(57)【要約】イオン分布の再現性を高めることができるイオンミリング装置を提供する。イオンミリング装置は、イオン源（１）と、イオン源（１）からの非集束のイオンビームを照射することにより加工される試料（４）が載置される試料ステージ（２）と、イオン源（１）と試料ステージ（２）との間に配置され、第１の方向に延在する線状のイオンビーム測定部材（７）を第１の方向と直交する第２の方向に移動させる駆動ユニット（８）とを有し、イオン源（１）から第１の照射条件でイオンビームが出力された状態で、駆動ユニット（８）によりイオンビーム測定部材（７）をイオンビームの照射範囲で移動させ、イオンビームがイオンビーム測定部材（７）に照射されることによりイオンビーム測定部材（７）に流れるイオンビーム電流を測定する。
2020044531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源と、  前記イオン源からの非集束のイオンビームを照射することにより加工される試料が載置される試料ステージと、  前記イオン源と前記試料ステージとの間に配置され、第１の方向に延在する線状のイオンビーム測定部材を前記第１の方向と直交する第２の方向に移動させる駆動ユニットと、  制御部とを有し、  前記制御部は、前記イオン源から第１の照射条件で前記イオンビームが出力された状態で、前記駆動ユニットにより前記イオンビーム測定部材を前記イオンビームの照射範囲で移動させ、前記イオンビームが前記イオンビーム測定部材に照射されることにより前記イオンビーム測定部材に流れるイオンビーム電流を測定するイオンミリング装置。
【請求項２】
請求項１において、  前記制御部は、前記イオンビーム電流と当該イオンビーム電流が測定されたときの前記イオンビーム測定部材の位置との関係を示すイオンビーム電流プロファイルを記憶するイオンミリング装置。
【請求項３】
請求項２において、  前記制御部は、前記イオンビーム電流プロファイルに基づき、前記第１の照射条件の調整値を求めるイオンミリング装置。
【請求項４】
請求項３において、  前記制御部は、前記イオンビーム電流プロファイルとあらかじめ設定した基準イオンビーム電流プロファイルとを比較して、前記第１の照射条件の調整値を求めるイオンミリング装置。
【請求項５】
請求項４において、  前記制御部は、前記イオンビーム電流プロファイルのピーク値及び半値幅が、前記基準イオンビーム電流プロファイルのピーク値及び半値幅に等しくなる、あるいは近似するように、前記第１の照射条件の調整値を求めるイオンミリング装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項において、  試料室と、  前記試料室に設置されるイオン源位置調整機構とを有し、  前記イオン源は前記イオン源位置調整機構を介して前記試料室に取り付けられ、  前記イオン源は、ぺニング型イオン源であり、  前記制御部は、前記第１の照射条件の調整値を求めるパラメータとして、前記イオン源の放電電圧、前記イオン源のガス流量及び前記イオン源と前記試料との距離の少なくとも１つを含むイオンミリング装置。
【請求項７】
請求項４において、  前記イオンビーム電流プロファイルと前記基準イオンビーム電流プロファイルとを重畳表示する表示部を有するイオンミリング装置。
【請求項８】
請求項１において、  前記イオン源からの前記イオンビームのイオンビーム中心は、前記第１の方向と前記第２の方向により形成される平面に対して直交するイオンミリング装置。
【請求項９】
請求項１において、  前記イオンビーム測定部材は、断面が円柱形状であり、径が前記イオンビームの半値幅以下であるグラファイトカーボンの線状材であるイオンミリング装置。
【請求項１０】
請求項１において、  前記試料ステージと前記駆動ユニットとの間に、前記イオン源からの前記イオンビームから前記試料を遮蔽する試料保護シャッタを有するイオンミリング装置。
【請求項１１】
試料室と、  前記試料室に設置されるイオン源位置調整機構と、  前記イオン源位置調整機構を介して前記試料室に取り付けられるイオン源と、  前記イオン源からの非集束のイオンビームを照射することにより加工される試料が載置される試料ステージと、  制御部とを有し、  前記制御部は、前記イオン源から第１の照射条件で前記試料にイオンビームを照射したときのイオン分布に基づき、前記第１の照射条件の調整値を求め、  前記イオン源は、ぺニング型イオン源であり、  前記第１の照射条件の調整値を求めるパラメータとして、前記イオン源の放電電圧、前記イオン源のガス流量及び前記イオン源と前記試料との距離の少なくとも１つを含むイオンミリング装置。
【請求項１２】
請求項１１において、  前記制御部は、前記イオン源から前記第１の照射条件で前記試料にイオンビームを照射したときのイオン分布とあらかじめ設定した基準イオン分布とを比較して、前記第１の照射条件の調整値を求めるイオンミリング装置。
【請求項１３】
請求項１２において、  前記制御部は、前記イオン源から前記第１の照射条件で前記試料にイオンビームを照射したときのイオン分布のピーク値及び半値幅が、前記基準イオン分布のピーク値及び半値幅に等しくなる、あるいは近似するように、前記第１の照射条件の調整値を求めるイオンミリング装置。
【請求項１４】
請求項１１において、  前記イオン源と前記試料ステージとの間に配置され、第１の方向に延在する線状のイオンビーム測定部材を前記第１の方向と直交する第２の方向に移動させる駆動ユニットを有し、  前記制御部は、前記イオン源から前記第１の照射条件でイオンビームが出力された状態で、前記駆動ユニットにより前記イオンビーム測定部材を前記イオンビームの照射範囲で移動させ、前記イオンビームが前記イオンビーム測定部材に照射されることにより前記イオンビーム測定部材に流れるイオンビーム電流を測定し、  前記イオンビーム電流を当該イオンビーム電流が測定されたときの前記イオンビーム測定部材の位置における前記イオン分布とみなすイオンミリング装置。
【請求項１５】
請求項１４において、  前記イオン源からの前記イオンビームのイオンビーム中心は、前記第１の方向と前記第２の方向により形成される平面に対して直交するイオンミリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、イオンミリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  特許文献１には、イオン源においてプラズマを生成してイオンを引き出し、引出したイオンを照射して基板等に加工処理を施すイオンミリング装置が開示される。このイオンミリング装置は例えば、４インチ（Φ１００）基板に対して加工を行うものであって、均一あるいは所望の分布の大口径のイオンビームを得るため、イオン源内のプラズマ分布を電気的に制御することにより引出しイオンビームの分布を制御することが開示される。制御方法の一例として、ファラデーカップを用いてイオンビームの分布状態を測定し、測定結果に基づいてプラズマ制御電極に印加する電圧を調整することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１６６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  イオンミリング装置は、試料（例えば、金属、半導体、ガラス、セラミックなど）に対して非集束のイオンビームを照射し、スパッタリング現象によって試料表面の原子を無応力で弾き飛ばすことで、その表面あるいは断面を研磨するための装置である。イオンミリング装置には、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）による試料の表面あるいは断面を観察するための前処理装置として用いられるものがある。このような前処理装置向けのイオン発生源には、構造を小型化するために有効なペニング方式を採用する場合が多い。【０００５】  ペニング型イオン源からのイオンビームは収束させないまま試料に照射するため、試料のイオンビーム照射点付近でのイオン分布は、中心部でのイオン密度が最も高く、中心から外側に向かってイオン密度が低くなる特性を有する。一方、特に電子顕微鏡による表面観察では、構造・組成を正確に観察するため、試料表面を平滑に研磨する必要がある。このため、試料を回転させながらイオンビームを低入射角度で照射する。これにより、観察する部位を含む周辺範囲について、広範かつ平滑な加工面を得ることが可能になる。イオン密度は試料の加工速度（ミリングレート）に直結するため、イオン分布の特性は試料加工面の加工形状に大きく影響する。【０００６】  ペニング方式イオン源はその構造から、発生させて射出したイオンが内部の構成部材を摩耗させることが知られている。また、試料を加工した結果、加工面から発生して浮遊した微小粒子がイオン発生源の、特にイオン射出口に付着して、汚れの原因となる。これらの要因などにより、イオンミリング装置を使用し続けているとイオンビームの特性が変化し、ひいては試料加工面の加工形状の再現性が低下する場合がある。電子顕微鏡による観察が量産工程管理目的で行われる場合には、多数の試料に対して同一の加工を施すことが求められるため、イオンミリング装置の加工形状の再現性の低下は欠陥検出精度の低下につながるおそれがある。【０００７】  本発明はこのような課題を鑑み、試料の表面あるいは断面を観察の前処理加工を行うイオンミリング装置に適したイオンビーム調整法、及びイオンビームの照射条件を調整可能なイオンミリング装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明の一実施の形態であるイオンミリング装置は、イオン源と、イオン源からの非集束のイオンビームを照射することにより加工される試料が載置される試料ステージと、イオン源と試料ステージとの間に配置され、第１の方向に延在する線状のイオンビーム測定部材を第１の方向と直交する第２の方向に移動させる駆動ユニットと、制御部とを有し、制御部は、イオン源から第１の照射条件でイオンビームが出力された状態で、駆動ユニットによりイオンビーム測定部材をイオンビームの照射範囲で移動させ、イオンビームがイオンビーム測定部材に照射されることによりイオンビーム測定部材に流れるイオンビーム電流を測定する。【０００９】  また、本発明の他の一実施の形態であるイオンミリング装置は、試料室と、試料室に設置されるイオン源位置調整機構と、イオン源位置調整機構を介して試料室に取り付けられるイオン源と、イオン源からの非集束のイオンビームを照射することにより加工される試料が載置される試料ステージと、制御部とを有し、制御部は、イオン源から第１の照射条件で試料にイオンビームを照射したときのイオン分布に基づき、第１の照射条件の調整値を求め、イオン源は、ぺニング型イオン源であり、第１の調整条件の調整値を求めるパラメータとして、イオン源の放電電圧、イオン源のガス流量及びイオン源と試料との距離の少なくとも１つを含む。
【発明の効果】
【００１０】  イオンミリング装置のイオン分布の再現性を高めることができる。【００１１】  その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】イオンミリング装置の構成例（模式図）である。
【図２】ペニング型イオン源の構成を示す図である。
【図３】駆動ユニットの構成例である。
【図４】イオンビーム電流測定の様子を示す模式図（上面図）である。
【図５Ａ】イオンビーム測定部材を用いてイオンビーム電流を測定した結果である。
【図５Ｂ】イオンビーム調整可能領域を示す図である。
【図６】イオンビームのイオン分布調整に関するブロック図である。
【図７】イオンビーム電流プロファイルの取得、およびイオンビーム照射条件の調整のフローチャートである。
【図８】イオンビーム電流プロファイルの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１４】  図１は、本発明の実施の形態であるイオンミリング装置の主要部を上方から（鉛直方向をＹ方向とする）示した図（模式図）である。真空状態を保持可能な試料室６には、イオン源１、加工対象とする試料４を設置する試料ステージ２、回転中心Ｒ0を軸としてＲ方向に試料ステージ２を回転させる試料ステージ回転駆動源３、試料ステージ２の試料載置面に近接して配置されるイオンビーム測定部材７、イオンビーム測定部材７をＸ方向に往復駆動する駆動ユニット８、イオンビーム測定部材７と試料ステージ２の試料載置面との間に設置される試料保護シャッタ９が設けられている。
【００１５】  イオン源１からのイオンビームは、イオンビーム中心Ｂ0を中心に放射状に広がった状態で、試料ステージ２の試料載置面に載置された試料４に照射される。試料４の加工に際して、回転中心Ｒ0とイオンビーム中心Ｂ0とは一致するよう調整する必要がある。このような調整を容易にするため、イオン源１は、その位置をＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に位置を調整するイオン源位置調整機構５を介して試料室６に取り付けられている。これにより、イオン源１のイオンビーム中心Ｂ0の位置、具体的にはＸＹ面（Ｘ方向及びＹ方向を含む面）上の位置及び動作距離（Ｚ方向の位置、具体的にはイオン源１のイオンビーム放出位置から試料ステージ２までの距離を指す）、を調整可能とされている。
【００１６】  試料ステージ２は、Ｚ方向に延在する回転中心Ｒ0と、Ｘ方向に延在し、試料ステージ２の試料載置面で回転中心Ｒ0と交差するチルト軸Ｔ0とを有しており、チルト軸Ｔ0を中心として試料ステージ２を傾けることができる。図は、試料ステージ２の試料載置面とイオン源１とが正対している状態であり、この状態においてイオンビーム測定部材７及び駆動ユニット８はイオン源からみて試料ステージ２の試料載置面の直前に設置されている。イオンビーム測定部材７及び駆動ユニット８は、イオン源１と試料ステージ２との間に配置されていればよいが、できるだけ試料４に近い位置に配置されることが、試料４に作用するイオンビームの状態をより正確に推定するために望ましい。
【００１７】  イオンビーム測定部材７について詳細は後述するが、導電性部材であり、イオンビーム測定部材７にイオン源１からのイオンビームが照射されることにより流れるイオンビーム電流をイオンビーム電流検出配線３７により試料室６外部の制御部まで導出し、イオン源１から放出されたイオン分布を電流量として検出する。
【００１８】  なお、図では駆動ユニット８及び試料保護シャッタ９はそれぞれ試料ステージ２とは別機構として示しているが、双方あるいはいずれか一方を試料ステージ２の機構として実装することも可能である。
【００１９】  図２にイオンミリング装置に使用するイオン源１の構成例を示す。ここでは、イオン源１としてぺニング型イオン源を用いる。ぺニング型イオン源は、イオン源内に配置され、放電電圧が印加されるアノード１２と、アノード１２との間に電位差を発生させる第１のカソード１０及び第２のカソード１１とを備え、アノード−カソード間の電位差により電子を発生させる。発生した電子は永久磁石１３による磁場の作用を受けてイオン源１の内部に浮遊して留まる。一方、イオン源１には、外部から不活性ガスを導入するガス導入孔１４が設けられており、不活性ガスとして例えば、アルゴンガスを導入する。内部に電子が発生しているイオン源にアルゴンガスが導入されると、アルゴン原子と電子とが衝突することによりアルゴンイオンが生成される。アルゴンイオンは、加速用電圧が印加された加速電極１５に誘引され、イオン源内部からイオン射出口１６を通り、加工対象に向かって射出される。
【００２０】  ぺニング型イオン源により試料の加工を実施すると、イオン源内部の構成部材が摩耗したり、試料から飛散した微小粒子がイオン射出口１６に付着したりすることで、イオン源が放出するイオン分布が変動する。定期的な部材の交換、および清掃などを実施することでイオン源内部の構成部材の摩耗や汚れは解消することはできるが、イオン源が照射するイオンビームのイオン分布がメンテナンス前と同じ状態になることを保証するものではない。イオンミリング装置による試料の加工形状に高精度な再現性を求める場合には、交換作業、清掃作業後にイオンビームのイオン分布について、所望のイオン分布が再現されているかを確認し、確認結果に基づいてイオン源１の照射条件を調整することが必要となる。
【００２１】  そこで、本実施例のイオンミリング装置では、試料ステージ２またはその近傍にイオンビーム測定部材７を設置し、駆動ユニット８によりイオンビーム測定部材７をＸ方向に駆動させながらイオンビーム電流を測定することにより、イオン源１から試料に向けて照射される非集束イオンビームのイオン分布を推定する。
【００２２】  図３にイオンビーム測定部材７を駆動する駆動ユニット８の構成例を示す。図では、駆動ユニット８の上面図と、イオンビーム測定部材７を駆動ユニット８のベース３５に固定した状態における断面図とを示している。イオンビーム測定部材７は、ベース３５の固定部材３６により駆動ユニット８に固定されている。固定部材３６は絶縁体であり、イオンビーム測定部材７及びイオンビーム電流検出配線３７は固定部材３６により他の構成部品とは絶縁されている。ベース３５は駆動機構によりＸ方向に往復移動可能とされる。本例の駆動機構はモータ３０、傘歯車３１、ギア３２、レール部材３３を有する。モータ３０の駆動軸に設けた傘歯車３１及びギア３２により、ベース３５の移動方向（Ｘ方向）に沿って設けたレール部材３３に駆動を伝達することにより、ベース３５をＸ方向に往復移動可能とする。なお、モータ３０は駆動ユニット８専用に設ける必要はなく、試料ステージ２を回転させる試料ステージ回転駆動源３と兼用することも可能である。
【００２３】  イオンビーム測定部材７は、イオンビーム電流の測定中はイオン源１からのイオンビームが照射されることにより、加工されている状態となる。このように測定ごとに消耗する部材であるため、イオンにより加工されにくい、低スパッタ収率の部材が適している。また、イオンビーム測定部材７として線状部材を使用し、非収束イオンビーム照射範囲をイオンビーム測定部材７が移動することにより、イオン分布を把握する。このことは、イオンビーム測定部材７の径が測定可能なイオン分布の空間分解能を決定することを意味する。このため、イオンビーム測定部材７の径は、加工の際のイオンビームの半値幅よりも小さい径とすることが望ましい。例えば、0.2ｍｍ以上、0.5ｍｍ以下の径を有するグラファイトカーボンの線状材を用いることができる。イオンビーム測定部材７にイオンが衝突することによるイオンの不規則な挙動を抑制するため、イオンビーム測定部材７の断面形状は円形とすることが望ましい。グラファイトカーボンの線状材の他にも、タングステンの線状材なども使用可能である。イオンビーム測定部材７は、駆動ユニット８に対して取り外し可能とされ、イオンビーム測定部材７がイオンビームにより消耗した場合には、新たなイオンビーム測定部材に交換する。
【００２４】  図４は、本実施例のイオンミリング装置におけるイオンビーム電流測定の様子を示す模式図（上面図）である。イオン源１、イオン源１に正対させた試料ステージ２及びイオンビーム測定部材７を示している。イオン源１より照射されるイオンビームは非集束であるため、破線で示す領域４１を放射状に広がりながら進行する。イオンビーム測定部材７は、試料ステージ２の試料載置面４０に沿って、イオンビーム電流を測定しながら、イオンビーム照射範囲全域をＸ方向に、例えば座標Ｘ０から座標Ｘ５に向かって移動する。本実施例では、イオンビーム測定部材７はＸ方向に移動する例を示しているが、イオン源１より照射されるイオンビームはイオンビーム中心Ｂ0を中心に、Ｘ方向及びＹ方向に広がっているので、イオンビーム測定部材７の長手方向をＸ方向とし、試料ステージ２の試料載置面４０に沿って、イオンビーム電流を測定しながら、イオンビーム照射範囲全域をＹ方向に移動するよう駆動ユニットを構成して、イオンビーム電流測定を行うことも可能である。
【００２５】  図５Ａに本実施例のイオンミリング装置において、座標Ｘ０〜Ｘ５（図４参照）にかけて、イオンビーム測定部材７を用いてイオンビーム電流を測定した結果を示す。図に示す、ビーム測定位置とイオンビーム電流量との関係（ここでは、「イオンビーム電流プロファイル」と呼ぶ）が、イオン源１から試料４に照射されるイオン分布とみなせる。（Ａ）はイオン源と試料との距離Ｄ１、（Ｂ）はイオン源と試料との距離Ｄ２（Ｄ２＞Ｄ１）でのイオンビーム電流量測定結果である。さらに、（Ａ）（Ｂ）における複数のイオンビーム電流プロファイルは、イオン源１の放電電圧を変化させて測定した測定結果である（放電電圧は、（Ａ）（Ｂ）ともに同様に変化させて測定した）。なお、縦軸はイオンビーム電流量であるが、（Ａ）（Ｂ）どちらも共通の基準で正規化した値で示している。
【００２６】  このように、イオン源１から試料までの距離を変化させることによりイオン分布は変化する。また、イオン源１から試料までの距離が同じであっても、放電電圧を変化させることによりイオン分布は変化する。
【００２７】  図５Ｂに示すグラフは、図５Ａとして示した２つのグラフを重畳させて表示したグラフであり、領域５０は、２つのグラフに含まれる全プロファイルの最大値と最小値とに挟まれる領域である。すなわち、領域５０が、イオン源と試料との距離Ｄ及び放電電圧という２つのパラメータを調整することによりイオン分布を調整可能な領域であるといえる。本実施例では、イオン源１から試料４に照射されるイオン分布を、イオンビーム測定部材７を用いて測定したイオンビーム電流プロファイルにより把握し、イオンビーム電流プロファイルの形状を所望の状態に近づけるようにイオン源１の照射条件を調整することにより、イオンミリング装置による試料の加工形状の再現性を高める。具体的には、イオン源１の照射条件のうち、イオン源から試料との距離、放電電圧、ガス流量を調整する。
【００２８】  図６に、イオンビームのイオン分布調整に関するブロック図を示す。イオン源１として、図２に示したペニング型イオン源を用いる。配管１７よりアルゴンガスをイオン源１に導入し、アルゴンイオンを発生させて加工を行う。
【００２９】  イオン源１に印加される放電電圧Ｖｄ及び加速電圧Ｖａは電源部６０により生成される。また、電源部６０は電流計を有しており、電流計６１は放電電流を計測し、電流計６２はイオンビーム測定部材７にイオン源１からのイオンが衝突することにより流れるイオンビーム電流を計測する。放電電圧Ｖｄ及び加速電圧Ｖａの値は、制御部６３により設定される。
【００３０】  また、イオン源１はイオン源位置調整機構５に固定され、イオン源１の位置はＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に独立に移動可能とされている。
【００３１】  試料保護シャッタ９は、駆動ユニット８と試料４との間に配置され、制御部６３の制御により、Ｙ方向に上下動可能な構成となっている。試料保護シャッタ９の駆動源としては、モータやソレノイドが利用でき、また移動制御を実施するため、シャッタの上下移動位置を検知するセンサを有することが望ましい。試料保護シャッタ９は、試料ステージ２に試料４を載置した状態でイオンビーム電流プロファイルの取得を行う場合において、試料４に不要なイオンビームを照射しないために設けられる。
【００３２】  電源部６０、イオン源位置調整機構５、駆動ユニット８、試料保護シャッタ９、試料ステージ２及び試料ステージ回転駆動源３は制御部６３に接続されており、制御部６３からイオンビーム電流プロファイルの取得、イオンビーム照射条件の調整、試料の加工を実行する。さらに、制御部６３は表示部６４に接続されており、制御部６３に対するオペレータからのユーザインタフェースとして機能するとともに、制御部６３が収集したイオンミリング装置の動作状態を示すセンシングデータの表示なども行う。例えば、表示部６４に表示されるセンシングデータとしては、電源部６０からの放電電圧値Ｖｄ、放電電流値、加速電圧値Ｖａ、イオンビーム電流値などが含まれる。
【００３３】  図６に示すイオンミリング装置において、制御部６３が実施するイオンビーム電流プロファイルの取得、およびイオンビーム照射条件の調整方法について、図７を用いて説明する。
【００３４】  ステップＳ７０１：制御部６３は駆動ユニット８を制御し、イオンビーム測定部材７をＸ方向の原点位置に移動する。ここでは、説明の簡単化のためにＸ方向の原点位置は、イオンビーム照射範囲の最も外側の位置と一致するように定める。原点位置の取り方はこれに限られるものではない。
【００３５】  ステップＳ７０２：制御部６３は、試料保護シャッタ９の移動制御を実施し、試料保護シャッタ９をビーム遮蔽位置に移動させる。
【００３６】  ステップＳ７０３：制御部６３は、電源部６０等を制御し、現在の設定として保持しているイオンビーム照射条件により、イオン源１よりイオンビームを出力する。現在の設定とは、試料４の加工条件として定められたイオンビーム照射条件をいう。一般的には、試料４を加工する際のイオン源１の加速電圧、放電電圧、ガス流量が定められている。
【００３７】  ステップＳ７０４：イオンビームの出力開始後、制御部６３は駆動ユニット８を制御して、イオンビーム測定部材７をＸ方向への移動を開始させる。移動方向は、図４にて説明したように、イオンビーム照射範囲の最も外側の位置（Ｘ方向の原点位置）から、もう一方の照射範囲の端部に向かう方向である。制御部６３は、移動させているイオンビーム測定部材７のＸ方向における現在位置の管理を行う。
【００３８】  ステップＳ７０５：電流計６２は、イオンビーム測定部材７にイオン源１からのイオンビームが照射されることにより、イオンビーム測定部材７及びイオンビーム電流検出配線３７に流れるイオンビーム電流の測定を開始する。制御部６３は、電流計６２により数値化されたイオンビーム電流検出値を取得し、記憶する。
【００３９】  ステップＳ７０６：制御部６３は、取得したイオンビーム電流値を電流検知結果として表示部６４に表示する。表示形式は図５Ａとして示したビーム測定位置−イオンビーム電流量グラフ（イオンビーム電流プロファイル）とすることが望ましい。なお、図示しないＬＡＮやシリアル回線などでイオンミリング装置に接続されるホストＰＣに電流検知結果を表示するようにしてもよい。
【００４０】  ステップＳ７０７：制御部６３は、駆動ユニット８により移動させているイオンビーム測定部材７のＸ方向における現在位置を確認し、未了の場合はステップＳ７０４からステップＳ７０６を、イオンビーム測定部材７がイオンビーム照射範囲全域を移動完了するまで繰り返し実行する。
【００４１】  ステップＳ７０８：ステップＳ７０７において、イオンビーム測定部材７がイオンビーム照射範囲全域の移動を完了したことを確認した場合、制御部６３はイオンビーム測定部材７の移動を終了する。
【００４２】  ステップＳ７０９：制御部６３は、イオンビーム電流測定結果から調整量の算出を行う。調整量の比較対象は、試料４の加工に適用される加工条件を決定したときに同様の測定を行って制御部６３に記憶したイオンビーム電流測定結果、あるいは前回測定したイオンビーム電流測定結果を用いる。どのような比較対象を用いるかは、オペレータがあらかじめ設定しておくことができる。比較対象とする基準イオンビーム電流プロファイル（基準イオン分布）と今回測定したイオンビーム電流測定結果として得られたイオンビーム電流プロファイル（イオン分布）とが、理想的には等しくなる、あるいは近似するようにイオンビーム照射条件を調整できれば、イオンミリング装置による試料の加工形状の再現性を高めることができる。近似の程度は、要求される試料加工形状の再現性の程度に依存して定めればよい。
【００４３】  ただし、本実施例においてはあくまでイオンビーム電流によりイオン分布を観察しているため、調整可能なイオン源１のパラメータのうち、加速電圧Ｖａについては変更しない。加速電圧Ｖａを変えてしまうと同じイオンビーム電流であっても試料の加工速度（ミリングレート）が大幅に変わってしまうためである。すなわち、本実施例の調整においては、試料の加工時間を調整対象としないことを前提としている。
【００４４】  図８にイオンビーム電流プロファイルの模式図を示す。イオンビーム電流プロファイルの形状をあわせる簡単な方法として、イオンビーム電流プロファイルの形状の代表値として、そのピーク値Ｐと半値幅ＨＷ（イオンビーム電流量がピーク値Ｐの半分になるイオンビーム電流プロファイルの広がり）とが同じになるように調整する方法について説明する。この２つの値が一致していれば、イオンビーム電流プロファイルの形状がおよそ同等のものになっていると評価できるためである。調整するイオンビーム照射条件のパラメータは、イオン源１の放電電圧、ガス流量及びイオン源１と試料４（もしくは試料ステージ２の試料載置面、ほぼ同一のため試料４で代表させる）との距離Ｄである。
【００４５】  イオン源１と試料４との距離を変化させることで、図５Ａに示したように、ピーク値Ｐの値を主に調整することができる。また、放電電圧Ｖｄを高くすることにより、イオン源１内部に発生したアルゴンイオンの広がりを抑制でき、この結果、半値幅ＨＷの大きさを調整することができる。同様に、ガス流量を大きくすると、イオン源１内部に発生したアルゴンイオンの広がりを抑制でき、この結果、半値幅ＨＷの大きさを調整することができる。このように、イオン源１と試料４との距離と少なくとも放電電圧Ｖｄ及びガス流量のいずれか一方との値を調整することにより、イオンビーム電流プロファイルを所望の形状に近づけることができる。図５Ｂに示されるように、イオン源１と試料４との距離と放電電圧Ｖｄとを調整するだけでも、広い調整領域が得られていることが分かる。
【００４６】  ここでは、イオンビーム電流プロファイルのピーク値Ｐと半値幅ＨＷとを用いて調整量を求める例について説明したが、さらに多くのプロファイル形状の特徴量を抽出して調整を行ってもよい。例えば、プロファイル形状の対称性に関する特徴量を抽出して調整してもよい。
【００４７】  ステップＳ７１０：ステップＳ７０９において算出した調整量に基づき、イオンビームの照射条件を調整する。具体的には、制御部６３は、イオン源位置調整機構５の制御によるイオン源１と試料４との距離の調整、電源部６０の制御によるイオン源１の放電電圧Ｖｄの制御、及びガス供給機構（図示せず）の制御によるイオン源１に供給するガス流量の制御のうち、ステップＳ７０９の算出結果に基づき、１または複数の制御を実行する。
【００４８】  ステップＳ７１１：ステップＳ７１０による調整後、イオンビーム電流プロファイルを再測定する場合にはステップＳ７０１から再実行し、再測定を行わない場合には、調整を完了する。
【００４９】  ステップＳ７１２：制御部６３は、試料保護シャッタ９をビーム非遮蔽位置に移動し、調整を終了する。
【００５０】  なお、図７のフローチャートは一例であり、さまざまな変形が可能である。例えば、ステップＳ７０６において、イオンビーム電流測定結果とともに調整量の比較対象とする基準イオンビーム電流プロファイルとを重畳して表示するようにしてもよい。さらに、重畳表示により調整不要とオペレータが判断する場合には、イオンビームの調整を中止するステップを設けてもよい。また、ステップＳ７１０において、イオン源１と試料４との距離の制御を制御部６３が実施しているが、例えば、制御量を表示部６４に表示し、オペレータが手動でイオン源位置調整機構５によりイオン源１の位置を移動させることで調整してもよい。
【００５１】  以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は記述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図１の構成では、イオンビーム電流プロファイルの取得時に試料へのイオンビームの照射を防止する試料保護シャッタが設けられているが、当該期間のイオンビームの試料への照射を無視できる場合には、試料保護シャッタ９はなくてもよい。また、実施の形態では平面ミリング加工を行うイオンミリング装置を例に説明したが、断面ミリング加工を行うイオンミリング装置についても本発明は適用可能なものである。断面ミリング加工の場合は、試料ステージ２の回転軸（スイング軸）がＹ方向に延在するように配置されるといった違いはあるが、同様の構造によりイオンビームの照射条件を調整することが可能になる。
【符号の説明】
【００５２】１：イオン源、２：試料ステージ、３：試料ステージ回転駆動源、４：試料、５：イオン源位置調整機構、６：試料室、７：イオンビーム測定部材、８：駆動ユニット、９：試料保護シャッタ、１０，１１：カソード、１２：アノード、１３：永久磁石、１４：ガス導入孔、１５：加速電極、１６：イオン射出口、１７：配管、３０：モータ、３１：傘歯車、３２：ギア、３３：レール部材、３５：ベース、３６：固定部材、３７：イオンビーム電流検出配線、４０：試料載置面、６０：電源部、６１，６２：電流計、６３：制御部、６４：表示部。
【図１】
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【図２】
2020044531.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年2月25日(2020.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源と、
前記イオン源からの非集束のイオンビームを照射することにより加工される試料が載置される試料ステージと、
前記イオン源と前記試料ステージとの間に配置され、第１の方向に延在する線状のイオンビーム測定部材を前記第１の方向と直交する第２の方向に移動させる駆動ユニットと、
制御部とを有し、
前記制御部は、前記イオン源から第１の照射条件で前記イオンビームが出力された状態で、前記駆動ユニットにより前記イオンビーム測定部材を前記イオンビームの照射範囲で移動させ、前記イオンビームが前記イオンビーム測定部材に照射されることにより前記イオンビーム測定部材に流れるイオンビーム電流を測定し、前記イオンビーム電流と当該イオンビーム電流が測定されたときの前記イオンビーム測定部材の位置との関係を示すイオンビーム電流プロファイルを記憶するイオンミリング装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
請求項１において、
前記制御部は、前記イオンビーム電流プロファイルに基づき、前記第１の照射条件の調整値を求めるイオンミリング装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記制御部は、前記イオンビーム電流プロファイルとあらかじめ設定した基準イオンビーム電流プロファイルとを比較して、前記第１の照射条件の調整値を求めるイオンミリング装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記制御部は、前記イオンビーム電流プロファイルのピーク値及び半値幅が、前記基準イオンビーム電流プロファイルのピーク値及び半値幅に等しくなる、あるいは近似するように、前記第１の照射条件の調整値を求めるイオンミリング装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項において、
試料室と、
前記試料室に設置されるイオン源位置調整機構とを有し、
前記イオン源は前記イオン源位置調整機構を介して前記試料室に取り付けられ、
前記イオン源は、ペニング型イオン源であり、
前記制御部は、前記第１の照射条件の調整値を求めるパラメータとして、前記イオン源の放電電圧、前記イオン源のガス流量及び前記イオン源と前記試料との距離の少なくとも１つを含むイオンミリング装置。
【請求項７】
請求項４において、
前記イオンビーム電流プロファイルと前記基準イオンビーム電流プロファイルとを重畳表示する表示部を有するイオンミリング装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記イオン源からの前記イオンビームのイオンビーム中心は、前記第１の方向と前記第２の方向により形成される平面に対して直交するイオンミリング装置。
【請求項９】
請求項１において、
前記イオンビーム測定部材は、断面が円柱形状であり、径が前記イオンビームの半値幅以下であるグラファイトカーボンの線状材であるイオンミリング装置。
【請求項１０】
請求項１において、
前記試料ステージと前記駆動ユニットとの間に、前記イオン源からの前記イオンビームから前記試料を遮蔽する試料保護シャッタを有するイオンミリング装置。
【請求項１１】
試料室と、
前記試料室に設置されるイオン源位置調整機構と、
前記イオン源位置調整機構を介して前記試料室に取り付けられるイオン源と、
前記イオン源からの非集束、かつ中心部でのイオン密度が最も高く、外側に向かってイオン密度が低くなるイオン分布を有するイオンビームを照射することにより加工される試料が載置される試料ステージと、
制御部とを有し、
前記制御部は、前記イオン源から第１の照射条件で前記試料にイオンビームを照射したときのイオン分布があらかじめ設定した基準イオン分布に等しくなる、あるいは近似するように前記第１の照射条件の調整値を求め、
前記イオン源は、ペニング型イオン源であり、
前記第１の照射条件の調整値を求めるパラメータとして、前記イオン源の放電電圧、前記イオン源のガス流量及び前記イオン源と前記試料との距離の少なくとも１つを含むイオンミリング装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記制御部は、前記イオン源から前記第１の照射条件で前記試料にイオンビームを照射したときのイオン分布と前記基準イオン分布とを比較して、前記第１の照射条件の調整値を求めるイオンミリング装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記制御部は、前記イオン源から前記第１の照射条件で前記試料にイオンビームを照射したときのイオン分布のピーク値及び半値幅が、前記基準イオン分布のピーク値及び半値幅に等しくなる、あるいは近似するように、前記第１の照射条件の調整値を求めるイオンミリング装置。
【請求項１４】
請求項１１において、
前記イオン源と前記試料ステージとの間に配置され、第１の方向に延在する線状のイオンビーム測定部材を前記第１の方向と直交する第２の方向に移動させる駆動ユニットを有し、
前記制御部は、前記イオン源から前記第１の照射条件でイオンビームが出力された状態で、前記駆動ユニットにより前記イオンビーム測定部材を前記イオンビームの照射範囲で移動させ、前記イオンビームが前記イオンビーム測定部材に照射されることにより前記イオンビーム測定部材に流れるイオンビーム電流を測定し、
前記イオンビーム電流を当該イオンビーム電流が測定されたときの前記イオンビーム測定部材の位置における前記イオン分布とみなすイオンミリング装置。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記イオン源からの前記イオンビームのイオンビーム中心は、前記第１の方向と前記第２の方向により形成される平面に対して直交するイオンミリング装置。
【国際調査報告】
2020044531.tif 000012
2020044531.tif 000013
2020044531.tif 000014
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