(57)【要約】【課題】イオン源室に置換前のガスを残留させることなく、イオン種を短時間で切り換え可能とする集束イオンビーム装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】イオン源室４０における原料ガスに接する壁面の温度を、原料ガスが凍りつく温度よりも高い温度に保つべく、冷却装置４２を作動制御すること、及び、原料ガスの置換時に、エミッタ４１を一時的に加熱するべく、ヒータ４５を作動制御すること、の少なくとも一方を行う。【選択図】図１
2014191982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを放出するエミッタと、
前記エミッタを収容するとともに原料ガスが導入されるイオン源室と、
前記イオン源室を冷却する冷却装置と、
装置全体を制御する制御部と、を備えた集束イオンビーム装置において、
前記制御部が、前記イオン源室における前記原料ガスに接する壁面の温度を、前記原料ガスが凍りつく温度よりも高い温度に保つべく、前記冷却装置を作動制御する温度制御部を有することを特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項２】
イオンビームを放出するエミッタと、
前記エミッタを収容するとともに原料ガスが導入されるイオン源室と、
前記イオン源室を冷却する冷却装置と、
装置全体を制御する制御部と、を備えた集束イオンビーム装置の制御方法において、
前記イオン源室における前記原料ガスに接する壁面の温度を、前記原料ガスが凍りつく温度よりも高い温度に保つべく、前記冷却装置を作動制御する温度保持工程を有することを特徴とする集束イオンビーム装置の制御方法。
【請求項３】
イオンビームを放出するエミッタと、
前記エミッタを収容するとともに原料ガスが導入されるイオン源室と、
前記エミッタを加熱するヒータと、
装置全体を制御する制御部と、を備えた集束イオンビーム装置において、
前記制御部が、前記原料ガスの置換時に、前記エミッタを一時的に加熱するべく、前記ヒータを作動制御する温度制御部を有することを特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項４】
イオンビームを放出するエミッタと、
前記エミッタを収容するとともに原料ガスが導入されるイオン源室と、
前記エミッタを加熱するヒータと、
装置全体を制御する制御部と、を備えた集束イオンビーム装置の制御方法において、
前記原料ガスの置換時に、前記エミッタを一時的に加熱するべく、前記ヒータを作動制御する一時加熱工程を有することを特徴とする集束イオンビーム装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス電界電離イオン源（ＧＦＩＳ）を備えた集束イオンビーム装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高分解で像観察する装置として、電子ビームを用いた走査顕微鏡（ＳＥＭ）がよく知られている。また、近年、ガス電界電離イオン源（ＧＦＩＳ）から放出されたヘリウムイオンを用いた走査顕微鏡も実用化されている。
任意の位置を加工する装置としては、液体金属イオン源（ＬＩＭＳ）から放出されたガリウムイオンを用いた加工装置がよく知られている。この装置は、サンプル任意箇所の断面観察、ＴＥＭサンプル作製、半導体の配線変更、半導体リソグラフィ用マスクのパターン修正などに利用されている。また、近年、前記マスクの修正に電子ビームを用いた加工装置が実用化されている。
【０００３】
試料の任意の位置を加工する装置として、ガリウムイオンによる微細加工が一般的な技術として広く普及しているが、電子やヘリウムイオンによる微細加工は未だ特殊な技術であり、例えば特許文献１，２に記載のものが実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２８２６１号公報
【特許文献２】特表２００９−５１７８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガリウムイオンビームによる加工は、スパッタリング効果によりあらゆる材料をエッチングできるが、ガリウム注入による試料の損傷が大きい。
一方、電子ビームやヘリウムイオンビームは試料の損傷が少ないが、エッチング促進作用のあるガスを併用する必要があるため、適切なガスが存在しない場合は加工が困難である。
【０００６】
一方、近年実用化されたＧＦＩＳ加工の場合、同一装置でイオン種を切り換えることができるので、そのイオン種の質量が大きければガリウムイオンビームに近い特性の加工になり、イオン種の質量が小さければ電子ビームに近い特性の加工になる。どの質量のイオンを使用すべきかの判断は、所望の加工特性に基づいてなされる。
実際に加工装置を運用する上では、大小質量のイオンを両方使用することが必要な場合がある。まず、数種の試料が存在し、これらに最適なイオンが各々異なる場合である。次に、加工には一方のイオンが最適だが、観察には他方のイオンが最適で、単一イオン種では加工性能と像分解能とを両立しない場合である。
【０００７】
このような場合、イオン種を切り換えて対応することとなる。
イオン種の切り換え方法としては、イオン源室へ導入する原料ガスを置換することの他、複数の原料ガスをイオン源室へ同時に導入して引出電圧を切り換えることで放出イオン種を切り換える、または同時に放出されたイオンからＥ×Ｂ（二次電子検出器）で所望のイオンのみを取り出す、という手法が考えられる。
前者のものは、使用するガスのイオン化する電界強度が互いに近い場合に、複数イオン種が常時混在したビームになってしまうため、質量の小さいイオンでの加工を要する際に質量の大きいイオンが混入する場合には試料の損傷が大きくなってしまう。
後者のものは、単一イオン種のビームを得られるものの、イオン光学系が複雑かつ大型化し、ビーム径が絞れなくなってしまう。
【０００８】
つまり、上記両手法とも性能劣化を避けがたい点があるので、結局はイオン源室へ導入する原料ガスを置換する手法に戻る。この場合も、置換前のガスがイオン源室に残留すると置換後のビームに混入してしまうため、置換後のガス純度が高まるまで待機することが妥当な方法となるが、イオン種切り換え時間が長くなるという問題がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、イオン源室に置換前のガスを残留させることなく、イオン種を短時間で切り換え可能とする集束イオンビーム装置及びその制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、イオンビームを放出するエミッタと、前記エミッタを収容するとともに原料ガスが導入されるイオン源室と、前記イオン源室を冷却する冷却装置と、装置全体を制御する制御部と、を備えた集束イオンビーム装置において、前記制御部が、前記イオン源室における前記原料ガスに接する壁面の温度を、前記原料ガスが凍りつく温度よりも高い温度に保つべく、前記冷却装置を作動制御する温度制御部を有することを特徴とする。
請求項２に記載した発明は、イオンビームを放出するエミッタと、前記エミッタを収容するとともに原料ガスが導入されるイオン源室と、前記イオン源室を冷却する冷却装置と、装置全体を制御する制御部と、を備えた集束イオンビーム装置の制御方法において、前記イオン源室における前記原料ガスに接する壁面の温度を、前記原料ガスが凍りつく温度よりも高い温度に保つべく、前記冷却装置を作動制御する温度保持工程を有することを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、イオンビームを放出するエミッタと、前記エミッタを収容するとともに原料ガスが導入されるイオン源室と、前記エミッタを加熱するヒータと、装置全体を制御する制御部と、を備えた集束イオンビーム装置において、前記制御部が、前記原料ガスの置換時に、前記エミッタを一時的に加熱するべく、前記ヒータを作動制御する温度制御部を有することを特徴とする。
請求項４に記載した発明は、イオンビームを放出するエミッタと、前記エミッタを収容するとともに原料ガスが導入されるイオン源室と、前記エミッタを加熱するヒータと、装置全体を制御する制御部と、を備えた集束イオンビーム装置の制御方法において、前記原料ガスの置換時に、前記エミッタを一時的に加熱するべく、前記ヒータを作動制御する一時加熱工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、イオン源室に置換前のガスを残留させることなく、イオン種を短時間で切り換え可能とする集束イオンビーム装置及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態における集束イオンビーム装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態におけるイオンビーム照射原理の説明図である。
【図３】上記集束イオンビーム装置の制御部の処理の第一実施形態を示すフローチャートである。
【図４】上記集束イオンビーム装置の制御部の処理の第二実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態のガス電界電離イオン源を備えた集束イオンビーム装置を示す。ガス電界電離イオン源は、イオン源ガスが供給されたイオン源室４０内において、原子レベルで尖鋭化されたエミッタ４１の先端周辺に高電界を形成することにより、先端に吸着したイオン源ガスをイオン化してイオンビーム１を放出する。エミッタ４１先端から放出されたイオンビーム１は、光源径が数オングストロームと微小であるため、ビーム径が小さくかつ高輝度なイオンビーム１を試料２に照射することができる。
【００１４】
集束イオンビーム装置は、イオンビーム１で試料２を加工するために、ヘリウムのような軽い元素ではなく、スパッタリング効果の高い窒素を用いてイオンビーム１を放出する。一方、集束イオンビーム装置は、イオンビーム１の走査照射によって観察像を得るために、ヘリウムのような軽い元素を用いてイオンビーム１を放出することもできる。しかし、大小質量のイオンを両方使用する運用で、使用するガスのイオン化する電界強度が互いに近い場合に、質量の小さいイオンでの加工時に質量の大きいイオンが混入すると、試料２を損傷させることが問題になる。
【００１５】
このため、置換後のガス純度を高める手法が必要となるが、単にガスを置換した後に置換後のガスの純度が高まるまで待つと、イオン種切り換え時間が長時間になるという問題がある。特に、イオン源室４０内で原料ガスが接する各部の表面温度（以下、イオン源室４０内の壁面温度という。）が低く、この表面に接した原料ガスが凍りつく（凝固する）ような場合、凝固したガスが供給源となってガス置換後も置換前の原料ガスを放出し続け、置換後のガスの純度を低下させてしまう（置換前のガスがイオン化されてしまう）。
そこで、本実施形態の集束イオンビーム装置では、イオン源室４０内の壁面温度を、原料ガスが凝固しない温度に保つことで、置換前のガスの表面への吸着量を減らし、置換後のガスの純度を高めるとともに、イオン種切り換え時間の短縮を図っている。
【００１６】
集束イオンビーム装置は、イオンビーム鏡筒１０と、試料室２０と、制御部３０と、を備える。
試料室２０は、イオンビーム鏡筒１０から照射されるイオンビーム１の照射位置に試料２を移動させる試料ステージ３を収容する。
試料ステージ３は、作業者に指示に基づいて動作し、５軸に変位することができる。すなわち、試料ステージ３は、同一面内で互いに直交するＸ軸及びＹ軸、並びにこれらに直交するＺ軸に沿って試料ステージ３を移動させるＸＹＺ軸機構と、Ｘ軸又はＹ軸回りで試料ステージ３を回転させて傾斜させるチルト軸機構と、Ｚ軸回りで試料ステージ３を回転させる回転機構と、を含む変位機構により支持されている。
【００１７】
試料室２０は、イオンビーム１の走査照射により発生する二次イオンや二次電子を検出する検出器４を備える。この検出器４の検出信号とイオンビーム１の走査信号とから観察像を形成することができる。検出器４として反射イオン検出器を用いる場合、試料２から発生した反射イオンを検出して反射イオン像を形成することもできる。
【００１８】
試料室２０は、イオンビーム１の照射中に試料２にガスを吹き付け可能なガス供給部５を備える。ガス供給部５は、ガスを貯蔵するガス貯蔵部とガスを試料２近傍に吹き付けるノズル部とを含む。ガス供給部５には、ガスの流量を調整するマスフローコントローラなどのガス流量調整部を設けることもできる。
試料室２０は、その室内を真空状態にするための真空ポンプ６を備える。この真空ポンプ６により、試料室２０内の真空度を調整することができる。
【００１９】
制御部３０は、検出器４からの検出信号から観察像を形成する像形成部３１を備える。像形成部３１で形成された観察像は、表示部７に表示される。したがって、イオンビーム１を試料２に照射し、発生した二次イオンや二次電子を検出することで、試料２の観察像を表示部７に表示して観察することができる。
【００２０】
イオンビーム鏡筒１０は、イオン源室４０から放出されたイオンビーム１を集束させるコンデンサレンズ電極１１と、イオンビーム１を試料２上にフォーカスさせる対物レンズ電極１２とを備える。イオン源室４０と試料室２０との間には、中間室１３が設けられる。中間室１３は、イオン源室４０と中間室１３との間にオリフィス１４を備えるとともに、試料室２０と中間室１３との間にオリフィス１５を備える。イオンビーム１は、オリフィス１４，１５を通過して試料２に照射される。また、中間室１３は真空ポンプ１６を備え、その室内の真空度を調整することができる。中間室１３は、試料室２０とイオン源室４０との間で差動排気することができる。
【００２１】
イオン源室４０は、イオンビーム１を放出するエミッタ４１と、エミッタ４１を冷却する冷却装置４２と、エミッタ４１にイオン源ガスを供給するイオン源ガス供給部４６と、イオン源室４０を真空状態にする真空ポンプ４８とを備える。エミッタ４１は、冷却装置４２とイオン源室４０とを接続する接続部４３と、イオン源室４０の壁部４４とを介して、冷却装置４２により冷却される。エミッタ４１にはヒータ４５が接続され、エミッタ４１の温度を調整することができる。冷却装置４２とヒータ４５とは、制御部３０の温度制御部３４により制御される。
【００２２】
イオン源室４０の内部空間は、壁部４４が有する孔等を通じて、イオンビーム鏡筒１０の内部空間と連通する。真空ポンプ４８は、イオン源室４０内とともにイオンビーム鏡筒１０内も真空状態とする。イオン源室４０内及びイオンビーム鏡筒１０内の真空度は、装置運転時には１０−４Ｐａ〜１０−６Ｐａ程度に保たれる。
【００２３】
冷却装置４２は、その内部に収容された液体窒素や液体ヘリウム等の冷媒によってエミッタ４１を冷却する装置である。冷却装置４２として、ＧＭ型やパルスチューブ型等のクローズドサイクル式冷凍機や、ガスフロー型の冷凍機を用いてもよい。
【００２４】
エミッタ４１は、タングステンやモリブデン等からなる。なお、エミッタ４１は、タングステンやモリブデン等からなる針状の基材に、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム及び金等の貴金属を被覆したものでもよい。エミッタ４１の先端は、原子レベルで尖鋭化されたピラミッド状になっている。
【００２５】
エミッタ４１の先端は極めて尖鋭な形状であり、窒素イオンはこの先端から放出される。このイオンビーム１のエネルギー分布幅は極めて薄いため、色収差の影響を小さく抑えることができる。このため、例えばプラズマ型ガスイオン源や液体金属イオン源と比較して、ビーム径が極めて小さくかつ高輝度なイオンビーム１を得ることができる。
また、イオン源室４０は、エミッタ４１近傍にイオンビーム１を引き出すための電界を形成する引出電極４９を備える。引出電極４９への印加電圧は、制御部３０の引出電圧制御部３２により制御される。
【００２６】
イオン源室４０は、イオン源ガスを供給するイオン源ガス供給部４６を備える。イオン源ガス供給部４６は、イオン源ガスを貯蔵するガス貯蔵部とイオン源ガスをエミッタ４１近傍に供給するノズル部とを含む。イオン源ガス供給部４６は、イオン源ガスの流量を調整するマスフローコントローラなどのガス流量調整部を備える。イオン源ガス供給部４６は、制御部３０のイオン源ガス制御部３３により制御される。
【００２７】
次に、イオンビーム照射原理について図２を参照して説明する。
イオン源室４０には、イオン源ガス供給部４６から窒素ガスが供給され、エミッタ４１周辺に窒素分子５１を存在させる。エミッタ４１は、冷却装置４２により冷却され、エミッタ４１周辺の窒素分子５１を吸着する。電源５０は、引出電圧制御部３２からの信号により、エミッタ４１と引出電極４９との間に電圧を印加する。これにより、エミッタ４１先端の周辺に高電界が発生し、エミッタ４１に吸着した窒素分子５１が先端に移動する。この窒素分子５１は、エミッタ４１の先端でイオン化され、引出電圧によりイオンビーム１が放出される。
【００２８】
エミッタ４１の先端は原子レベルで尖鋭化され、結晶構造がピラミッド状になるように構成される。したがって、エミッタ４１と引出電極４９との間に電圧が印加されると、ピラミッドの先端において非常に大きな電界が形成され、窒素分子５１が分極して先端に引き寄せられる。そして、引き寄せられた窒素分子５１は、電界の高い位置でイオン化される。窒素イオンは、引出電極４９の開口部から試料室２０内部に向かって放出される。イオンビーム１が放出される領域の大きさ、つまりイオン源のソースサイズは極めて小さいので、試料２上でのビーム径が小さく、かつ高輝度なイオンビーム１を照射することができる。
【００２９】
イオン源ガスをイオン化するために必要な電界は、ガス種によって異なる。ヘリウムの場合は、４．４０×１０１０Ｖ／Ｍである。窒素の場合は、ヘリウムよりも小さい１．６５×１０１０Ｖ／Ｍである。すなわち、窒素はヘリウムよりも小さい電界でイオン化できるので、印加電圧はヘリウムよりも小さくてよい。印加電圧が大きいと、エミッタ４１自身が電界蒸発して早く消耗してしまうので、窒素を用いることでエミッタ４１を長持ちさせることができる。イオンビーム１を放出可能な印加電圧は、エミッタ４１の先端形状により異なることがあるが、本実施形態では０．５ｋＶ〜２０ｋＶの印加電圧でイオンビーム１を放出することが可能である。
【００３０】
中間室１３は、イオン源室４０と中間室１３との間にオリフィス１４を備え、試料室２０と中間室１３との間にオリフィス１５を備え、かつ真空ポンプ１６を備えることにより、試料室２０及びイオン源室４０とは異なる真空度に保つことができる。試料室２０のベース真空度は１．０×１０−５Ｐａオーダーである。また、ガス供給部５により試料２にガスを吹き付けながら加工する場合、試料室２０の真空度は１．０×１０−３Ｐａオーダーである。後者の場合、イオン源室４０が試料室２０よりも真空度が高い状態で動作することになる。このため、中間室１３がないと、試料室２０から不純物ガスがイオン源室４０に流入し、不純物がエミッタ４１に吸着するため、イオンビーム照射が不安定になってしまう。
【００３１】
次に、本実施形態の集束イオンビーム装置の温度制御について説明する。
エミッタ４１の温度が低いと、窒素分子の吸着密度が高くなる。したがって、エミッタ４１の温度を低くすることで、イオンビーム１の電流量を大きくすることができる。しかし、エミッタ４１の温度を低くするには、冷却装置４２やイオン源室４０の壁部４４や冷却装置４２とイオン源室４０との接続部４３の温度が低くなり、その結果、壁部４４や接続部４３に窒素ガスが吸着し、凍りついて凝固してしまう。
壁部４４や接続部４３に窒素が凝固すると、原料ガスを置換した後も凝固した窒素がガス供給源となってしまう。例えば、窒素ガスを原料ガスとするイオンビームで試料のフォトマスクを加工し、その後、前記フォトマスクよりも照射ダメージの影響を受けやすいEUVLマスクを、質量の小さい水素ガスを原料ガスとするイオンビームで加工する場合において、窒素ガスを水素ガスに置換すると、水素をイオン化する電界強度が窒素をイオン化する電界強度に近く、水素をイオン化すると窒素もイオン化されてしまうため、水素イオンに質量の大きい窒素イオンを混入させる原因となり、EUVLマスクを損傷させてしまうという問題がある。
【００３２】
そこで、本実施形態では、図３に示すように、温度制御部３４によって冷却装置４２の作動を制御することで、イオン源室４０内の壁面温度を、置換前後の原料ガスそれぞれが凍りつく温度を超えた温度に保つ。特に質量の大きい原料ガスが凍りつく温度を超えた温度に保つ。置換前後の原料ガスが窒素ガス及び水素ガスである場合、窒素ガスが凍りつく温度の方が水素ガスが凍りつく温度よりも高いので、前記両温度を超えた温度とは、前記した真空度における窒素ガスが凍りつく温度（３０Ｋ〜４０Ｋ）を超えた温度（例えば、窒素ガスの三重点付近の温度６０Ｋ）となる。本実施形態における「原料ガスが凍りつく温度を超えた温度」とは、例えば前記原料ガスが凍りつく温度（３０Ｋ〜４０Ｋ）を超え、観察像を形成するために必要なエミッション電流が得られる上限の温度（１００Ｋ）までの範囲の温度であり、この範囲内の所定温度で壁面温度を一定に保つべく制御する。特に、この範囲内の所定温度で凍りつきやすい冷却装置４２や接続部４３付近の温度を一定に保つべく制御する。
【００３３】
図３に示すように、温度制御部３４は、まず、ステップＳ１１にて、前記壁面温度が置換前後の原料ガスそれぞれが凍りつく温度を超えた温度（以下、凍結温度という。）以上であるか否かを判定する。前記判定がＹＥＳ（凍結温度以上）の場合は、ステップＳ１２で冷却装置４２をＯＦＦにして処理を終了し、前記判定がＮＯ（凍結温度未満）の場合は、ステップＳ１３で冷却装置４２をＯＮにして処理を終了する。
このような温度保持工程により、置換前ガスの壁面への吸着を抑え、置換後のガス純度を高めることができる。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、イオン源室４０における原料ガスに接する壁面の温度を、原料ガスが凍りつく温度よりも高い温度に保つべく、冷却装置４２を作動制御することで、イオン源室４０内の壁面温度を原料ガスが凝固しない温度に保ち、イオン源室４０の壁面への原料ガスの吸着量を減らすことができる。このため、置換後のガス純度が高まるまで待機する場合と比べて、短い作業時間で置換後のガス純度を高めることができる。したがって、イオン化する電界強度が互いに近くかつ互いに質量数の異なる二種の原料ガスを用いて、質量数の大きな原料ガスから質量数の小さな原料ガスに置換する場合にも、置換後の原料ガスに置換前の原料ガスが混入することを抑え、試料２の損傷を抑えた加工を行うことができる。
【００３５】
イオン源室４０内と同じ空間とみなされる空間（真空ポンプ４８で排気される空間、すなわちイオンビーム鏡筒１０内を含む）に接する壁面は、温度制御部３４で冷却装置４２をコントロールすることにより所定以上の温度に保たれる。この温度が高いほど、前記壁面に原料ガスが凝固する可能性は低くなる。しかし、壁面温度に起因してエミッタ４１の温度が上がるとエミッション電流が低下するので、高すぎてはいけない。よって、イオン種切り換え時間とエミッション電流とのバランスを考慮し、前記壁面の温度を調整する。具体的には、少なくともイオン源室４０内の壁面温度及び接続部４３の表面温度は、使用する原料ガスが凍りつく温度のうち、最も高い温度より若干高い温度に保つ。これにより、何れの原料ガスも凝固することがなくなる。なお、イオンビーム鏡筒１０の壁等、外気と接する部位は室温になるので、温度をコントロールする必要はない。
【００３６】
＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
この実施形態は、前記第一実施形態に対して、壁面温度を所定温度に保つ代わりに、ガス置換時にエミッタ４１を加熱する点で特に異なる。その他の、前記実施形態と同一構成には同一符号を付して詳細説明は省略する。
【００３７】
図４に示すように、制御部３０は、作業者の指示に基づいて原料ガスの置換を行う際、まず、ステップＳ２１にて、イオン源室４０への置換前のガスＡの導入が停止したか否かを判定する。前記判定がＹＥＳ（ガスＡの導入が停止）の場合は、ステップＳ２２でヒータ４５をＯＮにし、前記判定がＮＯ（ガスＡの導入が継続中）の場合は処理を終了する。イオン源室４０は真空ポンプ４８により常に所定の真空度に保たれ、室内のガスＡの排気も真空ポンプ４８によりなされる。
【００３８】
ステップＳ２２でヒータ４５をＯＮにした後、ステップＳ２３で所定時間を経過させることで、エミッタ４１を設定温度（原料ガスが凍りつく温度（３０K〜４０K）より高くエミッタ４１の先端がファセットする温度（７００K〜１０００K）より低い温度とする。また、エミッタ４１を加熱後に短時間で冷却するためには２００Ｋより低い温度がより良い。）まで加熱する。これにより、エミッタ４１が設定温度まで加熱され、エミッタ４１に吸着していた置換前のガスＡが脱離する。
その後、ステップＳ２４でヒータ４５をＯＦＦにし、続くステップＳ２５で置換ガスであるガスＢを導入した後、処理を終了する。
【００３９】
このような一時加熱工程により、置換前ガスのエミッタ４１への吸着を抑え、置換後のガス純度を効果的に高めることができる。
エミッタ４１は、その形状や材料の設定により、熱容量が小さく熱伝導率は高いものとされ、ガスＢを導入してイオン源室４０に充填させる間に所定の動作温度に戻る。
【００４０】
以上のように、本実施形態によれば、原料ガスの置換時に、エミッタ４１を一時的に加熱するべく、ヒータ４５を作動制御することで、エミッタ４１の表面から置換前のガスを脱離させることができ、エミッション点近傍における置換後のガスの純度を高めることができる。すなわち、イオン源室４０内の壁面から置換前のガスを脱離させる場合よりも効果的に、置換後ガス純度を高めることができる。
【００４１】
イオン源ガス供給部４６よりイオン源室４０へ供給する原料ガスを置換した後、温度制御部３４でヒータ４５をコントロールすることによりエミッタ４１を短時間加熱する際、強く加熱するほどエミッタ４１表面に吸着したガスを脱離させる効果が高く、置換後のガスを所望の純度まで高める時間を短縮することができる。しかし、エミッタ４１が所定動作温度へ戻る時間が長くなると、その間はエミッション電流が変化するので、精度を求められる加工は開始できない。これらを鑑み、イオン種切り換え時間がトータルで最短になるよう、エミッタ４１の加熱の強弱を調整する。また、昇温高温の時間を短縮するために、エミッタ４１の熱容量を小さくするとともに熱伝導率を高くする。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、第一及び第二実施形態の構成及び制御を組み合わせてもよい。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  イオンビーム
３０  制御部
３４  温度制御部
４０  イオン源室
４１  エミッタ
４２  冷却装置
４５  ヒータ
【図１】
2014191982.tif 000003
【図２】
2014191982.tif 000004
【図３】
2014191982.tif 000005
【図４】
2014191982.tif 000006