(57)【要約】【課題】エミッターの先端の鈍化を抑制することができる集束イオンビーム装置を提供すること。【解決手段】集束イオンビーム装置は、予め決められた第１期間が経過する毎に、第１加熱装置によってエミッター及びエミッターとともに冷却される筐体の内側の温度を上昇させた後、冷却装置によってエミッターを冷却する第１メンテナンス処理を行う。【選択図】図４
2018166043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端が先鋭化されたエミッターと、前記エミッターを内包する筐体と、引出電極と、前記エミッターと前記引出電極との間に電圧を印加する電源部と、前記筐体の内側に予め決められた第１ガスを供給する第１ガス供給部とを備え、前記電源部により前記エミッターと前記引出電極との間に予め決められた大きさの電圧である引出電圧が印加された場合、前記第１ガス供給部により前記筐体の内側に供給された前記第１ガスが前記先端においてイオン化されたイオンのビームであるイオンビームを試料に照射する照射部と、
前記エミッターを冷却する冷却装置と、
前記エミッター及び前記エミッターとともに冷却される前記筐体の内側を加熱する第１加熱装置と、
予め決められた第１期間が経過する毎に、前記第１加熱装置によって前記エミッター及び前記エミッターとともに冷却される前記筐体の内側の温度を上昇させた後、前記冷却装置によって前記エミッターを冷却する第１メンテナンス処理を行う第１制御部と、
を備える集束イオンビーム装置。
【請求項２】
前記第１制御部は、前記第１期間が経過する毎に、前記エミッターの再成形が起こる温度よりも低い温度であって予め決められた温度まで前記第１加熱装置によって前記エミッター及び前記エミッターとともに冷却される前記筐体の内側の温度を上昇させる、
請求項１に記載の集束イオンビーム装置。
【請求項３】
前記第１期間は、前記冷却装置によって冷却された前記エミッターの周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれる不純物の量に基づく期間である、
請求項１又は２に記載の集束イオンビーム装置。
【請求項４】
前記第１期間は、前記クライオポンプに溜め込まれる不純物の量が飽和量に達すると推定される時間よりも短い期間である、
請求項３のうちいずれか一項に記載の集束イオンビーム装置。
【請求項５】
先端が先鋭化されたエミッターと、前記エミッターを内包する筐体と、引出電極と、前記エミッターと前記引出電極との間に電圧を印加する電源部と、前記筐体の内側に予め決められた第１ガスを供給する第１ガス供給部とを備え、前記電源部により前記エミッターと前記引出電極との間に予め決められた大きさの電圧である引出電圧が印加された場合、前記第１ガス供給部により前記筐体の内側に供給された前記第１ガスが前記先端においてイオン化されたイオンのビームであるイオンビームを試料に照射する照射部と、
前記エミッターを冷却する冷却装置と、
前記エミッターを加熱する第２加熱装置と、
予め決められた第２期間が経過する毎に、前記第２加熱装置によって前記エミッターの温度を上昇させた後、前記エミッターと前記引出電極との間に前記引出電圧よりも高い電圧である第２メンテナンス電圧を前記電源部に印加させる第２制御部と、
を備える集束イオンビーム装置。
【請求項６】
前記第２制御部は、前記第２加熱装置によって前記エミッターの温度を上昇させた後、前記エミッターと前記引出電極との間の電圧を、前記第２メンテナンス電圧に上昇させてから前記引出電圧に降下させる処理を予め決められた保持時間が経過するまでの間、１回以上繰り返し行う、
請求項５に記載の集束イオンビーム装置。
【請求項７】
前記第２制御部は、前記第２期間が経過する毎に、前記エミッターの再成形が起こる温度よりも低い温度であって予め決められた温度まで前記第２加熱装置によって前記エミッターの温度を上昇させる、
請求項５又は６に記載の集束イオンビーム装置。
【請求項８】
前記第２期間は、前記エミッターの先端に付着する不純物に基づく期間である、
請求項５から７のうちいずれか一項に記載の集束イオンビーム装置。
【請求項９】
前記第２期間は、前記エミッターの先端が不純物によって鈍化されると推定される期間よりも短い期間である、
請求項５から８のうちいずれか一項に記載の集束イオンビーム装置。
【請求項１０】
前記引出電圧よりも高い電圧は、前記エミッターに電界蒸発が生じてしまう電圧よりも低い電圧である、
請求項５から９のうちいずれか一項に記載の集束イオンビーム装置。
【請求項１１】
請求項１から４のうちいずれか一項に記載の照射部、冷却装置、第１加熱装置、第１制御部のそれぞれと、
請求項５から１０のうちいずれか一項に記載の第２加熱装置、第２制御部のそれぞれと、
を備え、
前記第２期間は、前記第１期間よりも短い期間である、
集束イオンビーム装置。
【請求項１２】
試料が載置される試料室と、
先端が先鋭化されたエミッターと、前記エミッターを内包する筐体と、引出電極と、前記エミッターと前記引出電極との間に電圧を印加する電源部と、前記筐体の内側に予め決められた第１ガスを供給する第１ガス供給部とを備え、前記電源部により前記エミッターと前記引出電極との間に引出電圧が印加された場合、前記第１ガス供給部により前記筐体の内側に供給された前記第１ガスが前記先端においてイオン化されたイオンのビームであるイオンビームを前記試料に照射する照射部と、
前記筐体と前記試料室との間を開閉可能な開閉部材によって遮断する遮断部と、
予め決められた１以上のタイミングにおいて、前記筐体と前記試料室との間を前記遮断部に遮断させる第３制御部と、
を備える集束イオンビーム装置。
【請求項１３】
前記１以上のタイミングは、前記試料室の圧力が変化するタイミングに応じて決められるタイミングである、
請求項１２に記載の集束イオンビーム装置。
【請求項１４】
前記１以上のタイミングは、前記試料室に第２ガスを供給する第２ガス供給部に関するタイミングである、
請求項１２又は１３に記載の集束イオンビーム装置。
【請求項１５】
前記１以上のタイミングには、前記第２ガス供給部から前記第２ガスを供給する供給管が動くタイミングに応じたタイミングが含まれる、
請求項１４に記載の集束イオンビーム装置。
【請求項１６】
前記１以上のタイミングには、前記第２ガス供給部から前記第２ガスを前記試料室に供給するタイミングに応じたタイミングが含まれる、
請求項１４又は１５に記載の集束イオンビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、集束イオンビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料の観察、各種の評価、解析、加工等を行う集束イオンビーム装置に関する技術の研究や開発が行われている。
【０００３】
このような集束イオンビーム装置は、イオンを発生させるイオン源を備えており、イオン源で発生したイオンを集束させたビームである集束イオンビームを照射する。また、集束イオンビーム装置は、イオン源として、ガス電界イオン源を備えている場合がある。
【０００４】
ガス電界イオン源は、先端が原子レベルで先鋭化されたエミッターと、エミッターの周囲に窒素ガス、ヘリウムガス等のガスを供給するガス源と、エミッターを冷却させる冷却部と、エミッターの先端から離れた位置に配置された引出電極とを備えている。ガス電界イオン源は、ガス源によりエミッターの周囲にガスを供給した後、エミッターと引出電極との間に引出電圧を印加するとともにエミッターを冷却部により冷却する。これにより、ガス電界イオン源は、エミッターの先端における電界によってガスを電離させ、ガスイオンを生成する。生成されたガスイオンは、正の電位が印加されたエミッターから反発し、引出電極側に引き出される。集束イオンビーム装置は、引き出されたガスイオンを加速するとともに集束させ、集束イオンビームを照射する。
【０００５】
ガス電界イオン源を備えた集束イオンビーム装置は、照射する集束イオンビームのエネルギーの拡がりを小さくできるため、当該集束イオンビームのビーム径を小さくすることができる。このため、当該集束イオンビーム装置は、集束イオンビームによる試料の観察における分解能が高い。また、当該集束イオンビーム装置は、集束イオンビームによる微細なエッチング加工の精度が高い。
【０００６】
しかし、ガス電界イオン源が備えるエミッターの先端は、エミッターを内包する筐体の内壁にガスを構成する粒子が衝突することによって発生する不純物（コンタミネーションとも称され、例えば、一酸化炭素、メタン等）の付着によって放出ビーム電流が減ったり、放出ビームの方向が変化したりすることがある。また、当該不純物の付着と剥離に伴って、エミッターの一部を剥離させて、エミッターの先端が鈍化することがある。鈍化が起きると放出ビームのフォーカスがずれるとともに放出ビーム電流が少なくなり、最悪は０となる。以下では、ここで述べた３つの変化パターンを１つにまとめて、エミッターの先端が鈍化する、という表現で代用する。この場合、集束イオンビーム装置は、集束イオンビームのビーム電流が減ったり、集束イオンビームのビーム径を小さく絞れないことがある。
【０００７】
これに関し、針状の先端を持つエミッターと、エミッターの先端方向に離間した位置に開口を有する引出電極と、エミッターを内包するチャンバーとを有するガス電界イオン源を含むイオンビーム装置であって、ガス電界イオン源は、エミッターにビーム発生電圧以上の電圧を印加した状態で、チャンバーにイオン化用ガスを導入するイオン化用ガス導入経路と、エミッターにビーム発生電圧未満の電圧を印加した状態又は電圧を印加しない状態のいずれかの状態で、チャンバーに洗浄用ガスを導入する洗浄用ガス導入経路とを有し、洗浄用ガスが導入された状態でのチャンバーの圧力は、イオン化用ガスが導入される時のチャンバーの圧力より高いイオンビーム装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０２９７４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このようなイオンビーム装置は、洗浄用ガスによってチャンバー内の不純物をチャンバーの外側に排出することにより、エミッターの先端を保護する。しかしながら、この洗浄用ガスによるチャンバー内からの不純物の排出は、２日以上の時間を要することが知られている。このため、当該イオンビーム装置は、頻繁に当該不純物の排出を行うことができず、エミッターの先端の保護を十分に行うことができない場合があった。その結果、当該イオンビーム装置は、当該先端の鈍化を抑制することが困難な場合があった。
【００１０】
そこで本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、エミッターの先端の鈍化を抑制することができる集束イオンビーム装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、先端が先鋭化されたエミッターと、前記エミッターを内包する筐体と、引出電極と、前記エミッターと前記引出電極との間に電圧を印加する電源部と、前記筐体の内側に予め決められた第１ガスを供給する第１ガス供給部とを備え、前記電源部により前記エミッターと前記引出電極との間に予め決められた大きさの電圧である引出電圧が印加された場合、前記第１ガス供給部により前記筐体の内側に供給された前記第１ガスが前記先端においてイオン化されたイオンのビームであるイオンビームを試料に照射する照射部と、前記エミッターを冷却する冷却装置と、前記エミッター及び前記エミッターとともに冷却される前記筐体の内側を加熱する第１加熱装置と、予め決められた第１期間が経過する毎に、前記第１加熱装置によって前記エミッター及び前記エミッターとともに冷却される前記筐体の内側の温度を上昇させた後、前記冷却装置によって前記エミッターを冷却する第１メンテナンス処理を行う第１制御部と、を備える集束イオンビーム装置である。
【００１２】
また、本発明の他の態様は、先端が先鋭化されたエミッターと、前記エミッターを内包する筐体と、引出電極と、前記エミッターと前記引出電極との間に電圧を印加する電源部と、前記筐体の内側に予め決められた第１ガスを供給する第１ガス供給部とを備え、前記電源部により前記エミッターと前記引出電極との間に予め決められた大きさの電圧である引出電圧が印加された場合、前記第１ガス供給部により前記筐体の内側に供給された前記第１ガスが前記先端においてイオン化されたイオンのビームであるイオンビームを試料に照射する照射部と、前記エミッターを冷却する冷却装置と、前記エミッターを加熱する第２加熱装置と、予め決められた第２期間が経過する毎に、前記第２加熱装置によって前記エミッターの温度を上昇させた後、前記エミッターと前記引出電極との間に前記引出電圧よりも高い電圧を前記電源部に印加させる第２制御部と、を備える集束イオンビーム装置である。
【００１３】
また、本発明の他の態様は、試料が載置される試料室と、先端が先鋭化されたエミッターと、前記エミッターを内包する筐体と、引出電極と、前記エミッターと前記引出電極との間に電圧を印加する電源部と、前記筐体の内側に予め決められた第１ガスを供給する第１ガス供給部とを備え、前記電源部により前記エミッターと前記引出電極との間に引出電圧が印加された場合、前記第１ガス供給部により前記筐体の内側に供給された前記第１ガスが前記先端においてイオン化されたイオンのビームであるイオンビームを前記試料に照射する照射部と、前記筐体と前記試料室との間を開閉可能な開閉部材によって遮断する遮断部と、予め決められた１以上のタイミングにおいて、前記筐体と前記試料室との間を前記遮断部に遮断させる第３制御部と、を備える集束イオンビーム装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、エミッターの先端の鈍化を抑制することができる集束イオンビーム装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】集束イオンビーム装置１の構成の一例を示す図である。
【図２】集束イオンビーム装置１が備える集束イオンビーム鏡筒１２の構成の一例を示す図である。
【図３】制御装置３０のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図４】制御装置３０の機能構成の一例を示す図である。
【図５】制御装置３０が行うメンテナンス処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】制御装置３０が行う第３メンテナンス処理の流れの一例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】
【００１６】
＜実施形態＞
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。
【００１７】
＜集束イオンビーム装置の構成＞
まず、図１を参照し、実施形態に係る集束イオンビーム装置１の構成について説明する。以下では、説明の便宜上、重力方向を下又は下側と称し、重力方向と反対の方向を上又は上側と称して説明する。図１は、集束イオンビーム装置１の構成の一例を示す図である。集束イオンビーム装置１は、照射装置１０と、制御装置３０を備える。また、制御装置３０には、入力装置３３と、表示装置３５が接続されている。なお、集束イオンビーム装置１は、照射装置１０及び制御装置３０に加えて、入力装置３３と表示装置３５のうちのいずれか一方又は両方を備える構成であってもよい。また、制御装置３０は、入力装置３３と表示装置３５のうちいずれか一方又は両方と一体に構成されてもよい。
【００１８】
照射装置１０は、筐体１０ａと、ステージ１１と、集束イオンビーム鏡筒１２と、検出器１３と、ガス銃１４を備える。
【００１９】
ステージ１１は、筐体１０ａの内側である試料室１０ｂに設置される。ステージ１１には、図１に示したように、試料Ｓが載置される。試料Ｓは、ユーザーが集束イオンビーム装置１によって観察、各種の評価、解析、加工等を行う対象となる物体のことである。ステージ１１は、変位機構１５によって支持されている。変位機構１５は、水平移動機構１５ａと、チルト機構１５ｂと、ローテーション機構１５ｃを備える。図１に示した例では、変位機構１５は、試料室１０ｂに設置されている。なお、変位機構１５の一部は、筐体１０ａの外側に設置される構成であってもよい。変位機構１５において、水平移動機構１５ａと、チルト機構１５ｂと、ローテーション機構１５ｃとのそれぞれは、水平移動機構１５ａ、チルト機構１５ｂ、ローテーション機構１５ｃの順に上から下に向かって重なっている。なお、変位機構１５では、水平移動機構１５ａと、チルト機構１５ｂと、ローテーション機構１５ｃとのそれぞれが他の順番で重なっていてもよく、水平移動機構１５ａと、チルト機構１５ｂと、ローテーション機構１５ｃとのそれぞれが重なっていなくてもよい。
【００２０】
水平移動機構１５ａは、制御装置３０からの要求に応じて動作するアクチュエーターを備え、三次元座標系ＣＣにおけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれに沿ってステージ１１を並進させる。三次元座標系ＣＣは、集束イオンビーム装置１に対応付けられた三次元直交座標系である。以下では、一例として、三次元座標系ＣＣにおけるＺ軸の正方向が上方向と一致する場合について説明する。なお、当該正方向は、上方向と一致しない構成であってもよい。
チルト機構１５ｂは、制御装置３０からの要求に応じて動作するアクチュエーターを備え、ステージ１１を当該Ｘ軸（又は当該Ｙ軸）周りに回動させて傾斜させる。
ローテーション機構１５ｃは、制御装置３０からの要求に応じて動作するアクチュエーターを備え、ステージ１１を当該Ｚ軸周りに回動させる。
【００２１】
変位機構１５は、水平移動機構１５ａと、チルト機構１５ｂと、ローテーション機構１５ｃとのそれぞれが備えるアクチュエーターによる連携した動作によって５軸の自由度の動作によってステージ１１を制御装置３０が要求する位置に動かす。ステージ１１の位置は、例えば、ステージ１１の上面の中心の位置によって表される。なお、ステージ１１の位置は、これに代えて、ステージ１１に対応付けられた他の位置によって表されてもよい。
【００２２】
集束イオンビーム鏡筒１２は、集束イオンビームＲ１を照射する。また、集束イオンビーム鏡筒１２は、筐体１０ａの外側から筐体１０ａの内側（すなわち、試料室１０ｂ）に向かって挿通されている。図１に示した例では、集束イオンビーム鏡筒１２が有する端部のうち集束イオンビームＲ１が射出する側の端部が筐体１０ａの内側に位置しており、集束イオンビーム鏡筒１２が有する端部のうち集束イオンビームＲ１が射出しない側の端部が筐体１０ａの外側に位置している。なお、集束イオンビーム鏡筒１２は、全体が試料室１０ｂに設置される構成であってもよい。
【００２３】
集束イオンビーム鏡筒１２は、筐体１２ａと、照射部１２ｂと、遮断部１２ｃを備える。
【００２４】
筐体１２ａは、内側に照射部１２ｂが設置される。また、筐体１２ａは、照射部１２ｂから照射される集束イオンビームＲ１が射出する開口部を有する。遮断部１２ｃは、当該開口部を塞ぐように設けられている。遮断部１２ｃは、制御装置３０からの要求に応じて、筐体１２ａと試料室１０ｂとの間を開閉可能な開閉部材によって遮断する。また、遮断部１２ｃは、制御装置３０からの要求に応じて、当該間を当該開閉部材によって開放する。
遮断部１２ｃが当該間を当該開閉部材によって遮断した場合、試料室１０ｂの粒子（イオン、原子、分子、クラスター、塵等）は、筐体１２ａの内側の空間へ移動不可能である。一方、遮断部１２ｃが当該間を当該開閉部材によって開放した場合、試料室１０ｂの粒子は、筐体１２ａの内側の空間へ移動可能である。
【００２５】
照射部１２ｂは、図２に示したように、エミッター１２０と、ガス源１２１と、冷却装置１２２と、第１加熱装置１２３と、第２加熱装置１２４と、引出電極１２５と、電源部１２６と、ビーム光学系ＬＳを備える。図２は、集束イオンビーム装置１が備える集束イオンビーム鏡筒１２の構成の一例を示す図である。なお、図２では、図を簡略化するため、筐体１２ａを省略している。また、エミッター１２０と、ガス源１２１と、冷却装置１２２と、第１加熱装置１２３と、第２加熱装置１２４と、引出電極１２５と、電源部１２６は、図２に示したガス電界イオン源１２８を構成している。
【００２６】
エミッター１２０は、先端が先鋭化された部材である。エミッター１２０は、例えば、タングステン等によって成形された基材にイリジウム等の貴金属が被膜されることにより構成される。エミッター１２０の先端は、原子レベルで先鋭化されており、結晶構造が予め決められた形状になるように成形されている。すなわち、エミッター１２０の先端を構成する原子の数は、１個である。当該形状は、例えば、ピラミッド形状である。なお、当該形状は、ピラミッド形状に代えて、他の形状であってもよい。エミッター１２０は、図２に示したように、エミッター１２０を内包する筐体であるイオン発生室１２７の内側に収容された状態で支持されている。イオン発生室１２７は、内側が高真空状態にされたまま維持される。
【００２７】
ガス源１２１は、エミッター１２０の周囲にガスＧ２を供給する。ガスＧ２は、例えば、窒素ガスである。なお、ガスＧ２は、窒素ガスに代えて、ヘリウムガス等の他のガスであってもよい。ガス源１２１は、ガス導入管１２１ａを介してイオン発生室１２７の内側に連通している。ガス源１２１は、第１ガス供給部の一例である。また、ガスＧ２は、第１ガスの一例である。
【００２８】
冷却装置１２２は、制御装置３０からの要求に応じて、液体ヘリウム、液体窒素等の冷媒によって、制御装置３０が要求する温度までエミッター１２０を冷却する。図２に示した例では、冷却装置１２２は、引出電極１２５を含むイオン発生室１２７の内側を冷却することにより、エミッター１２０を冷却する。なお、冷却装置１２２は、イオン発生室１２７の内側を冷却する構成に代えて、エミッター１２０を局所的に冷却する他の構成であってもよい。また、冷却装置１２２は、振動を十分に低減する機能を備えれば、冷凍機であってもよい。
【００２９】
第１加熱装置１２３は、エミッター１２０及びエミッター１２０とともに冷却されるイオン発生室１２７の内側を加熱する。第１加熱装置１２３は、制御装置３０からの要求に応じて、制御装置３０が要求する温度までエミッター１２０及び当該内側を加熱する。
【００３０】
第２加熱装置１２４は、エミッター１２０の先端を局所的に加熱する。第２加熱装置１２４は、例えば、フィラメントである。なお、第２加熱装置１２４は、フィラメントに代えて、当該先端を局所的に加熱可能な他の装置であってもよい。第２加熱装置１２４は、制御装置３０からの要求に応じて動作する電源部１２４ａからの電流により、制御装置３０が要求する温度まで当該先端を局所的に加熱する。
【００３１】
ここで、イオン発生室１２７は、開口部を有する。イオン発生室１２７が有する開口部には、三次元座標系ＣＣにおけるＺ軸の負方向に向かって引出電極１２５がエミッター１２０の先端から離間した状態で配置される。引出電極１２５には、当該先端に対向する位置に開口部１２５ａが形成されている。
【００３２】
電源部１２６は、制御装置３０からの要求に応じた電圧を、引出電極１２５とエミッター１２０との間に印加する。電源部１２６により当該間に予め決められた大きさの電圧である引出電圧が印加された場合、エミッター１２０の先端では、ガスＧ２がイオン化された図示しないガスイオンＧ３が発生する。引出電圧は、ガスイオンＧ３を引出電極１２５側に引き出す役割を果たす。引出電圧は、例えば、ガスＧ２が窒素の場合、２．３ｋＶである。なお、引出電圧は、２．３ｋＶより小さい電圧であってもよく、２．３ｋＶより大きい電圧であってもよい。
【００３３】
引出電極１２５の下側には、接地電位の陰極１２９が設けられている。加速電源部１３０は、制御装置３０からの要求に応じた電圧を、陰極１２９とエミッター１２０との間に加速電圧として印加する。加速電圧は、前述のガスイオンＧ３を加速してイオンビームを形成させる。このイオンビームは、ビーム光学系ＬＳが備えるアパーチャー、コンデンサーレンズ等によって集束され、集束イオンビームＲ１として形成される。ビーム光学系ＬＳが備える偏向器等により、集束イオンビームＲ１の試料上での照射位置を任意に振ることができる。ビーム光学系ＬＳは、当該イオンビームに基づいて集束イオンビームＲ１を形成することができれば如何なる構成であってもよい。このため、図２では、ビーム光学系ＬＳの詳細について省略している。なお、ビーム光学系ＬＳには、エミッター１２０の先端の電界イオン顕微鏡像（ＦＩＭ像；Field  Ion  Microscope  Image）を取得可能な図示しない光学系が含まれている。当該光学系は、制御装置３０からの要求に応じて、当該電界イオン顕微鏡像を取得し、取得した当該電界イオン顕微鏡像を制御装置３０に出力する。
【００３４】
検出器１３は、集束イオンビームＲ１を照射された試料Ｓが放射する二次電子、二次イオン、反射イオン、散乱イオン等の二次粒子Ｒ２を検出する。このように、二次粒子Ｒ２は、この一例において、荷電粒子である。なお、二次粒子Ｒ２は、荷電粒子に代えて、中性粒子であってもよい。この場合、検出器１３は、例えば、カロリーメーター等であり、中性粒子を検出する。検出器１３が二次粒子Ｒ２を検出した場合、検出器１３は、検出した二次粒子Ｒ２を示す情報を制御装置３０に出力する。
【００３５】
ガス銃１４は、デポジション膜の原料となる物質（例えば、フェナントレン、プラチナ、カーボン、タングステン等）を含有した化合物ガスを原料ガスＧ１として供給する。原料ガスＧ１は、集束イオンビームＲ１を照射された試料Ｓが放射する二次粒子Ｒ２によって分解され、気体成分と固体成分とに分離する。分離したこれら２つの成分（すなわち、当該気体成分と当該固体成分）のうち固体成分は、堆積し、デポジション膜を形成する。なお、ガス銃１４は、集束イオンビームＲ１によるエッチング加工を選択的に加速させる物質（例えば、フッ化キセノン、塩素、ヨウ素、水）を供給することも可能である。集束イオンビーム装置１によるエッチング加工を選択的に加速させる物質は、試料Ｓに応じて異なり、例えば、試料Ｓがシリコン系であった場合、フッ化キセノンであり、試料Ｓが有機系であった場合、水である。集束イオンビーム装置１によるエッチング加工を選択的に加速させる物質は、集束イオンビームＲ１とともに試料Ｓに照射することによって、当該エッチング加工を加速することができる。ガス銃１４は、第１ガス供給部の一例である。また、原料ガスＧ１は、第１ガスの一例である。
【００３６】
制御装置３０は、入力装置３３を介してユーザーから受け付けた操作（又は動作プログラム）に基づいて、集束イオンビーム装置１の全体を制御する。例えば、制御装置３０は、当該操作（又は当該動作プログラム）に基づいて、前述の引出電圧、加速電圧、ビーム電流等を変化させる。また、制御装置３０は、当該操作（又は当該動作プログラム）に基づいて、照射装置１０を制御し、集束イオンビームＲ１による試料Ｓの観察、集束イオンビームＲ１による試料Ｓへのエッチング加工、集束イオンビームＲ１による試料Ｓへのデポジション膜の形成等を行う。入力装置３３は、例えば、キーボードやマウス、タッチパッド等である。なお、入力装置３３は、これらに代えて、他の入力装置であってもよい。また、入力装置３３は、後述する表示装置３５と一体に構成されたタッチパネルであってもよい。
【００３７】
また、制御装置３０は、検出器１３が検出した二次粒子Ｒ２を示す情報を検出器１３から取得し、取得した当該情報に基づく画像を生成する。当該画像は、試料Ｓの観察画像である。制御装置３０は、生成した当該観察画像を表示装置３５に表示させる。表示装置３５は、例えば、液晶ディスプレイパネル、あるいは、有機ＥＬ（ElectroLuminescence）ディスプレイパネルを備えたディスプレイである。表示装置３５は、制御装置３０から取得した各種の画像を当該ディスプレイに表示する。
【００３８】
＜集束イオンビーム装置が行う処理の概要＞
次に、実施形態に係る集束イオンビーム装置１が行う処理の概要について説明する。以下では、説明の便宜上、ある試料Ｓについて、予め決められた組み合わせられた処理であって集束イオンビームＲ１による試料Ｓの観察、集束イオンビームＲ１による試料Ｓへのエッチング加工、集束イオンビームＲ１による試料Ｓへのデポジション膜の形成等が組み合わせられた処理を繰り返し行わせることを、当該試料Ｓについて集束イオンビーム装置１を運用すると称して説明する。
【００３９】
集束イオンビーム装置１が運用されている場合、前述のエミッター１２０の先端は、エミッター１２０を内包する筐体であるイオン発生室１２７の内壁にガスＧ２を構成する粒子が衝突することによって発生する不純物（コンタミネーションとも称され、例えば、一酸化炭素、メタン等）の付着及び当該不純物の剥離によって鈍化する場合がある。本実施形態では、エミッター１２０の先端が鈍化するとは、エミッター１２０の先端を構成する原子の数が１個ではなく２個以上になることを意味する。この場合、集束イオンビーム装置１は、集束イオンビームのビーム径を小さく絞れないことがある。その結果、集束イオンビーム装置１では、集束イオンビームＲ１による試料Ｓの観察における分解能が低下してしまう場合があるとともに、集束イオンビームＲ１による微細なエッチング加工の精度が低下してしまう場合がある。このため、集束イオンビーム装置１は、当該先端の鈍化を抑制する必要、すなわち当該先端を保護する必要がある。
【００４０】
そこで、制御装置３０は、エミッター１２０の先端を保護するメンテナンス処理として、第１メンテナンス処理と、第２メンテナンス処理と、第３メンテナンス処理とを行う。第１メンテナンス処理は、予め決められた第１期間が経過する毎に、第１加熱装置１２３によってエミッター１２０及びイオン発生室１２７の内側の温度を上昇させた後、冷却装置１２２によってエミッター１２０を冷却する処理である。第２メンテナンス処理は、予め決められた第２期間が経過する毎に、第２加熱装置１２４によってエミッター１２０の温度を上昇させた後、エミッター１２０と引出電極１２５との間に引出電圧よりも高い電圧を電源部１２６に印加させる処理である。ここで、第２期間は、第１期間よりも短い期間である。また、第３メンテナンス処理は、予め決められた１以上のタイミングにおいて、イオン発生室１２７と試料室１０ｂとの間を遮断部１２ｃに遮断させる処理である。このようなメンテナンス処理により、制御装置３０は、エミッター１２０の先端の鈍化を抑制することができる。本実施形態では、制御装置３０が行うメンテナンス処理について詳しく説明する。
【００４１】
＜制御装置のハードウェア構成＞
以下、図３を参照し、制御装置３０のハードウェア構成について説明する。図３は、制御装置３０のハードウェア構成の一例を示す図である。
【００４２】
制御装置３０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）３１と、記憶部３２と、通信部３４を備える。これらの構成要素は、バスＢｕｓを介して相互に通信可能に接続されている。また、制御装置３０は、通信部３４を介して照射装置１０、入力装置３３、表示装置３５のそれぞれと通信を行う。
【００４３】
ＣＰＵ３１は、記憶部３２に格納された各種プログラムを実行する。
記憶部３２は、例えば、ＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）やＳＳＤ（Solid  State  Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read−Only  Memory）、ＲＯＭ（Read−Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）等を含む。なお、記憶部３２は、制御装置３０に内蔵されるものに代えて、ＵＳＢ等のデジタル入出力ポート等によって接続された外付け型の記憶装置であってもよい。記憶部３２は、制御装置３０が処理する各種情報や画像、各種のプログラム、データベースＤ等を記憶する。
通信部３４は、例えば、ＵＳＢ等のデジタル入出力ポートやイーサネット（登録商標）ポート等を含んで構成される。
【００４４】
＜制御装置の機能構成＞
以下、図４を参照し、制御装置３０の機能構成について説明する。図４は、制御装置３０の機能構成の一例を示す図である。
【００４５】
制御装置３０は、記憶部３２と、制御部３６を備える。
【００４６】
制御部３６は、制御装置３０の全体を制御する。制御部３６は、照射装置制御部３６１と、像形成部３６２と、表示制御部３６７を備える。制御部３６が備えるこれらの機能部は、例えば、ＣＰＵ３１が、記憶部３２に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。また、当該機能部のうち一部又は全部は、ＬＳＩ（Large  Scale  Integration）やＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。
【００４７】
照射装置制御部３６１は、入力装置３３を介してユーザーから受け付けられた操作、動作プログラム等に基づいて、照射装置１０の全体を制御する。また、照射装置制御部３６１は、検出器１３が検出した二次粒子Ｒ２を示す情報を検出器１３から取得する。また、照射装置制御部３６１は、ビーム光学系ＬＳに含まれる光学系であってエミッター１２０の先端の電界イオン顕微鏡像（ＦＩＭ像）を取得可能な図示しない光学系から当該電界イオン顕微鏡像を取得する。
【００４８】
像形成部３６２は、照射装置制御部３６１が検出器１３から取得した信号に基づく観察像を形成する。観察像は、例えば、二次粒子Ｒ２が二次電子の場合、ＳＥＭ像である。なお、観察像は、ＳＥＭ像に代えて、二次粒子Ｒ２に応じた他の像であってもよい。
【００４９】
表示制御部３６７は、表示装置３５が備えるディスプレイに表示させる各種の画面を生成する。表示制御部３６７は、生成した画面を表示装置３５に出力し、当該ディスプレイに表示させる。例えば、表示制御部３６７は、像形成部３６２が形成した観察像を含む画像を生成し、生成した当該画像を表示装置３５に表示させる。
【００５０】
＜制御装置が行うメンテナンス処理＞
以下、図５を参照し、制御装置３０が行うメンテナンス処理について説明する。図５は、制御装置３０が行うメンテナンス処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００５１】
照射装置制御部３６１は、照射装置１０のイオン発生室１２７にユーザーがエミッター１２０を設置するまで待機する（ステップＳ１１０）。すなわち、ユーザーは、ステップＳ１１０において、エミッター１２０導入作業として、イオン発生室１２７へのエミッター１２０の設置（エミッター１２０の導入）を行う。以下では、ステップＳ１１０においてイオン発生室１２７に設置されるエミッター１２０の形状が、理想的なピラミッド形状である場合について説明する。
【００５２】
次に、照射装置制御部３６１は、ガス源１２１を制御し、ガスＧ２を洗浄用ガスとして第１ガス圧でイオン発生室１２７に供給する。第１ガス圧は、ガス源１２１により洗浄用ガスとしてガスＧ２が供給される場合のガスＧ２の圧力のことである。第１ガス圧は、照射装置１０から集束イオンビームＲ１を照射する際にガス源１２１から供給されるガスＧ２の圧力である第２ガス圧よりも高い圧力である。第１圧力は、例えば、数十Ｐａ〜大気圧程度である。一方、第２圧力は、例えば、０．０５Ｐａ〜０．１Ｐａ程度である。なお、第１圧力及び第２圧力は、これらに代えて、第１圧力が第２圧力よりも高い圧力であれば如何なる圧力であってもよい。また、この一例では、洗浄用ガスは、ガス源１２１からイオン発生室１２７に供給されるが、これに代えて、ガス源１２１と異なるガス源からイオン発生室１２７に供給される構成であってもよい。この場合、洗浄用ガスは、ガスＧ２と異なるガスであってもよく、ガスＧ２と同じガスであってもよい。
【００５３】
制御装置３０は、第１ガス圧でガスＧ２を洗浄用ガスとしてイオン発生室１２７に供給した後、イオン発生室１２７に設けられた図示しない排気バルブを開放し、洗浄用ガスをイオン発生室１２７から不純物とともに排気する。洗浄用ガスが供給される前にイオン発生室１２７に存在していた不純物を含むガスの圧力は、洗浄用ガスよりも低い圧力であるため、制御装置３０は、当該排気バルブを開放することにより、不純物を排気することができる。制御装置３０は、ステップＳ１２０において、このような処理を第０メンテナンス処理として行う（ステップＳ１２０）。ここで、ステップＳ１２０の処理は、予め決められた第０メンテナンス時間を掛けて行われる。第０メンテナンス時間は、実験によって経験的に決められる時間であり、第０メンテナンス処理によって不純物がイオン発生室１２７からほぼ排気されると推定される時間である。第０メンテナンス時間は、例えば、２．５日程度である。なお、第０メンテナンス時間は、２．５日よりも短い時間であってもよく、２．５日よりも長い時間であってもよい。また、第０メンテナンス処理が行われる前において、制御装置３０は、冷却装置１２２を停止させる。そして、第０メンテナンス処理が行われている間、制御装置３０は、冷却装置１２２が停止している状態を保持する。このため、第０メンテナンス処理が行われている間、イオン発生室１２７の内側の温度は、室温又は室温以上となる。
【００５４】
次に、照射装置制御部３６１は、ユーザーから受け付けた操作に基づいて、引出電圧、加速電圧、ガスＧ２のガス圧、エミッター１２０の温度、試料室１０ｂの温度等の初期設定をエミッター１２０スタートアップとして行う（ステップＳ１３０）。ここで、エミッター１２０スタートアップを行う前において、照射装置制御部３６１は、冷却装置１２２を制御し、例えば、５０Ｋ〜６０Ｋ程度までエミッター１２０を冷却しておく。
【００５５】
次に、照射装置制御部３６１は、照射装置１０を制御し、ユーザーが複数の試料Ｓのそれぞれを１つずつステージ１１に載置する毎に、集束イオンビーム装置１の運用を繰り返し行う（ステップＳ１４０）。そして、照射装置制御部３６１は、１つの試料Ｓについての集束イオンビーム装置１の運用が終了する毎に、ステップＳ１５０の処理を行う。
【００５６】
ステップＳ１５０において、照射装置制御部３６１は、エミッター１２０の先端が鈍化したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。具体的には、照射装置制御部３６１は、ビーム光学系ＬＳに含まれる光学系であってエミッター１２０の先端の電界イオン顕微鏡像（ＦＩＭ像）を取得可能な図示しない光学系から当該電界イオン顕微鏡像を取得する。照射装置制御部３６１は、取得した当該電界イオン顕微鏡像に基づいて、当該先端が鈍化したか否かを判定する。ステップＳ１５０における判定方法は、既知の判定方法であってもよく、これから開発される判定方法であってもよいため、詳細な説明を省略する。
【００５７】
エミッター１２０の先端が鈍化したと判定した場合（ステップＳ１５０−ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、エミッター１２０の再成形処理（リモルディング）を行う（ステップＳ２１０）。具体的には、照射装置制御部３６１は、引出電圧とガスＧ２のガス圧を予め決められた条件を満たすように設定する。また、照射装置制御部３６１は、第２加熱装置１２４により予め決められた温度である再成形温度になるまでエミッター１２０を加熱する。この際、照射装置制御部３６１は、記憶部３２に予め記憶された情報であってエミッター１２０に応じた加熱シークエンスを示す情報を記憶部３２から読み出す。そして、照射装置制御部３６１は、記憶部３２から読み出した当該情報が示す加熱シークエンスに基づいてエミッター１２０を加熱する。これにより、照射装置制御部３６１は、エミッター１２０の先端の結晶構造を元のピラミッド形状の構造に戻すことができる。すなわち、当該先端を構成する原子の数は、当該再成形処理によって１個に戻る。ここで、再成形温度は、例えば、エミッター１２０にイリジウム単結晶、ガスＧ２に窒素を用いた場合、３５０Ｋ〜６００Ｋ程度である。ステップＳ２１０において当該再成形処理を行った後、照射装置制御部３６１は、ステップＳ１４０に遷移し、次の試料Ｓについての集束イオンビーム装置１の運用を開始する。
【００５８】
一方、エミッター１２０の先端が鈍化していないと判定した場合（ステップＳ１５０−ＮＯ）、照射装置制御部３６１は、予め決められた第２期間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ここで、ステップＳ１６０の処理について説明する。第２期間は、エミッター１２０の先端に付着する不純物に基づく期間である。より具体的には、第２期間は、この一例において、エミッター１２０の先端が不純物によって鈍化されると推定される期間よりも短い期間である。なお、第２期間は、エミッター１２０の先端に付着した不純物の量が所定量以上になると推定される期間等、エミッター１２０の先端に付着する不純物に基づく他の期間であってもよい。第２期間は、実験によって経験的に決められる。例えば、第２期間は、１日（２４時間）である。なお、第２期間は、第２条件を満たす期間であれば、１日よりも短い期間であってもよく、１日よりも長い期間であってもよい。
【００５９】
第２期間が経過したと判定した場合（ステップＳ１６０−ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、第２メンテナンス処理を行う（ステップＳ２００）。ここで、ステップＳ２００の処理について説明する。照射装置制御部３６１は、第２加熱装置１２４によってエミッター１２０の温度を、予め決められた第２メンテナンス温度まで上昇させる。ここで、ステップＳ１４０において集束イオンビーム装置１が運用されている際のイオン発生室１２７の温度（すなわち、エミッター１２０の温度）は、この一例において、６０Ｋ程度である。なお、当該温度は、６０Ｋよりも低い温度であってもよく、６０Ｋよりも高い温度であってもよい。第２メンテナンス温度は、ステップＳ１４０において集束イオンビーム装置１が運用されている際のイオン発生室１２７の温度（すなわち、エミッター１２０の温度）よりも高い温度であり、前述の再成形温度よりも低い温度である。第２メンテナンス温度は、例えば、３７３Ｋ程度である。エミッター１２０の温度を第２メンテナンス温度まで上昇させた後、照射装置制御部３６１は、エミッター１２０と引出電極１２５との間に引出電圧よりも高い電圧である第２メンテナンス電圧を電源部１２６に印加させる。より具体的には、照射装置制御部３６１は、エミッター１２０の温度を第２メンテナンス温度まで上昇させた後、エミッター１２０と引出電極１２５との間の電圧を第２メンテナンス電圧に上昇させてから引出電圧に降下させる処理を予め決められた保持時間が経過するまでの間、１回以上繰り返し行う。保持時間は、例えば、５分である。なお、保持時間は、５分より短い時間であってもよく、５分より長い時間であってもよい。第２メンテナンス電圧は、エミッター１２０に電界蒸発が生じてしまう電圧よりも低い電圧であり、例えば、引出電圧の３割増し程度の大きさの電圧である。この一例において、引出電圧が２．３ｋＶであるため、第２メンテナンス電圧は、３．０ｋＶ程度である。これにより、エミッター１２０に付着した不純物は、エミッター１２０の先端に引き寄せられるとともに、第２メンテナンス電圧によってエミッター１２０と引出電極１２５との間に生じた電圧によってエミッター１２０から取り除かれる。すなわち、集束イオンビーム装置１は、エミッター１２０に付着した不純物によってエミッター１２０の先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。また、照射装置制御部３６１は、ここで、エミッター１２０に電界蒸発が生じてしまう電圧は、６．８ｋＶ程度以上である。なお、照射装置制御部３６１は、ステップＳ２００において、エミッター１２０の温度を上昇させることなく、エミッター１２０と引出電極１２５との間に第２メンテナンス電圧を電源部１２６に印加させることにより、エミッター１２０から不純物を取り除く処理を第２メンテナンス処理として行う構成であってもよい。ステップＳ２００の処理は、予め決められた第２メンテナンス時間を掛けて行われる。第２メンテナンス時間は、実験によって経験的に決められる時間であり、第２メンテナンス処理によって不純物がエミッター１２０から取り除かれると推定される時間である。第２メンテナンス時間は、例えば、５分程度である。なお、第２メンテナンス時間は、５分よりも短い時間であってもよく、５分よりも長い時間であってもよい。また、集束イオンビーム装置１では、少し手間は増えるが、ガスＧ２をヘリウムガスや真空に置換した後に、上記の第２メンテナンス処理を行うことにより、より高い引出電圧で不純物を効率よく取り除くことができる。また、集束イオンビーム装置１では、引出電圧を変更せずに、加熱温度を再生温度よりも低い温度のうち集束イオンビーム装置１において再生温度に近づけることができる最高の温度程度の温度まで上げることによっても、不純物の一部を取り除くことができる。ステップＳ２００において第２メンテナンス処理が行われた後、照射装置制御部３６１は、ステップＳ１４０に遷移し、次の試料Ｓについての集束イオンビーム装置１の運用を開始する。
【００６０】
一方、第２期間が経過していないと判定した場合（ステップＳ１６０−ＮＯ）、照射装置制御部３６１は、予め決められた第１期間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１７０）。ここで、ステップＳ１７０の処理について説明する。ステップＳ１４０において開始した集束イオンビーム装置１の運用時において、エミッター１２０は、冷却装置１２２によって５０Ｋ〜６０Ｋ程度まで冷却されている。以下では、一例として、当該運用時においてエミッター１２０が６０Ｋまで冷却されている場合について説明する。このため、イオン発生室１２７内において温度差が発生し、エミッター１２０の周囲がクライオポンプとして振る舞う。当該クライオポンプには、イオン発生室１２７内において発生した不純物が溜め込まれていく（吸引されていく）。しかし、当該クライオポンプは、無制限に不純物を溜め込めるわけではなく、飽和量を超えた場合、不純物をエミッター１２０の周囲から吐き出し始める。前述の第１メンテナンス処理は、このような当該周囲からの不純物の吐き出しを抑制させるための処理である。第１期間は、冷却装置１２２によって冷却されたエミッター１２０の周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれる不純物の量に基づく期間である。より具体的には、第１期間は、当該クライオポンプに溜め込まれた不純物の量が飽和量に達すると推定される期間よりも短い期間である。なお、第１期間は、当該クライオポンプに溜め込まれた不純物の量が当該飽和量よりも少ない所定量に達すると推定される期間等、当該クライオポンプに溜め込まれた不純物の量に基づく他の条件であってもよい。第１期間は、熱力学に基づく理論によって算出されてもよく、実験によって経験的に決められてもよい。例えば、第１期間は、１週間である。なお、第１期間は、１週間よりも短い期間であってもよく、１週間よりも長い期間であってもよい。ただし、第１期間は、第２期間よりも長い期間である。
【００６１】
第１期間が経過したと判定した場合（ステップＳ１７０−ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、第１メンテナンス処理を行う（ステップＳ１９０）。ここで、ステップＳ１９０の処理について説明する。照射装置制御部３６１は、第１加熱装置１２３によってエミッター１２０及びイオン発生室１２７の内側の温度を予め決められた第１メンテナンス温度まで上昇させる。第１メンテナンス温度は、ステップＳ１４０において集束イオンビーム装置１が運用されている際のイオン発生室１２７の内側の温度（すなわち、エミッター１２０の温度）よりも高い温度（この一例において、６０Ｋ程度）であり、前述の第２メンテナンス温度（この一例において、３７３Ｋ程度）よりも低い温度である。第１メンテナンス温度は、例えば、１２０Ｋ程度である。照射装置制御部３６１は、イオン発生室１２７の内側の温度が第１メンテナンス温度になった後、予め決められた保温時間が経過するまでイオン発生室１２７の内側の温度を保持する。これにより、エミッター１２０の温度とともにエミッター１２０の周囲の温度が上昇し、当該周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれた不純物は、当該クライオポンプから吐き出され、当該クライオポンプに溜め込むことが可能な量が増加する。すなわち、集束イオンビーム装置１は、冷却装置１２２によって冷却されたエミッター１２０の周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれた不純物によってエミッター１２０の先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。そして、照射装置制御部３６１は、保温時間が経過した後、冷却装置１２２によってエミッター１２０の温度を再び６０Ｋまで低下させる。ここで、ステップＳ１９０の処理は、予め決められた第１メンテナンス時間を掛けて行われる。第１メンテナンス時間は、実験によって経験的に決められる時間であり、第１メンテナンス処理によって不純物が当該クライオポンプからほぼ吐き出されると推定される時間である。第１メンテナンス時間は、例えば、４時間である。なお、第１メンテナンス時間は、４時間よりも短い時間であってもよく、４時間よりも長い時間であってもよい。ステップＳ１９０において第１メンテナンス処理が行われた後、照射装置制御部３６１は、ステップＳ１４０に遷移し、次の試料Ｓについての集束イオンビーム装置１の運用を開始する。
【００６２】
一方、第１期間が経過していないと判定した場合（ステップＳ１７０−ＮＯ）、照射装置制御部３６１は、すべての試料Ｓについて集束イオンビーム装置１の運用が終了したか否かの判定を行う（ステップＳ１８０）。
【００６３】
すべての試料Ｓについて集束イオンビーム装置１の運用が終了したと判定した場合（ステップＳ１８０−ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、処理を終了する。一方、すべての試料Ｓについて集束イオンビーム装置１の運用が終了していないと判定した場合（ステップＳ１８０−ＮＯ）、照射装置制御部３６１は、ステップＳ１４０に遷移し、次の試料Ｓについての集束イオンビーム装置１の運用を開始する。
【００６４】
ここで、照射装置制御部３６１は、複数の試料Ｓのそれぞれ毎に行われる集束イオンビーム装置１の運用中に前述の第３メンテナンス処理を行う。以下では、図６を参照し、制御装置３０が行う第３メンテナンス処理について説明する。図６は、制御装置３０が行う第３メンテナンス処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００６５】
第３メンテナンス処理は、試料室１０ｂに供給された原料ガスＧ１によって発生した不純物等を構成する粒子が、イオン発生室１２７に流入してしまうことを抑制するための処理である。当該粒子は、イオン発生室１２７に流入した場合、エミッター１２０に付着してエミッター１２０の先端を鈍化させる場合がある。第３メンテナンス処理は、このような当該先端の鈍化を抑制する。前述した通り、照射装置制御部３６１は、予め決められた１以上のタイミングにおいて、イオン発生室１２７と試料室１０ｂとの間を遮断部１２ｃに遮断させる処理を第３メンテナンス処理として行う。当該粒子のイオン発生室１２７への流入は、試料室１０ｂのガス圧が変化することによって起こる。従って、当該１以上のタイミングは、試料室１０ｂの圧力が変化するタイミングに応じて決められるタイミングである。より具体的には、当該１以上のタイミングは、試料室１０ｂに原料ガスＧ１を供給するガス銃１４に関するタイミングである。以下では、一例として、当該１以上のタイミングが、第１タイミングと第２タイミングの２つのタイミングである場合について説明する。第１タイミングは、例えば、ガス銃１４が原料ガスＧ１を供給し始めるタイミングよりも第１所定時間前のタイミングである。第１所定時間は、例えば、２秒である。なお、第１所定時間は、２秒より短い時間であってもよく、２秒より長い時間であってもよい。なお、第１タイミングは、ガス銃１４から原料ガスＧ１を供給する図示しない供給管（すなわち、ノズル）が、ガス銃１４が原料ガスＧ１を試料室１０ｂに供給し始めるために動くタイミングよりも第１所定時間前のタイミング等の他のタイミングであってもよい。第２タイミングは、例えば、ガス銃１４が原料ガスＧ１を試料室１０ｂに供給し終えるタイミングから第２所定時間前のタイミングである。第２所定時間は、例えば、２秒である。なお、第２所定時間は、２秒より短い時間であってもよく、２秒より長い時間であってもよい。なお、第２タイミングは、ガス銃１４が原料ガスＧ１を試料室１０ｂに供給し終えてから当該供給管が収納され始めるタイミングよりも第２所定時間前のタイミング等の他のタイミングであってもよい。以上のように、この一例において、第１タイミングは、第２タイミングよりも前のタイミングである。
【００６６】
照射装置制御部３６１は、第１タイミングになるまで待機する（ステップＳ３１０）。第１タイミングになったと判定した場合（ステップＳ３１０−ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、イオン発生室１２７と試料室１０ｂとの間を遮断部１２ｃに遮断させる（ステップＳ３２０）。そして、照射装置制御部３６１は、第１保持時間が経過するまで待機する（ステップＳ３３０）。第１保持時間は、第１タイミングから、ガス銃１４が原料ガスＧ１を供給し始めたことによる試料室１０ｂのガス圧の変化がほぼ無くなるタイミングまでの時間よりも長い時間である。ステップＳ３２０〜ステップＳ３３０の処理によって、集束イオンビーム装置１は、ガス銃１４が原料ガスＧ１を供給し始めたことによる試料室１０ｂのガス圧の変化の変化によって試料室１０ｂからイオン発生室１２７に不純物を含む粒子が流入してしまうことを抑制することができる。第１保持時間が経過したと判定した場合（ステップＳ３３０−ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、イオン発生室１２７と試料室１０ｂとの間を遮断部１２ｃに開放させる（ステップＳ３４０）。
【００６７】
次に、照射装置制御部３６１は、第２タイミングになるまで待機する（ステップＳ３５０）。第２タイミングになったと判定した場合（ステップＳ３５０−ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、イオン発生室１２７と試料室１０ｂとの間を遮断部１２ｃに遮断させる（ステップＳ３６０）。そして、照射装置制御部３６１は、第２保持時間が経過するまで待機する（ステップＳ３７０）。なお、照射装置制御部３６１は、ステップＳ３４０において遮断部１２ｃを解放させてから、ステップＳ３６０において当該間を遮断部１２ｃに遮断させるまでの期間において、集束イオンビーム鏡筒１２に集束イオンビームＲ１を照射させる等の処理を行う。第２保持時間は、第２タイミングから、ガス銃１４が原料ガスＧ１を供給し終えたことによる試料室１０ｂのガス圧の変化がほぼ無くなるタイミングまでの時間よりも長い時間である。ステップＳ３６０〜ステップＳ３７０の処理によって、集束イオンビーム装置１は、ガス銃１４が原料ガスＧ１を供給し終えたことによる試料室１０ｂのガス圧の変化の変化によって試料室１０ｂからイオン発生室１２７に不純物を含む粒子が流入してしまうことを抑制することができる。第２保持時間が経過したと判定した場合（ステップＳ３７０−ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、イオン発生室１２７と試料室１０ｂとの間を遮断部１２ｃに開放させ（ステップＳ３８０）、処理を終了する。
【００６８】
このように、集束イオンビーム装置１は、第３メンテナンス処理を行うことによって、試料室１０ｂからイオン発生室１２７に流入した不純物によってエミッター１２０の先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
【００６９】
なお、上記において説明した照射装置制御部３６１は、第１メンテナンス処理と、第２メンテナンス処理と、第３メンテナンス処理との３つの処理をメンテナンス処理として行ったが、これに代えて、第１メンテナンス処理と、第２メンテナンス処理と、第３メンテナンス処理との一部の処理をメンテナンス処理として行う構成であってもよい。また、照射装置制御部３６１は、第１メンテナンス処理と、第２メンテナンス処理と、第３メンテナンス処理との一部又は全部に加えて、上記において説明した第０メンテナンス処理を含めた処理をメンテナンス処理として行う構成であってもよい。
【００７０】
また、照射装置制御部３６１は、照射装置１０のエミッション電流をモニターし、エミッション電流が所定割合低下した場合、前述の第１メンテナンス処理を行う構成であってもよい。
【００７１】
また、照射装置制御部３６１は、前述のメンテナンス処理を行う構成に加えて、第１期間よりも長い期間（例えば、３ヶ月）が経過する毎に、第１加熱装置１２３によってエミッター１２０及びイオン発生室１２７の内側の温度を前述の１２０Ｋよりも高い２２０Ｋ程度まで上昇させる構成であってもよい。これにより、集束イオンビーム装置１は、冷却装置１２２によって冷却されたエミッター１２０の周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれた不純物によってエミッター１２０の先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
【００７２】
また、上記において説明した第１メンテナンス処理と、第２メンテナンス処理と、第３メンテナンス処理とのそれぞれは、照射装置制御部３６１によって行われたが、それぞれが異なる照射装置制御部によって行われる構成であってもよい。この場合、例えば、第１メンテナンス処理を行う照射装置制御部が第１制御部であり、第２メンテナンス処理を行う照射装置制御部が第２制御部であり、第３メンテナンス処理を行う照射装置制御部が第３制御部である。なお、照射装置制御部３６１は、第１制御部、第２制御部、第３制御部それぞれの一例である。
【００７３】
以上説明したように、上記の実施形態に係る集束イオンビーム装置１は、予め決められた条件を満たす期間が経過する毎に、エミッター１２０の先端を保護する処理として上記のメンテナンス処理を行う。これにより、集束イオンビーム装置１は、エミッター１２０の先端の鈍化を抑制することができる。
【００７４】
具体的には、集束イオンビーム装置１は、予め決められた第１期間が経過する毎に、第１加熱装置（この一例において、第１加熱装置１２３）によってエミッター（この一例において、エミッター１２０）及びエミッターとともに冷却される筐体（この一例において、筐体１０ａ）の内側（この一例において、イオン発生室１２７）の温度を上昇させた後、冷却装置（この一例において、冷却装置１２２）によってエミッターを冷却する第１メンテナンス処理を行う。これにより、集束イオンビーム装置１は、冷却装置によって冷却されたエミッターの周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれた不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
【００７５】
また、集束イオンビーム装置１は、第１期間が経過する毎に、エミッターの再成形が起こる温度よりも低い温度であって予め決められた温度まで第１加熱装置によってエミッター及び筐体の内側の温度を上昇させる。これにより、集束イオンビーム装置１は、エミッターに電界蒸発を生じさせることなく、冷却装置によって冷却されたエミッターの周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれた不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
【００７６】
また、集束イオンビーム装置１では、第１期間は、冷却装置によって冷却されたエミッターの周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれる不純物の量に基づく期間である。より具体的には、集束イオンビーム装置１では、当該クライオポンプに溜め込まれる不純物の量が飽和量に達すると推定される時間よりも短い期間である。これにより、集束イオンビーム装置１は、当該クライオポンプに溜め込まれた不純物の量が飽和量に達する前に、当該不純物の量を減らすことができる。ここで、第１期間は、上記の予め決められた条件のうちの第１条件を満たす期間である。すなわち、この一例において、第１条件は、冷却装置１２２によって冷却されたエミッター１２０の周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれた不純物の量が飽和量に達すると推定される期間よりも短い期間であることである。
【００７７】
また、集束イオンビーム装置１は、予め決められた第２期間が経過する毎に、第２加熱装置（この一例において、第２加熱装置１２４）によってエミッターの温度を上昇させた後、エミッターと引出電極（この一例において、引出電極１２５）との間に引出電圧（この一例において、０．９ｋＶ）よりも高い電圧である第２メンテナンス電圧（この一例において、１．２ｋＶ）を電源部（この一例において、電源部１２６）に印加させる。これにより、集束イオンビーム装置１は、エミッターに付着した不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
【００７８】
また、集束イオンビーム装置１は、第２加熱装置によってエミッターの温度を上昇させた後、エミッターと引出電極との間の電圧を、第２メンテナンス電圧に上昇させてから引出電圧に降下させる処理を予め決められた保持時間が経過するまでの間、１回以上繰り返し行う。これにより、集束イオンビーム装置１は、エミッターに付着した不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことをより確実に抑制することができる。
【００７９】
また、集束イオンビーム装置１は、第２期間が経過する毎に、エミッターの再成形が起こる温度よりも低い温度であって予め決められた温度（この一例において、１２０Ｋ）まで第２加熱装置によってエミッターの温度を上昇させる。これにより、集束イオンビーム装置１は、エミッターの再成形を起こすことなく、エミッターに付着した不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
【００８０】
また、集束イオンビーム装置１では、第２期間は、エミッターの先端に付着する不純物に基づく期間である。より具体的には、集束イオンビーム装置１では、第２期間は、エミッターの先端が不純物によって鈍化されると推定される期間よりも短い期間である。これにより、集束イオンビーム装置１は、エミッターの先端に付着した不純物によって当該先端が鈍化する前に、当該不純物を取り除くことができる。ここで、第２期間は、上記の予め決められた条件のうちの第２条件を満たす期間である。すなわち、この一例において、第２条件は、エミッターの先端が不純物によって鈍化されると推定される期間よりも短い期間であることである。
【００８１】
また、集束イオンビーム装置１では、引出電圧よりも高い電圧は、エミッターに電界蒸発が生じてしまう電圧よりも低い電圧である。これにより、集束イオンビーム装置１は、エミッターに電界蒸発を生じさせることなく、エミッターに付着した不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
【００８２】
また、集束イオンビーム装置１では、第２期間は、第１期間よりも短い期間である。これにより、集束イオンビーム装置１は、異なるサイクルタイムによって第１メンテナンス処理と第２メンテナンス処理を行うことができ、その結果、集束イオンビーム装置１が運用される回数が減少してしまうことを抑制しつつ、エミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
【００８３】
また、集束イオンビーム装置１は、予め決められた１以上のタイミングにおいて、筐体と試料室（この一例において、試料室１０ｂ）との間を遮断部（この一例において、遮断部１２ｃ）に遮断させる。これにより、集束イオンビーム装置１は、試料室から筐体の内側に流入した不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
【００８４】
また、集束イオンビーム装置１では、予め決められた１以上のタイミングは、試料室の圧力が変化するタイミングに応じて決められるタイミングである。より具体的には、集束イオンビーム装置１では、当該１以上のタイミングは、試料室に第２ガス（この一例において、原料ガスＧ１）を供給する第２ガス供給部（この一例において、ガス銃１４）に関するタイミングである。すなわち、集束イオンビーム装置１では、当該１以上のタイミングには、第２ガス供給部から第２ガスを供給する供給管が動くタイミングに応じたタイミングが含まれる。また、集束イオンビーム装置１では、当該１以上のタイミングには、第２ガス供給部から第２ガスを試料室に供給するタイミングに応じたタイミングが含まれる。これにより、集束イオンビーム装置１は、試料室の圧力が変化するタイミングにおいて、試料室から筐体の内側に流入した不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。ここで、当該１以上のタイミングは、上記の予め決められた条件のうちの第３条件を満たす期間が経過したタイミングである。すなわち、この一例において、第３条件は、前回のタイミングであって第２ガス供給部から第２ガスを供給する供給管が動くタイミングに応じたタイミングから、次回の当該タイミングまでの期間であること、又は前回のタイミングであって第２ガス供給部から第２ガスを試料室に供給するタイミングに応じたタイミングであることである。
【００８５】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。
【００８６】
また、以上に説明した装置（例えば、制御装置３０）における任意の構成部の機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳ（Operating  System）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ（Compact  Disk）−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリー（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００８７】
また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１…集束イオンビーム装置、１０…照射装置、１０ａ、１２ａ…筐体、１０ｂ…試料室、１１…ステージ、１２…集束イオンビーム鏡筒、１２ｂ…照射部、１２ｃ…遮断部、１３…検出器、１４…ガス銃、１５…変位機構、１５ａ…水平移動機構、１５ｂ…チルト機構、１５ｃ…ローテーション機構、３０…制御装置、３１…ＣＰＵ、３２…記憶部、３３…入力装置、３４…通信部、３５…表示装置、３６…制御部、１２０…エミッター、１２１…ガス源、１２１ａ…ガス導入管、１２２…冷却装置、１２３…第１加熱装置、１２４…第２加熱装置、１２４ａ、１２６…電源部、１２５…引出電極、１２５ａ…開口部、１２７…イオン発生室、１２８…ガス電界イオン源、１２９…陰極、１３０…加速電源部、３６１…照射装置制御部、３６２…像形成部、３６７…表示制御部、ＣＣ…三次元座標系、Ｅ…空間、Ｇ１…原料ガス、Ｇ２…ガス、ＬＳ…ビーム光学系、Ｒ１…集束イオンビーム、Ｒ２…二次粒子、Ｓ…試料
【図１】
2018166043.tif 000003
【図２】
2018166043.tif 000004
【図３】
2018166043.tif 000005
【図４】
2018166043.tif 000006
【図５】
2018166043.tif 000007
【図６】
2018166043.tif 000008