特許 6828095 イオンミリング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6828095

(24)【登録日】2021年1月22日

(45)【発行日】2021年2月10日

(54)【発明の名称】イオンミリング方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/30 20060101AFI20210128BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20210128BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/30 Z

   H01J37/305 A

【請求項の数】1

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2019-126868(P2019-126868)

(22)【出願日】2019年7月8日

(62)【分割の表示】特願2018-501540(P2018-501540)の分割

【原出願日】2016年2月26日

(65)【公開番号】特開2019-207878(P2019-207878A)

(43)【公開日】2019年12月5日

【審査請求日】2019年7月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】特許業務法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩谷 徹

(72)【発明者】

【氏名】高須 久幸

(72)【発明者】

【氏名】高堀 栄

【審査官】 鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０６０４１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１４９２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０６４４７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／３０−３７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

イオンミリング装置を用いて、少なくとも一部がマスクで遮蔽された試料にイオンビームを照射して当該試料を加工するイオンミリング方法であって、
前記試料に対して、前記イオンビームの幅より広領域に加工する広領域ミリングを実行し、加工箇所を探索することと、
前記広領域ミリングによって発見された前記加工箇所を前記試料の深さ方向にミリングすることと、
を含むイオンミリング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、イオンミリング方法に関し、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）などで観察される試料を作製するためのイオンミリング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

イオンミリング装置は、金属、ガラス、セラミックなどの表面あるいは断面を、アルゴンイオンビームを照射するなどして研磨するための装置であり、電子顕微鏡により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好適である。

【0003】

従来、電子顕微鏡による試料の断面観察においては、観察したい部位の近傍を例えばダイヤモンドカッターや糸のこぎり等を使用して切断した後、切断面を機械研磨し、電子顕微鏡用の試料台に取り付けて像を観察していた。機械研磨の場合、例えば高分子材料やアルミニウムのように柔らかい試料では、観察表面がつぶれる、あるいは研磨剤の粒子によって深い傷が残るといった課題がある。また、例えばガラスあるいはセラミックのように固い試料では研磨が難しく、柔らかい材料と固い材料とが積層された複合材料では、断面加工が極めて難しいという課題がある。

【0004】

これに対し、イオンミリングは、柔らかい試料でも表面の形態がつぶれることなく加工でき、固い試料および複合材料の研磨が可能である。また、鏡面状態の断面を容易に得ることができるという効果がある。例えば、特許文献１には、試料を傾斜或いは回転させながらイオンビームを照射することにより、加工面においてスジ状の凹凸の生成量を軽減す
ることを可能とするイオンミリング装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４−１３９９３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本願発明者が、断面ミリングする際の加工方法について鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。

【0007】

断面ミリングとは、試料上部に配置したマスク（遮蔽板）にイオンビームの一部を遮蔽し、マスクの端面に沿って試料の断面をスパッタリングすることである。結果として、マスクの端面に沿った試料の断面を得られる。

【0008】

しかしながら、イオンビーム幅以上の加工幅（観察幅）や複数の加工点について加工を必要とする場合、試料室を大気開放し、加工位置を変更、再度試料室を真空排気後、追加工を行う必要がある。このような追加工を行うと、スループットが低下する。

【0009】

本開示は、このような状況に鑑みて、スループットの低下を防止しつつ、所望の加工内容が得られるようにする加工技術を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本開示は、イオンミリング装置を用いて、少なくとも一部がマスクで遮蔽された試料にイオンビームを照射して当該試料を加工するイオンミリング方法であって、試料に対して、イオンビームの幅より広領域に加工する広領域ミリングを実行し、加工箇所を探索することと、広領域ミリングによって発見された加工箇所を試料の深さ方向にミリングすることと、を含むイオンミリング方法について提案する。

【0011】

本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではないことを理解する必要がある。

【発明の効果】

【0012】

上記構成によれば、スループットの向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態によるイオンミリング装置の構成例１を示す図である。

【図2】試料マスクユニット２１本体の構成例を示す図である。

【図3】試料マスクユニット２１の他の構成例を示す図である。

【図4】試料の断面とマスクを平行にする方法を説明するための図である。

【図5】試料ステージ引出機構６０の構成を示す図である。

【図6】マスク２と試料３との遮蔽位置関係を観測する光学顕微鏡４０の構成例を示す図である。

【図7】試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を固定台４２上に固定した状態を示す図である。

【図8】試料３の断面研磨したい部位をイオンビーム中心に合わせる方法を説明するための図である。

【図9】イオンビームで試料３の断面を鏡面研磨する方法を説明するための図である。

【図10】構成例１とは異なる構成を有し、断面ミリングと平面ミリングの両方を可能とする、本実施形態によるイオンミリング装置の構成例２を示す図である。

【図11】図１０に示すイオンミリング装置に搭載する試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４の構成例を示す図である。

【図12】試料ユニットベース５に設けられた、マスクユニット固定部５２を回転させる回転機構を説明するための図である。

【図13】軸継手５３を回転させることによりマスクユニット固定部５２を回転させる回転機構を示す図である。

【図14】加工位置調整のために試料マスクユニット微動機構４を光学顕微鏡４０に設置する様子を示す図である。

【図15】回転傾斜機構の構成例を示す図であり、より具体的には図１２の点線で囲んだ部分Ａの分の構成を示す図である。

【図16】軸継手によって回転体９を回転させるための機構を示す図である。

【図17】試料マスクユニット微動機構４をＸ軸方向にスライド移動させるためのスライドミリングホルダ（スライド移動機構）７０の構成例を示す図である。

【図18】イオンミリングの加工位置を設定する際の装置間の接続関係を示す図である。

【図19】加工位置設定処理の手順を説明するためのフローチャートである。

【図20】コントロールＢＯＸ８０における目的位置設定用のボタンの配置例を示す 図である。

【図21】広領域ミリングの加工領域設定方法の具体例１を示す図である。

【図22】広領域ミリングの加工領域設定方法の具体例２を示す図である。

【図23】広領域ミリングにおける加工領域設定の操作画面例を示す図である。

【図24】広領域ミリングによる試料３の加工手順を説明するための図である。

【図25】回転体９の下にスライド移動機構（スライドミリングホルダ７０）が設置される場合のスライド移動動作及び往復傾斜動作の範囲を示す図である。

【図26】スライド移動機構（スライドミリングホルダ７０）が回転体９の下に設置される構成を採る場合の試料マスクユニット２１の回転及びスライド移動の様子を示す図である。

【図27】回転体９の上にスライド移動機構（スライドミリングホルダ７０）が設置される場合のスライド移動動作及び往復傾斜動作の範囲を示す図である。

【図28】多点ミリングの加工領域設定方法の具体例を示す図である。

【図29】多点ミリングによる試料３の加工手順１を説明するための図である。

【図30】多点ミリングによるリデポジション発生を抑えるための加工手順２を説明するための図である。

【図31】広領域ミリングの一活用例を示す図である。

【図32】厚さの異なる複数の試料を固定する方法を説明するための図である。

【図33】厚みの異なる試料を複数個並べてマスクに固定した状態を示す図である。

【図34】厚みの異なる試料を加工後に観察装置に移して観察する様子を示す図である。

【図35】変形例による、イオンミリングの加工位置を設定する際の装置間の接続関係を示す図である。

【図36】変形例による加工位置設定処理の手順を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

一般に、イオンビーム幅以上の加工幅（観察幅）や複数の加工点について加工を必要とする場合、試料室を大気開放し、加工位置を変更、再度試料室を真空排気後、追加工を行う必要がある。このような追加工を行うと、スループットが低下する。また、１回目の加工面にリデポジションが発生する可能性が高くなる。

【0015】

そこで、本実施形態は、スループットを向上させながら、イオンミリングによるリデポジションを極力発生させることなく、試料上に所望の幅（イオンビーム幅よりも広い幅）の加工面を生成し、及び／又は当該試料上に複数の加工点（加工箇所）を生成することを実現するものである。本明細書は、１回の加工処理で所望の幅の加工面を生成し、複数の加工点を生成することを可能にする、機構及び処理手順について少なくとも開示する。

【0016】

以下、図を参照して本実施形態について説明する。本実施形態ではアルゴンイオンビームを照射するためのイオン源を搭載したイオンミリング装置を例に採って説明するが、イオンビームはアルゴンイオンビームに限られることはなく、種々のイオンビームの適用が可能である。

【0017】

＜イオンミリング装置の構成例＞
（i）装置構成例１
図１は、本実施形態によるイオンミリング装置１００の構成例１を示す図である。
図１によるイオンミリング装置１００は、真空チャンバ１５と、真空チャンバの上面に取り付けられたイオン源１と、真空チャンバ１５の前面に設けられた試料ステージ８と、試料ステージ８から延設された試料ユニットベース５と、試料ユニットベース５の上に載置される試料マスクユニット微動機構４と、試料マスクユニット微動機構４の上に載置される試料マスクユニット２１と、真空排気系６と、真空チャンバ１５の前面に設けられたリニアガイド１１と、を備えている。試料マスクユニットの上には試料３及びマスク２が載置される。

【0018】

試料ユニットベース５には、試料マスクユニット微動機構４が搭載される。搭載は、試料マスクユニット微動機構４の下面（イオンビームが照射されるマスク面の対面側）と試料ユニットベース５の上面を接触させて、ねじで固定してなされる。試料ユニットベース５がイオンビームの光軸に対して任意の角度に回転傾斜できるように構成されており、回転傾斜させる方向と傾斜角度は、試料ステージ８により制御される。試料ステージ８を回転傾斜させることにより、試料マスクユニット微動機構４上に設置する試料３をイオンビームの光軸に対して所定の角度に設定することができる。更に、試料ステージ８の回転傾斜軸と試料上面（マスク下面）の位置を一致させて、効率良く平滑な加工面を作製している。また、試料マスクユニット微動機構４は、イオンビームの光軸に対して垂直方向の前後左右、すなわち、Ｘ方向とＹ方向に移動できるように構成される。

【0019】

試料ユニットベース５は、真空チャンバ１５の容器壁の一部を兼ねるフランジ１０に搭載されている試料ステージ８（回転機構）を介して配置されており、フランジ１０をリニアガイド１１に沿って引き出して真空チャンバ１５を大気状態に開放した時に、試料ユニットベース５が真空チャンバ１５の外部へ引き出されるように構成されている。このようにして、試料ステージ引出機構が構成される。

【0020】

図２は、試料マスクユニット２１本体の構成例を示す図である。図２の（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。本実施形態では、少なくとも試料ホルダ２３とその回転機構、マスク２とその微調整機構とを一体に構成したものを試料マスクユニット（本体）２１と称する。図２では、試料ホルダ２３の回転機構として試料ホルダ回転リング２２と試料ホルダ回転ねじ２８が備えられている。この試料ホルダ回転ねじ２８を回転させることにより、イオンビームの光軸に対して垂直に試料ホルダ２３を回転できるようになっている。また、試料ホルダ回転リング２２は、試料ホルダ回転ねじ２８を回すことによって回転するように構成されており、逆回転ばね２９のばね圧で戻るようになっている。

【0021】

試料マスクユニット２１は、マスクの位置と回転角を微調整できる機構を持ち、試料マスクユニット微動機構４に取り付け、取り外しができる。本実施形態では、試料マスクユニット２１と試料マスクユニット微動機構４は２部品となっているが、１部品で構成されても良い（実施形態では判り易くするために、試料マスクユニットと試料マスクユニット微動機構を分けて説明する）。

【0022】

マスク２は、マスクホルダ２５にマスク固定ねじ２７により固定される。マスクホルダ２５はマスク微調整機構（すなわちマスク位置調整部）２６を操作することによってリニアガイド２４に沿って移動し、これにより試料３とマスク２の位置が微調整される。試料ホルダ２３は、下部側より試料ホルダ回転リング２２に挿入され固定される。試料３は試料ホルダ２３に接着固定される（例えば、カーボンペースト、ホワイトワックス、両面テープ等によって接着固定）。試料ホルダ位置制御機構３０により試料ホルダ２３の高さ方向の位置を調整し、試料ホルダ２３をマスク２に密着させる。

【0023】

図３は、試料マスクユニット２１の他の構成例を示す図である。当該構成例にあっては、試料ホルダ２３を抑えるための試料ホルダ固定金具３５を使用しており、他の構成は図２に示す構成例と基本的に同一である。図３（ａ）は、試料３を固定した試料ホルダ２３を試料マスクユニット２１内に装着した状態を示し、図３（ｂ）は試料３を固定した試料ホルダ２３を試料マスクユニット２１から取り外した状態を示す。

【0024】

図４は、試料の断面とマスクを平行にする方法を説明するための図である。試料ホルダ回転ねじ２８を回してＸ１方向の位置調整を行い、試料３の断面とマスク２の稜線が平行になるよう後述するようにして顕微鏡下で微調整する。このとき、試料３の断面がマスクより僅かに突出、例えば５０μｍ程度突出するようにマスク微調整機構２６を回して設定する。

【0025】

図５は、試料ステージ引出機構６０の構成を示す図である。試料ステージ引出機構６０は、リニアガイド１１とこれに固着されたフランジ１０からなり、フランジ１０に搭載された試料ステージに固着された試料ユニットベース５は、リニアガイド１１に沿って真空チャンバ１５から引き出される。この操作に伴って、試料ユニットベース５に試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４、すなわちマスク２、試料ホルダ２３、試料３が真空チャンバ１５から一体的に引き出される。

【0026】

本実施形態において、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４は試料ユニットベース５に着脱自在に固定される構造を有する。従って、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４が真空チャンバ１５の外部に引き出されると、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４は試料ユニットベース５から着脱可能な状態となる（試料マスクユニット２１の着脱スタンバイ）。

【0027】

図５は、このような着脱自在の状態から、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４が着脱された状態を示す図である。この着脱は人手によって行うこともでき、また適当な器具によっても行うこともできる。

【0028】

図６は、マスク２と試料３との遮蔽位置関係を観測する光学顕微鏡４０の構成例を示す図である。図６に示すように、真空チャンバ１５から別体に構成され、任意の場所に配置することが可能とされる。そして、光学顕微鏡４０は、周知のルーペ１２、ルーペ微動機構１３を備える。更に、光学顕微鏡４０は、観測台４１上に取り外された試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を装置するための固定台４２を備えている。そして、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４は、固定台４２上の、位置決め用の軸と穴によって再現性のある決まった位置に設置される。

【0029】

図７は、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を固定台４２上に固定した状態を示す図である。このように、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を固定台４２上に固定した状態としてから、図８を用いて説明する方法によって試料の断面研磨したい部位をイオンビーム中心（図８における「＋」）に合わせる。

【0030】

図８は、試料３の断面研磨したい部位をイオンビーム中心に合わせる方法を説明するための図である。感光紙や銅箔等を試料ホルダ２３に取り付け、イオンビームを照射することによりできた痕、すなわちイオンビーム中心とルーペの中心をルーペ微動機構１３でＸ２、Ｙ２を駆動して合わせておく。これによりイオンビーム中心と光学顕微鏡の中心が１対１に対応する関係となる。なお、当該位置調整は、クリーニング処理のタイミングで行われるものである。そして位置合わせに用いた感光紙や銅箔等を試料ホルダ２３から取り外し、試料３を搭載した後の試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を固定台４２に設置する。試料マスクユニット微動機構４のＸ３、Ｙ３方向の位置を調整して断面研磨したい部位をルーペ中心に合わせることで、イオンビーム中心と断面研磨したい部位を合わせることができる。このように、マスク２と試料３との遮蔽位置関係の調整時に、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４は、試料ユニットベース５から取り外されて光学顕微鏡４０の固定台４２に装着され、マスク２は試料３に対する遮蔽位置関係がマスク位置調整部（マスク微調整機構）によって調整される。

【0031】

図９は、イオンビームで試料３の断面を鏡面研磨する方法を説明するための図である。アルゴンイオンビームを照射すると、マスク２で覆われていない試料３をマスク２に沿って、深さ方向に取り除くことができ、且つ、試料３の断面の表面を鏡面研磨することができる。

【0032】

このように、イオンミリング時に試料に対する遮蔽位置関係が調整されたマスク２を備えた試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４が試料ユニットベース５に戻され、装着されることになる。

【0033】

以上のように、マスク２と試料３との遮蔽位置関係の調整時に、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を試料ユニットベース５から取り外して光学顕微鏡４０の固定台４２に装着し、マスクの試料３に対する遮蔽位置関係を調整し、イオンミリング時に、試料に対する遮蔽位置関係が調整されたマスク２を備えた試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を真空チャンバ１５内に戻し、試料ユニットベース５に装着するようにしたイオンミリング方法が構成される。

【0034】

（ii）装置構成例２
図１０は、構成例１とは異なる構成を有し、断面ミリングと平面ミリングの両方を可能とする、本実施形態によるイオンミリング装置１００の構成例２を示す図である。

【0035】

当該イオンミリング装置１００は、真空チャンバ１５と、真空チャンバ１５の上面に設けられた加工観察窓７と、真空チャンバ１５の左側面（右側面でも良い）に設けられたイオン源１と、イオン源１が設けられた側面と異なる側面に設けられたフランジ１０と、フランジ１０に設けられた試料ステージ８と、試料ステージ８から延設された試料ユニットベース５と、試料ユニットベース５に搭載された試料マスクユニット微動機構４及び試料マスクユニット２１と、真空チャンバ１５の前面に設けられた試料ステージ８と、試料と加工観察窓７の間に設けられたシャッター１０１と、真空排気系６と、を備えている。試料マスクユニット２１はマスク２を有し、試料３が載置される。

【0036】

シャッター１０１は、スパッタされた粒子が加工観察窓７に堆積することを防ぐために設置される。真空チャンバ１５は、通常真空雰囲気を形成するための空間を形成する箱型形状、或いはそれに準ずる形状を為しているが、加工観察窓７は箱の上方（重力のある環境で、重力場の向かう方向と反対の方向）に設けられ、イオン源１は箱の側方壁面（箱の上方面に隣接する面であって、重力場の向かう方向と垂直な方向）に設けられる。即ち、加工観察窓７は、真空チャンバの壁面に設けられる。なお、加工観察窓用の開口には、真空封止が可能な窓を設ける以外にも、光学顕微鏡（観察窓含む）や電子顕微鏡を設置することができる。

【0037】

図１１（ａ）は、図１０に示すイオンミリング装置に搭載する試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４の構成例を示す図である。基本的な構成は図２及び図３に示された構成と同様であるが、試料マスクユニット２１を搭載した試料マスクユニット微動機構４にはマスクユニット固定部５２が設けられている点が異なっている。また、試料ホルダ２３の固定方法が図２の構成とは異なる。つまり、試料ホルダ２３は、下部側より試料ホルダ回転リング２２（リングを半分に分割した形状）に試料ホルダ２３のキー部２３１を挿入して、ねじにて固定するようになっている（図１１（ｂ）参照）。このような固定方法を採用することにより、試料３の加工面が加工観察窓７から観察できるようになる。

【0038】

図１２は、試料ユニットベース５に設けられた、マスクユニット固定部５２を回転させる回転機構を説明するための図である。試料ユニットベース５には、試料保持部材（試料マスクユニット微動機構４を含む試料を保持する部材）を載置可能な回転体９が設けられている。回転体９は、試料保持部材を支持する支持台として機能する。試料ユニットベース５は、回転体９と歯車５０とベアリング５１により構成されている。試料マスクユニット微動機構４は、試料マスクユニット微動機構４の固定面（後面）と試料ユニットベース５の回転体９上面を接触させて、マスクユニット固定部５２からねじ固定することにより搭載される。試料ユニットベース５は回転傾斜せず、試料ユニットベース５に搭載されている回転体９により、真空チャンバ１５側面方向より照射されるイオンビームの光軸に対して任意の角度に回転傾斜できるように構成されており、回転傾斜させる方向と傾斜角度は、試料ステージ８により制御される。

【0039】

ここで、試料ユニットベース５の回転体９を回転傾斜させる方法としては、図１２に示されるように試料ステージ８を回転させる方法や、図１３に示されるように軸継手５３を回転させる方法があるが、どちらを用いても良い。試料ユニットベース５の回転体９を回転傾斜させることにより、試料マスクユニット微動機構４上に設置する試料３をイオンビームの光軸に対して所定の角度に設定することができる。更に、試料ユニットベース５の回転体９の回転軸と試料上面（マスク下面）の位置を一致させて、効率良い平滑な加工面を作製している。

【0040】

図１４は、加工位置調整のために試料マスクユニット微動機構４を光学顕微鏡４０に設置する様子を示す図である。なお、装置と別体の光学顕微鏡４０への設置は、マスクユニット固定部５２を使用せず、試料マスクユニット微動機構４の下面を使用する方法でも良い。図１４が図６と異なる点は、ビーム中心とルーペ中心を調整するルーペ微動機構１３を固定台４２側で行う点である。このルーペ微動機構１３は、本例或いは図６の例のどちらを採用しても良い。それ以外については、図６の例と同様の作業を行う。

【0041】

図１５は、回転傾斜機構の構成例を示す図であり、より具体的には図１２の点線で囲んだ部分Ａの分の構成を示す図である。構成例２（図１０）によるイオンミリング装置には、図１５に例示するように試料の回転傾斜機構に回転機能が設けられ、且つイオンビーム軸に垂直方向の回転傾斜軸を持つ傾斜機構が設けられている。当該回転傾斜機構は、モータ５５の回転力を軸及び歯車５０を介して回転体９（図１５には図示せず）を回転させるものである。このようにすることにより、傾斜角を９０度とした際のイオンビーム軸と試料マスクユニット微動機構４の回転軸をずらす偏心機構を実現することができる。なお、図１６に示されるように、軸継手を使用する方式でも良い。但し、軸継手を使用する場合には、図１６のように回転傾斜部内に設置し、偏心機構（Ｙ軸方向の移動）は試料ユニットベース５の回転体９の下部に設置することが望ましい。

【0042】

図１５及び１６のように、イオンミリング装置に試料の回転機能を持たせ、イオンビーム入射角、偏心量を任意に決めることにより、断面ミリング（マスクを介して、試料をミリングし平滑な面を作製する）でありながら、平面ミリング（イオンビーム軸に対し垂直な面（試料ステージの傾斜角度９０度時）を平滑に加工する）が可能になる。

【0043】

＜広域ミリング及び多点ミリングを実現するためのスライド移動機構＞
以下、図１及び図１０（図１２、図１３、図１５、図１６のいずれかを含む）の構成にかかるイオンミリング装置１００において、広領域ミリング及び多点ミリングを実現するためのスライド移動機構を説明する。ここで、広領域ミリングは、イオンビーム幅よりも広い幅の試料上の領域に加工を施すことを意味する。また、多点ミリングは、試料上の複数の箇所に加工を施すこと（特に、本実施形態では自動で複数の箇所を加工する）を意味する。

【0044】

広領域ミリング及び多点ミリングの両方が可能なイオンミリング装置１００は、イオンビームの光軸に対し垂直方向に移動（スライド）できるスライド移動機構（スライド駆動機構と称することも可能）を備え、真空チャンバ内で試料マスクユニット２１をスライド移動させる必要がある。スライド移動の方向と、マスク２のエッジは、平行の関係とすることが望ましい。更に、当該スライド移動を行っても回転傾斜軸の位置は移動しない構造であることが望ましい（理由については図２５乃至２７を参照して後述する）。このようなイオンミリング装置を実現させるためには、以下の構成が望ましい。なお、本実施形態では、Ｘ軸方向の駆動源であるモータを真空チャンバ内に設置（モータ駆動時）する場合について説明するが、チャンバ外に設置しても良い。

【0045】

広領域ミリング及び多点ミリングを行うためには、図１０の構成に加え、試料マスクユニット微動機構４のＸ軸方向（図１０参照）の駆動を真空チャンバ１５内で行えるようにすることが望ましい。具体的には、試料マスクユニット微動機構４のＸ方向の駆動源をモータとすることで、真空チャンバ１５内でのＸ方向の駆動を可能とする。

【0046】

図１７は、試料マスクユニット微動機構４をＸ軸方向にスライド移動させるためのスライドミリングホルダ（スライド移動機構）７０の構成例を示す図である。スライドミリングホルダ７０には、試料マスクユニット微動機構４のＸ軸方向の駆動軸にＸギア７１が設けられている。また、試料マスクユニット微動機構４の下面側にモータユニット７２が設置される。モータユニット７２は、モータとＭギア７３及び、カバー等で構成されており、モータの回転軸にＭギア７３（モータの回転軸に直接取り付いていなくても良い。複数段のギアを介した最終段（Ｘギア７１に接触する）ギア）が組み付けられている。試料マスクユニット微動機構４とモータユニット７２は一体型、分離型のどちらでもよいが、ここでは分離型として説明している。分離型においては、モータユニット７２を取り外しても、通常の断面ミリングが可能（手動による調整方法）である。

【0047】

試料マスクユニット微動機構４とモータユニット７２の組立は、位置決め用の軸と穴によって再現性のある位置関係が保たれ、ねじで固定される。このようにすることにより、試料マスクユニット微動機構４のＸギア７１とモータユニット７２のＭギア７３が接触する。よって、モータが回転を開始するとＭギア７３を介して、Ｘギア７１が回転し、試料マスクユニット微動機構４のＸ軸方向の駆動軸が回転する。従って、試料３（試料マスクユニット２１に固定された試料３）がＸ軸方向に移動（スライド）し始める。以上の構成とすることで、スライドを行いながらの回転傾斜軸の移動なしのイオンミリング装置を実現できる。なお、当該スライドミリングホルダ７０は、図１０や図１２等に示されるイオンミリング装置において、回転体９の上部に配置されることになる。また、スライドミリングホルダ７０は、図１に示されるイオンミリング装置においては、試料ユニットベース５の上に載置されることになる。

【0048】

＜加工目的位置設定から加工開始までの処理内容＞
図１８は、イオンミリングの加工位置を設定する際の装置間の接続関係を示す図である。図１９は、加工位置設定処理の手順を説明するためのフローチャートである。図１８及び図１９を参照して、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４とモータユニット７２を組み合わせたスライドミリングホルダ７０を使用したイオンミリングの操作方法（試料３が試料マスクユニット２１に設置された状態からの操作）について説明する。なお、モータ駆動用の電源は、イオンミリング装置１００の本体制御ユニット１０３からモータ用ケーブル（外）７４、モータ用ケーブル（内）７５を介して供給される。

【0049】

（i）ステップ１９０１
ユーザ（オペレータ）は、スライドミリングホルダ７０を光学顕微鏡４０の固定台４２（図１４参照）に搭載し、制御ユニット１０３から光学顕微鏡側ドライバ１０２を介して延びるモータ用ケーブル（外）７４をスライドミリングホルダ７０のモータユニットに接続する。

【0050】

（ii）ステップ１９０２
ステップ１９０１の工程が終わり、加工位置設定処理を開始すると、制御ユニット１０３は、スライドミリングホルダ７０のイニシャライズ動作を実行する。具体的には光学顕微鏡４０に搭載したスライドミリングホルダ７０の基準位置（例えば原点）へ移動させる。

【0051】

（iii）ステップ１９０３
イニシャライズ動作が完了後、ユーザは、操作部（例えばタッチパネル）８１上、或いはコントロールＢＯＸ（例えば制御ユニット１０３から分離され、光学顕微鏡４０近傍に設置される）８０上に設けられた矢印ボタンを押下し、試料３を搭載したスライドミリングホルダ７０を目的の位置（加工したい位置）へ移動（Ｘ軸方向：図８のＸ３）させ、コントロールＢＯＸ８０等上に設けられた決定ボタンを押下する。当該Ｘ軸方向への移動は、モータ駆動で行われる。なお、Ｘ軸移動以外の調整は、図８の説明による操作方法と同様である。Ｘ軸方向への移動がなされると、制御ユニット１０３は、目的の位置の情報（スライドミリングホルダ７０を目的の位置まで移動させるのに矢印ボタンを押下した回数に対応するパルス数の情報）を取得する。目的の位置を数値（例えば距離）で設定することもできる。この場合、例えば、設定された数値（距離）はパルス数に換算される。

【0052】

（iv）ステップ１９０４
制御ユニット１０３は、ステップ１９０３で取得した目的の位置の情報（原点からの距離：目的位置までの移動の際に発生したパルス数）を取得し、それを制御ユニット１０３内のメモリ（図示せず）に記憶する。

【0053】

（v）ステップ１９０５
ユーザは、光学顕微鏡４０を用いた目的位置の設定が完了すると、スライドミリングホルダ７０に接続されているモータ用ケーブル（外）７４をモータユニット７２から取り外し、当該スライドミリングホルダ７０を光学顕微鏡４０の固定台４２から取り外す。制御ユニット１０３は、モータ用ケーブル（外）７４が取り外されたことを検知する。

【0054】

（vi）ステップ１９０６
次に、ユーザは、光学顕微鏡４０から取り外したスライドミリングホルダ７０を真空チャンバ１５に設置されたイオンミリング装置の回転体９（図１２のイオンミリング装置構成の場合）の上、或いは試料ユニットベース５（図１のイオンミリング装置構成の場合）の上に載置する。そして、ユーザは、制御ユニット１０３から延びるモータ用ケーブル（内）７５を、真空チャンバ側ドライバ１０４を介してスライドミリングホルダ７０のモータユニット７２に接続する。制御ユニット１０３は、モータ用ケーブル（内）７５にスライドミリングホルダ７０のモータユニット７２が接続されたことを検知する。
そして、ユーザは、試料ステージ引出機構６０を閉じ、真空チャンバ１５内を真空排気系６で排気し、真空状態とする。

【0055】

（vii）ステップ１９０７
制御ユニット１０３は、スライドミリングホルダ７０のイニシャライズ動作を実行する。具体的には、イオンミリング装置に搭載したスライドミリングホルダ７０の基準位置（例えば原点）を移動させる。

【0056】

ユーザは、イオン源１内の電極間にアルゴンガスを注入、高電圧を印加し、放電を開始させる。その状態で加速電圧を印加し、イオンビームを射出させ、加工を開始する。

【0057】

（viii）ステップ１９０８
制御ユニット１０３は、メモリ内に記憶している目的の位置の情報を読み出し、目的の位置に試料上の加工位置が設定されるように真空チャンバ側ドライバ１０４を制御し、モータユニット７２のモータを駆動させる。

【0058】

イオンミリング装置では、回転体９（図１０のイオンミリング装置の構成例の場合）、或いは試料ステージ８（図１のイオンミリング装置の構成例の場合）を任意の角度に往復傾斜させ、且つ、スライドミリングホルダ７０のスライド往復駆動（図２４参照）を行うことにより、広領域の加工面を得ることが可能なる。（スライド往復駆動の範囲は、光学顕微鏡４０下で設定した位置の間である。）なお、スライド往復駆動は、連続、断続のどちらでもよい。なお、断続駆動の例として、１０秒加工後、０．１ｍｍスライド→・・・→１０秒加工後、０．１ｍｍスライドとし、停止（加工）時間とスライド距離を入力させるようにする等が考えられる。

【0059】

＜加工目的位置設定から加工開始までの処理内容（変形例）＞
図３５は、変形例による、イオンミリングの加工位置を設定する際の装置間の接続関係を示す図である。図３６は、変形例による加工位置設定処理の手順を説明するためのフローチャートである。図３５及び図３６を参照して、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を使用したイオンミリングの操作方法（試料３が試料マスクユニット２１に設置された状態からの操作）について説明する。

【0060】

上述の図１８では、モータユニット７２を有するスライドミリングホルダ７０を真空チャンバ１５と光学顕微鏡４０との間で移動させている（同一のモータを用いている）が、変形例では、真空チャンバ１５側と光学顕微鏡４０側とにおいてそれぞれ駆動ユニット（モータを含む）を設けている。このため、スライドミリングホルダ７０そのものを真空チャンバ１５と光学顕微鏡４０との間で移動させる必要がない。従って、この場合、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を真空チャンバ１５及び光学顕微鏡４０の間で行き来させればよく、このときケーブルの抜き差しが不要となる。図３６に示される加工位置設定処理手順では、図１９のステップ１９０１、ステップ１９０５、及びステップ１９０６の代わりに、ステップ３６０１、ステップ３６０２、及びステップ３６０３が実行される。以下では、図１９とは異なるステップ３６０１乃至３６０３のみ説明する。

【0061】

（i）ステップ３６０１
ユーザ（オペレータ）は、試料マスクユニット微動機構４を、駆動ユニットを有する光学顕微鏡４０に搭載する。光学顕微鏡４０側のモータユニット３５０２には制御ユニット１０３から光学顕微鏡側ドライバ１０２を介して延びるモータ用ケーブル（外）７４が接続されている。このため、図１９のステップ１９０１とは異なり、モータケーブル（外）の接続工程は不要（試料マスクユニット微動機構４の光学顕微鏡４０への搭載のみで済む）となる。

【0062】

（ii）ステップ３６０２
ユーザは、光学顕微鏡４０を用いた目的位置の設定が完了すると、試料マスクユニット微動機構４を、駆動ユニットを有する光学顕微鏡４０から取外す。このとき、制御ユニット１０３は、光学顕微鏡４０から試料マスクユニット微動機構４が取り外されたことを検知し、光学顕微鏡４０における位置合わせが完了する。

【0063】

（vi）ステップ３６０３
光学顕微鏡４０側の位置合わせが完了すると、ユーザは、光学顕微鏡４０から取り外した試料マスクユニット微動機構４を、駆動ユニットを有する真空チャンバ１５に搭載する。真空チャンバ１５側のモータユニット３５０１には制御ユニット１０３から真空チャンバ側ドライバ１０４を介して延びるモータ用ケーブル（内）７５が接続されている。このため、図１９のステップ１９０６とは異なり、モータケーブル（内）の接続工程は不要（試料マスクユニット微動機構４の真空チャンバ１５への搭載のみで済む）となる。このとき、制御ユニット１０３は、真空チャンバ１５の駆動ユニットに試料マスクユニット微動機構４が搭載されたことを検知する。
そして、ユーザは、試料ステージ引出機構６０を閉じ、真空チャンバ１５内を真空排気系６で排気し、真空状態とする。

【0064】

＜広領域ミリング実行時の具体的加工領域設定方法＞
ここでは、より具体的に、広領域ミリングを行う場合の加工領域の設定方法について説明する。図２０は、コントロールＢＯＸ８０における目的位置設定用のボタンの配置例を示す図である。図２１及び２２は、広領域ミリングの加工領域設定方法の具体例を示す図である。

【0065】

広領域ミリングを実行する場合、ユーザは、光学顕微鏡４０を覗きながら（又は、適時覗き）、コントロールＢＯＸ８０（又は操作パネル部８０）で試料３（試料マスクユニット２１）を移動（図２０におけるＬボタン７６（左方向）、Ｒボタン７７（右方向）を押下）させ、図２１のように加工を行いたい領域（加工範囲２１０１）の両端Ｅ１及びＥ２を設定（図２０におけるＳＥＴボタン７８を押下）する。

【0066】

広領域ミリングの加工領域の設定方法は、図２１に示すように、加工を行いたい領域の両端を設定させるようにしても良いが、図２２に示すように、加工を行いたい領域の中心Ｃ１を設定するようにしても良い（加工範囲２１０１）。設定後、操作部８１（又は、コントロールＢＯＸ８０（この場合、図２０のボタンに加え、加工領域を数値入力できる機能が追加される）上で加工領域を数値入力、例えば中心から±２ｍｍの範囲を設定させ、設定範囲を加工（スライド往復駆動）できるようにする（図２４参照）。広領域ミリングの加工領域は、図２３の操作画面のように加工の両端位置、加工の中心位置のいずれかを選択できるようにすることで、操作性の向上を図れる。加工領域の設定を「両端位置の設定」を用いて行っても「中心位置の設定」を用いて行っても、加工処理（ミリング）動作は同一である。

【0067】

なお、図２０に示されるように、コントロールＢＯＸ８０には、多点ミリング選択ボタンと広領域ミリング選択ボタンが設けられ、何れか一方、或いは両方を選択できるようになっている。

【0068】

＜広領域ミリングによる加工手順＞
図２４は、広領域ミリングによる試料３の加工手順を説明するための図である。
広領域ミリング加工を実行する際にはイオンビーム２４０１の照射絶対位置は固定となっており、スライド移動機構（スライドミリングホルダ７０）によって試料３をスライド範囲２４０３内でスライド往復運動させることにより、広領域の加工面２４０２を作製することになる（図２４（ａ）参照）。

【0069】

このために、イオンビーム２４０１を照射させた状態で、スライド移動機構は、試料３を中心から加工面２４０２の右端に移動させ（図２４（ｂ）参照）、さらに加工面２４０２の右端から左端にスライド移動させる。試料３が加工面２４０２の右端から左端に移動する間、イオンビーム２４０１は試料３に照射される。

【0070】

続いて、スライド移動機構は、試料３を加工面２４０２の左端から右端にスライド移動させる（図２４（ｃ）参照）。試料３が加工面２４０２の左端から右端に移動する間、イオンビーム２４０１は試料３に照射される。
以上のスライド移動動作は加工終了まで繰り返される（図２４（ｄ）及び（ｃ）参照）。

【0071】

＜回転体の上にスライド移動機構が設けられている理由＞
以上説明した装置構成は、回転体９（図１のイオンミリング装置構成を採用した場合には試料ステージ８）の上にスライド移動機構（スライドミリングホルダ７０）が設けられている。つまり、往復傾斜軸と試料上面の加工位置は常に同じである。このため、試料３を往復傾斜させながら、スライド駆動させても、試料室内の機構部（イオン源１、イオンビーム測定子等）への干渉が発生しにくい。よって、スライド範囲の制限も少ない。

【0072】

図２５は、通常の断面ミリング（スライド移動機構が設けられていない構成）の際の試料の往復傾斜動作の範囲を示す図である。図２６は、回転体９の下にスライド移動機構（スライドミリングホルダ７０）が設置される場合のスライド移動動作及び往復傾斜動作の範囲を示す図である。図２７は、回転体９の上にスライド移動機構（スライドミリングホルダ７０）が設置される場合のスライド移動動作及び往復傾斜動作の範囲を示す図である。

【0073】

通常断面ミリングの場合（図２５）、試料マスクユニット２１はスライド移動しないため、回転傾斜軸（回転体９の回転軸）２５０２の位置は固定であり、往復傾斜動作２５０３は固定範囲内で行われる。従って、当然、往復傾斜動作２５０３する試料マスクユニット２１はイオンビーム測定子２５０１及びイオン源１とは干渉しない。

【0074】

一方、図２６に示されるように、スライド移動機構（スライドミリングホルダ７０）が回転体９の下に設置される構成を採る場合、試料マスクユニット２１がスライド移動すると回転傾斜軸２５０２の位置もスライド移動する。また、試料マスクユニット２１は、回転傾斜軸２５０２がスライド移動（スライド方向２６０１は一定）しながら往復傾斜動作２５０３することになる。従って、回転傾斜軸２５０２の位置によっては、試料マスクユニット２１がイオンビーム測定子２５０１やイオン源１に干渉する（干渉箇所２６０２）ことになり、十分広い加工幅が得られない可能性が高い。

【0075】

そこで、図２７に示されるように、スライド移動機構（スライドミリングホルダ７０）が回転体９の上に設置される構成を採る。この場合、試料マスクユニット２１がスライド移動しても回転傾斜軸２５０２の位置は固定となる。よって、往復傾斜動作２５０３の傾斜角度によってスライド方向２７０１は変化するものの、試料マスクユニット２１は、スライド移動動作及び往復傾斜動作によりイオンビーム測定子２５０１やイオン源１とは干渉しない。このため、スライド移動時のスライド幅を大きく取ることが可能となり、広い加工幅を得ることが可能となる。なお、図２６の構成で多点ミリングを行うと、イオンビーム軸から離れた位置を加工する場合、回転傾斜軸２５０２の位置が上述のように変化するため、ミリングプロファイルが正常でなくなる（ミリングプロファイルが左右非対称となる）という課題もある。

【0076】

＜多点ミリング実行時の具体的加工箇所設定方法＞
ここでは、より具体的に、多点ミリングを行う場合の加工箇所の設定方法について説明する。図２８は、多点ミリングの加工領域設定方法の具体例を示す図である。

【0077】

多点ミリング（複数ヶ所の自動加工）を行う場合も、広領域ミリングの場合と同様に、光学顕微鏡４０を覗きながら（又は、適時覗き）、コントロールＢＯＸ８０、或いは操作部８１で試料３（試料マスクユニット２１）を移動（Ｌボタン７６（左方向）、Ｒボタン７７（右方向）を押下）させる。より具体的には、図２８に示されるように（加工箇所が２箇所の場合）、加工を行いたい複数の位置Ｐ１及びＰ２を設定（ＳＥＴボタン７８を押下）する。なお、多点ミリングを行う場合も、マスク２のエッジがスライド移動の方向と平行の関係となるように、固定しておくことが望ましい。

【0078】

加工位置の設定後、スライドミリングホルダ７０からモータ用ケーブル（外）７４を取外し、スライドミリングホルダ７０を固定台４２から取外す。そして、スライドミリングホルダ７０を回転体９或いは試料ユニットベース５に搭載し、モータ用ケーブル（内）７５をスライドミリングホルダ７０に接続する。

【0079】

試料ステージ引出機構６０を閉じ、真空チャンバ１５内を真空排気系６で排気し、真空状態とする。また、イオン源１内の電極間にアルゴンガスを注入、高電圧を印加し、放電を開始させる。その状態で加速電圧を印加し、イオンビームを射出させ、加工を開始する（同時に往復傾斜を行う）。

【0080】

＜多点ミリングによる加工手順＞
図２９は、多点ミリングによる試料３の加工手順１を説明するための図である。図３０は、多点ミリングによるリデポジション発生を抑えるための加工手順２を説明するための図である。

【0081】

図２９（加工箇所が２箇所の場合）に示されるように、１箇所目の加工位置２９０１での加工（加工面２９０２）が完了すると、スライドミリングホルダ７０のスライド駆動（Ｘ３方向）により自動で２箇所目の加工位置２９０４に移動（スライド駆動方向２９０３）し、加工を開始する。３箇所目以降の選択がされている場合は、上記と同様の処理を行う。以上の加工方法を採用することにより、多点ミリング（複数ヶ所の自動加工）が可能となる。

【0082】

但し、当該方法で加工を行った場合、図３０（ａ）に示されるように、第１の加工面３００１の表面にリデポジション３００３が発生する場合がある。その対策として、例えば、それぞれの加工位置において加工３時間を設定した場合、１箇所目の加工位置２９０１（第１の加工面３００１）で加工１時間（１回目）→２箇所目の加工位置２９０４（第２の加工面３００２）へ移動し、加工１時間（１回目）→再び、１箇所目の加工位置２９０１（第１の加工面３００１）へ移動し、加工１時間（２回目）→２箇所目の加工位置２９０４（第２の加工面３００２）へ移動し、加工１時間（２回目）→再度、１箇所目の加工位置２９０１（第１の加工面３００１）へ移動し、加工１時間（３回目）→２箇所目の加工位置２９０４（第２の加工面３００２）へ移動し、加工１時間（３回目）を行い、加工処理を完了させる（図３０（ｂ）の場合）。なお、図３０（ｃ）や図３０（ｄ）の場合でも同様である。上記加工方法の場合、１回の加工時間が短いため加工面のリデポジション量が大幅に低減する。また、加工面に発生したリデポジションが次の加工の際に削れるため、良好な断面が得られる。上記加工方法の設定は、１箇所の加工時間を何回に分割するか、或いは分割する時間を入力することで行う。

【0083】

また、図３０（ｅ）で示されるような加工方法を採用しても良い。つまり、１箇所目の加工位置２９０１（第１の加工面３００１）で例えば９５％程度加工を完了させ（１回目）、２箇所目の加工位置２９０４（第２の加工面３００２）に移動し、１回の加工（例えば、加工時間３時間）で２箇所目の加工位置２９０４（第２の加工面３００２）における加工を完了する。そして、再度１箇所目の加工位置２９０１（第１の加工面３００１）に移動し、１箇所目の加工位置２９０１（第１の加工面３００１）における加工を完了させる。このようにすれば、１箇所目の加工位置２９０１（第１の加工面３００１）における加工時間を非常に短くすることができるので、２箇所目の加工位置２９０４（第２の加工面３００２）におけるリデポジション３００３の発生を非常に少なくすることができる。

【0084】

さらに、図３０（ｆ）で示されるような加工方法を採用しても良い。つまり、１箇所目の加工位置２９０１（第１の加工面３００１）における加工を１回（例えば、加工時間３時間）で完了させ、２箇所目の加工位置２９０４（第２の加工面３００２）に移動し、１回の加工（例えば、加工時間３時間）で完了させる。そして、再度１箇所目の加工位置２９０１（第１の加工面３００１）に移動し、加工時よりも弱い加速電圧で１箇所目の加工位置２９０１（第１の加工面３００１）において仕上げ加工を行う。さらに、再度２箇所目の加工位置２９０４（第２の加工面３００２）に移動し、同様に仕上げ加工を行う。このように最後に仕上げ加工を行うことにより、リデポジションが加工位置で発生していたとしても取り除くことができ、所望の加工を実現することが可能となる。

【0085】

なお、以上のような多点ミリングを実行する際（図３０（ｂ）乃至（ｆ）の場合）には、各加工位置を設定すると共に、各加工箇所における加工回数、及び各加工における加工時間が設定される。

【0086】

以上のような多点ミリングについてまとめると、複数の加工位置、及び当該複数の加工位置のそれぞれにおけるミリング動作の回数が設定され、各加工位置の情報と各加工位置におけるミリング動作の回数に従って、試料における各加工位置が加工される。その際、複数の加工位置の少なくとも一部における少なくとも１回のミリング動作は交互に行われる。つまり、例えば、図３０（ｂ）乃至（ｆ）に示されるように、各加工位置において、必ず１回は交互にミリング動作が実行されている。また、複数の加工位置の少なくとも１つの加工位置においては時間を空けて複数回のミリング動作が行われる。つまり、例えば、図３０（ｂ）においては、第１の加工位置３００１において１回目のミリングの実行後、２回目のミリングの実行前に、第２の加工位置３００２における１回目のミリングが行われる。また、各加工位置における最終段階の加工は順番に行われる（図３０（ｂ）乃至（ｄ）、及び（ｆ）参照）。

【0087】

従来のイオンミリング装置では、１箇所の加工が完了すると、一度真空チャンバを大気開放し、加工位置を変更後、再度真空チャンバを真空状態にする必要があった。これに対し、本実施形態によるイオンミリング装置では、複数ヶ所（例えば、３箇所）の加工が自動で行われるため、１回の処理で複数個所の加工を完了させることができる。よって、加工する試料の最適な加工条件を容易に得ることが可能となる。より具体的には、多点ミリングはそれぞれの加工位置において、それぞれの加工条件（放電電圧、加速電圧、流量、往復傾斜角度、冷却温度等）を設定できる。このため、最適条件へのアプローチが容易となる。例えば、１箇所目の加速電圧を２ｋＶ、２箇所目の加速電圧を４ｋＶ、３箇所目の加速電圧を６ｋＶと設定し、ある試料を加工する。
また、多点ミリングのそれぞれの加工位置において、広領域ミリングを選択できるようにすることで、多くの用途に適用することも可能である。

【0088】

＜広領域ミリングの活用例＞
図３１は、広領域ミリングの一活用例を示す図である。ここでは、加工を行う場所が正確に分からない場合の加工方法について説明する。この加工方法は、短時間で加工を行う際に有効である。

【0089】

従来であれば、図３１（ａ）に示すように、加工したい物（例えば、欠陥）の位置が分からない場合、当たりを付けて加工面３１０２をイオンビーム３１０１で加工するしかない。しかしながら、このような方法だと時間が掛かり過ぎてしまう可能性がある。

【0090】

そこで、広領域ミリングによる加工を活用し、効率よく加工したい物を発見し、加工できるようにする。具体的には、図３１（ｂ）に示されるように、広領域ミリング（試料３を往復傾斜及び、スライド駆動させながらビームを照射する）を行う。加工したい物（位置）３１０３が確認（加工観察用の光学顕微鏡（加工観察窓７の上部へ設置）、肉眼）できたら、加工を停止する。次に、図３１（ｃ）に示されるように、加工したい位置にイオンビーム軸が合うように試料ホルダを移動（スライド）させ、通常のミリング加工を行う。

【0091】

加工位置を探すことに適した広領域ミリングとミリングレートが高い通常のミリングを組み合わせた当該方法により、最後まで広領域ミリングした場合に比べて加工時間が大幅に短縮することが可能となる。

【0092】

＜多点ミリングの活用例＞
図３２乃至３４は、多点ミリングの一活用例を説明するための図である。図３２は、厚さの異なる複数の試料を固定する方法を説明するための図である。図３３は、厚みの異なる試料を複数個並べてマスクに固定した状態を示す図である。図３４は、厚みの異なる試料を加工後に観察装置に移して観察する様子を示す図である。

【0093】

ここでは、多点ミリングの活用例として、複数の試料の断面ミリングを１回の処理で行う方法について説明する。通常の断面ミリングでは、試料３を接着させた試料ホルダ２３を試料マスクユニット２１に設置する。当該試料固定方法を採用すると、異なる試料を試料ホルダ２３に接着させた場合、厚みの異なる試料を設置させるとマスク２と試料（厚みの薄い方）に隙間ができ、平滑な断面が得られない。

【0094】

そこで、図３２（ａ）乃至（ｃ）で示されるように、突出量調整治具９０を用いて試料を固定する。まず、突出量調整治具９０のベース９１上にマスク２の上面（イオンビーム照射側）を接触させ、固定ねじ９２でマスク２を固定させる。マスク２を固定させる際には、ベース９１右側の壁を利用し、マスク２と位置調整台９３の接触面が平行となるようにする。マスク２と位置調整台９３（リニアガイドに沿って動く）の隙間３２０１の調整にはマイクロメータ９４を用いて行い、隙間３２０１を大きくするときには、マイクロメータ９４を反時計回りに回して、ばね９５圧で押す構造となっている。マスク２をベース９１に固定後、マイクロメータ９４を回し、位置調整台９３をマスク２に接触させる。その時のマイクロメータの値（初期値）を記憶しておく。

【0095】

次に、マイクロメータ９４を反時計回りに回し、マスク２と位置調整台９３の隙間３２０１を調整する。隙間３２０１の距離（後述するが、突出量とイコール）は、マイクロメータ９４の現在値と初期値を引いた値となるので、任意の値に調整することができる。隙間３２０１の距離が確定した後、試料３を図３２（ｃ）のように位置調整台に接触させながら、固定位置を決め、試料３をマスク２に直接接着させる（試料３のイオンビーム照射側の面をマスク２に接触させる。）。このように試料を接着させると、隙間３２０１の距離は突出量３３０１とイコールとなる。更に、試料３を直接マスクに固定できるため、厚みの異なる試料を複数個並べて固定することが可能となる。図示はしていないが、試料３の突出量３３０１はそれぞれ異ならせることができる（図３３参照）。

【0096】

全ての試料のマスク２への固定（接着）が完了した後、固定ねじを緩め、突出量調整治具から試料を固定したマスク２を取り外す。マスク２は、マスク固定ねじ２７を使用し、マスクホルダ２５（試料マスクユニット２１）に固定する。以上の固定方法と多点ミリング（試料マスクユニット微動機構４のＸ、Ｙ（図８のＸ３、Ｙ３（但しＸ３はモータ駆動））の調整については前述しているので割愛）を採用することにより、複数の試料を１回のミリング処理にて行うことが可能となる。

【0097】

マスク２に固定された複数の試料を加工した後、マスク２をイオンミリング装置から取り外し、それを観察装置（ＳＥＭ）の試料設置台１０５に取り付ける（図３４参照）。試料設置台１０５は、マスク２を固定ねじ１０６で固定できる構造となっており、試料３を固定したマスク２を試料設置台１０５に容易に固定できる。

【0098】

また、試料設置台１０５の底面にはめねじ部（観察装置の試料固定台１０７側におねじ部３４０２が設けられている場合）３４０１が設けてあり、観察装置の試料固定台１０７のおねじ部３４０２に固定することが可能となっている。よって、試料３を固定したマスク２を容易に観察装置に設置し、観察することが可能となる。試料設置台１０５のめねじ部３４０１の位置は、観察時に加工面が探し易いように、おねじ部３４０２の中心軸上に加工面が配置されるようにすることが望ましい。

【0099】

＜変形例＞
（i）図１や図１０に示したイオンミリング装置では、試料ユニットベース５から試料マスクユニット２１を搭載した試料マスクユニット微動機構４が着脱可能となっている。しかし、試料ユニットベース５と試料マスクユニット２１を搭載した試料マスクユニット微動機構４を一体型とした場合でも、光学顕微鏡４０を装置側に搭載することにより、同様の加工が可能である。なお、この場合、モータ用ケーブル（外）７４及び、モータ用ケーブル（内）７５とスライドミリングホルダ７０の抜き差し作業がなくなるが、位置の調整等の作業を行うスペースは限られてしまう可能性はある。

【0100】

（ii）本実施形態ではイオンミリング装置と観察装置（ＳＥＭ）とは別々の装置構成をなすことを前提として説明してきたが、これらを一体として構成しても良い。この場合、例えば、試料ユニットベース５や試料マスクユニット２１等を共通とし、イオンミリング加工のときに用いるイオン源と、加工面を観察するときに用いる電子銃とを切り替える機構を設けることになる。イオンミリング加工の際に加工箇所の情報（位置情報）は制御ユニット１０３に保持されているため、当該情報は観察装置でも利用することができ、観察の際の位置合わせ等の制御が容易になるという利点がある。また、加工後の試料をイオンミリング装置から取り出し、さらに観察装置に設置するという手間を省くことができるため、加工から観察までのスループットを向上させることが可能となる。

【0101】

＜まとめ＞
（i）広領域ミリング加工は、イオンビーム照射中に往復傾斜動作とスライド動作を同時に行うことにより、イオンビーム径によらない広い加工幅が得られる。このため、広範囲の観察、分析が必要な試料に有効である。また、多点ミリング加工は、断面ミリング（イオンビーム照射中に往復傾斜動作）完了後、予め設定した加工位置（複数可）にスライドさせ、その位置で更に断面ミリング処理を行うことが可能となる。よって、複数の位置での加工が自動で行えるようになり、スループットの向上を図ることが可能となる。

【0102】

本実施形態によるイオンミリング装置は、イオンビームの軸の法線方向成分を含む方向に試料保持部をスライド移動させる試料スライド移動機構を有している。また、当該イオンミリング装置は、さらに、試料スライド移動機構によるスライド移動の方向と垂直な軸の回りに試料保持部を回転傾斜させる回転機構を有しても良い。この場合、回転機構の上部にスライド移動機構（モータ駆動）を配置（スライド動作を行った場合でも往復傾斜（回転）軸が移動しない機構）し、回転機構の回転軸の位置が動かないことが望ましい。また、回転機構の回転軸は、イオンビームの軌道上に存在ことが好ましい。さらに、スライド移動機構は、回転機構の回転軸と垂直な平面内で試料をスライド移動させることが望ましい。これにより、イオンビームの照射を行いながら、試料を往復傾斜動作させること（通常の断面ミリング）に加え、往復のスライド動作（イオンビーム幅よりも広い幅でスライド動作）を行えるようになる。当該加工方法により、一回の処理にて所望の加工幅が得られるようにする（広領域ミリング）。広領域ミリングの加工幅はイオンビーム幅に制限されないため、広範囲の加工面（観察面）を得ることが可能となる。

【0103】

また、スライド移動機構を使用し、断面ミリング完了後、自動にて次の加工位置へ移動（スライド）させ、移動した位置で再び断面ミリングを行う。当該加工方法により、自動にて複数ヶ所の断面ミリングを行うことが可能となる（多点ミリング）。多点ミリングは、複数ヶ所の断面ミリングを１回の処理にて行うことができるため、スループットの向上を図ることができる。

【0104】

（ii）本実施形態によるイオンミリング装置は、イオンビームを発するイオン源と、試料を保持する試料保持部と、イオンビームの軸の法線方向成分を含む方向に試料保持部をスライド移動させる試料スライド移動機構と、制御部と、を有する。当該制御部は、試料の加工内容に関して入力される加工情報に基づいて、試料スライド移動機構を制御し、試料をイオンビームの幅よりの広領域に加工する広領域ミリング、及び／又は試料の複数の箇所を加工する多点ミリングを可能とする。このようにすることにより、１つのイオンミリング装置によって、広領域ミリングと多点ミリングとを自動的に実行することが可能となる。また、広領域ミリングと多点ミリングとを組み合わせて実行することも可能となる。

【0105】

（iii）本実施形態によるイオンミリング装置は、試料をイオンビームの幅よりの広領域に加工する広領域ミリング、及び試料の複数の箇所を加工する多点ミリングのうち少なくとも１つを選択可能にするユーザインタフェース部と、ユーザインタフェース部に対する選択入力に基づいて、試料に対するミリング動作を制御する制御部と、を有している。これにより、ユーザは、広領域ミリングと多点ミリングのうち１つを選択することにより、或いは２つを組み合わせることにより、所望のミリング動作を効率よく実行することができるようになる。

【0106】

なお、広領域ミリングと多点ミリングの両方が選択された場合、制御部は、広領域ミリングと多点ミリングとの間で動作を切り替えながらミリング動作を制御する。これにより、１度の処理で効率よく広領域ミリングと多点ミリングとを実行することができるようになる。

【0107】

（iv）本実施形態では、イオンミリングを実行する際には、まず、光学顕微鏡に試料を設置し、当該光学顕微鏡を用いて、試料において、イオンビームの幅よりの広領域に加工する広領域ミリングの加工位置及び加工幅、及び試料の複数の箇所を加工する多点ミリングの複数の加工位置を設定する。次に、広領域ミリングの加工位置及び加工幅の情報、及び多点ミリングの複数の加工位置の情報が、ミリング動作を制御する制御部に送信される。そして、光学顕微鏡から試料を取り外し、当該試料をイオンミリング装置に設置する。制御部は、広領域ミリングの加工位置及び加工幅の情報、及び多点ミリングの複数の加工位置の情報に基づいて、イオンミリング装置におけるミリング動作を制御する。以上の動作により、広領域ミリングと多点ミリリングが実行される。このようにすることにより、自動で、かつ１度の処理で、広領域ミリングと多点ミリングを効率よく実行することが可能となる。なお、広領域ミリング、或いは多点ミリングのみを実行する場合にも同様の手順となる。

【0108】

（v）多点ミリングを次のような手順で実行しても良い。まず、多点ミリングを実行する際の複数の加工位置と、当該複数の加工位置におけるミリング動作の回数を設定する。次に、設定された複数の加工位置の情報と設定されたミリング動作の回数に従って、試料の前記複数の加工位置を加工する。その際、複数の加工位置の少なくとも一部における少なくとも１回のミリング動作は交互に行われ、かつ、複数の加工位置の少なくとも１つの加工位置においては時間を空けて複数回のミリング動作が行われるようにする。時間を空けてミリング動作を行う場合、その空き時間には、他の加工位置におけるミリング動作が行われる。これにより、各加工位置において発生する可能性のあるリデポジションを非常に少なくすることができるようになる。

【0109】

また、複数の加工位置における最終段階の加工（最後のミリング動作）を順番に行うようにしても良い。このように各加工位置における最後のわずかな加工を順番に行うことにより、各加工位置におけるリデポジションの発生を非常に少なく抑えることができるようになる。

【0110】

さらに、複数の加工位置において、交互に加工する際に用いられる加速電圧よりも弱い加速電圧で仕上げ加工を行うようにしても良い。このようにしても同様にリデポジションの発生を抑えることができるようになる。

【0111】

（vi）本実施形態によれば、次のようなミリング加工を実行することができるようになる。まず、試料に対して、イオンビームの幅よりの広領域に加工する広領域ミリングを実行し、加工箇所を探索する。そして、広領域ミリングによって発見された加工箇所を試料の深さ方向にミリングする。このようにすることにより、見つけづらい箇所を広領域ミリングで効率よく見つけ、その後その箇所を重点的にミリングすることが可能となる。よって、スループットを向上させることが可能となる。

【0112】

（vii）本実施形態によれば、次のような手順でミリング加工を実行しても良い。まず、試料マスクに複数の試料が当該試料マスクから所定量突出するように取り付ける。次に、複数の試料におけるそれぞれの加工位置を設定する。そして、試料マスクの側から試料に対してイオンビームを照射し、試料の複数の箇所を加工する多点ミリングを実行し、複数の試料をそれぞれ加工する。この場合、複数の試料には、試料の厚さが他の試料とは異なる試料が含まれていても良い。このようにすることにより、厚さの異なる試料を１度の処理でミリング加工することが可能となる。また、試料の厚さが異なることによって試料とマスクとの間に隙間が生じ、隙間にイオンビームが回り込むことによってリデポジションが発生してしまうという危険性を回避することができるようになる。

【符号の説明】

【0113】

１ イオン源、２ マスク、３ 試料、４ 試料マスクユニット微動機構、５ 試料ユニットベース、６ 真空排気系、７ 加工観察窓、８ 試料ステージ、９ 回転体、１０ フランジ、１１，２４ リニアガイド、１２ ルーペ、１３ ルーペ微動機構、１５ 真空チャンバ、２１ 試料マスクユニット、２２ 試料ホルダ回転リング、２３ 試料ホルダ、２５ マスクホルダ、２６ マスク微調整機構、２７ マスク固定ネジ、２８ 試料ホルダ回転ねじ、２９ 逆回転ばね、３０ 試料ホルダ位置制御機構、３５ 試料ホルダ固定金具、４０ 光学顕微鏡、４１ 観測台、４２ 固定台、５０ 歯車、５１ ベアリング、５２ マスクユニット固定部、５３ 軸継手、５４ 直動機器、５５ モータ、６０ 試料ステージ引出機構、７０ スライドミリングホルダ、７１ Ｘギア、７２ モータユニット、７３ Ｍギア、７４ モータ用ケーブル（外）、７５ モータ用ケーブル（内）、７６ Ｌボタン、７７ Ｒボタン、７８ ＳＥＴボタン、８０ コントロールＢＯＸ、８１ 操作部、９０ 突出量調整治具、９１ ベース、９２ 固定ねじ、９３ 位置調整台、９４ マイクロメータ、９５ ばね、１００ イオンミリング装置、１０１ シャッター、１０２ 光学顕微鏡側ドライバ、１０３ 制御ユニット １０４ 真空チャンバ側ドライバ、１０５ 試料設置台、１０６ 固定ねじ、１０７ 試料固定台、２１０１ 加工範囲、２４０１ イオンビーム、２４０２ 加工面、２４０３ スライド範囲、２５０１ イオンビーム測定子、２５０２ 回転傾斜軸、２５０３ 往復傾斜動作、２６０１ スライド方向、２６０２ 干渉箇所、２７０１ スライド方向、２９０１ １箇所目の加工位置、２９０２ 加工面、２９０３ スライド駆動方向、２９０４ ２箇所目の加工位置、３００１ 第１の加工面３００１、３００２ 第２の加工位置、３００３ リデポジション、３１０１ イオンビーム、３１０２ 加工面、３１０３ 加工したい物、３２０１ 隙間、３３０１ 突出量、３４０１ めねじ部、３４０２ おねじ部、３５０１ モータユニット、３５０２ モータユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】