、Ｉｐ…目標値、Ｐａ…消費電力量、Ｐｔｈ，Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…閾値、Ｖｓｅｔ，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５…設定値、１０…イオン銃、２０…第１電極、２１…第１磁極部材、２２…第２磁極部材、２３…隙間、３０…第２電極、４０…磁石、５０…電源ユニット、６０…ガスユニット、７０…制御装置、７１…ガス制御部、７２…電圧制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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